生物制药工艺学－吸附分离法

生物制药工艺学－吸附分离法内容摘要：

生物制药工艺学－吸附分离法 第六章 吸附分离法12 吸附法 (利用吸附作用，将样品中的 生物活性物质 或 杂质 吸附于适当的吸附剂上，利用吸附剂对活性物质和杂质间 吸附能力 的差异，使目的物和其它物质分离，达到浓缩和提纯目的的方法。 34优点：(1)设备简单 、 操作简便 、 价廉 、 安全。 (2)少用或不用有机溶剂 ， 吸附过程中 较少引起 生物活性 物质的变性失活。 缺点：(1) 选择性差，收率不高。 (2)一些无机吸附剂性能不稳定。 5第一节 吸附法基本概念一、吸附：物质从流体相（气体或液体）浓缩到固体表面从而达到分离的过程称为 吸附作用(在表面上能发生吸附作用的固体微粒称为 吸附剂 （ 而被吸附的物质称为 吸附物 （ 6二、吸附类型项目 物理吸附 化学吸附作用力吸附热选择性吸附速度吸附分子层范德华力较小 ,接近液化热几乎没有较快 ,需要的活化能很小单分子或多分子层化学键力较大 ,接近反应热有选择性慢 ,需要一定的活化能单分子7三、影响吸附的因素（一）吸附剂吸附容量： 比表面积 、种类、 活化状况吸附速度： 颗粒度 、孔径机械强度8（二）吸附物能使表面张力降低的物质，易为吸附溶解度：较小易吸附极性吸附剂易吸附极性吸附物同系物吸附量变化有规律氢键9吸附剂及被吸附物极性对吸附的影响 极性吸附剂易吸附极性物质 ， 非极性吸附剂易吸附非极性物质； 极性吸附剂适宜从非极性溶剂中吸附极性物质； 非极性吸附剂适宜从极性溶剂中吸附非极性物质。 10（三）环境的影响1、溶剂：单溶剂易吸附，混合溶剂易解吸2、 度4、盐的浓度：可能阻止、可能促进11（四）吸附物浓度和吸附剂用量对蛋白质或酶进行分离时 要求 浓度1%以下。 吸附剂用量。 第二节 几种常用的吸附剂1213无机： 白陶土、氧化铝、硅胶 、硅藻土有机： 活性炭 、纤维素、 大孔吸附树脂 等一、活性炭 (粉末状，颗粒状，锦纶活性炭是吸附能力很强的非极性吸附剂溶剂中吸附力：水 >乙醇 >甲醇 >酯 >丙酮 >氯仿去 色素 、热原，用量 %加热 活化 制备15活性炭提取放线酮 提取制霉菌素 菌丝 制霉菌素 板框过滤 吸附 解吸 发酵液 滤液 炭饼 活性炭 用氯仿洗脱 2 次 减压浓缩 溶解 脱色 洗脱液 粗制品 溶解液 结晶 ( 放线酮 9 0 % ) 用醋酸丁酯溶解 活性炭 16二、人造沸石 (无机阳离子交换剂 2 N 8三、磷酸钙凝胶磷酸钙磷酸氢钙羟基磷灰石主要是其中的钙与蛋白质的负电基团结合19胰岛素纯化20四、白陶土 (可作为 助滤剂 与去 除热原的吸附剂21五、氢氧化铝凝胶将氨水或碱液加入铝盐形成的 无定形凝胶 ；吸附能力和陈化程度有关。 22六、氧化铝 (用于亲脂成分的分离1、碱性氧化铝：2、中性氧化铝：3、酸性氧化铝：23氧化铝吸附层析纯化维生素 (1) 流速控制要很慢； (2) 温度宜在 20 以下层析 ， 洗脱在室温中进行； (3) 利用 在冰冻条件下结晶 3天 ， 结晶析出。 层 析 洗 脱 冷冻结晶 维生素 B 12 吸附柱层析 洗脱液 维生素 B 12 结晶 的浓缩液 O 3 吸附 , 2 0 以下 丙酮 , 水 ( 8 0 % ) 丙酮 5 6 倍 ( 4 0 0 0 u / m l ) 24七、硅胶 (自由水， 活性随自由水含量增加而下降。 能吸附非极性化合物和极性化合物256洗脱剂的选择 极性溶质：极性大的溶剂洗脱能力就大； 非极性溶质：极性小的溶剂洗脱能力就大。 常用洗脱剂排序（极性增大）：石油醚 <甲苯 < 乙醚 <氯仿 < 乙酸乙酯 < 丙酮 < 乙醇 <甲醇 <水 <乙酸27氧化铝或硅胶为吸附剂 洗脱剂从极性低的开始 逐渐增加极性。 次序：石油醚、甲苯、氯仿、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、甲醇、水 、乙酸。 层 析 洗 脱 冷冻结晶 维生素 B 12 吸附柱层析 洗脱液 维生素 B 12 结晶 的浓缩液 O 3 吸附 , 2 0 以下 丙酮 , 水 ( 8 0 % ) 丙酮 5 6 倍 ( 4 0 0 0 u / m l ) 28活性炭为吸附剂 洗脱剂从极性高的开始 逐渐降低极性。 次序：水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、氯仿。 提取制霉菌素 菌丝 制霉菌素 板框过滤 吸附 解吸 发酵液 滤液 炭饼 活性炭 用氯仿洗脱 2 次 减压浓缩 溶解 脱色 洗脱液 粗制品 溶解液 结晶 ( 放线酮 9 0 % ) 用醋酸丁酯溶解 活性炭 29第三节 大孔网状聚合物吸附剂大网格吸附剂 (（大孔网状树脂， 在树脂聚合时加入惰性的 致孔剂 ，待网格骨架固化和链结构单元形成后，用溶剂萃取或蒸馏水洗将致孔剂去掉，形成不受外界环境条件影响的孔隙，其孔径远大于 2 4达100称 “ 大孔 ”。 吸附能力不同 分子量大小30特点1、 选择性好 、 解吸容易 、理化性质稳定、机械强度好、可反复使用等优点。 2、其孔隙大小、骨架结构和极性，可按照需要，根据不同的原料和合成条件而改变，因此可 适用于吸附各种有机化合物。 3、适合 弱电解质及非离子型化合物 分离。 31一、大孔网状聚合物吸附剂的类型和结构可分为 非极性、中等极性、极性和强极性吸附剂 四类。 美国罗姆 本三菱化成公司： 2比表面积： 空隙度：系指吸附剂中空隙所占的体积百分率。 孔容度：指每 1 骨架密度：系指吸附剂骨架的密度，即每1不包括空隙 )的重量 (g)。 湿真密度： 偶极矩： 表征极性的强弱，越大，极性越强。 3536二、 大孔网状聚合物吸附剂吸附机理 “类似物容易吸附类似物”的原则： 一般 非极性吸附剂 适宜于从极性溶剂 (水 )中 吸附非极性物质。 一般 极性吸附剂 适宜于从非极性溶剂 (有机溶剂 )中 吸附极性物质。 而中等极性的吸附剂则对上述两种情况都具有吸附能力。 37三 、 大孔网状吸附剂的应用特点吸附： 选择合适的孔径： 孔径等于溶质分子直径之 6倍比较合适。 水溶液中，一般分子量越大，极性越弱，吸附量就越大。 无机盐会使吸附量增大 溶液的 常用低级醇、酮或其水溶液解吸 . 解吸溶剂能使大孔网状聚合物吸附剂 溶胀 ;选用溶剂应容易 溶解吸附物。 对 弱酸性物质 可用碱来解吸 ，弱碱性物质可用酸来解吸 吸附在高浓度盐类溶液中，用水洗能解吸下来。 39四、大孔网状吸附剂的实验操作（一）、大孔吸附树脂的选择1、预处理甲醇、乙醇、丙酮洗涤至洗出液加水不浑浊2、静态吸附 动态吸附40（二）、吸附条件选择1、样品浓度2、 浓度3、流速（吸附时间）（三）、洗涤（四）、洗脱1、流动相选择2、流速41五、大孔网状聚合物吸附剂应用应用广泛，如四环素、土霉素、竹桃霉素、 红霉素 、林可霉素、麦迪霉素、赤霉素、维生素 等42红霉素的分离纯化43。