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用加压CO_2从乙醇-水溶液中沉淀蛋白质的研究

何卫中  
【摘要】: 以高附加值蛋白质的分离、纯化为背景,将超临界抗溶剂(SAS)沉淀技术与传统的有机溶剂沉淀法相结合,形成了用加压CO_2从混合溶剂中沉淀蛋白质的新型分离方法。该方法具有环境友好、集成化等特点,符合生物分离技术的发展趋势,具有潜在的实用价值。 首先,建立了一套用于SAS沉淀分离的实验装置,以牛奶中蛋白质为模拟对象,考察了在混合溶剂中超(近)临界抗溶剂CO_2沉淀蛋白质时,助溶剂——乙醇对蛋白质沉淀的影响。结果表明:牛奶中蛋白质的沉淀存在一个临界温度(32℃)和临界压力(2.76MPa),乙醇加入该水溶液体系时,有助于增加CO_2的溶解度,增强了超(近)临界CO_2的沉淀作用,因此,乙醇和CO_2对牛奶中蛋白质呈现双重沉淀作用,使临界沉淀温度和临界沉淀压力下降。当乙醇浓度达到30~40%时,临界沉淀温度和临界沉淀压力降低至30℃和0.98 MPa以下。这一结果也表明,我们实验装置的可操作性,以及SAS过程用于水溶液为主体混合溶剂中蛋白质沉淀的可行性。 第二,通过对乙醇-水混合溶剂中纤维素酶、α-淀粉酶、酸性蛋白酶、碱性蛋白酶等在超(近)临界CO_2中沉淀情况的考察和酶活变化的测定,表明不同的酶在实验条件下沉淀现象和酶活变化规律各异,并总结出含蛋白质(酶)混合物在乙醇-水溶液中进行超(近)临界CO_2处理的三个前提条件,确定了超(近)临界CO_2处理纤维素酶、酸性蛋白酶、碱性蛋白酶等的温度、CO_2压力、乙醇浓度的操作范围。 第三,通过对牛奶、纤维素酶、酸性蛋白酶、碱性蛋白酶等在混合溶剂中进行超(近)临界CO_2沉淀的研究,得到了实验条件下上述溶液中总蛋白质的溶解度数据。 第四,将实验体系近似为CO_2-C_2H_5OH-H_2O三元系,并通过该三元系的相平衡研究,提出了可用于实际工程计算的MESV方程和相应的验算方法,得到了实验条件下可信的相平衡各组分组成数据。 第五,首次建立了在超(近)临界条件下蛋白质在液相中的溶解度数学模型,并利用MESV方程的推算结果,成功地关联了牛奶中蛋白质和纤维素酶中总蛋白质的溶解度数据,该模型关联牛奶和纤维素酶体系的蛋白质溶解率时,平均相对误差(AARD)分别为11.5%(303.15K)、18.1%(308.15K)和7.0%(303.15K)、7.7%(308.15K)。 最后,将首次提出的用加压CO_2从混合溶剂中沉淀蛋白质的新方法,运用于纤维素酶分离纯化和酸性蛋白酶、碱性蛋白酶去除杂蛋白过程。在分析纤维 浙江大学博士学位论义 摘要 素酶的分离纯化时,引入了“分级沉淀线图”,结果表明最大纯化因子和得率 分别可达6.3 3和 62%,省去了脱盐、冷冻干燥等过程。该法对酸性蛋白酶、碱 性蛋白酶等也有较好的去除杂蛋白效果。 因此,研究超(近)临界*0。沉淀法分离纯化蛋白质,不仅在理论上有继 续深入和探讨的价值,还具有良好的应用前景。


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