酶及蛋白质分离纯化技术研究进展

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1、酶及蛋白质分离纯化技术研究进展10食工一班20100803127徐金全摘要：蛋白质的分离纯化技术是实现酶和蛋白质研究及产品工业化的关键技术之一。该研究就适用于酶和蛋白质分离纯化的各项技术的原理、分类和特点进行了简要的阐述，并对各分离技术的应用进展和应用中应注意问题进行了重点综述。关键词：酶;蛋白质;分离;纯化;应用进展EnzymeandProteinPeparationandPurificationTechnologyResearchProgress(XuzhouInstituteofTechnology20100803127xuji

2、nquan)Abstract:proteinseparationandpurificationtechniquesisoneofthekeytechnologytorealizetheenzymeandproteinresearchandproductofindustrialization.Theprinciple,classificationandcharacteristicsofthestudyforthetechnologytotheenzymeandproteinseparationandpurificationarebrie

3、flydescribed,andtheprogressandapplicationofeachseparationtechnologyshouldpayattentiontosomekeyproblemsarereviewed.Keywords:enzyme;protein;separation;purification;application生命体在代谢过程中会产生酶，几乎所有生命体的化学反应都是在酶的参与下进行的。酶具有专一性强，催化效率高和反应条件温和等著多优点，其已经成功的应用于食品、化工、医药、能源、环保和科研等领域。酶的提

4、取和纯化，不仅是生产的需要也是酶学研究中必不可少的过程。除了核酶以外几乎所有的酶其化学本质都是蛋白质，因此酶的分离纯化过程实质就是对目标蛋白质和杂蛋白的分离纯化过程，只是更加关注酶的稳定性而已。与其他物质的分离纯化过程相同，要想实现对蛋白与杂质成分的成功分离，首先应充分了解蛋白质和杂质的理化性质，尤其是目标蛋白的性质，比如组成成分(元素和基团)、溶解性(亲水还是疏水)、分子大小、等电点(在不同pH下的解离状态)以及稳定性等基本性质，之后才能选择恰当的分离方法，产生预想的效果。总的来说酶分离纯化过程大致包括3个阶段:酶释放和粗分离过程、

5、进一步提取提纯过程和最后的精致纯化过程。该研究就近几年酶及蛋白质分离纯化技术的研究进展进行了综述。1细胞的破碎酶存在于生物的体液和细胞之内，其中大多数包含在细胞内。细胞破碎的主要目的是破坏细胞壁或者膜结构，从而提取胞内的酶。但是由于不同的生物体或者同一生物体不同的组织细胞，其各自的细胞壁和膜的结构组成及稳定性差异较大，故所采用的细胞破碎方法和处理条件也会有所不同，需要根据具体情况而定，以便使试验达到预想的效果。细胞破碎方法归纳起来可分为机械、化学、物理和生物破碎法4种。通常情况下是将几种方法联合使用。机械破碎法主要包括机械叶片破碎法和

6、研磨法，其中研磨法较叶片破碎法的破碎程度高，若想进一步破碎可采用匀浆器进行，匀浆法[1-2]通常用来破碎那些易于分散，比较柔软，颗粒较小的物质;物理破碎法的作用原理是通过外力改变温度和压力条件等实现细胞破碎，其中超声波提取法正成为酶和蛋白质提取研究的热点[3-4]，但由于超声空穴效应产生的压力与蛋白质的变性压力存在重叠，因此采用超声破碎酶和蛋白质时需考虑蛋白质的变性压力;化学破碎法是通过各种化学试剂与生物膜的作用使细胞膜结构改变，从而破碎细胞，其中应用最多的是有机溶剂[5]和表面活性剂，但有时利用非离子表面活性剂，其稳定性较好[6];

7、生物破碎法主要是指加入能够水解细胞壁成分的酶或者打破细胞的稳态条件使细胞自溶解体的方法。2离心过滤与膜分离技术当细胞经过破碎以后，通常采用离心的方法将较大的细胞碎片与目标蛋白质分离，对于沉降系数较为接近的物质一般采用密度梯度离心法，若需要，离心后可采用合适的过滤介质进一步分离目标产物和杂质。根据过滤介质孔径的大小可将过滤分成微滤、超滤[7]、纳滤[8]和反渗透。膜技术是过滤分离的一种，膜由丙烯晴、醋酸纤维素和硝酸纤维素等高分子物质制成，与其他过滤介质不同的是它具有的一定的韧性，承压范围较大，并且在膜上可以结合不同的基团而具有额外的选择

8、性，例如离子交换膜可以吸引异性带电基团而使其易于透过，对于同性带电基团起到排斥作用。在酶的分离纯化中经常会使用透析袋除去缓冲介质或者盐类，而使蛋白质得到纯化。1981年Hedda等提出的亲和膜过滤法已经用于酶的纯化;Kr