《沉淀技术》PPT课件

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1、现代生化分离技术SeparationMethodsinBiochemistry第三章沉淀技术2第三章沉淀技术第一节概述沉淀是溶液中的溶质有液相变成固相析出的过程，表示一个新的凝结相的形成过程，或由于加入沉淀剂使某些离子成为难溶化合物而沉积的过程。是物理环境的变化引起溶质的溶解度降低、生成固体凝聚物的现象。沉淀VS结晶，本质上同一种过程。同类分子或离子以有规则排列形式析出——结晶；以无规则的紊乱排列形式析出——沉淀。3.1.1沉淀的定义3第三章沉淀技术3.1.2沉淀的类型：晶形沉淀：颗粒最大，其直径大约在0.1~1μm之间。在沉淀内部，离子按晶体结构有规则地进

2、行排列，因而结构紧密，整个沉淀所占的体积较小，极易沉降于容器底部。凝乳状沉淀：颗粒大小介于上述二者之间，其直径大约为0.02~1μm，因此其性质也介于二者之间。无定型沉淀：颗粒最小，其直径大约在0.02μm以下。沉淀内部离子排列杂乱无章，并且包含有大量水分子，因而结构疏松，体积庞大，难以沉降。4第三章沉淀技术沉淀法是最古老的分离和纯化生物物质的方法，目前仍广泛应用在工业上和实验室中。由于其浓缩作用常大于纯化作用，因而沉淀法通常作为初步分离的一种方法，用于从去除了菌体或细胞碎片的发酵液中沉淀出生物物质，然后再利用色层分离等方法进一步提高其纯度。沉淀法由于成本低

3、、收率高、浓缩倍数高可达l0-50倍和操作简单等优点，是下游加工过程中应用广泛的值得注意的方法。缺点：针对复杂体系而言，分离度不高、选择性不强3.1.3沉淀技术的应用特点5第三章沉淀技术第二节沉淀方法的分类盐析有机溶剂沉淀等电点沉淀非离子多聚物沉淀聚电解质沉淀法高价金属离子沉淀法热沉淀法6第三章沉淀技术盐析法—蛋白质在水溶液中的溶解度受盐浓度影响1、基本原理蛋白质表面特性蛋白质溶解：相似者相溶亲水性和疏水性：有利因素：亲水性，包括氢键、极性基团、离子化侧链、亲水蛋白所占的%等。如白蛋白不利因素：疏水性，包括暴露的疏水基团、疏水蛋白所占的%等。如纤维蛋白原。7

4、第三章沉淀技术蛋白质和酶均易溶于水，因为该分子的－COOH、－NH2和－OH都是亲水基团，这些基团与极性水分子相互作用形成水化层，包围于蛋白质分子周围形成1nm~100nm颗粒的亲水胶体，削弱了蛋白质分子之间的作用力，蛋白质分子表面极性基团越多，水化层越厚，蛋白质分子与溶剂分子之间的亲和力越大，因而溶解度也越大。8第三章沉淀技术盐溶原理：大多数蛋白类酶都溶于水，而且在低浓度的盐存在的条件下，酶的溶解度随盐浓度的升高而增加，这称为盐溶现象。蛋白质分子吸附盐类离子后，带电表层使蛋白质分子彼此排斥（同性相斥）；而蛋白质与水分子的相互作用却加强，溶解性增大。9第三章

5、沉淀技术盐析（破坏水化膜、中和电荷）1、继续增大中性盐离子强度时→大量的盐夺取了自由水，将其转变为盐离子的水化水→蛋白质胶体外层的水化膜因盐的夺取而遭到破坏→蛋白质胶体表面的疏水区域暴露出来，彼此相互聚集，沉淀；10第三章沉淀技术2、加入高浓度中性盐后，盐离子与生物分子表面的带相反电荷的离子基团结合，中和了生物分子表面的电荷，降低了生物分子与水分子之间的相互作用，此时生物分子很容易相互聚集，在溶液中的溶解度降得很低，从而形成沉淀从溶液中析出。11第三章沉淀技术小结原理1.高浓度盐离子使蛋白质表面双电层厚度降低，静电排斥作用减弱.2.中性盐比蛋白质具更强的亲水

6、性，因此将与蛋白质争夺水分子.12第三章沉淀技术2、盐析公式及讨论蛋白质溶解度与溶液中离子强度关系：lgS=β-ksIS，蛋白质溶解度（g/L）I0.5MK2SO4的离子强度I＝(0.5×2×12+0.5×22)/2=1.5。1MNaCl的离子强度＝(1×12+1×12)/2=1β为常数，I=0时的lgSks为盐析常数，与盐性质（离子价数、离子半径等）、蛋白结构有关，ks越大，盐析效果越好（S越小，越易沉淀）13第三章沉淀技术讨论1、KsI项Ks与溶液的pH、温度无关，仅取决于蛋白质的性质和盐的种类。盐浓度↑→离子强度I↑→S↓→析出。lgS=β-ksI1

7、4第三章沉淀技术2、β值的特性及对盐析的影响表示不外加盐时的理想溶解度S，受到温度、pH的影响；pH的影响：β在pI时最小（调节pH可以导致蛋白质净电荷数变化）温度的影响：高离子强度溶液中，温度升高一般使β下降（温度升高利于盐的溶解，夺取更多的水分子，使蛋白质溶解性更差）lgS=β-ksI15第三章沉淀技术3、分段盐析ks分段盐析：固定蛋白质的pH、T（β）,变动离子强度I达到沉淀的目的。β分段盐析：在一定的离子强度下（I），改变溶液的pH、T，达到沉淀的目。Ks盐析法由于蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易产生共沉淀现象，因此常用于提取液的前处理（蛋白质粗品

8、的分级沉淀）。β盐析法由于溶质溶解度变化缓慢，且变化