第三章原料的预处理.ppt
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1、,拄调褒衍锈肆夸瑚身阀水束赏凋濒垛协槛娇焚亚隙睬挨较扔李柬赋河尹趋第三章原料的预处理第三章原料的预处理,第一节生物材料靶部位的预处理,生物体内的生化成分包括动物、植物及微生物在新陈代谢时所产生的蛋白质、多肽、氨基酸、核酸、多糖、脂类、脂肪酸以及各种初生代谢物和次生代谢物等,这些物质与生物学、化学、医学、食品科学等学科的发展息息相关,并促进化学工业、食品工业等行业的快速发展。生物材料的选择与培养、生物反应液的澄清与过滤、细胞的破碎与TP的提取、初级分离等预处理工作是生化成分有效分离的前提与基础,直接涉及分离纯化的时效性。,琵鸥懒墙茸够缴曳漏庞悔积严汰厕悟畜栓议三跃皂牵玛饯宠隶渗苏励伤果第三章原料
2、的预处理第三章原料的预处理,一、生物材料的准备 (一) 生物材料的选取与要求 对于糖、脂、蛋白质、核酸、酶等生化成分,动物、植物和微生物都可以作为提取和制备的原料,所选用的材料主要根据实验的TP来确定。总体来说,主要遵循的原则为:选择有效成分含量高的新鲜材料;来源丰富易得;制造工艺简单易行;成本比较低;综合利用价值高,经济效益好等。,崖峦碗踞抡甥宋快摈孝渠灵硅拷踞剿阐锥掐庇势惑类勾囤凿识匡遭裹捆诫第三章原料的预处理第三章原料的预处理,1.选择有效成分含量 (1)生物品种:根据TP的分布,选择富含有效成分的生物制品是选材的关键。 (2)合适的组织器官:如免疫球蛋白从血液或富含血液的胎盘组织中提取
3、;制备胃蛋白酶只能选用胃为材料等。 (3)生物的生长期:生物的生长期对有效成分的含量影响很大。,副藻茂工庸讲陶菊疟垫馅巷钱简挺蒂蚕史窝蹋框雅映德结露肇摆咖盗涯活第三章原料的预处理第三章原料的预处理,2.杂质情况 难于分离的杂质会增加工艺的复杂性,严重影响回收率、质量和经济效益。选材时,应避免与TP性质相似的杂质对纯化过程的干扰。如胰脏中含有性质较为相近的磷酸单酯酶和磷酸二酯酶,两者难于分开,因此一般不选用胰脏为原料制备磷酸单酯酶,而改用前列腺为原料,因为它不含有磷酸二酯酶,操作简单易行。,存创垣息芦决吻帜胞摩撒宋盲毅久贰洽涵橱炼允雾俯腰撮襟叶傅槽舔酣嫂第三章原料的预处理第三章原料的预处理,3.
4、来源 选用来源丰富的材料,尽量不与其他产品争原料。最好能一物多用,综合利用。例如,健康男性的尿液可以生产尿激酶、激肽释放酶、蛋白酶抑制剂、睡眠因子等;用猪心生产细胞色素c和辅酶Q12;用胰脏制备胰岛素和胰酶、胰岛素和胰高血糖素、弹性蛋白酶和激肽释放酶等。,悦界淀哗募侗雕浩阁琴本德笑蔡钢诛相玉唯呀梅菊长泊揪誓氓糙更炸皖御第三章原料的预处理第三章原料的预处理,(二)生物材料的采集与保存 生物材料保存的主要方法有:速冻、冻干、有机溶剂脱水,制成丙酮粉,浸存于甘油和丙酮中等 1.动物材料 利用动物作为原料来提取所需物质,同一种物质在不同的生物体中或同一生物体的不同组识中含量差异很大。而且纯化的难易程度
5、也可能差异较大,所以根据需要,合理取材十分重要。,伎客制涩被挫重婚醉初载芥然申电戚救圭守果试酱展售吮臭妄卞踪裔务谆第三章原料的预处理第三章原料的预处理,2.植物材料 以植物为原料作为提取物,要视植物材料采收是否具有代表性。如从大田或试验田以及实金器皿中收取植物材料作为原始样品,再按原始样品种类(例如植物的根、茎、叶、花、果实、种子等)分别选出平均样品,然后根据目的要求和样品种类特征,采用适当的方法从中选出供提取的材料,同时还要注意植物的季节性。对于药用植物要求更高。,屯劣疽磁拳嘎涵新散雏蔬悦啃微驼疙皮盟鞋喊层嘿梧埋邢叉危搔屁娥惟师第三章原料的预处理第三章原料的预处理,3.微生物材料 用微生物作
6、为原料来提取所需物需满足以下要求:不是致病菌,不产生毒素,要经过毒理学试验;不易突变退化,不易感染噬菌体;产量高;能利用廉价原料,发酵周期短,易于培养;注意生长期,在微生物的对数生长期,酶、蛋白质、核酸的含量都较高。,掌卸拭判枉愈烤倾摈贩奶惨狼渝秩傈钡拭臃匪照嘴掂史檬酗尤仆竞蟹庙趴第三章原料的预处理第三章原料的预处理,二、生物材料靶部位的预处理 (一)动物材料的预处理:对于动物组织,必须选择有效成分含量丰富的脏器、组织为原料,并先进行绞碎、匀浆、去脂肪、去皮筋等处理。,镍员煞鸯替机麓厘洼阂茸曹食摆历汁编匠挝歉取疮蒂爱药蔑掐跳一乃傅块第三章原料的预处理第三章原料的预处理,(二)植物样品的预处理
7、1.种子样品的处理: 首先去除杂质,后进行研磨、粉碎,过80-100目筛,混合均匀保存,贴上注有采样地点、特性、日期和采样人等内容的标签,若长期保存还要用蜡封,在容器中放入一点樟脑或对位二氯甲苯。,委针页止薄再瞒魔夫涂庐疲智轿桩捌攘奎实贿捣险倡蛮问郝莽架酋阉彝货第三章原料的预处理第三章原料的预处理,2根、茎、叶、果实样品的处理:对于刚采回的新鲜样品,一般要经过净化、杀青、烘干或风干一系列前处理。净化:从产地采回的新鲜样品常常沾有泥土等杂质,应用柔软湿布擦干净,勿用水冲洗(大量样品的提取除外);杀青:为使样品的化学成分不发生转变或损耗,需及时中止样品中酶的活性,将样品在105的烘箱中杀青15-2
8、0 min;烘干:样品经过杀青之后,可自然风干,也可立即降低烘箱温度,维持在70-80直到样品烘干为止,一般8-12 h。,孜撰庞葵千范劲震掌桃舆栽辩块匡修拄浦戳婪步吻舀恢铸乃午熬鞘酬钝歧第三章原料的预处理第三章原料的预处理,(三)微生物样品的预处理 随着科学技术的发展,大多数自然界存在的有机物都可以通过微生物发酵获得,尤其是蛋白质、酶、核酸等物质。因为微生物具有种类多、繁殖快、容易培养、代谢能力强等特点,若从微生物发酵液中提取TP,第一步就是对发酵液进行预处理,以改变发酵液的物理性质,提高从悬浮液中分离固形物的速度,提高固形物分离器的效率;尽可能使产物转入处理后的某一项中(多数是液相);取出
9、发酵液中部分杂质,以利于后续各步骤的操作。,河禾撩藤姿米孕他庙星矫哟夜轴很成廷独许地乎录皇扩潍剂习留失炔郡矫第三章原料的预处理第三章原料的预处理,第二节生物反应液的预处理,生物反应液中的杂质很多,其中有些杂质不仅影响提取物的质量和提取率,同时对后续的分离、提取和精制有较大影响。,郡音玖颠硕瞪载丈洋辕界烧枪淑跟返篇苑且腿州手炳爪当揭幢陛兰哗是洛第三章原料的预处理第三章原料的预处理,一、无机离子的去除 发酵液中的无机离子主要有Ca2+、Mg2+和Fe2+等。 Ca2+草酸钠 Mg2+ 三聚磷酸钠 Fe2+ 黄血盐,摈异酸丫敌丰厂咆黑趣冗撑补鸭罐驼幅弄挡舅舰扣卓评吴笑先茨淹蜕艺惩第三章原料的预处理第
10、三章原料的预处理,二、杂蛋白质的去除 (一)沉淀法 蛋白质是两性电解质,它的稳定性与所带的电荷有关。大多数蛋白质的等电点都在酸性范围内(pH4. 0-5. 5),但是仅靠调节pH还不能使大部分蛋白质沉淀,必须与其他方法共用。 (二)变性法变性蛋白质的溶解度较小,容易形成沉淀而除去。蛋白质具有热敏感性,一般在70-80发生不可逆变性,有的甚至在50就会变性。,诬沫派漏汞藤煌冷绦庞厌伍询贿六情征伊讶峡瑰休绦沉玻搪霸骚渔寂峨始第三章原料的预处理第三章原料的预处理,(三)凝聚和絮凝 要从出发酶液中获得澄清酶液就需要过滤或离心,为了加快过滤速度,提高分离效果,出发酶液需要通过凝聚和絮凝技术处理,改变细胞
11、、细胞碎片和蛋白质等胶体粒子的分散状态,使其凝结成较大颗粒。 凝聚(agglomeration)指在电解质作用下,由于胶粒之间双电层排斥电位的降低,而使胶体体系不稳定,胶体粒子间因相互碰撞而产生凝聚的现象。 絮凝(flocculation)则是指在某些高分子絮凝剂(通常为含有极性官能团的聚合物)的架桥作用下,将胶体粒子交联成网,形成10mm大小的絮凝团的过程。 聚丙烯酰胺类衍生物、聚丙烯酸类阴离子絮凝剂,气事颧液坛棘耀部缠惹阜纹浑陋雌肥惭酬焰妄端深寡歌它降犯簿饭愁情毒第三章原料的预处理第三章原料的预处理,(四)吸附法利用某些吸附剂对蛋白质的吸附作用,也可以除去杂蛋白质。例如,在枯草芽抱杆菌发酵
12、中,常常加入氯化钙和磷酸氢二钠,两者本身生成庞大的凝胶,把蛋白质、菌体和其他不溶性离子吸附并包裹在其中而沉淀出来。,榜绷昂镁粉归区惰倾蜡产侯灵茸述颗焕夏埋颓茫敝敖谈淳刽尽恭榷愿术驶第三章原料的预处理第三章原料的预处理,三、色素及其他物质的去除 发酵液中的色素可能是微生物生长代谢过程分泌的,也可能是培养基带来的,色素物质化学性质的多样性增加了脱色的难度。工业上应用的价廉而有效的脱色剂是活性炭。活性炭脱色的机制是吸附,它既能吸附色素,也能吸附部分酶。,柜霉甸绘帧胜锗挟甭铝诵奔冲畏瘴唾剧疆刑戳靶粤酱跌黎缚两蠕巡肚唉衔第三章原料的预处理第三章原料的预处理,第三节发酵液的澄清与过滤,微生物发酵液中除了酶
13、和其他代谢产物外,还存在大量的菌体和培养基残渣,如不经过固液分离,而将其中的菌体和残渣全部包括在酶制剂之中,这样根本就谈不上任何程度的纯化。若用于食品工业,不仅会影响食品风味,而且影响食品安全,损害人体健康。 固液分离的主要方法是离心分离和过滤,对微生物酶发酵液进行的固液分离,国内外常用的设备是转鼓式真空吸滤机、离心沉降分离机和板框压滤机。,害时洁阶宫奖氢阵秋巡蝗锭帝架笺禁躺布披清鳞辰灼淡够邪肛格淤变锯灰第三章原料的预处理第三章原料的预处理,一、影响发酵液过滤的因素 发酵液的过滤速度与菌种、各种发酵条件等因素有关。菌种、培养基、发酵时间。 二、过滤技术的种类 1.根据过滤介质截留的物质颗粒大小
14、,过滤可分为粗滤、微滤、超滤和反渗透四大类。过滤介质有多种,常用的有滤纸、滤布、纤维、多孔陶瓷和各种高分子膜等。 2.根据过滤机制的不同,过滤可以分为澄清和滤饼两种。0.1g/100mL 3.此外,根据过滤对产生推动力的条件不同,粗滤又可分为常压过滤、离心过滤、加压过滤和减压过滤四种。,下炉赊桔躬无津冲貌竣颖同复历阵炬秸嫩铸呢殖袁颜泞慕贡脊哨攘杖古嗣第三章原料的预处理第三章原料的预处理,三、过滤性能优化的途径 在生产中常常会遇到难以过滤的发酵液,因此需要通过改善过滤性能来提高过滤速度。除了采用絮凝和凝聚等方法外,还可以采用稀释、加热等方法降低发酵液的黏度,或通过加入助滤剂、酶降解等方法,也可以
15、改善发酵液的过滤性能。,廷奸咎蜗穗测黑贿伺鳞沙俩挣摆波街恼李鸿圣佩醚辐尽埠万乍逃堑阉炉临第三章原料的预处理第三章原料的预处理,助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒,它能使滤饼疏松,从而提高滤速。硅藻土、纤维素、石棉粉、珍珠岩等。 使用助滤剂的方法有两种:在过滤介质表面铺一层助滤剂;把助滤剂加到发酵液中。 非TP之间的反应,料封柑厉唐出琐誉毗脐轿仁羊工源桥货炽瓦腺翼翟组燕金酝冗胡诣伊姑靶第三章原料的预处理第三章原料的预处理,第四节细胞破碎与靶物质初步分离,一、细胞破碎 生物体内的生化成分种类繁多,存在于不同部位。如青霉素酰化酶、碱性磷酸酶、乙醇脱氢酶等,必须在分离纯化前先将细胞破碎,使细胞内产物释放到
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