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文檔簡介
一、多糖提取分離的基本方法原料→前處理→提取→濃縮→沉淀→脫蛋白→脫色、脫脂→干燥→粗多糖第四講多糖的提取方法1.前處理根據原料的特點,前處量方法不同,一般包括:(1)非極性溶劑處理:脫脂、脫色對植物根、莖、葉、花、果及種子中的多糖,含脂高的應先脫脂,含色素的需進行脫色,通常采用丙酮、乙醚、乙醇進行預處理達到脫脂或脫色的目的。(也可將該操作放在后面)(2)80%乙醇水溶液處理有些原料中含有較多單糖和低聚糖,對多糖的純度造成影響。由于單糖和低聚糖可溶于熱的80%乙醇溶液中,而多糖則不能溶。故可用80%乙醇水溶液除原料中的單糖和低聚糖。2.提取(1)溶劑種類多糖是極性大分子化合物,大多采用不同溫度的水、稀堿溶液或氯化鈉水溶液作提取溶劑。(2)注意事項①盡量避免在酸性條件下提取,因為酸性條件能引起多糖中糖苷鍵的斷裂。②動物中所含多糖多是酸性多糖,常與蛋白質結合在一起,因此常用堿溶液提取法、中性鹽溶液提取法和蛋白酶水解法。③當采用堿溶液提取時,要特別注意前處理,以及溫度、pH值的控制。因為堿性溶液中比較容易發生美拉德反應,而美拉德反應一旦發生,所產生的色素極難去除,會對進一步的研究造成無法補救的影響。降低美拉德反應產生程度的方法:通過前處理去除小分子糖、避免pH值處于8-10的范圍、避免提取溫度處于60-80℃。3.濃縮濃縮操作應在盡量低的溫度下進行,并盡量防止提取物與氧氣的接觸。目的:防止多糖被氧化,保持多糖原有結構及生物活性。
(1)沉淀法
(2)吸附法將干葡聚糖凝膠G25(或吸水棒)加入抽提液中,兩者比例為1:5。由于凝膠吸水之故,抽提液的體積可縮小三倍左右,回收多糖約80%。(3)超濾法
超過濾即超濾,自20年代問世后,直至60年代以來發展迅速,很快由實驗室規模的分離手段發展成重要的工業單元操作技術。超濾現已成為一種重要的生化實驗技術,廣泛用于含有各種小分子溶質的各種生物大分子的濃縮、分離和純化。超濾是一種加壓膜分離技術,即在一定的壓力下,使小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的特制的薄膜,而使大分子溶質不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質得到了部分的純化。
超濾根據所加的操作壓力和所用膜的平均孔徑的不同,可分為微孔過濾、超濾和反滲透三種。微孔過濾所用的操作壓通常小于4×104Pa,膜的平均孔徑為50nm-14μm,用于分離較大的微粒、細菌和污染物等。超濾所用操作壓為4×104Pa~7×105Pa,膜的平均孔徑為1-10nm,用于分離大分子溶質。反滲透所用的操作壓比超濾更大,常達到35×105Pa~140×105Pa,膜的平均孔徑最小,一般為1nm以下,用于分離小分子溶質,如海水脫鹽,制高純水等。
超濾技術的優點是操作簡便,成本低廉,不需增加任何化學試劑,尤其是超濾技術的實驗條件溫和,與蒸發、冰凍干燥相比沒有相的變化,而且不引起溫度、pH的變化,因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的制備技術中,超濾主要用于生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。
超濾法也有一定的局限性:它不能直接得到干粉制劑。超濾技術的關鍵是膜:膜有各種不同的類型和規格,可根據工作的需要來選用。早期的膜是各向同性的均勻膜,即現在常用的微孔薄膜,其孔徑通常是0.05mm-1.0mm。近幾年來生產了一些各向異性的不對稱超濾膜。
常用的膜一般是由乙酸纖維或硝酸纖維或此二者的混合物制成。近年來為適應制藥和食品工業上滅菌的需要,發展了非纖維型的各向異性膜,例如聚砜膜、聚砜酰胺膜和聚丙烯腈膜等。這種膜在pH1~14都是穩定的,且能在90℃下正常工作。超濾膜通常是比較穩定的,若使用恰當,能連續用1~2年。暫時不用,可浸在1%甲醛溶液或0.2%疊氮化鈉NaN3中保存。
超濾膜的基本性能指標主要有:水通量(cm3/(cm2?h));截留率(以百分率%表示);化學物理穩定性(包括機械強度)等。超濾裝置一般由若干超濾組件構成。通常可分為板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式四種主要類型。由于超濾法處理的液體多數是含有水溶性生物大分子、有機膠體、多糖及微生物等。這些物質極易粘附和沉積于膜表面上,造成嚴重的濃差極化和堵塞,這是超濾法最關鍵的問題,要克服濃差極化,通常可加大液體流量,加強湍流和加強攪拌。
國外生產超濾膜和超濾裝置最有名的廠家是美國的Milipore公司和德國的Sartorius公司。國內主要的研究機構和生產廠家是:中科院生態環境研究中心、杭州淡化和水處理開發中心、蘭州膜科學技術研究所、無錫化工研究所、上海醫藥工業研究所、天津膜分離工程研究所、北京化工廠、常熟膜分離實驗廠、無錫市超濾設備廠、無錫純水設備廠、天津超濾設備廠、湖北沙市水處理設備廠等。從膜的品種,以及從某些研究工作的深度方面看,我國與世畀先進國家的差距不很大,但在膜的質量性能及商品化方面尚有較大差距。
(4)透析法商品透析袋制成管狀,其扁平寬度為23mm-50mm不等。為防干裂,出廠時都用10%的甘油處理過,并含有極微量的硫化物、重金屬和一些具有紫外吸收的雜質,它們對生物活性物質有害,用前必須除去。可先用50%乙醇煮沸1小時,再依次用50%乙醇、0.01mol/L碳酸氫鈉和0.001mol/LEDTA溶液洗滌,最后用蒸餾水沖洗即可使用。實驗證明,50%乙醇處理對除去具有紫外吸收的雜質特別有效。使用后的透析袋洗凈后可存于4℃蒸餾水中,若長時間不用,可加少量NaN2,以防長菌。洗凈涼干的透析袋彎折時易裂口,用時必須仔細檢查,不漏時方可重復使用。
新透析袋如不作如上的特殊處理,則可用沸水煮五至十分鐘,再用蒸餾水洗凈,即可使用。透析進,通常要留三分之一至一半的空間,以防透析過程中,透析的小分子量較大時,袋外的水過量進入袋內將袋漲破。為了加快透析速度,除多次更換透析液外,還可使用磁子攪拌。透析的容器要大一些,可以使用大燒杯、大量筒和塑料桶。小量體積溶液的透析,可在袋內放一截兩頭燒園的玻璃棒或兩端封口的玻璃管,以使透析袋沉入液面以下。
檢查透析效果的方法是:用1%BaCl2檢查(NH4)2SO4,用1%AgNO3
檢查NaCl、KCl等。①把裝抽提液的透析袋埋在吸水力強的聚乙二醇(polyetheyleneglycol,分子量20000以上,簡稱PEG)或甘油中,10ml抽提液可在1小時內濃縮到幾乎無水程度。該方法的濃縮速度與透析袋的表面積以及PEG的數量有密切關系。②真空透析濃縮
(5)真空濃縮法(6)冷凍干燥法
4.沉淀常用方法:等電點法(酸性多糖、堿性多糖)、乙醇沉淀法。
5.脫蛋白(1)游離蛋白質的去除方法:
Sevag法、三氟三氯乙烷法、三氯乙酸法、柱色譜法。前三種方法的缺點:操作用到大量有毒有機試劑,對操作者的身體健康造成危害;同時,操作往往要重復十幾次才能達到較好的效果,費時費力;最后,操作會造成多糖的大量損失。柱色譜法的優缺點:一次操作既可達到良好效果,但所選擇的色譜材料不能對多糖有影響。(2)結合蛋白質的去除結合蛋白常用蛋白酶法去除:鏈霉菌蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶及胰蛋白酶等處理多糖提取液或多糖粗品,經
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