生物分离与纯化技术的发展

1.3　生物分离与纯化技术的发展

人们对传统的分离理论研究得比较透彻，如固－液分离、萃取、干燥等分离与纯化技术。传统技术在应用中，随着新材料的开发、加工制造手段的提高，分离与纯化性能得到不断提高和完善，如成功研制的各种新型高效过滤设备和萃取设备，大大提高了产品收率和生产效率；由于色谱柱的机械强度大幅度提高，高压输送装置不断完善，色谱技术也正从分析检验逐渐发展成为工业分离技术，为生物工业提供了分离效率高、使用方便、用途广泛的分离与纯化技术。

目前，各种技术的耦合，又开拓了生物分离与纯化技术新的发展方向，并赋予传统技术以广义的内涵。各种分离与纯化技术之间通过相互结合、相互交叉、相互渗透显示出良好的分离性能和发展前景，如吸附色谱、离子交换色谱把传统的吸附技术、离子交换技术与色谱分离的操作方法有机结合，使吸附技术和离子交换技术得到了跨越式发展；如将亲和技术与其他分离技术结合，形成亲和过滤、亲和膜分离等新型分离技术。这些融合了的分离与纯化技术具有较高的选择性和分离效率，是分离与纯化技术发展的主要方向。

对于新型分离与纯化技术的开发，多数是从生产实践中总结、发展而得出的。如依据溶剂萃取原理，可从形成两相的方法上考虑，也可从溶剂的特性上考虑，目前已开发出双水相萃取、超临界流体萃取、反胶团萃取等新的分离技术，在工业生产中已逐渐被采用。双水相萃取已用于分离酶、蛋白质等生物活性物质，也用于分离细胞器和菌体碎片等；超临界流体萃取在天然物质有效成分的提取方面的应用已实现工业化；反胶团萃取分离技术在溶菌酶、细胞色素c等药物的生产中得到应用。

随着科学不断发展，技术不断进步，分离与纯化技术也必将得到迅速发展。不论是新型分离与纯化方法的开发，还是传统分离与纯化方法的耦合与发展，都会遇到新问题和新要求，它们将不断推动分离与纯化机理的研究，促进材料制造技术的提高，从而使生物分离与纯化技术有更广阔的发展空间。

小结

（1）在产品生产过程中，分离和纯化是必不可少的环节，因此，要知道本门课程的研究对象和内容及其地位和作用。

（2）简要介绍产品分离与纯化技术的基本原理及生物分离的一般工艺过程。

（3）分离与纯化的分类包括机械分离和传质分离；分离与纯化方法的评价体系中的参数主要有回收率和分离因子。

（4）生物分离与纯化技术正向着各种传统技术的耦合和新型分离与纯化技术的开发方向发展。(www.xing528.com)

知识窗

分离与纯化新技术——浊点萃取法

浊点萃取法（cloud point extraction，CPE）是近年来出现的一种新兴的液－液萃取技术，它不使用挥发性有机溶剂，不影响环境。它以中性表面活性剂胶团水溶液的溶解性和浊点现象为基础，改变试验参数，引发相分离，将疏水性物质与亲水性物质分离。目前，该法已成功地应用于金属螯合物、生物大分子的分离与纯化及环境样品的前处理中。

CPE法除了利用增溶作用外，还利用了表面活性剂另一个重要性质——浊点现象。溶液静置一段时间（或离心）后会形成两个透明的液相：一相为表面活性剂相（约占总体积的5%）；另一相为水相（胶团浓度等于CMC）。外界条件（如温度）向相反方向变化，两相便消失，再次成为均一溶液。溶解在溶液中的疏水性物质，如膜蛋白，与表面活性剂的疏水基团结合，被萃取进表面活性剂相，亲水性物质留在水相中，这种利用浊点现象使样品中疏水性物质与亲水性物质分离的方法就是浊点萃取。

CPE法在分离与纯化中的应用如下。

1.CPE法用于分离与纯化膜蛋白

膜蛋白（内嵌膜蛋白、外围膜蛋白）疏水性强、难溶于水，抽提内嵌膜蛋白时，既要削弱它与膜脂的疏水性结合，又要使它保持疏水基团在外的天然状态，较难分离与纯化。由于表面活性具有两亲性，它一直作为膜蛋白理想的增溶剂。增溶时，膜蛋白疏水部分嵌入胶团的疏水核中而与膜脱离，又保持了膜蛋白表面的疏水结构。相分离后，膜蛋白与表面活性剂共同析出，与亲水性蛋白质分离。所以，CPE法在分离与纯化膜蛋白方面极有优势。

2.与其他分析技术的联用

CPE可以作为高效液相色谱（HPLC）、流动注射分析（FIA）、毛细管电泳（CE）等仪器分析的样品前处理方法，可提高检出灵敏度。表面活性剂可以防止样品吸附在玻璃容器上，易于与FIA中的载液及HPLC中的有机流动相或胶团流动相混合，可以直接进样。