发酵产物的沉淀提取法与生物发酵消泡剂
发布时间:2012-10-23 11:58:17
沉淀是溶液中的溶质由液相变成固相析出的过程，主要是为了通过沉淀达到浓缩的目的，或通过沉淀除去非必要的成分；其次将已纯化的产物转为固体便于保存。
沉淀法是根据生物发酵消泡剂的发酵产物在等电点时，或在一定浓度的有机溶剂、中性盐类或有机沉淀剂中溶解度降低而析出沉淀，或生物发酵用消泡剂的发酵产物与一些酸、碱、盐类等形成不溶性盐类或复合物而析出沉淀的原理，从而达到分离提取的目的。
1、等电点沉淀法
有些生物发酵消泡剂发酵产物例如酶、氨基酸和某些抗菌素具有两性电离的性质，随着溶液PH值的不同，酸碱极性基团例如氨基酸的氨基与羧基进行着不同程度的解离，从而使整个分子带有正电荷或负电荷，只有当溶液的PH值达到一定值时整个分子所带的正负电荷等，静电荷等于零，形成偶极离子，这时由于分子之间的相互撞击，通过静电引力的作用结合成较大的聚合体而沉淀析出，此时的PH值称为该分子的等电点。因而在等电点时这些生物发酵用消泡剂发酵产物的溶解度最小。用等电点法提取发酵产物就是根据这一性质。
由于各种蛋白质分子内部所含碱性氨基酸和酸性氨基酸的数目不同，各种蛋白质的等电点有差别。凡是碱性氨基酸含量多的蛋白质，等电点偏碱性；凡是酸性氨基酸含量多的蛋白质，等电点偏酸性。因为羧基解离度大于氨基解离度，所以，大多数蛋白质的等电点PI＜7.0而接近5.0。同样氨基酸分子上所含氨基、羧基等极性基团的数目以及各种基团的解离程度不同，也有各自的等电点。酸性氨基酸的等电点偏酸性，碱性氨基酸的等电点偏碱性而中性氨基酸中ɑ-羧基的电离比ɑ-氨基容易，等电点也偏酸性，一般pl为6.0左右。
2、不溶性盐沉淀法
某些生物发酵消泡剂的代谢产物在一定的pH值下，能与酸碱或金属离子、表面活性剂等形成不溶性盐而沉淀析出，再用适当的方法使复合物溶解达到分离提取的目的，已用于工业生产的有单宁沉淀提取酶、锌盐法提取谷氨酸、钙盐法提取柠檬酸和盐酸盐法提取四环素等等。
3、有机溶剂沉淀法
近来的研究有所发展，有机溶剂可能破坏蛋白质的某种键如氢键，使其空间结构发生某种程度的变形，使一些原来包在内部的疏水基因暴露于表面，与有机溶剂的疏水基园结合，形成疏水层，从而使蛋白质沉淀。当蛋白质的空间结构发生变形超过一定程度，就会导致完全的变性。
有机溶剂的选择首先是能和水混溶。只有选用合适的有机溶剂，注意调整样品的浓度、温度、生物发酵消泡剂、pH值和离子强度，使这些因子综合地发挥作用，才能获得较好的提取效果。
4、盐析法
盐析法又称中性盐沉淀法，是酶和蛋白质提纯工作中使用较早的方法之一，要使酶蛋白沉淀，就必须破坏其水膜，中和其电荷。由于中性盐的亲水性大于酶蛋白的亲水性，当加入大量中性盐时，它们能夺去酶蛋白表面的电荷，又使酶蛋白表面的电荷被中和，而使沉淀析出。
由于各种酶蛋白颗粒的大小及亲水程度的不同，使各种酶在同一中性盐中的溶解度也有差别，因而所需中性盐的浓度也不一样。
盐析时，在酶稳定的前提下，使pH值尽可能接近等电点。温度方面，除考虑对热特别敏感的酶宜维持低温外，一般可以不要降低温度。
有时为了纯化目的酶，还可以考虑采用分级盐析技术，分级盐析分离的可能性由各种酶的盐析曲线决定。
本文参考《发酵微生物学》一书。
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