纯化

纯化(purify)就是采取物理、化学、或生物等方面的措施，将某种介质中的其他成分去除掉从而得到更高纯度的该介质的过程。

1、分子蒸馏法

分子蒸馏法是根据混合物各组分的分子在高真空条件下分子平均自由程差异而达到纯化的目的。在特定的温度和压力下，不同的分子由于有效直径不同，从而它们的平均自由程不同，分子蒸馏就是利用不同分子的平均自由程不同这一性质来对混合脂肪酸进行纯化。

在分子蒸馏术纯化花椒籽试验中，蒸馏温度低于120.0℃时，随着温度的升高，轻组分比例逐渐增多，重组分中的轻组分比例减少，α-亚麻酸在产品中的纯度逐渐增加。在确定的操作压力下，蒸馏温度过高对产品纯度的影响是不利的。

有学者认为蒸馏温度和蒸馏压力是影响该工艺最主要因素，降低蒸馏压力使α-亚麻酸纯度不断增加，纯化效果愈加显著。因此，在实际生产中应选择低压蒸馏。

分子蒸馏法操作是物理纯化过程，可以很好地保护被纯化物质不被外来物质污染，可连续化生产，更适用于现代工业化。但最终产品纯度较低，且设备能耗较高，投资成本大。单独应用时存在着局限性。

2、冷冻结晶法

冷冻结晶法是在低温的条件下，依据混合脂肪酸各组分的凝固点差异进行纯化，进而达到纯化多不饱和脂肪酸的目的。将混合脂肪酸溶解在丙酮或乙醇中，置于低温下，在溶液中短链脂肪酸较长链脂肪酸的溶解度低，饱和脂肪酸较不饱和脂肪酸的溶解度低，这种溶解度差异随温度降低表现更为显著。

冷冻结晶法工艺原理简单，操作方便，有效成分不易发生变性反应。但其操作过程中温度要求苛刻，需要回收大量的有机溶剂，纯化效率不高，这限制了大规模的生产，但可以用于生产低成本的保健品类，从而满足中低层消费者的需求。

3、尿素包合法

尿素分子在结晶过程中与饱和脂肪酸或单不饱和脂酸形成较稳定的晶体包合物析出，而多价不饱和脂肪酸由于双键较多、碳链弯曲，具有一定的空间构型，不易被尿素包合。采用过滤的方法除去饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸与尿素形成的包合物，就可得到较高纯度的多价不饱和脂肪酸。

尿素包合法工艺简单、操作简便，生产成本低廉，操作温度较低，适合规模化生产，是富集各种不饱和脂肪酸的理想方法。但这种方法不能将碳链长度不同而饱和度相同或相近的脂肪酸分开，所以产物纯度低，还需与其他方法相结合才能提高产品纯度。

4、银离子络合法

银离子络合法是根据脂肪酸碳碳双键数目不同来实现纯化的。基于银离子与碳碳双键、脂肪酸双键越多，络合作用则越强的原理。

用银离子络合法提取核桃油中不饱和脂肪酸的试验，以硝酸银浓度为2mol/L，在0.0℃条件下络合萃取2h的条件下，最高提取纯度达到96.30%。此方法为工业生产不饱和脂肪酸提供了理论依据，有着广泛的应用前景。

由于硝酸络合不需要很多的有机溶剂，且纯化效果好、纯度高，此方法在实验室运用较多。但其产量小、成本高，难于进行大规模生产，工业化生产也会带来重金属污染和残留的问题，因此推广应用受到一定条件的限制。

5、超临界CO2萃取法

超临界CO2萃取是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。通过改变系统的压力和温度，使混合脂肪酸各组分在超临界CO2流体中溶解度不同从而达到纯化目的。

用超临界CO2萃取分为4步：

①将CO2由常温常压状态转变为超临界状态;

②将超临界状态下的CO2导入萃取釜内，使其与物料充分接触，溶解出目标成分;

③将含有目标组分的超临界CO2流体导入到分离釜内，减压、降温，使目标组分与流体分离;

④收集得到目标组分，最后通过加压循环利用流体。

近些年，对超临界CO2萃取法研究较多，其具有操作简单、快捷、萃取率高、无杂质残留的优点。但目前超临界流体萃取的实际应用还很有限，主要是设备投资用度大，设计基础数据缺乏，设计经验不足。所以，研究者还需进一步突破局限，以便用于大规模的生产当中。

在蛋白质纯化过程中超滤纯化技术有两大应用：一方面应用超滤纯化技术去除细胞破裂释放的大量核酸和内毒素等小分子杂质，另一方面用于蛋白溶液的浓缩，脱盐，脱醇，分级纯化等。

超滤纯化技术特点就是：①操作简单，方便，可以快速的进行下游纯化。②去除小分子杂质，提高了纯化树脂的利用率，节约原材料成本。③处理量大，速度快，蛋白回收率高。

1、去除内毒素

有学者在重组大肠杆菌表达的Bere1纯化工艺中去除内毒素效果研究实验中采用采用亲和层析法、超滤法和离子交换法联合应用以及TritonX-114萃取法与亲和层析法联合应用，比较这两个方法去除重组蛋白溶液中的内毒素效果的优劣。

结果两个方法对内毒素的去除率均为99.99%，内毒素含量均符合中国药典规定，但第一种方法蛋白回收率为42.8%，第二种方法蛋白回收率为26.1%。可见超滤纯化技术在去除内毒素中发挥了重要作用，而且能提高蛋白回收率。

2、脱盐、脱醇、浓缩

在蛋白质的纯化过程中应用超滤纯化技术对蛋白质进行脱盐和浓缩，此方法的特点是适合几百到几千升的大量液体处理，操作简单、节省时间，而且蛋白回收率高。

有学者应用超滤浓缩技术纯化鹿茸中胰岛素样生长因子1，摸索出最优工艺条件。在此方法下，PES膜IGF-1回收率达到68.32%，蛋白质回收率达到69.20%;改性PES膜IGF-1回收率达到57.17%，蛋白质回收率达到87.43%。

有学者应用超滤纯化技术将丙种球蛋白制品中的沉淀剂-乙醇直接脱去，并最终浓缩成终产品。

有学者应用超滤纯化技术浓缩人血白蛋白，使用此方法脱醇速度快，截留率大，产量高，纯度和醇含量均合格。

有学者应用超滤纯化技术对酸溶性三文鱼皮胶原蛋白进行脱盐，当料液初始浓度为1.2%，温度为30℃，压力为0.3MPa，超滤7次时，氯离子脱除率可达到74.4%。

3、蛋白分级纯化

在蛋白质的纯化上，超滤纯化技术虽取得广泛的应用。但也有一定的局限性，两种产品的分子量小于等于5倍，无法纯化或者分析效果很差。相反分子量差值越大，纯化效果越好。

有学者应用萃取-超滤两步法从过期的人血中提纯人血红蛋白，经15%SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳结果显示确定了血红蛋白蛋白质的亚基组成及分子量，电泳迁移率与对照品完全一致，纯化效果较好。

对于多糖的纯化过程就是将分离的到的混合多糖纯化为单一的多糖。以下是对常用的多糖纯化方法进行的说明。

1、分步沉淀法

多糖根据分子量的不同会表现出在乙醇或丙酮中溶解度不同，分步沉淀法就是依据多糖的这个特性进行纯化的，分子量越大的多糖在乙醇或丙酮中的溶解度越小，逐步增加乙醇或丙酮的量可以将不同分子量的多糖分别沉淀。

分步沉淀的关键就是控制靠乙醇或丙酮的浓度，避免共沉淀的发生。目前，分步沉淀法因为方法简单而常常被应用于保健品的开发中。

2、盐析法

盐析法是利用在一定浓度的盐溶液中不同分子量的多糖溶解度不同的性质，对多糖进行纯化的一种方法。次方法多用于蛋白的提纯，早期是云芝多糖就是用此方法纯化的。此方法虽然成本低但是容易产生共沉淀。

3、有机盐沉淀法和季铵盐沉淀法

有机盐沉淀法可用于植物和微生物中粘多糖和蛋白多糖的提取。主要原理是利用单宁酸与多糖可形成有机盐复合物而沉淀析出。季铵盐沉淀法跟有利于纯化酸性多糖及中星高分子量多糖。主要原理是利用长链季铵盐可与多糖形成络合物的性质。

4、金属络合物法

铜盐络合法和氢氧化钡络合法是多糖的纯化中最常用的方法，主要是利用多糖能与铜、钡、钙和铅离子形成络合物的性质。

5、柱层析法

多糖的纯化最多用的方法就是柱层析法，目前常用的柱层析法有纤维素柱层析、离子交换柱层析、凝胶柱层析和亲和层析。

6、超离心法

在强大的离心力场的作用下，不同分子量的多糖有不同的沉降速度而将不同的多糖纯化。

7、超滤法

是利用分子筛的原理，使强压力下不同大小和形状的多糖通过超滤膜，从而实现不同多糖的纯化。但由于超滤膜对多糖的吸附严重，一般将此方法应用于多糖的纯化。

多糖的纯化很复杂，方法也很多，在实践中根据实际情况选择最优的方法最为重要。

纯化水为蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得供药用的水，不含任何附加剂。普通的水含有多种离子，如钠离子、氯离子等，一些在化学或物理领域需要极其纯...[查看全部]

分离纯化由各种化学工程的单元操作组成。由于生物产品品种多，性质各异，故用到的单元操作很多，其中如吸附、萃取、蒸馏、蒸发和干燥等属传统的单元操作，理论比较成熟。一般说来，分离纯化可分为四个阶段：①发酵液的预处理和固液分离;②初步分离(提取);③高度纯化(精制);④成品加工。

生物学科的发展日新月异，基因工程、动植物细胞培养、传统发酵工程和酶工程等新技术、新产品层出不穷，这些新产品的获得均离不开各种分离手段的应用。随着对产品纯度和质量愈来愈高的要求以及科学技术的发展，分离纯化技术也不断得到发展。

1、古代酿造业

古代酿造业包括酿酒，制酱(油)、醋、酸奶和干酪等，技术原始，多属家庭式作坊，产物基本不经过后处理而直接使用，基本无下游技术。

2、第一代生物技术

主要指19世纪60年代~20世纪40年代青霉素等抗生素出现之前的生物技术产业。这期间发现了发酵的本质是微生物的作用，掌握了纯种培养技术，生物技术进入近代酿造产业的发展阶段。

到20世纪上半叶，逐渐开发形成了发酵法生产酒精、丙酮、丁醇等微生物发酵工业(主要是厌氧发酵)，其产品相对简单，基本上是无活性的小分子。此时开始引入过滤、蒸馏、精馏等近代分离技术。

3、第二代生物技术

以20世纪40年代出现的青霉素产品分离纯化技术为代表。开发了无菌空气制备技术、大型好氧发酵装置，一大批通风发酵技术产品相继投入了工业生产，如抗生素(如链霉素)、氨基酸(如谷氨酸)、有机酸(如柠檬酸)、酶制剂(如淀粉酶)、微生物多糖和单细胞蛋白等。产品多样性决定了分离方法的多样性。此阶段借鉴和引进吸收了大量近代化学工业的分离技术，如沉淀、离子交换、萃取、结晶等。

4、第三代生物技术

以20世纪70年代末崛起的DNA重组技术及细胞融合技术为代表。生物技术在其主要领域(如基因工程、酶工程、细胞工程和微生物发酵工程)取得了长足

蛋白质纯化是蛋白质研究中不可缺少的环节，只有了解蛋白质的分子量、溶解性、等电点以及稳定性等基本性质，才能达到有效纯化。根据目标蛋白的物理或化学性质的不同，可以有针对性地采取不同的蛋白质纯化方法。

蛋白质是生命活动的物质基础，也是生物体内的功能性大分子。随着分子生物学、结构生物学、基因组学等研究的不断深入，人们意识到仅靠基因组的序列分析来阐明生命活动的现象和本质是远远不够的，只有从蛋白质组学的角度来研究蛋白质，才能更好地把握生命现象和规律，揭示其本质。

要研究蛋白质，首先要得到高纯度的、具有生物学活性的、相对稳定的目的蛋白质，然后才能对其性质进行研究，进而才可能大规模生产应用，以造福人类。而蛋白质在组织或细胞中一般都是以复杂的混合物的形式存在，不同类型的细胞中含有不同结构和功能的蛋白质，这就使得蛋白质纯化成为一项精细而复杂的任务。因此，高效的蛋白纯化技术和手段是蛋白质研究的基础和关键之一。

蛋白质纯化的目的通常是为了获得纯品蛋白质，以便深入研究蛋白质的活性位点、活性机制、空问结构、结构与功能之间的关系，所以蛋白质纯化的意义在于：

1、研究生命本质的需要从生物材料中纯化制备蛋白质，研究其结构与功能，对于了解生命活动的规律，阐明生命现象的本质有重大意义。

2、工业生产的需要食品、发酵、纺织、皮革等工业需要大量高活力的酶制剂。如用淀粉酶制造葡萄糖、麦芽糖、糊精以及糖浆等。

3、医疗的需要许多蛋白质是安全有效的药品，如蛋白水解酶复剂作为消化药物被广泛使用尿激酶可以治疗各种血栓性疾病等。

4、基因工程的需要对具有生理活性的蛋白质和酶进行基因工程改造，以提高其生理活性、酶活力和蛋白质的热稳定性等，必须首先得到纯化的蛋白质，在纯品蛋白质的基础上再进行改造，如定点突变等。

1、基于分子大小差异的蛋白质纯化技术

①凝胶层析

凝胶层析又称为凝胶

纯化水为蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得供药用的水，不含任何附加剂。普通的水含有多种离子，如钠离子、氯离子等，一些在化学或物理领域需要极其纯净的不能含任何离子的水，普通水无法满足一些化学反应的需要，于是通过一些设备将水中的离子去掉，这就是纯化水。

通常，纯化水系统的作业方式为24小时持续生产，由此，要求纯化水系统具有非常高的持续运行能力。在对持续生产过程进行制时，主要包含两个方面，一是实时控制层面，包含实施生产管理、生产过程互连锁、攻顺序的过程控制等，一是生产管理层面，包含准备各生产计划、调度方案等。

1、原水

原水罐、原水进水阀以及原水泵共同组成了原水部分，主要的功能是预处理原水，并将理之后的原水供给纯化水系统，在原水自动控制系统中，包含原水罐液位和原水进水阀锁操作，以便于保证原水管液位的数值与运行要求相符合。

2、预处理

预处理系统部分是纯化水原水处理的重要环节，主要由多介质过滤器、软化器等部分构成，根据不同制药工程药品生产实际情况的差异，所用设备可能有所不同。

这一部分的主要功能在于通过一系列的物理手段，对进入正式膜纯化处理前的原水进行初步的处理，由于市政自来水系统在自来水的效度过程中会使用氯化物进行消毒，并且原水中本身也可能存在一些其他化学成分或较大颗粒物。

在预处理过程中，要对原水的化学成分进行过滤或消除，并要对酸碱值进行相应调整，同时还要尽可能降低其硬度、池度及污染指数，使其满足膜纯化处理的基本要求。这一阶段的自动控制，主要是进出水阀门与管道压力的监控，以及对预处理设备的自动控制与管理。

3、制备过程

纯化制备部分是纯化水系统自动控制的最主要环节，也是原水纯化的关键环节，在这一环节中，主要是通过膜纯化技术对经过预处理的原水进行纯化处理，生产出适用于药品生产的纯化水。

纯化制备部分的构成因制药企业的生产条件不