论文题目: 固体生物质对扩张床吸附的影响和方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 生物化工
作者: 吕淼华
导师: 姚善泾
关键词: 扩张床吸附,生物质颗粒,停留时间分布,脉冲响应,电位,过程设计,乳酸脱氢酶,纳豆激酶,分离纯化
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 扩张床吸附（Expanded Bed Adsorption,EBA）技术是二十世纪九十年代开发的一种新型生化分离技术,最大特点是可以从含有固体生物质颗粒（如细胞、细胞碎片）的料液中直接捕获目标物,集固液分离、浓缩和初期纯化于一个单元操作之中,可以缩短分离步骤、减少活性物质损失、提高产品收率、节省分离成本,体现了生物分离过程的集成化优势。论文在综述扩张床吸附原理、特点和操作方式的基础上,集中讨论了固体生物质颗粒对扩张床吸附的影响,以及借鉴胶体化学的zeta电位概念来描述静电相互作用的设想,阐明了扩张床吸附过程设计的特殊性和重要性,提出了本论文的研究思路——建立并完善固体生物质颗粒影响的评价手段,形成合理的扩张床吸附过程设计策略,并采用实例证明该策略的合理性和实用性。 扩张床在吸附过程中必须保持稳定分级的流态化,这是扩张床吸附得以实现的关键。细胞或细胞碎片与扩张床吸附剂间的相互作用,必然影响扩张床的稳定性,因此论文首先针对扩张床吸附过程的特殊性,采用特殊的示踪剂,测定含有固体生物质颗粒进料时的停留时间分布（RTD）,以正确评价扩张床在真实进料中的稳定性。论文选择特殊离子（Li+和Br-）作为RTD示踪物,选用离子选择性电极实时测定流动相中特殊离子浓度,建立了数据采集和分析系统,考察了离子选择性电极的工作范围、响应时间、流速、固体生物质颗粒浓度、脉冲离子浓度和脉冲量的影响,确定了适宜的测定条件。以面包酵母为模型生物质、基因重组E.coli匀浆液为实际应用对象,证明了本论文建立的离子选择性电极法可以很好进行含有固体生物质颗粒进料时的RTD测定,是一种可以评价真实操作条件下扩张床稳定性的有效手段。 “离子选择性电极RTD分析法”的使用中发现一些局限性,如原料消耗液量大、测定周期较长、需要特殊电极等,有必要建立一个更为简便的测定方法来评价固体生物质颗粒与吸附介质间相互作用,并对固体生物质颗粒的影响进行定量表征,以简化扩张床吸附的过程设计。本论文完善了“生物质脉冲响应法”,对其适用范围和精确度进行了系统考察,包括生物质脉冲浓度、脉冲量和床层膨胀率等因素,确定了合适的测定条件:生物质脉冲的OD600值在0.5-0.6之间,生物质脉冲量为床层沉降体积的80%,膨胀率为2.5。随后,确定了生物质穿透指数（BTI）为指标,表征固体生物质颗粒在扩张床内的吸附状况。结果表明,“生物质脉冲响应法”的稳定性好,数据偏差小,重复性好,BTI值可以量化表征固体生物质颗粒与吸附介质间的相互作用。论文进一步把“生物质脉冲响应法”应
论文目录:
第一章 文献综述
1．1 生物分离技术概况
1．2 扩张床吸附技术
1．2．1 扩张床吸附的基本原理和特点
1．2．2 扩张床吸附的操作
1．3 固体生物质颗粒对扩张床吸附的影响
1．4 zeta电位
1．4．1 带电微粒的zeta电位
1．4．2 影响zeta电位的因素
1．5 研究思路
参考文献
第二章 含有固体生物质颗粒进料时的扩张床稳定性评价——特殊离子的RTD分析法
2．1 引言
2．2 材料和方法
2．2．1 实验材料
2．2．2 仪器
2．2．3 方法
2．3 结果与讨论
2．3．1 离子选择性电极的响应特性
2．3．2 RTD测定的影响因素
2．3．3 含固体生物质颗粒进料的RTD测定
2．4 小结
参考文献
第三章 固体生物质颗粒／吸附剂间相互作用的定量评价——生物质脉冲响应法
3．1 引言
3．2 材料和方法
3．2．1 实验材料
3．2．2 仪器
3．2．3 细胞破碎方法
3．2．4 生物质脉冲响应法
3．3 结果与讨论
3．3．1 脉冲浓度对生物质脉冲响应法测定精度的影响
3．3．2 脉冲量对生物质脉冲响应法测定精度的影响
3．3．3 膨胀率对生物质脉冲响应法测定精度的影响
3．3．4 生物质脉冲响应法的应用——不同介质和生物质对象
3．3．5 生物质脉冲响应法的应用——评价NaCl浓度对生物质与吸附介质间相互作用的影响
3．4 小结
参考文献
第四章 生物质脉冲响应法的应用——流动相条件对生物质颗粒／吸附剂间相互作用的影响
4．1 引言
4．2 材料和方法
4．2．1 实验材料和仪器
4．2．2 菌种及培养条件
4．2．3 菌体收集和破碎
4．2．4 流动相配制
4．2．5 生物质脉冲响应法
4．3 结果与讨论
4．3．1 离子浓度对生物质／Streamline DEAE间相互作用的影响
4．3．2 pH对生物质／Streamline DEAE间相互作用的影响
4．3．3 生物质／Streamline QXL间相互作用
4．4 小结
参考文献
第五章 固体生物质颗粒／吸附剂间静电相互作用的zeta电位分析
5．1 引言
5．2 材料和方法
5．2．1 仪器
5．2．2 方法
5．3 生物质的zeta电位
5．3．1 生物质浓度对zeta电位测定的影响
5．3．2 pH值对生物质zeta电位的影响
5．3．3 离子浓度对生物质zeta电位的影响
5．4 扩张床吸附剂zeta电位
5．4．1 pH值对吸附剂zeta电位的影响
5．4．2 离子浓度对吸附剂zeta电位影响
5．5 生物质／吸附剂相互作用的zeta电位分析
5．5．1 BTI与生物质zeta电位的关系
5．5．2 扩张床吸附剂zeta电位的影响
5．5．3 固体生物质颗粒大小的影响
5．6 小结
参考文献
第六章 兼顾目标物吸附和固体生物质影响的扩张床吸附过程设计策略
6．1 引言
6．2 并行的过程设计策略
6．3 生物质颗粒影响的评价
6．4 扩张床吸附过程设计的策略
6．4．1 初步筛选阶段
6．4．2 扩张床筛选阶段
6．4．3 扩张床分离阶段
6．5 小结
参考文献
第七章 扩张床吸附分离的应用——从兔肌匀浆液中分离兔肌乳酸脱氢酶
7．1 引言
7．2 材料与方法
7．2．1 试剂与仪器
7．2．2 兔肌匀浆液的制备
7．2．3 染料亲和介质的制备
7．2．4 吸附等温线
7．2．5 吸附动力学
7．2．6 固定床和扩张床层析
7．2．7 凝胶电泳
7．3 结果与讨论
7．3．1 吸附剂的选择
7．3．2 染料亲和介质的优化
7．3．2．1 染料亲和介质的制备
7．3．2．2 兔肌乳酸脱氢酶的静态吸附
7．3．2．3 兔肌乳酸脱氢酶的吸附动力学
7．3．3 固定床层析
7．3．4 扩张床吸附从兔肌匀浆液中提取乳酸脱氢酶
7．3．4．1 扩张床稳定性的验证
7．3．4．2 扩张床膨胀率和操作流速
7．3．4．3 扩张床吸附分离
7．3．4．4 凝胶电泳
7．3．5 结果分析
7．4 小结
参考文献
第八章 过程设计策略的应用——从枯草杆菌发酵液中分离纳豆激酶
8．1 引言
8．2 材料与方法
8．2．1 设备与材料
8．2．2 静态吸附
8．2．3 固定床吸附
8．2．4 扩张床吸附
8．2．5 蛋白质含量和酶活的测定
8．3 结果与讨论
8．3．1 吸附剂的选择
8．3．2 纳豆激酶的静态吸附性能
8．3．2．1 pH的影响
8．3．2．2 离子强度的影响
8．3．3 固定床吸附和洗脱
8．3．3．1 离子强度对吸附的影响
8．3．3．2 pH值对洗脱的影响
8．3．3．3 离子强度对洗脱的影响
8．3．4 扩张床吸附
8．3．4．1 扩张床的稳定性评价
8．3．4．2 扩张床的膨胀特性
8．3．4．3 扩张床吸附的穿透行为
8．3．4．4 扩张床吸附分离
8．3．5 不同分离工艺的比较
8．4 小结
参考文献
第九章 结论
致谢
研究成果
发布时间: 2006-05-10
参考文献
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- [2].羧甲基纤维素/溶菌酶组装行为、机制及药物递送应用[D]. 李真顺.华中农业大学2015
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