离子交换纤维柱分离纯化辣椒碱类化合物
第28卷第2期2011年2月
精细化工
FI NE C H E M I CAL S
Vo l .28,N o .2Feb .
2011
催化与分离提纯技术
收稿日期:2010-10-12;定用日期:2010-11-30基金项目:广西科技厅攻关项目(桂科攻0719002-2-4)
作者简介:张 阳(1977-),男,博士研究生。联系人:王立升,教授,博士生导师,E -m ai:l w _l sheng @163.co m 。
离子交换纤维柱分离纯化辣椒碱类化合物
张 阳,王立升*
,周永红,刘雄民
(广西大学化学化工学院,广西南宁 530004)
摘要:考察了ZB-2强碱性阴离子交换纤维柱分离纯化指天椒中的辣椒碱类化合物。通过对离子交换纤维吸附前后扫描电镜图分析,表明吸附上了物质,并由红外光谱图分析证实所吸附的物质为辣椒碱类化合物。考察了上柱液p H 、质量浓度、流速、上样量与离子交换纤维吸附量的关系,讨论了解吸条件中乙醇体积分数、流速、用量与离子交换纤维解吸率的关系,确定了离子交换纤维柱分离纯化的最佳工艺参数,得到在该条件下辣椒碱类化合物的质量分数由4 5%提高到92 0%,同时收率达72 3%。结果表明,离子交换纤维柱能快速分离纯化辣椒碱类化合物。关键词:指天椒;离子交换纤维;分离纯化;辣椒碱类化合物;医药与日化原料;催化与分离提纯技术中图分类号:R 284 1 文献标识码:A 文章编号:1003-5214(2011)02-0130-06
Separati on and Purification of Capsaici noi ds by Ion Exchange Fi ber Colu mn
Z HANG Yang ,WANG L-i sheng *
,Z H OU Yong -hong ,LIU X i o ng -m i n
(School of Che m istry &Che m ical Eng i ner i ng,Guangx i University,N anning 530004,Guangx i ,Chi na)
Abstract :The ZB -2alkali an i o n exchange fiber column separating and purify i n g capsaic i n o ids fr o m
capsicum w as i n vestigated .Through ana l y zing the SE M before and a fter the absorpti o n of capsa icino i d s by the i o n exchange fi b er ,
its absorptive ab ility w as deter m i n ed .The absor bed co m pound w as
capsa icino i d s through analyzi n g the i n frared spectr um.Then the relations a m ong the p H,m ass concentration ,flo w ve l o c ity and absor pti v e capac ity w ere investigated .Further mo re ,the re lations a m ong the et h ano l vo l u m e score ,flo w velocity ,ethano l vo l u m e and desorptive speed w ere d iscussed .Then t h e opti m um techno logy conditi o n w as obta i n ed .Under these cond itions ,the capsaicino i d s m ass fraction enhanced fro m 4 5%to 92 0%,and the y ield reached 72 3%.The result indicates t h at t h e ion exchange fiber can separate and purify capsaic i n oids .Key words :capsicum;
ion exchange fi b er ;separati o n and purification ;capsa icino i d s ;drug and
cos m etic m aterials ;cata l y sis ,separation and purifi c ation technology
Foundation ite m:Science and T echnology Research Deve l o pm ent of Guangx i Zhuang Autono m ous Reg ion(GGK0719002-2-4)
指天椒是辣椒的一种,属茄科辣椒属植物[1]
。辣椒碱类化合物(capsaic i n o i d s)是辣椒中引起辛辣味的主要化学物质。它具有多种生理药理活性,主要用作减肥美容、健胃、止痛、戒毒镇痛、止痒、预防心脏病药、抗癌药、抗氧化、杀虫等[2-11]
。辣椒碱类化合物作为医药与日化原料在国外已广泛应用,并作为镇痛药收载于29版的美国药典中,我国已有辣椒软膏上市。
广西以盛产指天椒而闻名,大部分仅用于食品调料,
没有实现更深层价值,因此,从指天椒中提取辣椒碱类化合物,拓展其用途,具有重要的研究意义。离子交换纤维是在离子交换树脂原理基础上开发的一种化学性质较为稳定、机械强度较高的功能新材料[12]
。目前分离辣椒碱类化合物方法有萃取结晶法、生物法、层析柱法和树脂柱法等,还有贵州五倍
子公司等使用的超临界法[11,13-15]。我国每年出口大量廉价辣椒,却进口高附加值辣椒碱类化合物等[11]。通过比较多种树脂和离子交换纤维,发现离子交换纤维具有较快的吸附速度和解吸速度,较高的吸附率和解吸率,容易再生且可长期使用的特点,具备应用于工业化生产的条件,而有关离子交换纤维交换吸附辣椒碱类化合物的研究未受到关注。
本文采用离子交换纤维技术纯化辣椒碱类化合物,并申请发明专利[16]。该法具有分离快速,操作简便等优点,为应用离子交换纤维分离纯化指天椒中辣椒碱类化合物提供了科学依据。
1 实验部分
1 1 材料与仪器
ZB-2强碱性阴离子交换纤维(桂林正翰科技开发有限责任公司);指天椒(广西横县,购于广西南宁市场);甲醇(H PLC级,天津友声化学试剂有限公司);盐酸、无水乙醇、氢氧化钠等(AR,广东汕头西陇化工厂)。
FT I R-8400S傅立叶变换红外光谱仪(日本Shi m adzu);S-3400N扫描电镜(日本H itach i); W aters510高效液相色谱仪(日本Shi m adzu)。
1 2 方法
1 2 1 离子交换纤维柱和备用液的制备
参照GB/T5476 1996预处理树脂方法,将离子交换纤维用乙醇浸泡3h,用去离子水洗至无醇味;再用1m o l/L盐酸浸洗1h,用去离子水洗至中性;然后用1m ol/L氢氧化钠浸洗1h,用去离子水
洗至中性;最后真空干燥。称2 0000g干离子交换纤维,装成径高比为1 10的柱备用。
将指天椒烘干、粉碎、过筛,索氏提取,减压浓缩,用氢氧化钠水溶液萃取,调整p H备用。
1 2 2 检测方法[17]
实验采用反相高效液相测定辣椒碱类化合物中辣椒碱、二氢辣椒碱和降二氢辣椒碱的质量浓度。色谱柱:G races C18柱(250mm 4 6mm,5 m);流动相:V(甲醇) V(水) V(磷酸)=65 35 0 1;流速: 0 6mL/m in;检测波长:281nm;柱温:30 ;进样量:20 L。通过辣椒碱的回归方程:
A=8061 3 +28132,r=0 9999,77 23~407 15 g/mL,二氢辣椒碱的回归方程:
A=8060 5 +5158 2,r=0 9999,14 03~75 80 g/mL和降二氢辣椒碱的回归方程:
A=8076 3 +573 33,r=0 9999,1 62~10 00 g/mL,计算出辣椒碱类化合物质量浓度。
1
2 3 吸附量与解吸率的计算
吸附量是指单位质量离子交换纤维吸附被吸附物的质量,可以用下式计算:
Q=( 0- t) V
m
(1)式中:Q是离子交换纤维柱吸附量(m g/g); 0和 t是原液和吸附液中辣椒碱类化合物质量浓度(g/L);V 是溶液体积(mL);m是离子交换纤维质量(g)。
解吸率是指单位质量离子交换纤维解吸下来物质的质量与被吸附的整个物质的质量之比,可以用下式来计算:
=
2
0- 1
100(2)式中: 是离子交换纤维解吸率(%); 0、 1、 2分别是原液、吸附液和解吸液中辣椒碱类化合物质量浓度(g/L)。
1 2 4 离子交换柱对辣椒碱类化合物的分离纯化
调整备用液pH,在常温条件下,上离子交换纤维柱,考察上柱液pH、质量浓度、流速和上样量与吸附量的关系。对有相同吸附的离子交换纤维柱,考察洗脱液乙醇体积分数、流速和用量与解吸率的关系。在得出的吸附和解吸的最优条件下,进行验证实验。经高效液相检测,计算吸附量或解吸率,每组实验重复3次,取平均值。
2 结果与讨论
2 1 吸附的判定
2 1 1 SE M扫描判定离子交换纤维吸附上了物质
将交换吸附前后的离子交换纤维进行SE M扫描,如图1所示。
图1 离子交换纤维吸附辣椒碱类化合物前后的扫描电镜图F i g.1 SE M be fore and afte r the adso rpti on o f capsaic i no ids by
i on exchange fi ber
131
第2期张 阳,等:离子交换纤维柱分离纯化辣椒碱类化合物
图1表明,离子交换纤维吸附前后的变化明显,可以判断辣椒碱类化合物溶液中的物质被吸附到了
离子交换纤维上。
2 1 2 I R 分析得出吸附上的物质为辣椒碱类化合物将吸附前的离子交换纤维红外光谱(a)和辣椒碱类化合物红外光谱(c)及吸附辣椒碱类化合物达到饱和的离子交换纤维红外光谱(b)放在同一横坐标下绘制,如图2
所示。
图2 离子交换纤维吸附辣椒碱类化合物前后的红外光谱图F ig .2 IR before and afte r the adsorp tion of capsa ic i no i ds by i on
ex change fiber
图2表明,曲线a 在1620~1420c m -1
出现了苯环的特征峰,在1221c m -1
出现了C N 键的伸缩振动吸收特征峰及在3200c m -1
出现了明显的肩
峰,说明含有苯环官能团和交换官能团胺基,与离子交换纤维红外吸收峰特征符合
[12]。曲线c 在3400
c m -1
左右出现N H 伸缩振动峰,3200c m -1
左右
出现 OH 峰,1700c m -1
左右出现的酮基( CO )吸收峰,与辣椒碱类化合物红外吸收峰特征符合
[18]
。曲线b 是吸附饱和的离子交换纤维红外
特征吸收峰,由于辣椒碱类化合物的酚羟基有利于
离子交换纤维进行交换吸附,所以吸附后苯环特征峰增强,高分子的离子交换纤维和小分子的辣椒碱类化合物特征峰得到不同程度的体现
[19-21]
。说明
离子交换纤维吸附的物质是辣椒碱类化合物。2 2 吸附条件的研究
2 2 1 上柱液p H 与离子交换纤维吸附量的关系实验用85mL 质量浓度为16 63g /L 不同pH 的备用液,控制流速为5BV /h,考察不同pH 与离子交换纤维吸附量的关系,如图3所示。
图3表明,随着pH 的增大,离子交换纤维吸附量迅速增大,当p H 大于12 52后,吸附量略微下降。因此,选择辣椒碱类化合物初始液的p H =12 52
。
图3 p H 与吸附量的关系
F i g.3 R e lati on be t w een t he p H and the adso rpti ve capac ity
2 2.2 上柱液质量浓度与离子交换纤维吸附量的
关系
实验用85m L p H =12 52的备用液,控制流速为5BV /h -1
,考察不同质量浓度与离子交换纤维吸附量的关系,如图4
所示。
图4 上样液质量浓度与吸附量的关系
F i g .4 R e l a ti on bet w een the samp l e m ass concentration and the
adsorptive capac it y
图4表明,随着上柱液质量浓度的增大,交换吸附推动力增加,离子交换纤维的吸附量增加;当上柱液质量浓度大于16 63g /L 后,吸附量变化很小,因此,选择上柱液质量浓度为16 63g /L 。
2 2
3 上柱液流速与离子交换纤维吸附量的关系实验用85m L 质量浓度为16 63g /L,p H =12 52的备用液,考察流速与离子交换纤维吸附量的关系,如图5所示。
图5表明,当上样液流速 5BV /h 时,基本上能交换完全,吸附量变化不明显,因为尽管离子交换纤维具有较快交换吸附能力,但辣椒碱类化合物是呈弱酸性酚类化合物,扩散速度相对较慢;当上样液流速>5B V /h 后,辣椒碱类化合物不能被离子交换纤维充分交换吸附而流出,造成吸附量减少。虽然较低的流速对吸附有利,但流速过低,操作时间会延
132 精细化工 FI NE C H E M I CALS 第
28卷
长,综合考虑,选取上样液流速为5BV /h
。图5 流速与吸附量的关系
F ig .5 R elati on be t w een t he flow ve locity and t he adsorptive
capac i ty
2 2 4 上样量与离子交换纤维吸附量的关系
实验用质量浓度为16 63g /L ,p H =12 52的辣椒碱类化合物溶液,其中含有油酸油脂和辣椒色素等
多种杂质[15,22-23]
。控制流速为5B V /h,从74mL 到104mL,每2mL 收集一试管,测定其质量浓度,其中杂质的质量浓度基本不变。用流出液的辣椒碱类化合物质量浓度与上样液质量浓度之比作纵坐标,以流出体积作横坐标绘图,得到穿透曲线,见图6
。
图6 辣椒碱类化合物穿透曲线F i g .6 Breakthrough curve o f capsa ici no i ds
图6表明,当上样量为81mL 时,离子交换纤维
柱被辣椒碱类化合物穿透;当上样量为98mL 时,离子交换纤维柱吸附辣椒碱类化合物达到饱和。近年来研究表明,离子交换树脂法纯化辣椒碱类化合物是可行可靠的,而离子交换纤维是在离子交换树脂原理基础上开发的新材料,再加离子交换纤维柱吸附辣椒碱类化合物的穿透曲线证实,所以应用离子交换纤维法纯化辣椒碱类化合物是可行可靠的
[12-13,16,24-26]
。根据工程上相关规定,流出液质量
分数达到进料液的3%~5%时,认为离子交换纤维
柱被穿透,所以确定上样量为82mL 。
2 3 解吸条件的研究
2 3 1 乙醇体积分数与离子交换纤维解吸率的关系
控制流速为3BV /h ,用60m L 不同体积分数乙醇进行洗脱,考察乙醇体积分数与洗脱率的关系,如图7所示。
图7 乙醇体积分数与解吸率的关系
F i g .7 R e l a ti on bet w een the ethanol vo l u m e sco re and t he
desorptive rate
图7表明,随着乙醇体积分数升高解吸率增大。
因为乙醇体积分数越大,解吸能力越强,因此,实验选取体积分数为95%的乙醇作为洗脱液。2 3 2 乙醇流速与离子交换纤维解吸率的关系
用60mL 体积分数为95%的乙醇进行洗脱,控制不同流速,考察乙醇流速与洗脱率的关系,如图8所示。
图8 流速与解吸率的关系
F i g .8 R elation bet ween the flo w vel oc it y and the desorpti ve rate
图8表明,乙醇流速越大解吸率越低。这是因为当流速过快时,乙醇未能与被吸附的辣椒碱类化合物充分作用而将其置换出来,造成解吸率降低。而洗脱流速减慢,尽管会增加解吸率,但会延长洗脱时间。综合考虑,选择乙醇流速为3B V /h 。2 3 3 乙醇用量与离子交换纤维解吸率的关系
控制流速为3BV /h ,用体积分数为95%的乙醇进行洗脱,考察乙醇用量对洗脱率的影响,见图9。
133 第2期
张 阳,等:离子交换纤维柱分离纯化辣椒碱类化合物
图9 乙醇用量与解吸率的关系
F ig.9 R elati on be t w een t he e t hano l vo lu m e and the desorp tive
rate
图9表明,随着乙醇用量增大,解吸率增加,乙醇是目前课题组考察过的溶剂中较好较安全的解脱剂[16,22-23]。当乙醇用量为60mL时,辣椒碱类化合物解吸率达85 25%,再增加乙醇量时,解吸率增加较小,而浓缩时能耗上升,而且颜色加深,综合考虑,选择乙醇用量为60mL。
2 4 吸附与解吸最优条件下的验证实验
由吸附研究得到最优的条件为:上样量82mL, p H=12 52,质量浓度为16 63g/L,流速为5BV/h。由解吸研究得到最优的条件为:体积分数95%的乙醇60mL,流速为3BV/h。在吸附与解吸的最优条件下,进行验证实验,得出离子交换柱可以将辣椒碱类化合物质量分数由4 5%提高到92 0%,并且收率能够达到72 3%。
3 结论
(1)通过分析吸附前后的ZB-2强碱性阴离子交换纤维的SE M扫描图,判定离子交换纤维吸附了辣椒碱类化合物溶液中的物质,并由红外光谱图证实了此物质为辣椒碱类化合物。
(2)考察了离子交换柱分离纯化的吸附条件,得到优化的条件为:上样量82mL,p H=12 52,质量浓度为16 63g/L,流速为5B V/h时,吸附率达到84 81%;确定了洗脱剂为体积分数95%的乙醇60 mL,流速为3B V/h时,解吸率为85 25%。在此条件下,离子交换柱将辣椒碱类化合物质量分数由4 5%提高到92 0%,同时收率达到72 3%。本文用离子交换纤维分离纯化指天椒中辣椒碱类化合物的操作简便、工艺可靠。
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反应的适宜条件为:在反应容器内依次加入50m L 去离子水、1g Na2CO3、0 07m o l P HBE A和P H S、2 5 m g HRP,其中n(PHBEA)/n(P H S)=3,然后在70 m in内滴加7 57g w(H2O2)=30%水溶液,体系的p H稳定在7 5,在35 下反应3 5h。聚合物P H BEA-P H S经酸解得到P H B-P H S共聚物,其产率约为96%。用FTI R、NMR、GPC表征了产物的结构。其鞣制皮革的收缩温度从54 提高到74 5 ,可作为皮革鞣剂,应用成品革具有特别柔软、丰满的手感,染色效果好,颜色纯正鲜艳,风格独特。
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辣椒碱
辣椒碱（可用于食品、药物，化妆品的着色等） 辣椒碱（Capsaicin）是一种天然的植物碱，是由茄科植物辣椒的成熟果实中提取得到的有效成分。 医用价值： 辣椒碱及其软膏制剂已经收载于美国药典24版，广泛用于治疗：关节炎、肌肉疼痛、背痛、运动扭伤和带状疱疹后遗留神经痛等疾病。 美国医学会（AmericaMedicalAssociation）主持编著的《临床药物大典》将该药作为临床医生治疗疱疹后神经痛、糖尿病性神经痛的首选用药进行推介。 目前主要用作外用止痛剂、戒毒镇痛剂、止痒剂、健胃消食剂、预防心脏病药、减肥药、杀虫剂等。 临床应用：外用止痛剂（辣椒碱软膏），用于风寒病痛，使皮肤局部血管起反射性扩张，促进局部血液循环，故有去淤肿和利关节功效；戒毒、强效镇痛剂，美国科 学家研究发现，高纯度辣椒碱制成的戒毒针剂，是一种广谱高效的戒毒新药，几乎 对所有毒瘾都具有强大的戒毒作用，用辣椒碱制成的镇痛针剂对因大面积创伤、癌 症晚期等产生的剧痛尤有强大的镇痛作用；健胃消食剂，辣椒能刺激口腔黏膜，反 射性增加胃的运动，增加消化酶的活性，从而具有促进食欲、改善消化功能的作用； 治疗各种皮肤病如顽固性牛皮癣、荨麻疹、湿疹、神经性皮炎、瘙痒症以及血液透 析引起的瘙痒症。 军用价值： 辣椒碱在军事上可以用于制作催泪弹、催泪枪和防卫武器。 其它价值： 在船舶涂料生产中用作无公害辣味防污漆添加剂；在农业生产中用作环保型绿色生物农药；添加到电线、电缆、光缆护套中可防止老鼠、白蚁的食蚀伤害；在建筑材料生产中用作防白蚁涂料，也可用于木材、金属、塑料等表面涂层。 辣椒碱市场价值： 据农业科技报报道，全球需要辣椒碱5000吨。产量只有1200吨。中国辣椒碱产量只有200多吨，市场缺口300吨。辣椒碱深加工和精加工可使辣椒碱增值一倍、甚至十倍，百倍，国际市场上辣椒碱每公斤售价高达4万美元以上。 作用机理： 辣椒碱的作用机理是它作用于C型感觉神经元上的P物质，从而使局部疼痛消失。
纤维素酶的作用机理及进展的研究
纤维素酶的作用机理及进展的研究 摘要：纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中，本文论述了纤维素酶的性质，重点介绍了纤维素酶的作用机理、应用及其研究进展，并对其研究前景做了展望。关键词：纤维素酶；纤维素；作用机理； 0引言 纤维素酶在饲料、酒精、纺织和食品等领域具有巨大的市场潜力，已被国内外业内人士看好，将是继糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工业酶种，甚至在中国完全有可能成为第一大酶种，因此纤维素酶是酶制剂工业中的一个新的增长点。 纤维素占植物干重的35%-50%[1],是世界上分布最广、含量最丰富的碳水化合物。对人类而言，它又是自然界中最大的可再生物质。纤维素的利用和转化对于解决目前世界能源危机、粮食短缺、环境污染等问题具有十分重要的意义[2]。 1 纤维素酶的性质 纤维素酶是一种重要的酶产品，是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶活力。纤维素酶是四级结构，,产生纤维素酶的菌种容易退化，导致产酶能力降低。由于纤维素酶难以提纯，实际应用时一般还含有半纤维素酶和其他相关的酶，如淀粉酶（amylase）、蛋白酶（Protease）等。 纤维素酶的断键机制与溶菌酶一样，遵循双置换机制。纤维素与酶相互作用中，是酶被底物分子所吸附，然后进行酶解催化，酶的活性较低，仅为淀粉酶的1/100[3] 纤维素酶对底物分子的分解，必须先发生吸附作用。纤维素酶的吸附不仅与自身性质有关，也与底物密切相关，但纤维素酶的吸附机制总体并未弄清，仍需进一步研究[4]。 2 纤维素酶的作用原理 （1）、纤维素酶在提高纤维素、半纤维素分解的同时，可促进植物细胞壁的溶解使更多的植物细胞内溶物溶解出来并能将不易消化的大分子多糖、蛋白质和脂类降解成小分子物质有利于动物胃肠道的消化吸收。 （2）、纤维素酶制剂可激活内源酶的分泌，补充内源酶的不足，并对内源酶进行调整，保证动物正常的消化吸收功能，起到防病，促生长的作用。 （3）、消除抗营养因子，促进生物健康生长。半纤维素和果胶部分溶于水后会产生粘性溶液，增加消化物的粘度，对内源酶造成障碍，而添加纤维素酶可降低粘度，增加内源酶的扩散，提高酶与养分接触面积，促进饲料的良好消化。 （4）、纤维素酶制剂本身是一种由蛋白酶、淀粉酶、果胶酶和纤维素酶等组成的多酶复合物，在这种多酶复合体系中一种酶的产物可以成为另一种酶的底物，从而使消化道内的消化作用得以顺利进行。也就是说纤维素酶除直接降解纤维素，促进其分解为易被动物所消化吸收的低分子化合物外，还和其他酶共同作用提高奶牛对饲料营养物质的分解和消化。
生物分离与纯化技术模拟试卷三答案培训讲学
生物分离与纯化技术模拟试卷三答案
精品资料 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2 生物分离与纯化技术模拟试卷三答案 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1．CM-Sephadex C-50：羧甲基纤维素、弱酸性阳离子交换剂，吸水量为每克干胶吸水五克。 2．絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程 3．离心过滤：使悬浮液在离心力场作用下产生的离心力压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离，是离心与过滤单元操作的集成，分离效率更高 4．膜分离：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。 5．层析分离：是一种物理的分离方法，利用多组分混合物中各组分物理化学性质的差别，使各组分以不同的程度分布在两个相中。 二、单选题（每小题1分，共15分） 1．适合于亲脂性物质的分离的吸附剂是（ B ）。 A．活性炭 B.氧化铝 C.硅胶 D.磷酸钙 2．下列哪项酶的特性对利用酶作为亲和层析固定相的分析工具是必需的？（ B ） A.该酶的活力高 B.对底物有高度特异亲合性 C.酶能被抑制剂抑制 D.最适温度高 E.酶具有多个亚基 3．盐析法沉淀蛋白质的原理是（ B ） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 4．凝胶色谱分离的依据是（B）。 A、固定相对各物质的吸附力不同 B、各物质分子大小不同 C、各物质在流动相和固定相中的分配系数不同 D、各物质与专一分子的亲和力不同 5．如果要将复杂原料中分子量大于5000的物质与5000分子量以下的物质分开选用（D）。 A、Sephadex G-200 B、Sephadex G-150 C、Sephadex G-100 D、Sephadex G-50 6．工业上强酸型和强碱型离子交换树脂在使用时为了减少酸碱用量且避免设备腐蚀，一般先将其转变为（B）。 A、钠型和磺酸型 B、钠型和氯型 C、铵型和磺酸型 D、铵型和氯型 7．下面哪一种是根据酶分子专一性结合的纯化方法（ A ）。 A. 亲和层析 B. 凝胶层析 C. 离子交换层析 D. 盐析 8．以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（ B ） A.重力 B. 压力 C.浮力 D. 阻力 9．关于用氢键形成来判断各类溶剂互溶规律，下列（A）项是正确的叙述。 A、氢键形成是能量释放的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则有利于互溶。 B、氢键形成是能量吸收的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则有利于互溶。 C、氢键形成是能量释放的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则不利于互溶。 D、氢键形成是能量吸收的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则不利于互溶。 10．关于萃取下列说法正确的是（C） A. 酸性物质在酸性条件下萃取 B碱性物质在碱性条件下萃取 C. 两性电解质在等电点时进行提取 D. 两性电解质偏离等电点时进行提取 11．下列关于固相析出说法正确的是（B） A.沉淀和晶体会同时生成 B析出速度慢产生的是结晶 C.和析出速度无关 D.析出速度慢产生的是沉淀 12．那一种膜孔径最小（C） A.微滤 B超滤 C.反渗透 D. 纳米过滤 13．酚型离子交换树脂则应在（B ）的溶液中才能进行反应 A. pH＞7 B pH＞9 C. pH﹤9 D. pH﹤7 14．一般来说，可使用正相色谱分离（B） A. 酚 B带电离子 C. 醇 D. 有机酸 15．离子交换层析的上样时，上样量一般为柱床体积的（C）为宜。 A. 2％-5％ B1％-2％ C. 1％-5％ D. 3％-7％ 三、判断题（每小题1分，共10分） 1．珠磨法中适当地增加研磨剂的装量可提高细胞破碎率。（×） 2．进料的温度和pH会影响膜的寿命。（√） 3．应用有机溶剂提取生化成分时，一般在较高温度下进行。（×） 4．溶剂的极性从小到大为丙醇＞乙醇＞水＞乙酸。（√） 5．蛋白质为两性电解质，改变pH可改变其荷电性质，pH﹤pI蛋白质带正电。（√） 6．进行水的超净化处理、汽油超净、电子工业超净、注射液的无菌检查、饮用水的细菌检查使用孔径为0.2μm的膜。（×） 7．只有树脂对被交换离子比原结合在树脂上的离子具有更高的选择性时，静态离子交换操作才有可能获得较好的效果。（√） 8．制备型HPLC对仪器的要求不像分析型HPLC那样苛刻。（√） 9．Sephadex LH-20的分离原理主要是分子筛和正相分配色谱。（√） 10．水蒸气蒸馏法是提取挥发油最常用的方法。（√） 四、填空题（每小题1分，共15分） 1．常用的蛋白质沉析方法有（等电点沉淀），（盐析）和（有机溶剂沉淀）。 2．蛋白质分离常用的色谱法有（凝胶色谱法），（多糖基离子交换色谱法），（高效液相色谱法）和（亲和色谱法）。 3．离子交换树脂由（载体），（活性基团）和（可交换离子）组成。 4．膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为（微滤膜），（超滤膜），（纳滤膜）和（反渗透膜）。 五、简答题（每小题7分，共35分） 1．在色谱操作过程中为什么要进行平衡？ 答：1、流速平衡：流速是柱层析操作当中的主要影响因素，流速的快慢直接影响着分离的效果，流速过快，混合物得不到完全的分离，流速过慢，整体分离的时间要延长，因此在分离前首先要确定留宿。
纤维素酶产生菌的分离和筛选专业大实验
纤维素酶产生菌的分离和筛选方案 目标：从自然界采用选择性分离的方法，获得纤维素酶的高产菌株。 意义：把含纤维的自然资源及纤维废料加以充分利用，转化成糖类 作为食品工业和发酵工业的原料或制成优质饲料，具有深远的现实意义。 1.材料与方法 1.1材料与仪器 1.1.1原辅料 土壤品来自南阳理工学院以下各处离地表3-8cm深处泥土装入塑 料瓶中，带回实验室处理。 （1）新校区竹林腐叶下的土壤 （2）校门口东边的松树林腐叶子下的土壤 （3）青年公寓外小树林 （4）2号教学楼后面花园的土壤 1.1.2试剂 羧甲基纤维素CMC、NaCl、MgS04·7H20、KH2P04、酵母浸粉、蛋白胨、 蒸馏水、琼脂、Na2HP04、酵母膏、刚果红试剂。 1.1.3仪器 小铁铲和无菌纸或袋（可省）、小烧杯、100ml量筒、滤纸、漏斗、棕色试剂瓶、1000ml三角烧瓶1个、500ml三角烧瓶1个、试管24个、高压蒸汽灭菌锅、培养皿24个、36支1mm无菌吸管、无菌玻璃涂棒12支、显微镜、无菌水。 1.2培养基及试剂的配制 1.2.1培养基配制
初筛培养基A：羧甲基纤维素CMC 20g、NaCl5．0g、MgS04·7H20 0．2g、KH2P04 1．0g、酵母浸粉 5.0g、蛋白胨10g、蒸馏水1000mL、琼脂20g，pH自然，121℃湿热灭菌20min。 复筛培养基B：CMC 10g、Na2HP041.25g、KH2P040.75g、MgSO4·7H2O 0.1g、蛋白胨1.25g、酵母膏O.25g、蒸馏水500mL、琼脂10g，pH自然，121℃灭菌20min。 2.2.2试剂配制 1％刚果红试剂：称取刚果红试剂1g于干净的小烧杯中，用量筒量取蒸馏水100ml使之溶解，过滤，贮于棕色试剂瓶中。 2.3方法 2.3.1初筛的方法步骤 (1)配初筛培养基A，灭菌，倒平板。 (2)用稀释涂平板的方法分离纤维素分解菌。 稀释涂布平板法步骤： A．倒平板将配好的琼脂培养基溶化，待冷至55—600C时，用右手持盛培养基的三角烧瓶，置火焰旁边，左手拿平皿并松动瓶盖，用手掌边缘和小指、无名指夹住拔出，瓶口在火焰上灭菌，然后左手将培养皿盖在火焰附近打开一缝，迅速倒入培养基约15ml，加盖后轻轻摇动培养皿，使培养基均匀分布，平置于桌面上，待冷凝后即成平板。 B．制备土壤稀释液称取土样10g，放入盛90ml无菌水并带有玻璃珠的三角烧瓶中，振摇约20分钟，使土样与水充分混合，将菌分
辣椒碱
辣椒碱 辣椒碱又称辣椒素（capsaicin)，辣椒果实中的主要呈辣物质。最早由Thresh 在1876 年从辣椒果实中分离出来，并命名为辣椒碱（capsaicin）。此后，又有一些辣椒碱的同系物在辣椒果实中被发现，他们被统称为辣椒碱类物质，至今已发现约14 种以上的辣椒碱类物质。其中辣椒碱和二氢辣椒碱(dihydrocapsaicin) 约占总量的90 %以上，其余仅占少量。 辣椒碱是一种极度辛辣的香草酰胺类生物碱。其化学结构名称为: -8-甲基 -(反)-6-壬烯酰胺。纯品为白色片状结晶, 熔点为65-66℃。易溶于甲醇、乙醇、丙酮、氯仿及乙醚中, 也可溶于碱性水溶液, 在高温下会产生刺激性气体。它可被水解为香草基胺和癸烯酸, 因其具有酚羟基而呈弱酸性, 且可与斐林试剂发生呈色反应。 通常采用从天然辣椒中提取的方法来制取辣椒碱。早期的方法是将鲜红的干辣椒粉碎后，用乙醚或乙醇等有机溶剂抽提，浓缩得到一种暗红色至橙红色油状液体，这种油状物在国际上统称为辣椒油树脂，其主要成分为辣椒碱、二氢辣椒碱、正二氢辣椒碱、高二氢辣椒碱、辣椒红色素、胡萝卜素、黄色素以及柠檬酸、酒石酸、苹果酸等多种物质。此步得率一般占干果重量的1%左右。辣椒油树脂再经乙醚，稀乙醇和碱性水溶液，或石油醚，二氯乙烷等溶剂进一步抽提浓缩后，经石油醚或正己烷结晶可得粗辣椒碱晶体。用气相色谱法分析粗辣椒碱结晶成分，其中辣椒碱和二氢辣椒碱含量占76%~96%。近年来，在辣椒碱的制备上出现了不少新工艺、新方法，如离子交换法、超临界流体萃取法、液-液萃取法、乙醇提取法、经生物细胞培养制取、化学合成辣椒碱结构类似物等。 辣椒碱的应用广泛，目前在食品工业中用作添加剂的一般都属于低纯度辣椒碱产品，杂质多，异味重，价格低，经济效益不高；高纯辣椒碱具有许多生理活性，可镇痛消炎、活血化瘀，现已被广泛用于治疗风湿性关节炎、跌打损伤、冻伤、戒毒、镇痛、止痒、杀菌消炎等多种药物的生产，如德国的辣椒风湿膏，美国的戒毒针剂，中国的卡普欣软膏和辣椒止痛膏等；在农业上用作趋避害虫和有害生物防治的农药制剂；在军事上，辣椒碱是制造催泪弹、催泪枪和防卫武器的主要成分；在其他领域辣椒碱的应用也有报道，美国于1995年以辣椒碱类化合物应用于涂料，涂于轮船外壳阻止海藻和海洋生物附着，也可用于木材、金属、塑料等表面涂层。 食用辣椒果实中产生辣味的物质称为辣椒素,英文名称为Capsaicinoids 。辣椒素由14种辣椒碱类化合物组成，其中主要有：辣椒碱[化学名称为(反式) 8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺，英文名称为：Capsaicin],和二氢辣椒碱（化学名称为8-甲基-N-香草基壬酰胺，英文名称为：Dihydrocapsaicin) 。 别名：E)-N-[(4-Hydroxy-3- methoxyphenyl)methyl]-8-methyl-6- nonenamide8-Methyl-N-vanillyl-6-nonenamide； (E)-8-Methyl-N-vanillyl-6-nonenamide 辣椒素晶体，分子式：C18H27NO3 辣椒碱的研究进展
酶的作用机理 模型
酶 山东省青岛市城阳第一高级中学高二（二）班 作者姓名：孙一丹王辉韩德琛 指导教师：杨永丰 摘要：大千世界，无奇不有，最奇莫过于生命：而生命，则是一大群化学反应的有机结合体。在这不计其数的反应中，酶，作为其中极重要的一员，无时无刻不控 制影响着生命体的新陈代谢。下面我们将探索神奇的酶世界。本文中将介绍一 种我们自主设想的模型——“带孔的橡皮球”，浅释酶的催化原理。 注：本文中图片均为借助画图板工具手工绘制。 关键词：酶催化原理酶工程 酶的神奇 氧分子是很挑食的，如果不同时给它四个电子，它就不吃。似乎这么慷慨大方的只有碱金属，要不然，谁愿意在常温下给那么多电子啊。但在生物体内却大不相同。是什么能让有机物在体内安静的与氧分子化合？是酶。纤维素是由D-葡萄糖以β1，4-糖苷键连接而成的，如果靠氢离子来分解，需要稀酸加压或浓酸才能催化，而一些以纤维素为碳源的细菌真菌，则可以通过纤维素酶在温和的条件下来分解它们，从而得到养分。 一且生物的几乎所有的生命活动都离不开酶，正是因为有酶协调有序参与才使生命新陈代谢有条不紊地进行着。 酶为什么有这么强大的功能？ 下面我们来探讨这个问题。 关于酶 酶是一种高效的生物催化剂，其化学本质是蛋白质。当然也有少数酶是RNA，叫做核酶。所以要认清酶的真面目，首先要搞明白蛋白质的化学情况。 一、蛋白质档案 蛋白质的基本组成单位是氨基酸。在500余种天然氨基酸中，只有20种参与构成了绝大多数的蛋白质。由于除了甘氨酸之外的氨基酸都含有手性碳原子，所以氨基酸有L和D之分。构成生物体的氨基酸基本是L型。 根据其侧链集团的性质，这20种氨基酸可分为酸性氨基酸、碱性氨基酸和非极性氨基酸。 由氨基酸互相脱水缩合而形成的聚酰胺肽长链，叫做肽链。肽链的羧基端称为C-端，氨基端称为N-端。蛋白质是有一条或多条肽链构成的，有的还携有辅酶或辅基、金属离子。 蛋白质是有其构成层次的。1951年丹麦生物化学家Linderstrom-Lang第一次提出蛋白质的一、二、三级结构概念，1958年美国晶体学家Bernal提出蛋白质的四级结构概念。后经国际生物化学与分子生物学协会（IUBMB）的生化命名委员会采纳并作出定义。 一级结构是指蛋白质肽链中氨基酸的种类和排列顺序。如：
纤维素酶的介绍 应用 前景
纤维素酶的生产方法及在食品行业的应用 纤维素酶的生产方法及在食品行业的应用 纤维素酶（cellulase)是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，它不是单成分酶，而是由多个酶起协同作用的多酶体系。 纤维素酶在扩大食品工业原料和植物原料的综合利用，提高原料利用率，净化环境和开辟新能源等方面具有十分重要的意义。 纤维素酶的来源 纤维素酶的来源非常广泛，昆虫、微生物、细菌、放线菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。 目前，用于生产纤维素酶的微生物菌种较多的是丝真菌，其中酶活力较强的菌种为木霉属（Trichoderma）、曲霉属（As pergillus）和青霉属（Penicillium）,特别是绿色木霉（Trichoder mavirde）及其近缘菌株等较为典型，是目前公认的较好的纤维素酶生产菌。 现已制成制剂的有绿色木霉、黑曲霉、镰刀霉等纤维素酶。同时，反刍动物依靠瘤胃微生物可消化纤维素，因此可以利用瘤胃液获得纤维酶的粗酶制剂。另外，也可利用组织培养法获得所需要的微生物。 纤维素酶的生产方法 目前，纤维素酶的生产主要有固体发酵和液体发酵两种方法。 固体发酵法固体发酵法是以玉米等农作物秸秆为主要原料，其投资少，工艺简单，产品价格低廉，目前国内绝大部分纤维素生产
厂家均采用该技术生产纤维素酶。然而固体发酵法存在根本上的缺陷，以秸秆为原料的固体发酵法生产的纤维素酶很难提取、精制。目前，我国纤维素酶生产厂家只能采用直接干燥法粉碎得到固体酶制剂或用水浸泡后压滤得到液体酶制剂，其产品外观粗糙且质量不稳定，发酵水平不稳定，生产效率较低，易污染杂菌，不适于大规模生产。 液体发酵法液体发酵生产工艺过程是将玉米秸秆粉碎至20目以下进行灭菌处理，然后送发酵釜内发酵，同时加入纤维素酶菌种，发酵时间约为70h，温度低于60℃。采用除菌后的无菌空气从釜低通入进行通气搅拌，发酵完毕后的物料经压滤机板框过滤、超滤浓缩和喷雾干燥后制得纤维素酶产品。液态深层发酵由于具有培养条件容易控制，不易染杂菌，生产效率高等优点，已成为国内外重要的研究和开发方向。 纤维素酶的应用 制酒 在进行酒精发酵时添加纤维素酶可显著提高酒精和白酒的出 酒率和原料的利用率，降低溶液的黏度，缩短发酵时间，而且酒的口感醇香，杂醇油含量低。纤维素酶提高出酒率的原因可能有两方面：一是原料中部分纤维素分解成葡萄糖供酵母使用；另外，由于纤维素酶对植物细胞壁的分解，有利于淀粉的释放和被利用。 将纤维素酶应用于啤酒工业的麦芽生产中可增加麦粒溶解性，
《生物分离与纯化技术》授课教案
《生物分离与纯化技术》授课教案 第一章绪论 教学目的：熟悉生物物质的概念、种类和来源；了解分离纯化技术及其基本原理；熟悉分离纯化工艺的优化、放大和验证工作；掌握分离纯化的特点与一般步骤；了解生物分离纯化技术的发展历史；熟悉生物分离纯化技术的发展趋势。 教学重点：生物物质的概念、种类和来源；分离纯化工艺的优化、放大和验证工作；分离纯化的特点与一般步骤；生物分离纯化技术的发展趋势。 教学难点：分离纯化技术及其基本原理；分离纯化工艺的优化、放大和验证工作。教学课时：4 学时 教学方法：多媒体教学 教学内容： 第一节生物分离与纯化的概念与原理 一、生物物质的概念、种类和来源 1. 生物物质：氨基酸及其衍生物类、活性多肽类、蛋白质、酶类、核酸及其降解 物、糖、脂类、动物器官或组织制剂、小动物制剂、菌体制剂 2. 生物物质来源：动物器官与组织、植物器官与组织、微生物及其代谢产物、细胞培养产物、血液、分泌物及其代谢物 二、生物分离纯化概念 指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液或动植物组织细胞与体液等中分离、纯化生物产品的过程。 三、生物分离纯化技术
生物技术 上游：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程及组织工程；下游：生物产品的回收——生物分离与纯化技术，主要包括离心技术、细胞破碎技术、萃取技术、固相析出技术、色谱技术和膜分离技术等。 四、分离纯化基本原理 有效识别混合物中不同组分间物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质或扩大这些差别的分离设备来实现组分间的分离或目标产物的纯化。
第二节分离纯化策略 一、生物分离纯化技术的特点 1. 环境复杂、分离纯化困难 2. 含量低、工艺复杂
纤维素酶产生菌的筛选分离
纤维素酶产生菌的筛选分离 一、实验目的： 1.掌握无菌操作的技术 2.掌握选择培养基的设计和配制 3.掌握特定菌种筛选方法 4.掌握菌种鉴定方法 5.测定菌种生长曲线和纤维素酶的活性 二、实验原理： 该研究设计性实验是利用纤维素酶产生菌可以分解纤维素酶，故而在含有羧甲基纤维素的平板（pH9.0）上可形成透明圈的原理和筛选纤维素酶产生菌。 三、实验内容： (1)培养基 ①选择培养基的配制 同体培养基： 250mL三角瓶、1.8g营养肉汤、100mL水、pH9.0、2g CNC-Na、2g琼脂、搅拌均匀包扎灭菌 液体培养基：
250mL三角瓶、1.8g营养肉汤、100mL水、pH9.0、2g CNC-Na、2g琼脂、搅拌均匀包扎灭菌（配制2份备用） ②摇瓶发酵培养基的配制 蛋白胨 1.0%、酵母粉 1.0%、CMC-Na1.0%、NaCL0.5%、KH2PO4 0.1%，另配10% NaCO3，分开灭菌后与上述培养基成分按1:9的比例混合均匀，使培养基的初始PH为9.5-10 （2）配制筛选平板和斜面培养基 在超净台中将上述培养基倒入平板和试管，试管倾斜放置，待培养基凝固后，低温保存，待用。 （3）菌种筛选 ①称取土样10g，用无菌水稀释定容至100mL，将土壤液稀释至移取150mL土壤悬液到筛选平板A，均匀涂布后于30。C恒温培养箱培养12h. ②待平板A长出单菌落后，用接种环挑取每个单菌落的一半到另一筛选平板C上，作染色鉴定，原来平板B保存于4。C的冰箱中，保藏备用 ③将用于染色鉴定的筛选平板C于30。C恒温培养1-2d，向培 养皿中加入适量1mg/mLa的刚果红溶液，并染色1h;弃去染液，加入适量1mol/L的NaCla溶液，洗涤1h，若细菌产生纤
辣椒碱概况
辣椒碱概况 1.1 辣椒碱的基本概况 英文名称：Capsaicin CAS编号：404-86-4 分子量：305.4 分子式：C 18H 27 NO 3 结构式： 图1.1 辣椒碱结构式 食用辣椒果实中产生辣味的物质通称为辣椒素（Capsaicinoids）。辣椒素由十多种辣椒碱类化合物组成，其中主要有：辣椒碱（Capsaicin）和二氢辣椒碱（Dihydrocapsaicin）等。 辣椒碱是从辣椒中提取出来的一种高附加值新产品，被广泛应用于医药、农业、轻化、食品、军事等工业。据有关专家介绍，低纯度的辣椒碱可生产辣椒精、辣椒素等产品，作为添加剂被广泛用于食品工业。高纯度的辣椒碱被用于医药工业上，具有镇痛、消炎、杀菌、治疗肠胃病和血癌等疾病的作用。辣椒碱在农业上用作绿色杀虫剂；船舶上用作防污漆添加剂；电缆、光缆用作防鼠涂层；木质建筑上用作防白蚁涂料。在军事上，辣椒碱是制造催泪弹、催泪枪和防卫武器的主要原料。
1.2 辣椒碱研究进展 辣椒中的辣味成分最早由Thres(1876)从辣椒果实中分离出来，并命名辣椒碱(capsaicin, capsaicinoid)，又称辣椒素，直到1919年，Nelson报道了辣椒碱的结构，是一种酞基化的香草酸同源同系物高香草酸(homovanillic)。此后又有一些辣椒碱的同系物从辣椒果实中被发现，它们统称为辣椒碱类物质。 20世纪80年代初Jwai(1979)等人利用同位素示综技术、电子密度扫描显微镜等先进技术对辣椒碱类物质的形成做了详细研究，认为辣椒碱类物质主要在果实胎座表皮的液泡中形成积累。同时Jinap（1992）为研究认为，辣椒碱类物质在果实中的含量极不均匀，胎座中含量最高，果肉次之，种子中含量最低，王玉琪(2002年)测定了干红辣椒中的辣椒红色素和辣椒碱分布(见下表1.1)。辣椒碱类物质因品种、成熟程度、气候条件和土壤性质等的不同而有所差异，一般随成熟程度的增加而积累，而且不同辣椒品种的辣椒碱类物质含量变化非常大，大多数品种的辣椒碱类物质含量在0.2%-1.0%之间。部分我国培育与国外引进辣椒品种的辣椒碱类物质含量见下表1.2。 Copyright@6chem Inc https://www.wendangku.net/doc/161291873.html,
@@纤维素酶水解机理及影响因素
收稿日期:2007-04-13 作者简介:黄翊(1980-),男,广东广州人,助理工程师,现从事石油化工设计工作。 纤维素酶水解机理及影响因素 黄翊 (广东省石油化工设计院,广东广州 510130) 摘要:对纤维素酶水解的机理进行了阐述,并初步探讨了各类因素对水解的影响。关键词:纤维素酶;水解 中图分类号:Q55 文献标识码:A 文章编号:1008-021X (2007)05-0029-03 The HydrolysisM echan ics of Cellulose and I nfluenc i n g Factor HUAN G Yi (Guangdong Petr oche m ical Engineering Design I nstitute,Guangzhou 510130,China ) Abstract :This text expound the hydr olysis mechanics of cellul ose,and p reli m inary discuss s ome influencing fact ors on hydr olyzati on .Key words :cellulase;hydr olyzati on 纤维素是自然界中最丰富的可再生资源之一,如将其以工业规模转化成葡萄糖的技术开发成功,那么纤维素资源便可成为人类食粮、动物饲料、发酵工业原料以及能源的新来源。但目前有效利用纤维素生物量的主要障碍是纤维素酶的酶解效率低,与淀粉酶比较相差2个数量级以上,进而导致纤维素酶解过程中纤维素酶的成本过高,约占纤维素糖化工艺的40%以上,从而严重阻碍了纤维素酶在纤维素糖化中的广泛应用。酶的固定化技术为提高纤维素酶的使用效率,降低成本,提供了可能性。因为固定化酶比游离酶具有较好的稳定性,并且可以重复使用和回收,又便于连续化操作,因而可以大大降低成本。1 反应机理 1.1 纤维素酶的作用机制及理化性质 纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称。目前普遍认为:完全降解纤维素至少需要有3种功能不同但又互补的纤维素酶的3类组分:EG (内切葡聚糖酶)、CBH (外切葡聚糖纤维二糖水解 酶)和CB (纤维二糖酶或β-葡萄糖苷酶),在它们的协同作用下才能将纤维素水解至葡萄糖。纤维素的降解过程,首先是纤维素酶分子吸附到纤维素表面,然后,EG 在葡聚糖链的随机位点水解底物,产生寡聚糖;CBH 从葡聚糖链的非还原端进行水解,主要产物为纤维二糖;而CB 可水解纤维素二糖为葡 萄糖。需要这三类酶的"协同"才能完成对纤维素的降解。其中对结晶区的作用必须有EG 和CBH,对无定形区则仅EG 组分就可以。 纤维素酶分子由催化结构域(catalytic domain,CD )、纤维素结合结构域(cellul ose -binding domain,CBD )和一个连接桥(linker )三部分组成。不同来源 的纤维素酶分子其特征和催化的活性不尽相同。酶分子都被糖基化,糖基化与蛋白质之间以共价键或解离的络合状态存在。酶分子糖基化的程度决定了酶的多形性和相对分子质量的差别。近年来,纤维素酶分子结构与功能的研究取得了一定的进展。不同来源内、外切酶的CD 晶体结构分析结果表明:纤维素酶遵循溶菌酶的作用机制;真菌和细菌来源的纤维素酶的CBD 的三维结构也得到了解析。真菌和细菌产生的纤维素酶分子差别很大,但它们的催化区在一级结构上氨基酸数量和二维结构上的大小却基本一致,但它们的连接桥和CBD 却存在明显的差异。真菌纤维素酶的连接桥一般富含Glu,Ser 和Thr,而细菌纤维素酶的连接桥则完全是由Pr o -Thr 这样的重复顺序组成。另一方面,真菌的CBD 由33～36个氨基酸残基组成,且具有高度的同源;而细菌纤维素酶的CBD 由100～110个氨基酸组成,同源性也较低。在高级结构的分子形状上,真菌纤维素酶的CD 、连接桥和CBD 呈直线连接,CD 与CBD 间为180°,而细菌纤维素酶的连接桥CD 与CBD 之
液体有机化合物的分离和提纯
2-5 液体有机化合物的分离和提纯 在生产和实验中，经常会遇到两种以上组分的均相分离问题。例如某物料经过化学反应以后，产生一个既有生成物又有反应物及副产物的液体混合物。为了得到纯的生成物，若反应后的混合物是均相的，时常采用蒸馏（或精馏）的方法将它们分离。 一、简单蒸馏 通过简单蒸馏可以将两种或两种以上挥发度不同的液体分离，这两种液体的沸点应相差30℃以上。 1. 简单蒸馏原理 液体混合物之所以能用蒸馏的方法加以分离，是因为组成混合液的各组分具有不同的挥发度。例如，在常压下苯的沸点为80.1℃，而甲苯的沸点为110.6℃。若将苯和甲苯的混合液在蒸馏瓶内加热至沸腾，溶液部分被汽化。此时，溶液上方蒸气的组成与液相的组成不同，沸点低的苯在蒸气相中的含量增多，而在液相中的含量减少。因而，若部分汽化的蒸气全部冷凝，就得到易挥发组分含量比蒸馏瓶内残留溶液中所含易挥发组分含量高的冷凝液，从而达到分离的目的。同样，若将混合蒸气部分冷凝，正如部分汽化一样，则蒸气中易挥发组分增多。这里强调的是部分汽化和部分冷凝，若将混合液或混合蒸气全部冷凝或全部汽化，则不言而喻，所得到的混合蒸气或混合液的组成不变。综上所述，蒸馏就是将液体混合物加热至沸腾，使液体汽化，然后，蒸气通过冷凝变为液体，使液体混合物分离的过程，从而达到提纯的目的。 2. 蒸馏过程 通过蒸馏曲线可以看出蒸馏分为三个阶段，如图2-20所示。 图2-20 简单蒸馏曲线图 在第一阶段，随着加热，蒸馏瓶内的混合液不断汽化，当液体的饱和蒸气压与施加给液体表面的外压相等时，液体沸腾。在蒸气未达到温度计水银球部位时，温度计读数不变。一旦水银球部位有液滴出现（说明体系正处于气、液平衡状态），温度计内水银柱急剧上升，直至接近易挥发组分沸点，水银柱上升变缓慢，开始有液体被冷凝而流出。我们将这部分流出液称为前馏分（或馏头）。由于这部分液体的沸点低于要收集组分的沸点，因此，应作为杂质弃掉。有时被蒸馏的液体几乎没有馏头，应将蒸馏出来的前滴液体作为冲洗仪器的馏头去掉，不要收集到馏分中去，以免影响产品质量。
合成 辣椒碱
二者除了具有比较接近的辣味外，其它的如：辣味口感\香味\化学成分\化学结构式\化学分子式\CAS №\挥发性\毒性与否\颜色\结晶形状\......是完全不一样的。总的来说：是两种不同的物质！ 辣椒碱产品概述 辣椒素又名辣椒碱（capsaicin），是一种含香草酰胺的生物碱，通常其制得途径主要有天然辣椒碱和合成辣椒碱。天然辣椒碱是辣椒中辛辣味和具有药物功能的主要来源，因其品种、成熟程度等因素的不同，它在辣椒中的含量为0.1～1％之间。天然辣椒碱是一种混合生物碱，由辣椒碱（～69％）、二氢辣椒碱（～22％）、降二氢辣椒碱（～7％）、高降二氢辣椒碱（～1％）、高辣椒碱（～1％）、和微量的壬酰荚兰胺、辛酰香荚兰胺等系列同类物族所组成，它们均为邻甲氧基酚的衍生物。其中辣椒碱（8－甲基－N－香兰基－6－壬烯基酰胺）是天然辣椒碱中最具有强烈的辛辣味和非常强烈的刺激性，是辣椒果实中辛辣的主要化学成份。其纯品为白色片状晶体，熔点为65-66℃，沸点范围为210～220℃，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、三氯甲烷、二氯甲、乙酸乙酯及碱性水溶液中,难溶于冷水，在高温下产生刺激性气体。 天然辣椒素具有抗病菌、抗肿瘤和镇痛消炎作用，能促进胃液分泌、增强食欲，促进血液循环，提高机体的抗病能力，还有驱虫、发汗、无瘾镇痛等功效；可用于高档特种防污涂料，可以防止海洋水生生物对船体的附着，在电缆料中加入适量的辣素，可以有效地驱赶老鼠对电缆的咬啃，在农药、医药、轻工、食品添加剂等方面具有较高的应用价值；在美国、西欧、日本、韩等国家，已经形成广阔的市场。其中医药占60%，农药占5%，其他占25%。 但由于天然辣椒碱由香草酰胺的系列同系物组成，要得到高纯度的8－甲基－N－香兰基－6－壬烯基酰胺很困难。目前我国市场高纯度的辣椒碱主要依赖进口，其价格高达4万元美金/公斤；国产95%天然辣椒碱市场销售价格也约4万元人民币/公斤。因此最近，天然辣椒素的提取新工艺和高纯度纯化研究成为国内外此领域的研究热点。 除其上从天然辣椒中提取辣椒素外，人工方法制备辣椒素也得到了大量研究，如生物细胞培养制取法，化学合成法、酶法提取等等。其中化学合成法所得辣椒碱与天然辣椒碱相比具有纯度更高，更辛辣，更为强烈的刺激性等特点得到了较快的发展，从价格上看，合成辣椒素的售价不高于人民币3万元 /公斤，远远低于天然辣椒碱，可部分的替代天然辣椒碱用于辣素油漆、防鼠防虫添加剂、警用防卫武器、医药等领域，具有较为广阔的市场前景。 目前的实际情况是，我国是辣椒产量大国，高纯度天然辣椒碱的提取对辣椒产业的增值具有较大的意义。而面对一个较大的市场需求，也迫切需要合成辣椒碱的补充。 1.辣椒碱的制备方法 辣椒碱的制备方式主要有从天然辣椒中提制和化学法合成等。 1.1天然辣椒碱的制备 天然辣椒碱的制备主要分为提取与纯化两个步骤。辣椒碱的提取通常是将干辣椒皮（粉）用有机溶剂抽提，浓缩得到辣椒精（国际上通称辣椒油树脂）。其主要成分为辣椒碱、二氢辣椒碱、正二氢辣椒碱、高二氢辣椒碱、辣椒红色素、胡萝卜素、黄色素以及柠檬酸、酒石酸和苹果酸等多种物质，得率一般占干果重量的1％左右。辣椒油树脂再经乙醚、稀乙醇和碱性水溶液或石油、二氯乙烷等溶剂进一步抽提浓缩纯化后，经石油醚或正己烷结晶，可得粗辣椒碱晶体。下面将提取和纯化工艺所采用的方法分开介绍。 1.1.1辣椒素的提取 1.1.1.1溶剂萃取法 采用石油醚、乙醇、丙酮等单一溶剂或混合溶剂,将辣椒皮粉常温搅拌、浸取、过滤数次,滤渣脱溶剂后可作为饲料使用。滤液浓缩得到辣椒精,用65%～75%的酒精在温热条件下搅拌
纤维素酶的水解机制和作用条件
纤维素酶的水解机制和作用条件 纤维素酶对大家来说已经不陌生，现在已经广泛应用在工业生产过程中，纤维素酶在植物提取和饲料中的功能是其他产品所无法替代的。然而纤维素酶在其发展过程中经历了漫长的过程，随着越来越多的生物学家对其进行研究，纤维素酶的水解过程才逐渐被人们掌握。下面详细介绍纤维素酶的研究过程和其水解机制。 1 纤维素酶的研究过程 在自然界中,绝大多数的纤维素是由微生物通过分泌纤维素酶来进行降解的。早在l850年,Mifscherlich己经观察到微生物分解纤维素现象。但纤维素酶的研究则是从1906年Seilliere在蜗牛消化液中发现了分解天然纤维素的酶,以后才逐渐开始的。1912年 Pringsheim 从耐热性纤维素细菌中分离出纤维素酶。1933年Grassman分辨出了一种真菌纤维素酶的两个组分。1954年,美国陆军 Natick实验室开始研究军用纤维素材料微生物降解的防护问题,后来发现纤维素经微生物降解后,可产生经济、丰富的生产原料,并且有望解决自然界不断产生的固体废物问题,于是纤维素酶得到了广泛的关注。 2 纤维素酶的水解机制 关于纤维素酶水解的机制至今仍无完全统一的认识,目前普遍接受的理论主要为协同理论。该理论认为,纤维素的酶水解过程是由C1酶、Cx酶、β-葡萄糖苷酶系统作用的结果,水解过程为:先是Cx酶作用于纤维素分子非结晶区内部的β-1, 4糖苷键,形成短链的β-寡聚糖;C1酶作用于β-寡聚糖分子的非还原末端,以二糖为单位进行切割产生纤维二糖;接着,部分降解的纤维素进一步由C1酶和 Cx酶协同作用,分解生成纤维二糖、纤维三糖等低聚糖;最后由β-葡萄糖苷酶作用分解为葡萄糖。纤维二糖对CBH和EG有强烈抑制作用,β-葡萄糖苷酶 BG将纤维二糖和纤维三糖水解为葡萄糖,从反应混合物中除去抑制。
初三化学物质的分离和提纯知识点总结
初三化学物质的分离和提纯知识点总结初三化学物质的分离和提纯知识点总结 物质的分离是把原混合物中各成份一一分开，并恢复原样品。物质的提纯〔除杂〕就是除去物质中混有的杂质，从而得到纯净的某物质，其基本方法有： 【一】物理方法 1、过滤法：适用于不溶于液体的固体与液体的分离或提纯。 2、结晶法：适用于可溶性固体与液体的分离和提纯。具体方法有两种。 ① 降温结晶法：适用于溶解度受温度变化影响较大的固态物质的分离或提纯。 ② 蒸发结晶法：适用于溶解度受温度变化影响不大固体物质的分离或提纯。 【二】化学方法： 1、原那么： ①〝不增、不减、易分〞： 不增即最终不能引入新的杂质； 不减是除杂结果不应使所需物质减少； 易分是加入试剂后，使杂质转化为沉淀、气体和水等与所需物质易于分离。 ②先除杂后干燥。 2、方法：〔以下括号里的均为杂质〕
① 吸收法：如一氧化碳混有二氧化碳可用氢氧化钠等碱性溶液吸收； ② 沉淀法：如氯化钾中混有氯化镁可加氢氧化钾溶液，再过滤； ③ 溶解法：如铜中混有氧化铜可加入过量的盐酸，再过滤； ④ 转化法：如铜中混有锌可加硫酸铜溶液再过滤； ⑤ 气化法：如氯化钠中混有碳酸钠可加入过量盐酸，再蒸发结晶； ⑥ 加热法：如氧化钙中混有碳酸钙可高温灼烧； ⑦ 综合法：当含有多种成分的杂质时，分离提纯往往不仅仅使用一种方法，而是几种方法交替使用。 【三】知识【解析】： 物质的分离与除杂〔提纯〕从内容上看，它包含着常见酸、碱、盐及其他重要物质的性质及特殊化学反应的知识；从过程上看，它是一个原理确定、试剂选择与实验方案确定、操作实施的过程。其考查点和趋势是： 1、考查物质的分离和提纯原理。根据除杂质的原那么，自选或从题给试剂中选出除杂试剂。判断题给试剂的正误等。 2、考查物质提纯的实验设计。根据物质分离和提纯的原那么设计正确的实验方案。 3、考查评价物质分离和提纯的实验方案。对题给试、步骤、操作、效果等进行评价、比较，从中选出最正确方案。 4、除去混合物中杂质，不仅要考虑反应原理正确可行，而且要考虑实际操作简便易行，同时还要注意实验的安全性和药品、能
生物分离与纯化技术模拟试卷九答案
生物分离与纯化技术模拟试卷九答案 装 订 线 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1．离心分离技术：是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程。 2．物理萃取：即溶质根据相似相溶的原理在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间不发生化学反应。 3．有机聚合物沉析：利用生物分子与某些有机聚合物形成沉淀而析出的分离技术称为有机聚合物沉析。 4．平衡离子：离子交换树脂中与功能基团以离子键联结的可移动的平衡离子，亦称活性离子。 5．离子交换层析：是以离子交换剂为固定相，根据物质的带电性质不同而进行分离的一种层析技术。 二、单选题（每小题1分，共15分） 1．葡聚糖凝胶可使用那种溶剂溶胀（C ） A.甲醇 B 乙醇 C.缓冲液 D.乙酸乙酯 2．不能用于固液分离的手段为（C ） A.离心 B 过滤 C.超滤 D.双水相萃取 3．最常用的干燥方法有（ D ） A 、常压干燥 B 、 减压干燥 C 、喷雾干燥 D 、以上都是 4．物理萃取即溶质根据（ B ）的原理进行分离的 A.吸附 B.相似相溶 C 分子筛 D 亲和 5．适合小量细胞破碎的方法是（ B ） A.高压匀浆法 B.超声破碎法 C.高速珠磨法 D.高压挤压法 6．关于分配柱层析的基本操作错误(D )。 A 装柱分干法和湿法两种 B 分配柱层析法使用两种溶剂，事先必须先使这两个相互相饱和 C 用硅藻土为载体，需分批小量地倒入柱中，用一端是平盘的棒把硅藻压紧压平 D 分配柱层析适用于分离极性比较小、在有机溶剂中溶解度大的成分，或极性很相似的成分。 7．颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（ A ） A.越小 B.越大 C.不变 D.无法确定 8．“类似物容易吸附类似物”的原则,一般极性吸附剂适宜于从何种溶剂中吸附极性物质（ B ） A ．极性溶剂 B ．非极性溶剂 C ．水 D ．溶剂 9．关于大孔树脂洗脱条件的说法，错误的是： （ A ） A 、最常用的是以高级醇、酮或其水溶液解吸。 B 、对弱酸性物质可用碱来解吸。 C 、对弱碱性物质可用酸来解吸。 D 、如吸附系在高浓度盐类溶液中进行时，则常常仅用水洗就能解吸下来。 10．亲和层析的洗脱过程中，在流动相中减去配基的洗脱方法称作 （ D ） A 、 阴性洗脱 B 、剧烈洗脱 C 、正洗脱 D 、负洗脱 11．下列哪一项不是常用的滤布材料 （ C ） A. 法兰绒 B. 帆布C. 滤纸 D.斜纹布 12．阴树脂易受有机物污染，污染后，可用（ B ）处理 A 柠檬酸 B 10%NaCl+2%～5%NaOH 混合溶液 C 氨基三乙酸 D EDTA 13．HPLC 是哪种色谱的简称（ C ）。 A ．离子交换色谱 B.气相色谱 C.高效液相色谱 D.凝胶色谱 14．适合于亲脂性物质的分离的吸附剂是（ B ）。 A ．活性炭 B.氧化铝 C.硅胶 D.磷酸钙 15．分离纯化早期，由于提取液中成分复杂，目的物浓度稀，因而易采用 （ A ） A 、分离量大分辨率低的方法 B 、分离量小分辨率低的方法 C 、分离量小分辨率高的方法 D 、各种方法都试验一下，根据试验结果确定 三、判断题（每小题1分，共10分） 1．有机溶剂被细胞壁吸收后，会使细胞壁膨胀或溶解，导致破裂，把细胞内产物释放到水相中去。（√ ） 2．向含有生化物质的水溶液中加入一定量亲水性的有机溶剂，能使生化物质沉淀析出。（√ ） 3．等电点沉淀在实际操作中应避免溶液pH 上升至5以上。（√ ） 4．在聚丙烯酰胺凝胶中加入阴离子去污剂十二烷基硫酸钠（SDS ），影响凝胶的形成。（× ） 5．当气体的温度超过其临界温度，压力超过临界压力之后，物质的聚集状态就介于气态和液态之间，成为超临界流体。（√ ） 6．冻结-融化法冻结的作用是破坏细胞膜的疏水键结构，增加其亲水性和通透性来破坏细胞的。（√ ） 7．盐析作用也能减少有机溶剂在水中的溶解度，使提取液中的水分含量减少。可以促使生化物质转入有机相从而提高萃取率。（√ ） 8．氨基酸、蛋白质、多肽、酶、核酸等两性物质可用等电点沉析。（√ ） 9．甲醇沉淀作用与乙醇相当，但对蛋白质的变性作用比乙醇、丙酮都小，所以应用广泛。（×） 10．若两性物质结合了较多阳离子（如Ca2+、Mg2+、Zn2+等），则等电点pH 升高。（√ ）