超濾技術(shù)在蛋白質(zhì)分離純化中應(yīng)用

岳志蕾 王菲

【摘 要】超濾技術(shù)是一種膜分離技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中具有著效率高、條件溫和以及能耗低的優(yōu)點(diǎn)。在本文中，將就超濾技術(shù)在蛋白質(zhì)分離純化中應(yīng)用進(jìn)行一定的研究。

【關(guān)鍵詞】超濾技術(shù)；蛋白質(zhì)；分離純化

【中圖分類號(hào)】R78.29 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-6851（2018）08--01

1 引言

超濾技術(shù)一種對(duì)料液進(jìn)行分離、濃縮以及純化的技術(shù)，其使用超濾膜為介質(zhì)，通過(guò)其兩側(cè)壓力差為驅(qū)動(dòng)力的情況下達(dá)到目標(biāo)，還經(jīng)常應(yīng)用在病毒、蛋白質(zhì)以及細(xì)菌的分離方面。在該技術(shù)中，超濾膜是其核心部件，其實(shí)際材料性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)情況將決定膜的分離性能。為了能夠獲得更好的分離純化效果，即需要做好超濾技術(shù)的應(yīng)用，做好重點(diǎn)的把握。

2 超濾技術(shù)應(yīng)用研究

2.1 蛋白質(zhì)脫鹽濃縮 在技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，超濾技術(shù)目前已經(jīng)對(duì)空間排阻色譜進(jìn)行進(jìn)行替代而成為了蛋白質(zhì)脫鹽濃縮當(dāng)中的首選方式，并逐漸應(yīng)用在大豆乳清以及干酪乳清當(dāng)中蛋白的回收以及脫鹽方面。同時(shí)，該通過(guò)該技術(shù)的使用也能夠濃縮血清當(dāng)中的免疫球蛋白，在實(shí)際處理過(guò)程中，為了獲得更高的蛋白收率，則需要小于蛋白相對(duì)分子質(zhì)量三分之一的膜進(jìn)行選擇。

2.2 蛋白質(zhì)分級(jí)分離 在該內(nèi)容中，即是根據(jù)料液當(dāng)中不同蛋白質(zhì)組分的理化性質(zhì)差異對(duì)其進(jìn)行分開的一個(gè)過(guò)程，具體包括有疏水性、分子質(zhì)量以及等電點(diǎn)等等。在該過(guò)程中，凝膠色譜是經(jīng)常使用到的分級(jí)分離方式，同傳統(tǒng)色譜方式相比，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中具有著容易放大以及低成本的特征，在酶類分級(jí)分離以及高價(jià)值蛋白分級(jí)分離方面具有著較好的應(yīng)用前景。就目前來(lái)說(shuō)，雖然該技術(shù)在蛋白質(zhì)分離純化工作當(dāng)中已經(jīng)得到了成功的應(yīng)用，但傳統(tǒng)超濾技術(shù)在實(shí)際分離精度方面還存在著一定的不足，要想對(duì)更好的分離效果進(jìn)行獲得，則需要使目標(biāo)蛋白同雜蛋白具有10倍以上的相對(duì)分子質(zhì)量差。

2.3 內(nèi)毒素去除

在該應(yīng)用方面中，即通過(guò)原核表達(dá)系統(tǒng)形成的要用蛋白易混入由細(xì)菌細(xì)胞壁破壁后產(chǎn)生的內(nèi)毒素，對(duì)于內(nèi)毒素來(lái)說(shuō)，其是一種脂多糖，是一種熱原，在進(jìn)入到人體當(dāng)中即會(huì)出現(xiàn)微循環(huán)障礙、內(nèi)毒素性休克以及發(fā)熱的情況，需要對(duì)其進(jìn)行去除處理。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，內(nèi)毒素具有著較好的化學(xué)穩(wěn)定性以及耐熱性，在實(shí)際滅除方面存在一定的難度。超濾技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，為蛋白當(dāng)中內(nèi)毒素的去除提供了重要的途徑，具有較高的內(nèi)毒素去除率。

3 常見問(wèn)題與解決

3.1 超濾膜選擇性 根據(jù)相關(guān)研究，超濾膜在選擇性方面存在一定的不足，即對(duì)于具有較近相對(duì)分子質(zhì)量的蛋白質(zhì)組分，在實(shí)際分離方面存在一定的不足。對(duì)此，則可以通過(guò)以下方式提升膜的分離性能：第一，理化參數(shù)調(diào)節(jié)。通過(guò)對(duì)料液離子強(qiáng)度以及pH值的調(diào)節(jié)，則能夠在對(duì)蛋白理化性質(zhì)進(jìn)行改善的基礎(chǔ)上使其同其余組分在通透性方面存在差異，以此對(duì)分離的目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)；第二，膜組合形式改進(jìn)。即對(duì)超濾膜的空間組合形式進(jìn)行改進(jìn)，以此實(shí)現(xiàn)膜超濾分離時(shí)分辨率的提升；第三，親和技術(shù)引進(jìn)。在該方式當(dāng)中，將超濾技術(shù)同親和技術(shù)高分離能力以及高選擇性進(jìn)行結(jié)合，以此對(duì)新的親和超濾技術(shù)進(jìn)行形成，有效提升特定蛋白的選擇性以及純度。其具體原理，即將可特異性結(jié)合目的蛋白的載體以及配基進(jìn)行偶聯(lián)處理，再同目的蛋白粗提液進(jìn)行混惡化后對(duì)具有較大分質(zhì)量以及較大體系的復(fù)合物進(jìn)行形成，即無(wú)論是質(zhì)量還是體積都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雜蛋白。在之后超濾過(guò)程中，濾膜的存在則能夠起到截留復(fù)合物的效果，并由透過(guò)膜去除雜質(zhì)，之后，通過(guò)合適洗脫液的使用將目的蛋白進(jìn)行洗脫處理，以此對(duì)分離純化的蛋白產(chǎn)品進(jìn)行獲得。在該過(guò)程當(dāng)中，親和超濾具體效果的好壞同分子配基制備以及洗脫液能力具有直接的聯(lián)系，如果配基同目的蛋白之間具有的結(jié)合力較弱，則會(huì)對(duì)分離純化效率產(chǎn)生影響，如果兩者間所具有的結(jié)合力過(guò)強(qiáng)，在實(shí)際處理當(dāng)中則那一洗脫蛋白。對(duì)此，在實(shí)際對(duì)親和過(guò)濾技術(shù)進(jìn)行使用時(shí)則需要對(duì)中度親和力的配基進(jìn)行使用。就目前來(lái)說(shuō)，該技術(shù)已經(jīng)得到了較多的應(yīng)用，并成功的應(yīng)用在凝血以及磷脂酶等分離純化過(guò)程當(dāng)中。

3.2 濃差極化與膜污染

對(duì)于濃差極化來(lái)說(shuō)，即是在實(shí)際超濾當(dāng)中，因料液當(dāng)中溶劑透過(guò)膜而增加膜表面溶質(zhì)濃度的一種情況，即在膜表面形成一層凝膠層的情況對(duì)溶劑起到阻礙作用。而膜污染，則是在實(shí)際超濾中因料液當(dāng)中微生物、溶質(zhì)分子以及交替物質(zhì)在膜表面沉積而堵塞膜孔的情況，并使膜出現(xiàn)滲透速率下降以及阻力增加的情況。對(duì)于該類問(wèn)題，可以在實(shí)際處理中從以下方面入手進(jìn)行解決：第一，優(yōu)化流體力學(xué)條件。在該方面內(nèi)容中，包括有切向流過(guò)濾、合理膜組件流道結(jié)構(gòu)以及提升料液流速等等。根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在實(shí)際超濾當(dāng)中，當(dāng)料液具有較大流速時(shí)，其在膜表面則具有更大的剪切力，大分子組分將具有更快的擴(kuò)散特征，而在膜表面沉積層厚度則逐漸減小，以此對(duì)濃差極化情況起到積極的減輕效果；第二，外加物理場(chǎng)。該方式的原理，即是在電場(chǎng)作用下，使料液當(dāng)中帶電荷例子形成同介質(zhì)滲透以及膜表現(xiàn)相反的遷移，以此起到降低膜表現(xiàn)邊界層厚度的效果。同時(shí)，溶劑在電滲效應(yīng)情況下則將使其能夠以加速的狀態(tài)透過(guò)膜，以此起到提升膜通量的效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

在上文中，我們對(duì)超濾技術(shù)在蛋白質(zhì)分離純化中應(yīng)用進(jìn)行了一定的研究，在實(shí)際技術(shù)應(yīng)用中，需要做好優(yōu)化方式的科學(xué)應(yīng)用，不斷提升純化處理效果。

參考文獻(xiàn)

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