超濾膜的荷電特性及對蛋白質(zhì)分離行為影響的研究.pdf

1、對于現(xiàn)代生物技術產(chǎn)品的生產(chǎn)，下游分離和純化高附加值蛋白質(zhì)過程所需的費用占整個生產(chǎn)過程成本可高達90％。超濾技術雖已廣泛地應用于生物技術下游分離過程中；但傳統(tǒng)的超濾是基于物理篩分原理實現(xiàn)溶質(zhì)分離的過程，超濾膜的低選擇性，分離選擇性和透過系數(shù)之間的矛盾關系嚴重制約了超濾技術在蛋白質(zhì)分離過程中的應用。已有研究表明靜電相互作用直接影響蛋白質(zhì)的截留率和整個膜系統(tǒng)的操作行為，一種有效地提高超濾膜選擇性、實現(xiàn)分子量相近分子的分離且同時具有較高膜透過系

2、數(shù)的方法是改變膜的荷電情況。因此，研究超濾膜的荷電性對膜性能以及分離行為影響的工作，對于提高高價值產(chǎn)品蛋白質(zhì)的收率、降低費用，生物技術的發(fā)展具有重要的實際意義。 本研究通過化學改性的方法得到不同荷電量的負電和正電改性再生纖維素膜，采用測量膜流動電位的方法進而計算出Zeta電位來定量地表征荷電膜帶電量的大小。對于荷電超濾膜的應用，主要考察了以下兩個方面： 荷電超濾膜對蛋白質(zhì)大分子的分離、純化的影響。定量地考察膜表面不同

3、荷電量對溶劑通量及牛血清蛋白（BSA）透過率的影響?？疾炝酥行浴⒇撾娨约罢姼男栽偕w維素膜（RC膜）和Biomax聚醚砜膜用于溶菌酶和牛血清蛋白（BSA）二元蛋白質(zhì)混合液的分離和純化； 荷電超濾膜對蛋白質(zhì)純化中帶電雜質(zhì)小分子清除的影響?？疾炝嘶钚蕴m、虎紅鈉鹽和維生素B12三種不同荷電量小分子（分子量為1kD左右）通過表面帶相同電荷的超濾膜（截留分子量為10kD）時的行為。 通過超濾膜荷電對膜性能及其分離行為影響的研

4、究，得出主要結論如下： (1) 本實驗中測量膜流動電位計算出Zeta電位可以表征改性前后膜荷電量的變化。如測量改性RC膜的流動電位計算出Zeta電位由改性前的-0.55mv降至改性后的-11.03mv，可以說明改性方法是有效的，改性后的RC膜帶上了負電荷。 (2) 荷電超濾膜能提供較傳統(tǒng)商業(yè)膜更好的通量和分離選擇性相結合的優(yōu)勢。如12h改性荷電膜在10mM離子強度條件下相對未改性膜BSA表觀透過率下降了76.4％的同時，

5、其純水透過系數(shù)僅減小了5.9％。實驗中所用BSA濃度為1g/L，使用蠕動泵控制通量為25L/m2/h且死端過濾器的攪拌速度為600rpm。這樣，在實際蛋白質(zhì)分離過程中可實現(xiàn)分離速度和收率的同時提高。這可極大地拓展超濾技術在生物工程的各下游過程（如蛋白質(zhì)濃縮和純化）中的應用。 (3) 選取合適的荷電膜以及溶液性質(zhì)（如pH值和離子強度），可以優(yōu)化靜電相互作用實現(xiàn)兩種蛋白質(zhì)的有效的分離。實驗中溶菌酶和牛血清蛋白（BSA）的濃度都為1g

6、/L，蛋白質(zhì)透過率實驗控制壓力恒定為0.6bar。正電改性的RC膜與帶正電的溶菌酶分子之間較顯著的靜電排斥作用，使溶菌酶的表觀透過率在未改性、負電改性以及正電改性的RC膜中最小。pH=4時溶菌酶分子由于偏離其等電點pI=11較遠，荷電量較pH=7時大，其表觀透過率減少。此外，隨著離子強度的增大，雙電層厚度被壓縮，靜電屏蔽作用增強，溶菌酶的表觀透過率有逐漸增大的趨勢。 (4) 靜電相互作用對荷電超濾過程中帶電小分子清除仍起主導作用