生物药物成分的提取纯化技术

2、杂质的含量相对比较高，杂质的种类繁多 ，各种杂质的形状、大小、分子量和理化 性质都各不相同，没有固定的去除方法;
❖3、生产中得到的大多数目的药物都是 具有生物活性的物质，对热、酸、碱 、重金属及pH变化和各种理化因素都 比较敏感，容易变性、钝化或破坏， 分离过程中必须十分小心地保护这些 化合物的生理活性；
❖ 物质是以气、液和固3种形式存在，在不同的压力和温度 下可以相的转换。在温度高于某一数值时，任何大的压力 均不能使该纯物质由气相转化为液相，此时的温度即被称 之为临界温度Tc；而在临界温度下，气体能被液化的最 低压力称为临界压力Pc。当物质所处的温度高于临界温 度，压力大于临界压力时，该物质处于超临界状态。在压 温图中，高于临界温度和临界压力的区域就称为超临界区 ，如果流体被加热或被压缩至其临界温度（Tc）和临界 压力（Pc）以上状态时，向该状态气体加压，气体不会 液化，只是密度增大，具有类似液体性质，同时还保留有 气体性能，这种状态的流体称为超临界流体。
采用的分离条件不会破坏目的物的结构或活性； 加入溶液中的沉淀剂容易获得，在后续的加工中 容易去除；残留的沉淀剂对人体无害；沉淀剂对 环境的污染小，易回收。
❖ 一、盐析沉淀技术
❖ 1.盐析操作
❖ 最常用的是硫酸铵：价格便宜；溶解度大、尤其 是在低温时仍有相当高的溶解度；分离效果好； 不易引起变性，有稳定蛋白质和酶的作用；废液 不污染环境。
❖4、生物制药的分离钝化的过程中， 加工条件（温度、pH、离子强度）对 产品质量影响较大。
产物的初级分离阶段和纯化精制阶段
❖分离纯化初期，由于粗品中的成分复 杂，目的物浓度较低，与目的物理化 性质相似的杂质多，所以不宜选择分 辨能力较高的纯化技术，采用萃取、 沉淀、吸附等一些分辨力低的方法较 为有利。精制阶段，可采用高选择性 的分离技术，如各种色谱技术、超滤 技术等，将目的物与杂质分开，使产 物纯度达到要求。
第二部分 操作技术
第一节细胞破碎技术
❖实践中选择破碎方法的原则是： 最佳破碎方法与最佳破碎条件相结 合，以达到高的产物释放率；与后 面的分离纯化相结合考虑，便于产 物的提取；低能耗，降低成本。细 胞的破碎方法很多，有物理方法、 化学方法、生物方法等。
❖ 一物理方法
❖ 反复冻融法：置-15~-20℃冰箱内冻结，再置 于室温下，如此反复冻融几次。动物性材料
❖高压匀浆破碎法：利用高压迫使细胞 悬液高速通过针形阀，通过突然减压 和高速冲击特制撞击环，达到细胞破 碎的目的。细菌和部分酵母菌细胞
❖高速搅拌珠磨法：将玻璃小珠与细胞 悬液一起高速搅拌，带动玻璃小球撞 击细胞，使细胞破碎的方法。酵母菌 和胶束状微生物菌体
❖ 二、化学方法
❖ 酸碱法：用酸或碱处理微生物细胞可以溶解细胞 壁使胞内产物溶出。大规模破碎中可与考虑用碱 来溶解细胞。
❖ 三、有机溶剂沉淀技术
❖ 有机溶剂沉淀技术时在含有溶质的水溶液中加入 一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使 其沉淀析出。
❖ 四、有机高聚合物沉淀技术
❖ 有机高聚物沉淀技术是用有机高聚物作沉淀剂。
❖ 五、结晶技术
❖ 溶质以固体形式从溶液中分出，析出物为无定形 固体时称为沉淀技术，析出物为晶体时则称为结 晶技术；它们共同的特征都是溶质从液相中析出 ，形成固相。
❖ 表面活性剂处理法：利用表面活性剂处理细胞， 可增大细胞壁通透性，使细胞内产物容易释放出 来。
❖ 三、生物学方法
❖ 自溶法：注意水解酶不仅可以使细胞壁和细胞膜 破坏，同时也可能会把某些需要提取的有效成分 分解。
❖ 酶解法：利用酶先将细胞壁分解，再释放内含物 。
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第二节 沉淀分离技术
❖ 应用的分离技术时考虑以下几个因素 ❖ 采用的沉淀技术对目的物的分离有高的选择性；
❖ 急热骤冷法：投入沸水浴中，在90℃左右几分钟 ，立即置于冰浴中迅速冷却。细菌及病菌材料
❖ 超声波破碎法：为防止有效成分的变性，常在冰 水或有外部冷却条件的容器中进行。微生物材料
❖ 碾磨法：为提高碾磨效率，常加入细砂、石英粉 或氧化铝等。适宜实验室使用
❖ 组织捣碎法：为了防止发热和升温过高引起有效 成分的变性，通常转10~20s，停10~20s。一 般用于动物组织、植物肉质种子、柔嫩的叶芽等
❖ 2.脱盐操作
❖ 透析时，注意防止透析袋外的液体进入透析袋， 引起膨胀。为加快透析速度，应不断的更换透析 液，因透析所需时间较长，为防止酶或蛋白质变 性，所以最好在低温中进行。透析常用于脱除盐 、少量有机溶剂、生物小分子杂质和浓缩样品等 。
❖ 二、等电点沉淀技术
❖ 蛋白质、酶、氨基酸、核酸等都是两性电解质， 当溶液在某一pH值时，这些生物大分子的所带的 正负电荷相等而呈电中性，此时溶液的pH值称为 等电点。等电点技术是利用这些生物大分子在其 等电点的溶液中，溶解度最低，易发生沉淀，从 而实现分离的方法。
第七章 生物药物成分 的提取纯化技术
学习要点
❖ 掌握几种基本的细胞破碎操作技术 ❖ 掌握超滤分离的操作技术 ❖ 掌握几种常用的沉淀分离操作技术 ❖ 掌握离子交换色谱的操作技术
第一部分 必备知识
生物制药过程中，产物的分离纯化有如下特 点：
1、生物药物的有效成分在生物材料中浓度很 低，有的只达到万分之一，甚至百万分之 一，因此，分离操作步骤多，不易获得高 收率。
第三节 萃取分离技术
❖ 萃取技术是利用目标药物在互不相溶的溶剂之间 分配系数不同而得以纯化或浓缩的技术。
❖ 一、溶剂萃取技术：是利用目的物在两种互不相 溶的溶液中的溶解度不同，使其从一种溶液转移 到另一种溶液中去，以达到浓缩和提纯的目的。
❖ 二、双水相萃取技术： ❖ 将两种不同水溶性的高聚物溶液混合，当高聚物
❖ 最为常用的是CO2：临界温度为接近常温，适于 分离对热敏感物质；临界压力容易达到；可以渗 入原料，提取完全；选择性好；无毒，不易残存 在提取物中；化学稳定性高；价格低廉，可以重 复使用。
❖ 超临界为超临界流体，是介于气液之间的一种既 非气态又非液态的物态，这种物质只能在其温度 和压力超过临界点时才能存在。超临界流体的密 度较大，与液体相仿，而它的粘度又较接近于气 体。因此超临界流体是一种十分理想的萃取剂。
的浓度达到一定值时，体系会自然地分成不相溶 的两相，这就是双水相体系。
三、超临界萃取技术
❖ 它以超临界流体作为萃取剂，在超临界状态下， 从物料中萃取待分离的组分，然后借助压力、温 度的改变使超临界流体变成普通气体，被萃取物 质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的 ，所以在超临界流体萃取过程是由萃取和分离组 合而成的。