第四章 沉淀技术

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七、聚电解质沉淀方法
原理：蛋白质的反电荷与聚电解质结合，
形成多分子络合物，超过游离蛋白质的溶 解度极限值时，就发生沉淀。
可用于蛋白质沉淀的聚电解质有聚丙烯酸、
聚已烯亚胺、羧甲基纤维素和离子型多糖 如肝素等。
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六、金属离子沉淀方法
原理：金属离子能与蛋白质分子中

双电层的电位 Φo ：能斯特（Nernst）电位 Φs : 斯特恩（Stern）电位 ζ(zeta)：滑移面上的电位 ζ(zeta)电位是控制蛋白胶粒间静电 排斥作用的电位。
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第三节 蛋白质沉淀方法
根据所加沉淀剂的不同可分为：
一、盐析法
二、有机溶剂沉淀法
三、等电点沉淀法 四、非离子型聚合物沉淀法 五、变性沉淀 六、生成盐类复合物的沉淀
的目的。

变性沉淀包括热变性沉淀和pH值变性沉淀。
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六、生成盐类复合物的沉淀

1、与生物分子的酸性功能团作用的金属复
合物（如铜盐、银盐、锌盐、铅盐、锂盐、ຫໍສະໝຸດ Baidu
钙盐等）；

2、与生物分子的碱性功能团作用的有机酸 复合盐（如苦味酸盐、苦酮酸盐、单宁酸盐 等）；

3、无机复合盐（如磷钨酸盐、磷钼酸盐）
特殊部位起反应，使蛋白质的等电
点转移，从而降低蛋白质的溶解度。
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总 结
一、沉淀的概念？ 二、常用的蛋白质沉淀的方法有哪几种（盐
析法、有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法），
各自的作用机理是什么？
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沉淀物可能聚集多种物质，或含有大 量的盐类，或包裹着溶剂，即产品的纯度 低。
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第二节
蛋白质表面性质
蛋白质的组成、构象及分子周围的 环境决定蛋白质的溶解性。选择适当的
溶液就能使欲分离的有效成分呈现最大
溶解度，而使杂质呈现最小溶解度，或 者相反。
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一、蛋白质表面的亲水性和疏水性
集与沉淀；可与蛋白质的水化层结合，从
而降低蛋白质的溶解度。
常用有机溶剂有丙酮（最佳）、乙醇次之、
甲醇更次，工业上乙醇最常用。
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有机溶剂含量对蛋白质溶解度的影响
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有机溶剂沉淀方法的优点及缺点
优点：适用的浓度范围宽，所得产品的纯
度高；沉淀的蛋白质除去有机溶剂容易；
将决定蛋白质在水相环境中的溶解程度；

二、蛋白质表面的电荷
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三、蛋白质胶体溶液的稳定性
蛋白质是一有正负电荷的胶体颗粒。 蛋白质分子在溶液中的稳定性是以胶粒 间的范德华力和胶粒与液体界面存在的
电荷斥力平衡为基础的。
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1、蛋白质周围的水化层
蛋白质周围存在紧密结合的水化
层和疏松结合的水化层。水化层是蛋 白质形成稳定的胶体溶液、防止蛋白
质凝聚沉淀的屏障之一。
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2、蛋白质分子间的静电斥力 蛋白质颗粒表面带有电荷，可将 溶液中的带相反电荷的离子吸附在其
周围，在界面形成双电层，有吸附层
（紧密层）和扩散层。
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吸附层在相距胶核表面约一个离子半 径的Stern(斯特恩)平面以内，阳离子被紧 密束缚在胶核表面，称吸附层；
聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、葡聚糖等。
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3）优点：

①条件温和； ②沉淀完全； ③不易引起蛋白质变性，且可提高其 稳定性；
4）缺点：非离子型聚合物难从蛋白质
溶液中除去
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五、变性沉淀

原理：被分离的目标物质能忍受一些较剧烈 的实验条件，而一些杂质却因不稳定而从溶 液中首先变性沉淀，从而达到分离出目标物

硫酸钠无腐蚀性，但低于40 °C 则不易
溶解，只适用于热稳定性较好的蛋白质的 沉淀。

磷酸钠和磷酸钾也可，但价格较昂贵。
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盐析机理示意图
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溶解度S与离子强度的关系
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二、有机溶剂沉淀法
原理：有机溶剂使水溶液的介电常数降低，
使蛋白质分子间的静电引力增大，导致凝
一般用无机酸（如盐酸、磷酸、硫酸）调节
pH。
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几种酶和蛋白质的等电点
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pH对蛋白质溶解度的影响
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四、非离子多聚物沉淀法
1）机理：非离子型聚合物从溶剂中空
间排斥蛋白质，使蛋白质浓度增加而 产生沉淀。
2）常用试剂：聚乙二醇（PEG）、
第四章 沉淀技术

第一节 概述
第二节 蛋白质表面性质
第三节 蛋白质沉淀方法
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第一节 概述
一、沉淀的概念 沉淀又称为沉析，指在溶液中加入 沉淀剂，改变溶剂和溶质的能量平衡来 降低其溶解度，使生化产物离开溶液生
成不溶性颗粒，沉降析出的过程。
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沉淀与结晶本质属于同一种过程，都
出的现象称为盐析。
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1）原理

蛋白质在稀溶液中，溶解度会随盐浓
度的增高而上升（盐溶），但当盐浓 度增高到一定数值时，其溶解度又逐
渐下渐，直至蛋白质析出（盐析）。
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在蛋白质溶液中当盐浓度增加到一定 数值时，水化膜逐渐被破坏，使蛋白 质脱水，蛋白质所带电荷也逐渐被中 和，使颗粒间的斥力失去，在布朗运
动的互相碰撞下，蛋白质分子结合聚
集成沉淀。
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2）常用的盐

盐析用盐的要求：盐析作用要强， 有较大的溶解度，必须是惰性的，来源 丰富、经济。

可使用的中性盐有硫酸盐、磷酸盐、
氯化钠、醋酸钠、柠檬酸钠、硫氰化钾。
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硫酸铵在水中的溶解度大，对温度不敏
感，分级效果好，有稳定蛋白质的作用， 并且价格低廉；缺点是具有腐蚀性；
在Stern(斯特恩)平面以外，阳离子在
溶液中扩散，距离越远，浓度越小，最后
达到主体溶液的平均浓度，称扩散层。
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当蛋白胶体粒子在溶液中作运动时， 随其一起滑动的总有一薄层液体，该薄
层液体的厚度稍大于吸附层的厚度，该
薄层液体的外表面被称为滑移面或剪切 面。
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缺点：耗用大量的有机溶剂；溶剂的来源、
贮存较困难或麻烦；沉淀操作需低温下进 行，使用上有一定的局限性，收率低。
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三、等电点沉淀方法
指利用蛋白质在pH等于等电点的溶液中溶
解度下降的原理进行沉淀分离的方法。
原理：不同的蛋白质具有不同等电点，依次
改变溶液的pH值，将杂蛋白沉淀除去，最 后获得目标产物。
七、亲和沉淀
八、SIS聚合物与亲和沉淀
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选择方法时，要注意沉淀剂是否会
引起蛋白质分子的破坏、沉淀剂本身的 性质、沉淀操作的成本和难易程度、残
留沉淀剂的去除难度和最终产品的产率
及纯度的要求等。
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一、盐析法

盐析：蛋白质在高离子强度溶液中 溶解度降低，以致从溶液里沉淀析
是新相析出的过程，主要为物理变化。 沉淀和结晶区别在于形态的不同：同 类分子或离子以有规则排列形式析出称结 晶；同类分子或离子以无规则紊乱排列形 式析出称沉淀。
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二、沉淀的优点
设备简单、成本低、原材料易得、便 于小批量生产，在产物浓度愈高的溶液中 沉淀越有利，收率高。
三、沉淀的缺点