第十六章 沉淀分离法详解
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
直接加入固体(NH4)2SO4粉末—工业生产
(分批加入，充分搅拌)
加入(NH4)2SO4饱和溶液—实验室和小规模生产
(防止溶液局部过浓，但加量较多时溶液会被稀释)
（三）影响盐析的各种因素
无机盐的加入量 蛋白质的浓度 温度 pH 操作方式
1.无机盐加入量的影响
蛋白质溶解度 2.5 2.0 1.5
lgS 1.0 0.5 0 -0.5
-1.0 -1.5
β S0
盐析
1 234 56 μ(离子强度)
蛋白质种类不同，盐析所用的无机盐量也不同
蛋白质溶解度 0.50 0
lgS -0.50 -1.00
0 2 4 6 8 10 μ(离子强度)
不同蛋白质溶解度与离子强度的关系
对于特定的蛋白质，一定操作条件下产生沉 淀时的无机盐浓度范围都是一定的，即具有一 定的蛋白质盐析分布曲线。
+ + 中和电荷
+ + + ++ SO42-
_+
+_ +
+ __ _+
中性盐 中和电荷
_ _
_
__
NH4+ _
或Na+
_
_ _
蛋白质沉淀
蛋白质的盐析机制示意图
蛋白质在水中的溶解度不仅与中性盐离子的浓 度有关，还与离子所带电荷数有关，高价离子影 响更显著。
通常用离子强度表示对盐析的影响。
蛋白质溶解度
2.5 2.0
1.5 lgS 1.0
0.5
起始蛋白
0
浓度
-0.5
-1.0
-1.5
β
盐溶
碳氧血红蛋白的lgS
与(NH4)2SO4离子强 度μ的关系
S0
盐析
1 234 56 μ(离子强度)
盐析区: lgS = β - Ks μ
蛋白质溶解度 常数 盐析常数 盐离子强度
（二）无机盐的选择
在蛋白质盐析中，常用的盐析剂有(NH4)2SO4,
2
0 20 30 40 50 60 70 P
蛋白质溶解度随(NH4)2SO4 饱和度而变化的速率
2.蛋白质浓度的影响 蛋白质浓度不同，沉淀所需无机盐用量也不同。 随浓度提高，盐用量减少。
8 – d—S 6
dP 4 2
30g/L
3g/L
分级沉淀： 将溶液稀释，使重 叠曲线拉开距离
制取成品： 提高蛋白质浓度
蛋白质周围的水分子有序排列，在表面 形成水化膜，这一层能保护蛋白质粒子 避免因碰撞而聚沉。
当向蛋白质溶液中加入中性盐时： 低盐--盐溶(低盐情况下，随着中性盐离子强度的 增加，蛋白质溶解度增大)
高盐--盐析(高盐浓度时，蛋白质溶解度随之减小)
盐离子部分中和蛋白 质的电性，使分子间 排斥作用减弱
中性盐的亲水性比蛋白质大， 盐离子在水中发生水化作用 从而使蛋白质脱去水化膜， 暴露出疏水区域
0 40 50 60 70 80 P 不同浓度碳氧肌红蛋白的盐析分布曲线
3.温度的影响 低盐浓度：温度升高，溶解度升高 高盐浓度：温度升高，溶解度降低
温度适当提高有利于蛋白质沉淀。 高温容易导致蛋白质变性。 蛋白质盐析一般在室温下进行，某些温度 敏感性的蛋白质盐析最好在低温下进行。
4.pH的影响 蛋白质在pI时的溶解度最小，最容易从 溶液中析出，因此选择在被盐析的蛋白质 的pI附近。
第十六章 沉淀分离法
沉淀法：
利用某种沉淀剂或改变条件，使所需提取 的物质或杂质在溶液中的溶解度降低而形成 无定形固体沉淀的过程。
具有浓缩和分离的双重作用。
在蛋白质、酶、多肽、核酸和其他细胞组 分的回收和分离中应用的很多。
盐析沉淀法 有机溶剂沉淀 等电点沉淀法 成盐沉淀法 高分子聚合物沉淀 选择性变性沉淀法
+ +
+ + ++
++ + ++
H+ OH-
_+
+_ +
+ _
__ +
__ _
__
_
_
_ _
pH<pI,带正电， 有水膜，是稳定 的亲水胶体
中性盐 破坏水膜
pH=pI时, 有水膜， 是不稳定的亲水 胶体
中性盐 破坏水膜
pH>pI,带负电， 有水膜，是稳定 的亲水胶体
中性盐 破坏水膜
+ +
+
+
中性盐
40
蛋白质溶解度
30
lgS 20
C0
10
0 20 30 40 50 60 70 P—不同(NH4)2SO4 饱和度
蛋白质沉淀的速度可用 - —dS 对盐饱和度（P）
作图来表示：
dP
8 – d—S 6
dP 4
利用不同蛋白质盐析分布 曲线在横轴上的位置不同， 可采取先后加入不同量无 机盐的办法来分级沉淀蛋 白质。
耗盐少，蛋白质收率也高
5.操作方式的影响
10 固体， 间歇12h
5 酶活性
U/ml 2.5
饱和溶液，
间歇12h
Na2SO4， MgSO4，NaH2PO4，NaCl， Na3PO4,
K3PO4。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ廉价
(NH4)2SO4 原因
在水中溶解度大，且溶解度随温度变 化小，低温下仍具有较大的溶解度
对大多数蛋白质的活力无损害
常用盐析剂在水中的溶解度（g/100ml水）
中性盐
温度（oC） 0 20 40 60 80 100
常见阴离子的盐析作用顺序：
PO43- > SO42- > CH3COO > Cl > NO3 > ClO4 > I > SCN
阳离子对盐析效果的影响：
Al3+ > H+ > Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Cs+ > Rb+ > NH4+ > K+ > Na+ > Li+
无机盐可按两种方式加入溶液中：
一、盐析沉淀法
盐析法：
在高浓度中性盐存在下，欲分离物质在中性 盐水溶液中的溶解度降低而产生沉淀。
早在19世纪盐析法就被用于从血液中分离蛋 白质，目前该方法仍广泛用来回收或分离蛋白 质（酶）等生物大分子物质。
（一）基本原理
蛋白质的溶解特性取决于其组成、构象、周 围环境的物理化学性质以及溶剂的可利用度。
这些性质就本质而言是水分子间的氢键和蛋白 质表面所暴露出的N、O原子的相互作用，所以 易受溶液温度、pH值、介电常数和离子强度等 参数的影响。
蛋白质在自然环境中通常是可溶的， 表面：大部分是亲水基团 内部：大部分是疏水基团
蛋白质呈稳定 的分散状态
两性物质，一定pH下表面带有一定的 电荷，静电斥力作用使分子间相互排斥
(NH4)2SO4 70.6 75.4 81.0 88.0 95.3 103
Na2SO4 4.9 18.9 48.3 45.3 43.3 42.2
MgSO4
-- 34.5 44.4 54.6 63.6 70.8
NaH2PO4 1.6 7.8 54.1 82.6 93.8 101
盐析效果：阴离子 > 阳离子 尤其以高价阴离子更为明显。
(分批加入，充分搅拌)
加入(NH4)2SO4饱和溶液—实验室和小规模生产
(防止溶液局部过浓，但加量较多时溶液会被稀释)
（三）影响盐析的各种因素
无机盐的加入量 蛋白质的浓度 温度 pH 操作方式
1.无机盐加入量的影响
蛋白质溶解度 2.5 2.0 1.5
lgS 1.0 0.5 0 -0.5
-1.0 -1.5
β S0
盐析
1 234 56 μ(离子强度)
蛋白质种类不同，盐析所用的无机盐量也不同
蛋白质溶解度 0.50 0
lgS -0.50 -1.00
0 2 4 6 8 10 μ(离子强度)
不同蛋白质溶解度与离子强度的关系
对于特定的蛋白质，一定操作条件下产生沉 淀时的无机盐浓度范围都是一定的，即具有一 定的蛋白质盐析分布曲线。
+ + 中和电荷
+ + + ++ SO42-
_+
+_ +
+ __ _+
中性盐 中和电荷
_ _
_
__
NH4+ _
或Na+
_
_ _
蛋白质沉淀
蛋白质的盐析机制示意图
蛋白质在水中的溶解度不仅与中性盐离子的浓 度有关，还与离子所带电荷数有关，高价离子影 响更显著。
通常用离子强度表示对盐析的影响。
蛋白质溶解度
2.5 2.0
1.5 lgS 1.0
0.5
起始蛋白
0
浓度
-0.5
-1.0
-1.5
β
盐溶
碳氧血红蛋白的lgS
与(NH4)2SO4离子强 度μ的关系
S0
盐析
1 234 56 μ(离子强度)
盐析区: lgS = β - Ks μ
蛋白质溶解度 常数 盐析常数 盐离子强度
（二）无机盐的选择
在蛋白质盐析中，常用的盐析剂有(NH4)2SO4,
2
0 20 30 40 50 60 70 P
蛋白质溶解度随(NH4)2SO4 饱和度而变化的速率
2.蛋白质浓度的影响 蛋白质浓度不同，沉淀所需无机盐用量也不同。 随浓度提高，盐用量减少。
8 – d—S 6
dP 4 2
30g/L
3g/L
分级沉淀： 将溶液稀释，使重 叠曲线拉开距离
制取成品： 提高蛋白质浓度
蛋白质周围的水分子有序排列，在表面 形成水化膜，这一层能保护蛋白质粒子 避免因碰撞而聚沉。
当向蛋白质溶液中加入中性盐时： 低盐--盐溶(低盐情况下，随着中性盐离子强度的 增加，蛋白质溶解度增大)
高盐--盐析(高盐浓度时，蛋白质溶解度随之减小)
盐离子部分中和蛋白 质的电性，使分子间 排斥作用减弱
中性盐的亲水性比蛋白质大， 盐离子在水中发生水化作用 从而使蛋白质脱去水化膜， 暴露出疏水区域
0 40 50 60 70 80 P 不同浓度碳氧肌红蛋白的盐析分布曲线
3.温度的影响 低盐浓度：温度升高，溶解度升高 高盐浓度：温度升高，溶解度降低
温度适当提高有利于蛋白质沉淀。 高温容易导致蛋白质变性。 蛋白质盐析一般在室温下进行，某些温度 敏感性的蛋白质盐析最好在低温下进行。
4.pH的影响 蛋白质在pI时的溶解度最小，最容易从 溶液中析出，因此选择在被盐析的蛋白质 的pI附近。
第十六章 沉淀分离法
沉淀法：
利用某种沉淀剂或改变条件，使所需提取 的物质或杂质在溶液中的溶解度降低而形成 无定形固体沉淀的过程。
具有浓缩和分离的双重作用。
在蛋白质、酶、多肽、核酸和其他细胞组 分的回收和分离中应用的很多。
盐析沉淀法 有机溶剂沉淀 等电点沉淀法 成盐沉淀法 高分子聚合物沉淀 选择性变性沉淀法
+ +
+ + ++
++ + ++
H+ OH-
_+
+_ +
+ _
__ +
__ _
__
_
_
_ _
pH<pI,带正电， 有水膜，是稳定 的亲水胶体
中性盐 破坏水膜
pH=pI时, 有水膜， 是不稳定的亲水 胶体
中性盐 破坏水膜
pH>pI,带负电， 有水膜，是稳定 的亲水胶体
中性盐 破坏水膜
+ +
+
+
中性盐
40
蛋白质溶解度
30
lgS 20
C0
10
0 20 30 40 50 60 70 P—不同(NH4)2SO4 饱和度
蛋白质沉淀的速度可用 - —dS 对盐饱和度（P）
作图来表示：
dP
8 – d—S 6
dP 4
利用不同蛋白质盐析分布 曲线在横轴上的位置不同， 可采取先后加入不同量无 机盐的办法来分级沉淀蛋 白质。
耗盐少，蛋白质收率也高
5.操作方式的影响
10 固体， 间歇12h
5 酶活性
U/ml 2.5
饱和溶液，
间歇12h
Na2SO4， MgSO4，NaH2PO4，NaCl， Na3PO4,
K3PO4。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ廉价
(NH4)2SO4 原因
在水中溶解度大，且溶解度随温度变 化小，低温下仍具有较大的溶解度
对大多数蛋白质的活力无损害
常用盐析剂在水中的溶解度（g/100ml水）
中性盐
温度（oC） 0 20 40 60 80 100
常见阴离子的盐析作用顺序：
PO43- > SO42- > CH3COO > Cl > NO3 > ClO4 > I > SCN
阳离子对盐析效果的影响：
Al3+ > H+ > Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Cs+ > Rb+ > NH4+ > K+ > Na+ > Li+
无机盐可按两种方式加入溶液中：
一、盐析沉淀法
盐析法：
在高浓度中性盐存在下，欲分离物质在中性 盐水溶液中的溶解度降低而产生沉淀。
早在19世纪盐析法就被用于从血液中分离蛋 白质，目前该方法仍广泛用来回收或分离蛋白 质（酶）等生物大分子物质。
（一）基本原理
蛋白质的溶解特性取决于其组成、构象、周 围环境的物理化学性质以及溶剂的可利用度。
这些性质就本质而言是水分子间的氢键和蛋白 质表面所暴露出的N、O原子的相互作用，所以 易受溶液温度、pH值、介电常数和离子强度等 参数的影响。
蛋白质在自然环境中通常是可溶的， 表面：大部分是亲水基团 内部：大部分是疏水基团
蛋白质呈稳定 的分散状态
两性物质，一定pH下表面带有一定的 电荷，静电斥力作用使分子间相互排斥
(NH4)2SO4 70.6 75.4 81.0 88.0 95.3 103
Na2SO4 4.9 18.9 48.3 45.3 43.3 42.2
MgSO4
-- 34.5 44.4 54.6 63.6 70.8
NaH2PO4 1.6 7.8 54.1 82.6 93.8 101
盐析效果：阴离子 > 阳离子 尤其以高价阴离子更为明显。