扩张床吸附技术研究进展
马铃薯蛋白提取方法综述
马铃薯蛋白提取方法综述作者：江洪波徐鑫覃瑞李刚熊海容张丹丹来源：《安徽农业科学》2019年第03期摘要马铃薯是人们喜爱的块茎类蔬菜之一，马铃薯蛋白质含量也很丰富。
阐述了马铃薯蛋白的组成特点，对马铃薯蛋白的各种经典和最新的分离提取方法进行了综述，以期对进一步研究马铃薯蛋白提供理论依据。
关键词马铃薯;蛋白质;提取中图分类号TS201.2+1文献标识码A文章编号0517-6611（2019）03-0009-03doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.003马铃薯（Solanum tuberosum L.）又名土豆、洋芋、荷兰薯等，属于茄科茄属多年生块茎草本植物，在我国大量种植已经有500多年的历史。
2015年我国马铃薯播种面积和产量均居世界第一位，分别达 552.36万hm2和 9 708万t。
然而我国马铃薯主要以鲜食为主，仅约 15% 用于加工业[1-3]。
马铃薯一般作为淀粉生产的主要原料，其蛋白成为副产品。
但马铃薯蛋白由于其功能特性良好，必需氨基酸含量高，营养价值丰富，因此极具开发潜力。
随着食品工业的发展，如何合理开发利用马铃薯蛋白质资源，对于减少环境污染、适应国家马铃薯主粮化战略需求具有重要的指导意义。
笔者对马铃薯蛋白的分离提取方法进行了综述，以期为进一步研究马铃薯蛋白提供理论依据。
1马铃薯蛋白的组成新鲜马铃薯块茎蛋白质含量为1.7%～2.1%，马铃薯蛋白质按分子量大小分为高分子量蛋白质、糖蛋白、蛋白酶抑制剂3部分[4-9] 。
目前后两者研究较多，而前者研究较少。
糖蛋白约占马铃薯块茎总蛋白含量的40%，不仅必需氨基酸含量较高，而且兼具抗氧化活性和酯酰基水解活性，在防御害虫和真菌病原体方面起重要作用，也可作为具有乳酯酶和β-1，3-葡聚糖酶活性的佐证。
此外马铃薯糖蛋白还具有凝胶性、起泡性、乳化性等其他优良功能特性，同时，糖蛋白具有加工功能特性，比较适用于食品加工业，成为近几十年来植物蛋白研究的热点之一。
现代生物分离技术前沿简介
Number
Monomer
LCST/℃ Recovery
NHMA/mmol NIPA/mmol BA/mmol
#1
1.98
#2
1.98
#3
0.99
70
15.6 28.6 98.6%
70
7.8
36.4 96.8%
70
15.6 34.2 96.2%
丁基连接原理示意
O
OH + CH2 CH
PEG CH2 Cl KOH
100
80
60
40
20
0 0
20
40
60
80
100
120
contacting time (min)
Effect of time on trypsin adsorption
adsorption capacity (mg trypsin/g polymer)
115 110 105 100
95 90 85 80
N
H3C
CH3
CH3
CH3
C
x
CO
CH2
C
CH2
y
C
O
OH
O
CH2
CH2
CH3
C
CH2
z
C
O
O
CH3
CH
a
C
O
NH CH2
OH
N
MAA:DM:MMA:NAM=9:4:5:1 H3C
CH3
MW=6.97 ×104Da
Epoxy activation of PMMDN and ligand connection
Absorbance (420nm)
第9章_发酵液预处理和固液分离
36
板框过滤机动画
3）真空转鼓过滤机
主体是一个由筛板组成能转动的水平圆筒， 表面有一层金属丝网，网上覆盖滤布,圆筒内沿 径向被筋板分隔成若干个空间。
38
转筒真空过滤机动画
转筒真空过滤机
主要适用霉菌发酵液，对菌体 细小、黏度大铺助滤剂。
对于滤饼阻力较大的物料适应 能力较差。
40
带式真空过滤机
49
2）平抛式离心机
平抛式离心机一类结构简单的实验室常用的低 中速离心机，转速一般在 3000-6000rpm。
50
３）管式离心机
• 管式离心机具有一 个细长而高速旋转 的转鼓，转鼓内装 有纵向平板，
• 其下部有进料口。 上部两侧有重液相 和轻液相出口。
51
用于分离各种浮浊 液，进行液-液分离， 如油脂；
Al3+ >Fe3+ >H+ >Ca2+ >Mg2+ >K+ >Na+ >Li+
12
常用的凝聚剂电解质有：
硫酸铝 Al2(SO4)3•18H2O（明矾）； 氯化铝 AlCl3•6H2O; 三氯化铁 FeCl3; 硫酸亚铁 FeSO4· 7H2O ； 石灰；ZnSO4；MgCO3
13
絮凝
flocculation
20
2.杂蛋白去除-变性
加热
大幅度调节pH值 加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。
21
3.杂蛋白去除- 吸附法
加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。
四环类抗生素生产中，采用黄血盐和硫酸锌的 协同作用生成亚铁氰化锌钾K2Zn3[Fe(CN)5]2的 胶状沉淀来吸附蛋白质; 在枯草杆菌发酵液中，常加入氯化钙和磷酸氢 二钠形成沉淀物，该沉淀物不仅能吸附杂蛋白 和菌体等胶状悬浮物，加快了过滤速度。
扩张床吸附基质研究进展
评 迷 了近 十 年 来 扩 张 床 吸 附基 质 的 研 究状 况 ， 此 基 础 上 重 点 介 绍 了基 质 所 需 的 特 性 、 用 的 扩 张 床 基 质 及 在 常
其制备方 法。
关 键 词 ： 扩 张 床 吸 附 ； 质 ； 离 纯化 ； 白 质 基 分 蛋 中图分类号 ： ０ ３ ６ 文献标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： １ ０ —９ ５ （ ０ ２ ０ － ０ １ － ０ ０８ ３ ７２０）２ ２９ ６
维普资讯
Ｖ ０ ．１ １ ５
功
能
高
分
子
学
报
ＮＯ．２
２０ ０ ２年 ６月
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｔｏ ａ ｏｙ ｒ ｏ ｒ ａ ｆＦｕ ｃｉｎ ｌＰ ｌｍｅ ｓ
Ｊ ｎ ２ ０ ｕ． ０ ２
扩 张床吸 附基质 研究 进展 ’
雷 引 林 ， 姚 善 泾 ， 刘 坐 镇 。 朱 自强 一 ，
”
作 者 简 介 ： 引 林 （ ９ ４）男 ， 北 武 汉 人 ， 士研 究 生 ， 究 方 向 ： 物 分 离 工 程 。 雷 １ ７一 ， 湖 博 研 生
ｙｏｊ ｔｅ ｚ ． ｄ ． ｎ ａ ｓ＠ ｈ ． ｊ ｅ ｕ ｃ ｕ
” ・ 通 讯 联 系 人 ： 善 泾 （ ９ ７） 男 ， 江 平 湖 人 ， 士 ， 导 ， 究 领 域 ： 物 分 离 工 程 、 物 制 药 工 程 、 胞 固 定 化 技 术 。 Ｅ ｉ 姚 １５一， 浙 博 博 研 生 生 细 ｍａｌ
（ ．浙 江 大学化 学工程 与 生 物 工程 系，浙 江杭 州 ３ ０ ２ ； １ １ ０ ７ ２ ．华 东理 工 大 学生物 反 应 器 工程 国家重 点 实验 室 ，上 海 ２ ０ ３ ） ０ ２ ７
扩张床吸附分离丙酸耦合维生素B_(12)发酵
（．中国科学 院过程 工程 研究 所生化 工程 国家 重点实 验室 ，北京 １０９ ；２ 北 京化工 大学 生命科 学 与技术 学院 ，北京 １０ ２） １ ０ １０ ． ００９
摘
要：采用扩张床吸附丙酸与维生素 Ｂ１发酵相耦合 以解除丙酸对维生素 Ｂ ２ ２ 】发酵的抑制． 选用弱碱性阴离子交换
５ ＫＨ ２ Ｏ４４ ＣＯＣ１ ０ ５ ｐ ７ ０ ， Ｐ ， ２ ０．０ ． Ｈ ． ．
发酵培养基（／）葡萄糖 ４ ， ｇ ： Ｌ ０ 玉米浆 ３， Ｈ Ｐ ４ ． ０ Ｋ ２Ｏ ６ ４，
Ｃａ Ｃ０３ ． ＣＩ ０． ２ ． Ｈ ． Ｃｏ ２ ０１ ７ ｐ ７０． ５
弱碱 性阴离子交换树脂 ３ ０上海华 羚树脂 有限公 ３（ 司） ，丙酸、乙腈为色谱纯，Ｈ １ Ｎ Ｏ Ｃ 和 ａ Ｈ为分析纯（ 北 京化 学试剂公司） ．
２ 材料与方 法
２ １材 料 与试 剂 ．
费 氏 丙 酸 杆 菌 （ｒｐｏ ｉ ｃ ｒ ｍ ｆｅｄ ｎｅ ｈｉ Ｐ ｏ ｉ ｂ ｔ ｉ ｒｕｅｒｉ ｉ ｎ ａ ｅｕ ｃ ） ＣＣ ０ １ ，购 自中国工业微生物菌种保藏 中心． Ｉ Ｃ １０ ９
种 子培养基（／） 葡萄糖 ３ ， ｇＬ ： ５ 玉米浆 ２ ， ４ Ｓ定的底物 为营养生长 繁殖 的同 时，向细胞 内外分泌代谢产物，某些细胞代谢产物浓度 达到一定范围后 ，目标产品不再增加 ，导致发酵产率无 法提高． 如果采用过程工程手段将反馈抑制物及时从发 酵体系中除去 ， 就有可 能解 除反馈抑制， 增加发酵产率 ， 创造 巨大的经济效益【 ｊ 】．
２２ 实验 装 置 与 分 析 仪器 ．
有前景的分离手段［，１ １１，在扩张床层析柱中装填分离介 ２３ 质，料液经分离介质后 ，分离介质适度膨胀 ，分离介质
生物工程下游技术
生物工程下游技术第五章1、目标产物分离基本的两个阶段：产物的初级分离和产物的纯化精制阶段。
（1）初级分离：位于生物反应之后，其任务是分离细胞和培养液，破碎细胞释放产物，溶解包涵体，复原蛋白质，浓缩产物和去除大部分杂物等。
（2）纯化精制：在初级分离的基础上，用各种高选择手段（主要是各种色谱层析）将目标产物和干扰杂物尽可能的分离开，达到产物的高纯度，最后储藏运输和使用产品。
（1）机械破碎（高压匀浆、高速研磨）—离心法提取包含体—加变性剂溶解—除变性剂复性特点：利用了包含体与细胞碎片的密度差，离心法可获得干净的包含体，再对其复性。
这样首先摆脱了大量的杂质，使后面的分离纯化简单了，缺点是需要经过几次离心，加工时间较长（2）机械破碎—膜分离除可溶性蛋白—变性剂溶解包含体—除变性剂复性特点：应用了膜分离技术，用微孔膜除去可溶性蛋白质，但细胞碎片与包含体一起被膜挡住，难以分开，其次膜的堵塞和浓差极化常常导致可溶性蛋白的滞留，优点是封闭式操作，不污染环境也不受污染，能量也消耗少（3）化学破碎（加变性剂）—离心除细胞碎片—除变性剂复性特点：化学法破菌，试剂既可以破菌又可以溶解包含体，这样节约了时间和设备，缺点是所有的可溶性杂质都没有被除去，混杂在产物中间，给后面的分离带来困难。
第六章1、膜分离技术：是用半透膜作为选择障碍层，允许某些组分透过而保留混合物中其他组分从而达到分离目的技术。
优点：1）处理效率高，设备易于放大2)可在室温或低温下操作，适宜于热敏感物质分离浓缩3）化学与机械强度小，减少失活4）无相转变，省能5）有相当好选择性，可在分离、浓缩的同时达到部分纯化目的6）选择合适膜与操作参数，可得到较高回收率7）系统封闭循环，防止外来污染8）不外加化学物，减少了成本，也减少了对环境的污染2、膜的清洗：物理方法和化学方法。
物理方法一般是指用高速水冲洗，海绵球机械擦洗和反洗等，他们的特点是简单易行。
化学清洗通常是用化学清洗剂，如碱、酸、酶表面活性剂、络合剂和氧化剂等。
膨胀床吸附技术
膨胀床吸附
1.膨胀床与传统固定床的区别
2.膨胀床与流化床的区别
膨胀床与传统固定床的区别在于：
膨胀床的床层上部安装有可调节床层高度的 调节器，当液体(料液或清洗液等)从床底以高 于吸附剂最小流化速度的流速输人时，吸附 剂床层产生膨胀，高度调节器上升，膨胀床 状态下床层高度一般为固定床状态的2—3倍， 床层空隙率高，允许茵体细胞或细胞碎片自 由通过。因此，膨胀床吸附操作可直接处理 菌体发酵液或细胞匀浆液，回收其中的目标 产物，从而可节省离心或过滤竿预处理过程， 提高目标产物收率，降低分离纯化过程成本。 这是膨胀床吸附操作的最大诱人之处。
膨胀床与流化床的区别：
膨胀床并非传统的流化床，两者的区 别在于：后者的吸附型粒子和液体在 床层内混合程度高，吸附效率低，而 前者的吸附剂粒子基本悬浮于固定的 位置，液体的流动与固定床相似，接 近平推流，吸附效率高。因此，膨胀 床的形成需要特殊的吸附剂和设备结 构。
操作流程
缓冲液膨胀：首先确定适宜的膨胀度，使介质颗粒在流动的流体中 分级。一般认为，流速为100-300cm/h，使床层膨胀到固定床高度 的两倍时，吸附性能最好； 进料吸附：利用多通道恒流泵，将缓冲液切换成原料液，根据流量 计中转子的位置和床层高度的关系调节流速，保持恒定的膨胀度进 行吸附，通过对流出液中目标产物的检测和分析，确定吸附终点； 洗涤：在膨胀床中，用具有一定黏度的缓冲液冲洗吸附介质，既冲 走滞留在柱内的细胞或细胞碎片，又可洗去弱吸附的杂质，直至流 出液中看不到固体杂质后，改用固定床操作； 洗脱：采用固定床操作，将配制好的洗脱剂用恒流泵从柱上部导入， 下部流出，分段收集，并分析检测目标产物的活性峰位置和最大活 性峰浓度。 再生和清洗：直接从浑浊液中吸附分离、纯化目标产物如蛋白质时， 存在有非特异性吸附，虽经洗涤、洗脱等步骤，有些杂质可能还难 以除净。为提高介质的吸附容量，必须进行清洗使介质再生，一般 在使床层膨胀到堆集高度5倍左右时的清洗液的流速下，经过3小时 的清洗，可以达到再生的目的。
重组蛋白的表达
重组蛋白的表达1.概述分离纯化组成了基因工程的下游处理（downstream processing）时期，这一过程又和上游过程紧密相联系，上游过程的诸方面阻碍到下游的分离纯化，因此在进行目标蛋白质表达纯化时要统一考虑和整体设计，并充分考虑上游因素对下游的阻碍，如是否带有亲和标签，是否进行分泌表达。
目前应用最广泛的表达系统有三大类，分别是大肠杆菌表达系统、酵母表达系统和CHO细胞表达系统，不同的表达系统和培养方法显著阻碍下游的处理过程，目标蛋白表达是否形成包涵体，目标蛋白表达的定位（胞内、细胞内膜、周质空间和胞外），蛋白表达的量都依靠于所选择的表达系统。
选择将所表达的蛋白分泌到细胞外或周质空间能够幸免破裂细胞的步骤，同时由于蛋白质种类少，目标蛋白容易纯化；而在细胞质内表达蛋白，可能是可溶性表达，可能形成包涵体，可溶性的蛋白往往需要复杂的纯化步骤，而包涵体易于分离，纯度较高，但回收具有生物活性的蛋白却变的相当困难，需要对集合的蛋白进行变复性，通常活性蛋白的得率比较低，表1列出了不同策略对表达、纯化的阻碍，关于其中的有些缺点能够通过一定的方法进行克服和幸免，如利用DNA重组技术给外源蛋白加上一个亲和纯化的标签，有助于可溶性外源蛋白的选择性纯化，并能爱护目标蛋白不被降解（96）。
表 1 重组蛋白不同表达策略的优点和缺点表达策略优点缺点分泌表达至细胞外增强正确二硫键的形成降低蛋白酶对表达蛋白的降解可获得确定的N末端显著减少杂蛋白水平，简化纯化不需要细胞破裂表达水平低多数蛋白不能进行分泌表达表达蛋白需要进行浓缩细胞周质空间表达增强正确二硫键的形成可获得确定的N末端显著减少杂蛋白水平，简化纯化好些蛋白不能分泌进入周质空间没有大规模选择性的开释周质空间蛋白的技术周质蛋白酶可引起重组蛋白酶解胞内包涵体表达包涵体易于分离爱护蛋白质不被降解蛋白质不具有活性对宿主细胞生长没有大的阻碍，通常可获得高的表达水平需要体外的折叠和溶解，得率较低具有不确定N末端胞内可溶性蛋白表达不需要体外溶解和折叠一样具有正确的结构和功能高水平的表达常难以得到需要复杂的纯化可发生蛋白质的酶解具有不确定的N末端在细胞的提取物中，除了目标蛋白外，还含有其它各种性质的蛋白、核酸、多糖等。
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扩张床吸附技术研究进展摘要：扩张床吸附层析技术兼有流化床和填充床层析的优点 ,不需预先除去料液中的颗粒而可以直接从料液中吸附目标产物。
它是一种具有集成化优势的分离纯化技术 ,在生物工程产品的下游处理过程中有十分广阔的应用前景。
开发出性能良好的吸附剂基质 ,是该项技术得以广泛应用的关键。
本文通过文献的查阅及总结，从吸附剂基质及技术的应用两个方面综述了扩张床吸附技术的研究进展。
关键词：扩张床吸附技术、进展、吸附剂基质、应用一般而言 ,生物工程产品下游处理过程可分为目标产物捕获、中期纯化和精制三个阶段 ,其中产物[1]捕获阶段最为关键 ,一般由细胞富集、产物释放、澄清、浓缩、初步纯化等操作步骤组成。
目前 ,除去原料液中的固体颗粒最常用的方法是离心和微滤。
但当处理含有微细固体颗粒的高粘度料液时 ,离心的效率会大大降低;而细胞和细胞碎片在膜表面的积累又会使微滤过程的膜通量急剧下降，如果对料液进行稀释 ,随后的浓缩过程将增加额外的能耗。
从发展趋势来看, 生化分离技术研究的目的是要缩短整个下游过程的流程和提高单项操作的效率,以前的那种零敲碎打的做法，研究要有一个质的转变, 国内外许多专家和研究者认同了这种转变,并认为可以从两个方面着手,其一, 继续研究和完善一些适用于生化工程的新型分离技术;其二,进行各种分离技术的高效集成化。
目前出现的一些新型单元分离技术,如亲和法、双水相分配技术、逆胶束法、液膜法、各类高效层析法等,就是方向一的研究结果,作为方向二的高效集成化,最引人注目的是扩张床吸附技术，近10年来研究的热点之一。
与流化床相比，它返混程度很小，因而分离效果较好；与固定床相比，它能处理含菌体的悬浮液，可省却困难的过滤操作。
扩张床吸附（Expanded Bed Adsorption , EBA）技术是上世纪九十年代发展起来的一种新型蛋白质分离纯化技术 ,能直接从发酵液或细胞匀浆中捕获目标产物。
扩张床是吸附剂处于稳定状态的流化床[2]-[4]。
与串通的填充床层析不同的是在扩张床吸附操作中吸附剂（或层析剂）层在原料液的流动下可产生适当程度的膨胀,其膨胀度取决于吸附剂的密度、流体速度。
当吸附剂的沉降速度流体向上的流速相等时，扩张床达到平衡。
由于吸附剂的扩张,吸附剂之间的空隙率增大,可以使原料液中的细胞、细胞碎片等固体颗粒顺利通过扩张床而被排除, 同时原料液中的目标物质则被吸附在吸附剂上,这样就实现了直接从含菌体、细胞碎片或组织萃取物的发酵液中直接分离目标蛋白质的目标。
扩张床的操作可分为平衡、吸附、冲洗、洗脱和复性清洗等五个步骤,它将料液的澄清、浓缩和初步纯化集成于一个单元操作中,减少了操作步骤 ,降低了分离过程的复杂程度,提高了分离效率和产品的收率,例如：假设下游工艺每步回收率为90%，十步后总回收率只有35%；利用EBA技术将前三步整合为一步，增加了产品的回收率，产率可增加23%，还减少了离心机、过滤等设备的投资。
近年来，EBA技术已引起人们的广泛兴趣，国外有关扩张床吸附基质的研究以及其应用的报道从 1993 年以来层出不穷,国内关于扩张床的报道几乎为空白。
一：吸附剂基质的研究进展吸附剂的基质材料历来是层析过程的关键 ,直接影响着过程的传质和分离效率。
扩张床吸附也属于层析过程 ,其操作特性介于流化床和固定床之间 ,吸附剂依靠流速在床层中悬浮起来 ,但流动接近于平推流 ,与固定床相似[5]。
这其中基质起了十分重要的作用 ,设计出一种流动和吸附性能良好的扩张床基质 ,是保证高效地实现这一过程的关键 ,因此 ,必须对基质进行新的设计。
通过大量文献的查阅，下面就近十年来扩张床吸附剂基质的研究状况进行了总结。
1.1 扩张床吸附剂要求[6]Chase和Draegerhs根据大量的实验研究，总结出用于扩张床操作的吸附剂应满足的六项基本要求:(1)吸附剂的尺寸和密度应保证其终端流速与料液中需除去的固形颗粒间有明显的差异;(2)吸附剂必须有一定的粒径和密度分布，在膨胀床内会形成稳定的分级，从而减小固液相间的返混;(3)吸附剂应具有良好的孔道结构，不易被料液中的脂类、核酸和杂蛋白等生物物质污染;(4)吸附剂应具有活性基团，可以修饰具有特异性吸附的配基，使吸附剂对目标产物具有较高的吸附容量:(5)吸附剂应具有高化学稳定性和良好机械强度，其中高的化学稳定性可以保证吸附剂可以承受较苛刻的洗脱条件，而良好的机械强度可延长吸附剂的使用寿命;(6)吸附剂应具有良好的传质性能，在较高的流速下，可以保持较高的吸附量。
1.2 吸附剂基质材料理论上一些用于固定床的传统吸附剂也可以用于扩张床吸附，但是由于其尺寸小和密度低不能保证其在较高流速下操作，因而体现不出扩张床吸附技术在生物分离中集成化的优势[7]。
根据Stoke公式，颗粒的终端流速与颗粒的直径、固相与液相间的密度差成正比，与液相粘度成反比。
膨胀介质的粒径过小，在实际操作时为避免膨胀率过高，所用的流速较低:粒径过大，目标产物的扩散路径较长，造成吸附量的下降，分离效率降低;膨胀介质的密度越高，终端流速也就越高，操作时流速有较宽的选择范围。
研究表明，具有一定粒径和密度分布的膨胀介质，在流体作用下，在床内可以形成稳定的分级，大粒径和高密度介质分布于床层底部附近，而小粒径和低密度介质集中在床层的顶部，从而保证膨胀床内的混合程度较低。
近年来，研究人员己经开发了多种用于膨胀床吸附操作的高效新型膨胀介质[8],如Silica gels, Cellulose matrix, Agarose kiese1guhr, Controlled poreglass fit,氧化错型吸附剂以及亲水性的全氟聚合物等。
这些膨胀床介质的密度在1.1-3.0 g.mL-1，之间，粒径为50-400微米。
但上述的吸附剂或对蛋白质的吸附容量过低，或受清洗条件的限制，用其生产的产品很难满足生物制药的相关规定。
Amersham Pharmacia Biotech公司开发的Streamline系列复合型吸附剂，在交联的琼脂糖凝胶内包埋晶体石英或金属颗粒以提高吸附剂的密度，克服了以上的问题因而受到广泛的应用。
最近人们又开发了薄壳型的吸附剂，这种吸附剂具有较大的吸附面积和较短的传质路径，同时通过选取适当的内核，可以保证其具有较高的密度和用来满足不同的操作目的，因此这类吸附剂的开发倍受人们的关注。
目前 ,尚没有聚合物高分子微球作为扩张床基质的报导,主要是因为共聚单体的亲油性,与增重无机亲水微粒的相容性较差,聚合过程中会出现相分离,致使得到的微球中增重颗粒含量不一致，或包埋太少,增重效果不明显。
1.3 扩张床基质制备方法关于扩张床基质的制备方法,目前只有很少的文献予以具体的报导 ,商业化扩张床基质的制备细节 ,更是无从得知。
这也从另外一个角度说明 ,开发具有我们自身知识产权的扩张床基质是很有必要的。
总结已报导的制备方法[6],大致可以分为如下几种:（1）共混包埋法共混包埋法是将增重微粒均匀分散在天然亲水性高分子溶液中,通过溶解、结晶、再生等手段得到多孔基质。
琼脂糖和纤维素都存在明显的链聚集结晶区域 ,结晶再生时能形成稳定的多孔网络结构 ,并能将增重材料包埋其中。
例如 ,将纤维素的黄原胶溶液与含微米级 TiO 颗粒的水溶液共混 ,升温溶解 ,然后在甲醇溶液中再生 ,即能得到混合型的基质 ,但由于机械强度不够 ,需要进行后交联反应增加基质[9]的强度。
由于基质是经过研磨后筛分而得 ,形状并不一致 ,这会影响扩张时的流体力学特性。
另外 ,TiO 微粒随机分散在纤维素骨架的网络结构中 ,也会影响蛋白质分子的传质效果。
经典的纤维素层析基质的制备采用“反相悬浮再生法”,即将纤维素的黄原胶溶液反相悬浮在油相中 ,然后再生出多孔珠体[10]。
如果采用这种方法包埋较大粒径的增重颗粒 ,制备出核壳型的纤维素基质 ,可能会改善上述存在的问题。
（2）反相悬浮交联法大部分扩张床基质采用这种方法制备。
由于增重内核或微粒 ,如不锈钢、二氧化钛、二氧化锆等 ,为亲水性的物质 ,使用反相悬浮法可以将它们包埋在亲水性的天然高分子骨架中。
例如 ,使用石蜡油作分散相、Span85 作乳化剂 ,将不锈钢微珠分散在琼脂糖的水溶液里 ,控制搅拌速度以获得不同的琼脂糖层[11]厚度因而密度不同 ,逐步降温冷却即可获得高密度核壳型基质。
如果在水相中加入交联剂如环氧氯丙烷 ,则可实现反相悬浮交联 ,基质的强度可以进一步提高 ,而孔隙率并不受到明显的影响 ,商业化的 Streamline 基质即是如此。
反相悬浮法能使大多数增重颗粒被包埋 ,粒径分布较广 ,能够满足扩张床基质的要求 ,缺点是基质的密度不易控制。
(3) 表面改性法可以分为化学改性和共聚物改性两种。
氟化二氧化锆（FmZr）系直接在多孔（ZrO）表面化学改性而得 ,由于氟化物为强Lewis 碱 ,而 ZrO 表面具有Lewis 酸位点 ,改性极易完成。
聚丙烯酰胺/ ZrO水凝胶则经共聚物改性而来:将含有功能基化的单体、交联剂和引发剂的溶液直接与多孔 ZrO 接触 ,然后引发共聚而得。
实际上 ,改性并不能使所有的非特异性作用位点得到屏蔽。
此外 ,多孔 ZrO 的获得也有不同的方法。
Voute 使用的多孔 ZrO 系用0.1～2 m的粉末悬浮液 ,经抽干、蒸发、脱水、聚集 ,然后在600～800 ℃高温烧结而得 ,所得到的基质形状不规则。
Griffith 则采用油包水型的乳液方式得到多孔 ZrO :以花生油和油醇作油相 ,以 Triton X2100 作乳化剂 ,加入 ZrO 悬浮液搅拌得到乳化液 ,85 ℃脱水固化 ,收集颗粒 ,高温烧结后得到多孔基质。
所制备的基质颗粒形状较规则 ,但制备工艺复杂 ,步骤繁琐。
扩张床基质的制备 ,可以参照磁性基质的研制方法 ,大量文献报导了磁性微粒亲油化处理之后被高分子共聚微球包埋的情况;另外 ,作为增重剂之一的二氧化钛的亲油化处理工艺 ,在研究上和工业应用中都十分成熟。
可以相信 ,这方面的尝试将是有益的。
二：EBA技术应用进展扩张床现已成功地用于大肠杆菌匀浆、包涵体, 大肠杆菌培养液, 酵母细胞匀浆, 酵母培养液,杂交瘤细胞培养液以及动物组织产物的提取, 也可将扩张床用作生物反应器。
其规模也正从中试向工业化方向发展。
近些年来，随着新型吸附剂和膨胀装置的开发和设计，扩张床吸附技术在生物加工过程中得到越来越广泛的应用[12]，如蛋白质提纯、抗体纯化、细胞分离、DNA纯化、细胞破碎和ELISA 分析等方面。
尽管目前许多应用还仅限于实验室规模，但已经有一些中试或具有生产规模的应用实例。
例如，美国Genentech公司的单克隆抗体的提取。
扩张床吸附技术实际应用的例子很多，根据文献报道总结了近年来扩张床吸附技术在生物分离领域的几个应用成功的实例:（1）重组人白介素 8 的提纯:Barnfield[13]用 300mL阳离子交换剂STREAML NESP 在 STREAML NE 50 扩张床上, 从16L 大肠杆菌破碎液里直接提取复性后的重组人白介素8,一步得率为97%, 纯化倍数为4. 35 倍。