1、擴張床吸附(expanded bed adsorption,EBA)技術是一種新型的生物分離技術,集固液分離、濃縮和初步純化于一個單元操作之中,能直接從含有細胞和細胞碎片的發(fā)酵液或勻漿液中提取目標產物,而不必事先除去懸浮的固體顆粒。吸附介質是決定擴張床吸附技術是否成功應用的關鍵因素。本文以不銹鋼粉為增重劑,將其包埋于纖維素黏膠中,采用“反相懸浮熱再生”法制備了一種新型擴張床復合基質?？疾炝嗽搹秃匣|的制備工藝、理化性質和擴張床特性,隨后

2、將其制備成染料親和介質,研究了親和介質的吸附性能和擴張床純化應用實例。全文分為五部分。第一部分綜述了擴張床吸附技術的歷史沿革、基本原理和操作方法,重點介紹了擴張床吸附基質的特性要求、常見種類和制備方法。在敘述纖維素介質理化性質和制備應用情況的基礎上,提出了本文的研究思路,即以不銹鋼粉為增重劑,通過“反相懸浮熱再生”技術包埋于纖維素骨架之中,制備一種新型的親水性擴張床吸附基質。第二部分綜述了一套擴張床吸附介質的表征方法。該方法包括了對空白

3、基質的基本物理性質(濕真密度、含水率、收縮率、機械強度)、孔結構特征(孔度、孔容、孔徑、孔比表面積)、儀器分析(外觀形態(tài)、粒徑分布、Zeta電位)、擴張床特性(擴張性能、流體混合性能)及染料親和介質的吸附性能(染料配基含量、酶活測定、總蛋白測定、凝膠電泳、批吸附性能、柱層析性能)等方面性能的表征。通過這些表征方法,可以評價出所制備吸附介質的應用潛力。第三部分考察了纖維素/不銹鋼粉復合基質的制備工藝,得到較優(yōu)的工藝條件:老成溫度為15℃,

4、時間為24 hr,黃化溫度為30℃,時間為3 hr;分散相與聚合相質量比為6:1;攪拌速度為500-600 rpm。在此工藝條件下,詳細考察了不銹鋼粉加量對兩種不同粒徑分布復合基質的基本性質和孔結構特征的影響,結果表明:不銹鋼粉顆粒起到很好的增重作用,且對孔結構特征影響較小;復合基質具有規(guī)則的球形外觀、良好的基本性質、孔結構特征和粒徑分布,與商品化擴張床基質相近。第四部分研究了上述兩種不同粒徑分布復合基質的擴張床特性。首先,通過Rich

5、ardson-Zaki方程式對基質在擴張床內的擴張行為進行了描述,發(fā)現此方程式可以較好地描述擴張率與流動相流速的關系。然后用RTD測試對擴張床內的流體混合性能進行了研究,表明流動相的流速是影響擴張床操作穩(wěn)定性的重要參數,其值的增大會引起軸向分散系數的增大。在所研究的實驗范圍內,采用本文所制備基質的擴張床內的流體流動可以近似為平推流。第五部分討論了染料親和介質的制備,提出較優(yōu)的工藝條件:黏膠中纖維素含量為8 wt％,空白基質的不銹鋼粉與黏

6、膠質量比為0.25,粒徑分布為60-150μm,初始染料溶液濃度為20 mg/mL?？疾炝怂苽涞娜玖嫌H和介質的酶活和蛋白吸附性能,包括吸附等溫線和吸附動力學曲線,并以Streamline OEAE為對照。結果表明,親和介質對乳酸脫氫酶的吸附符合Langmuir等溫式,且具有較高的吸附容量;酶活吸附動力學曲線較好,與動力學速率參數模型吻合。進行了固定床層析和擴張床層析的實驗,實現了直接從兔肌勻漿液中分離兔肌乳酸脫氫酶,純化倍數和回收率分