生物过程工程，机遇与挑战并存——生物基化学品分离提纯的难点和对策

由于全球面临的资源、能源、环境的压力甚至危机越来越大．利用可再生的生物质资源为原料经过物理、化学、生物及其集成方法加工化学品的研究和开发就显得越来越急迫．已经成为世界各国争相开展的重大课题。化学品也包括生物能源．例如乙醇、甲烷等．可通过氧化反应提供大量的热能。     

脱磷脂牛血红蛋白的制备

研究了一种新的脱磷脂血红蛋白制备方法。在2%、5%PEG4000或2%、5%PEG10000作共溶剂的情况下,利用疏水相互作用色谱基本上完全除去了新鲜牛血红细胞裂解液中的磷脂类成分,其中以5%PEG4000为共溶剂时,血红蛋白的回收率最高,达85.0%,在血红蛋白存在下所用的苯基琼脂糖-6B型疏水介质的吸附容量为86.6 mg磷脂/mL介质。经过疏水作用色谱后,血红蛋白的P50是33864Pa,Hill系数是2.54,较好地保存了血红蛋白的生物活性。对疏水作用色谱的脱磷脂机理以及PEG的保护机制进行了讨论。  血红蛋白,疏水作用色谱,PEG,磷脂,共溶剂     

产酸丙酸杆菌耐酸菌株的选育及其应用

为了解除微生物发酵生产丙酸过程中代谢产物(丙酸)对菌体生长的抑制作用,以实验室保藏的产酸丙酸杆菌(耐30g/L丙酸)为出发菌株P-0,通过丙酸压力筛选获得了一株耐10g/L丙酸的产酸性能良好的菌株P-10,降低了发酵过程中丙酸对菌体生长的抑制作用。菌株P-10做摇瓶发酵,发酵周期168h,丙酸浓度为49.66g/L,产酸速率为0.30g/(L·h),较出发菌株P-0提高了53.04%;7L发酵罐实验表明,菌株P-10发酵周期168h,丙酸浓度为55.63g/L,产酸速率0.33g/(L·h)。同时对菌株P-10做二次接种实验,结果表明,84h为二次接种最适时间段,且84h进行二次接种时,丙酸浓度提高了17.77%,二次接种实验不但有利于有机酸的积累,而且可以提高菌株的产酸能力和耐酸能力;经过选育的菌株P-10具有优良的产酸稳定性,有利于菌种的工业化生产和应用,同时对后续的发酵分离耦合具有重要意义。     

麻黄草中麻黄碱提取的工艺学研究

通过正我设计考察渗漉前的浸泡时间、温度、漉速和渗漉液用量麻黄草渗漉提取麻黄碱的影响,优化了渗漉条件;麻黄草中麻黄碱的鉴定及含量测定采用高效液相色谱（HPLC）分析技术。结果表明,在影响渗漉效果的4因素中,温度的影响远远大于其它3因素的影响,浸泡时间的影响最小,HPLC技术可以鉴定并定量麻黄草的乙醇渗漉液中麻黄碱,用乙醇对麻黄草进行浸泡和渗漉可以得到麻黄碱,其含量高于普通的索氏提取法,最好的渗漉条件是浸泡2d、漉速ml.min^－1、渗漉用液量130ml、温度40℃。     

萃取破碎法提取酵母醇脱氢酶的研究

将双水相萃取同细胞破碎结合在一起,以水平搅拌式珠磨机为设备,以聚乙二醇和硫酸铵为成相体系,从酿酒酵母中以边破碎边萃取的方式提取醇脱氢酶。节省了萃取设备和时间,并利用双水相对蛋白质的保护作用提高了醇脱氢酶的活性。经过萃取破碎的酵母匀浆离心分相后,细胞碎片滞留在下相,90％以上的醇脱氢酶分配在上相,分配系数大于10,纯化倍数大于2。     

EV71多表位抗原亲和纯化及类病毒颗粒胞外自组装

利用肠道病毒71型（EV71）衣壳蛋白优势表位肽段构建融合蛋白抗原能有效抑制病毒感染,有望成为继灭活病毒后更为安全有效的疫苗品种。该融合蛋白能通过原核体系有效表达但形成无序包涵体,采用常规层析介质难以实现目标蛋白与宿主杂质的有效分离,阻碍了对该抗原蛋白进行全面临床前活性及安全性评价。在原有融合蛋白抗原N端插入组氨酸标签,对形成的包涵体变性溶解后直接采用镍金属螯合亲和介质进行分离纯化,获得了纯度大于95%的抗原纯品,目标蛋白收率46.8%。采用透析方式脱除纯化样品中高浓度脲,发现直接透析至无脲的缓冲液中蛋白质大量沉淀,而先稀释至2mol/L脲的缓冲液中然后用G25脱盐柱完全脱除脲则无任何沉淀形成,获得近100%的蛋白质收率。透射电镜分析最终样品发现融合蛋白形成了10nm左右粒径均一的类病毒蛋白颗粒,且在pH 8.0的磷酸盐缓冲液中保持稳定。该研究结果为将EV71融合蛋白抗原发展为安全有效且低成本的手足口疫苗奠定了基础。     

改善蛋白质药物PELA控释微球释放性能的研究

开展了以乙酸乙酯(EA)与二氯甲烷(MC)的混合溶液为有机溶剂、以单甲氧基聚乙二醇-聚-DL-乳酸(PELA)为膜材的W／O／W复乳-分步固化法制备蛋白质药物控释微球的研究。为解决微球突释率高、且突释后的释药速度缓慢的问题,实现后期快速释放,以溶菌酶为模型蛋白,重点考察了膜材组成、内水相体积以及外水相盐浓度对微球释药速率的影响。结果表明,当外水相盐浓度增大至1.5％时可将释放率由22％提升至45％,是一种较好的加快微球释药速率的途径,因此可通过选择适当的外水相盐浓度,达到所期望的药物释药速率。     

脱氧腺苷钴胺素生物合成途径中一种中间产物的研究

在费氏丙酸杆菌（Propionibacterium freudenreichii）发酵生产维生素B12的研究中,分离到脱氧腺苷钴胺素合成途径中一种关键而稳定的中间产物。该物质在维生素B12发酵过程中大量积累,当添加前体物质5,6-二甲基苯并咪唑(DMB)后可完全转化为脱氧腺苷钴胺素,光谱和质谱分析其应是脱氧腺苷钴胺素合成途径的中间产物－腺苷钴啉醇酰胺。对此中间产物的研究可深入了解厌氧合成脱氧腺苷钴胺素的代谢途径,并运用代谢调控手段优化工艺,指导厌氧发酵生产维生素B12的生产实践。     

分离纯化中蛋白质的不稳定性及其对策

分离纯化出高纯度有生物活性的蛋白质一直是一项艰巨的工作。在基因工程药物蛋白质的生产中,收率低和纯度低是亟待解决的关键问题。这里除了生物组份复杂、难以分离外,许多目标蛋白质自身活性的丧失也是一个重要原因。由于药物蛋白质昂贵的市场价格,回收率稍有提高就有可能带来巨大的经济效益,所以,有关蛋白质在分离纯化中的失活及其对策在近年来受到了极大的关注。1997年第十届欧洲生物技术大会上,蛋白质的稳定被单独列为一个专题。1999年在加拿大召开的第九届生物产品回收技术会议也对蛋白质的稳定性进行讨论。目前重点探索的是蛋白质失活的机制,采取相应的对策以保护活性,并在分离纯化中采用高效的分离纯化技术缩短操作周期,提高产物的活性回收率。     

血浆蛋白分离纯化的进展——亲和技术的重要作用

从血浆中分离纯化各种药用蛋白质仍然是生物技术的重要产业。分离纯化技术的进展使得一血多用成为可能 ,大大降低了产品成本。其中 ,亲和技术扮演了重要的角色。经过 2 0多年的进展 ,亲和层析已经从实验室走进产业化 ,以其高选择性、高活性回收率和高纯度等特点 ,成为纯化蛋白质等生物大分子最有效的技术之一。在血浆分离中 ,以乙醇沉淀或离子交换层析预处理后血浆组分为原料 ,用亲和层析可高效地获得目标血浆蛋白。综述了近年来各种亲和层析在血浆蛋白分离制备中的应用 ,并展望了血浆蛋白分离纯化发展的趋势。