离子交换法分离纯化5′-三磷酸胞苷的研究

摘要

本文从大规模工业化生产5′-三磷酸胞苷角度出发,利用成本低廉的发酵-离子交换分离的方法生产5'-三磷酸胞苷.由于三种磷酸胞苷的理化性质很相近,而且三磷酸胞苷酶转化液中各种杂质含量较多,导致下游分离纯化很困难.目前国内在分离方面存在的缺点是:所用树脂的分离度低;树脂利用率低;所得产品色素含量高;产品的收率和纯度较低等.针对以上问题,本文提出了如下的分离策略:首先,由于三磷酸胞苷酶转化液中蛋白含量高,杂质种类多的特点,提出了用盐酸沉淀蛋白,离心,超滤等方法对CTP酶转化液进行预处理,得澄清液,达到了上柱要求.虽然CTP酶转化液中杂质含量很高、种类多,但是为简化工艺,缩短生产周期,本文尝试只通过一道阴离子交换树脂对CTP进行分离.自行合成了数种阴离子交换树脂,进行静态筛选SD3树脂.该树脂对CTP有较高的吸附容量和选择性,对三种胞苷磷酸的分离度高.其对CTP的吸附容量为0.2075g/g.wet resin,分离因数а<'CTP><, 后杂>>5.0杂质去除率大于45﹪,吸附等温线的f″(c)<0,有利于吸附平衡.对SD3树脂吸附CTP进行了动力学和热力学的研究发现,在温度在283.15K~303.15K之间,CTP溶液的质量浓度在7.5g/L以上时,SD3树脂对CTP的吸附主要受颗粒扩散的控制,其有效扩散系数为D<,i>=3.47×10<'-7>cm<,2>/s,当溶液的质量浓度≤1.0g/L时,CTP与SD3树脂之间的交换速率主要受液膜控制,其有效扩散系数为K<,f>=4.112×10<'-4>s<'-1>.计算出SD3树脂吸附CTP的扩散活化能E<,α>=9.108kJ·mol<'-1>,表观热焓△H=5.23kJ·mol<'-1>·K<'-1>,表观熵变△S=81.21J·mol<'-1>·K<'-1>.并对树脂的离子交换柱动态吸附、洗杂及洗脱CTP的过程进行了系统的研究,得出适合于SD3分离纯化CTP的各种工艺条件,CTP的纯度和收率分别为96﹪和95.5﹪,这些均未见报道.最后对SD3树脂吸附CTP的过程进行了数学模拟与仿真,结果发现普通速率模型较好的描述了CTP在SD3树脂上的固定床动态过程,对实际生产有较高的理论指导意义.用上述方法生产5′-三磷酸胞苷过程简单,对设备要求不高,生产成本低,适合于大规模工业化生产的要求.

目录

文摘

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第一章文献综述

1.1生物产品分离的特点与方法

1.2离子交换法

1.2.1离子交换法概述

1.2.2离子交换法在生物分离中的应用

1.3三磷酸胞苷的概述

1.3.1三磷酸胞苷的结构式

1.3.2三磷酸胞苷的理化性质

1.3.3三磷酸胞苷的生物学功能

1.4三磷酸胞苷的用途

1.4.1三磷酸胞苷对大脑作用的机理

1.4.2三磷酸胞苷在临床上的用途

1.5三磷酸胞苷的制备方法

1.7本文的研究目的和研究内容

1.7.1本文的研究目的

1.7.2本文研究的具体内容

第二章实验材料、设备与分析方法

2.1实验材料与仪器

2.1.1实验材料

2.1.2主要实验仪器、设备

2.2分析方法

2.2.1三磷酸胞苷的测定

2.2.2蛋白含量的测定

第三章SD3树脂分离纯化CTP

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3.1.2预处理的方法和效果

3.2阴离子交换树脂的选择

3.2.1树脂选择的理论基础

3.2.2实验方法

3.2.3结果与讨论

3.2.4结论

3.3 SD3树脂吸附CTP的动力学与热力学研究

3.3.1 SD3树脂吸附CTP的动力学研究

3.3.2 SD3树脂与CTP作用的热力学研究

3.3.3结论

3.4 SD3树脂分离纯化CTP的动态柱条件研究

3.4.2 CTP动态洗杂、洗脱工艺的研究

3.5吸附过程的数学模拟

3.5.1正交配置法

3.5.2数学模型

3.5.3模型参数的确定

3.5.4固定床离子交换过程的仿真研究

3.5.5结论

第四章结论与展望

符号说明

参考文献

致谢