多糖制备工艺介绍课件

多糖制备工艺

介绍-多糖定义、分类、临床应用多糖制备流程多糖制备工艺1多糖的分类多糖:（polysaccharide）是由糖苷键结合的糖链，至少要超过10个以上的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物多糖的分类2多糖的广义分类均一性多糖不均一性多糖由一种单糖分子缩合而成由不同的单糖分子缩合而成,有的由含糖胺的重复双糖系列组成，称为糖胺聚糖，也叫粘多糖。淀粉、糖原、纤维素透明质酸、硫酸软骨素等多糖的广义分类均一性多糖不均一性多糖由不同的单糖分子缩合而成3临床作用免疫调节抗病毒及抗癌降血糖治疗肝肾疾病及消炎镇痛美容乳化-在水中溶解性好，有良好的稳定性，可作为研磨剂、乳化剂的稳定剂和增稠剂，应用很广。临床作用免疫调节4植物的多糖具有不同程度的降血糖、降血脂、抗凝血和免疫增强等作用国内外学者对绿茶、人参、枸杞、黄芪、麦冬、红景天、桑叶、木耳、冬虫夏草、香菇、灵芝等近20种中药或天然药物多糖进行了研究。多糖制备工艺介绍课件5多糖制备流程提取纯化—除蛋白质—除小分子—脱色多糖制备流程提取6提取方法如下：方法举例备注水提法（直接加热浸提）茶多糖的制备当归多糖的制备操作较繁琐、杂质较多醇提法茶多糖的制备操作较繁琐、杂质较多微波萃取（微波辅助提取法）当归多糖、茯苓多糖的制备省时，高效、节能在很多方面优于传统的直接加热萃取法和超声波萃取法超声萃取当归多糖的制备提取多糖含量不如水提法，但较经济发酵醇沉法茯苓多糖的制备稀碱浸提法茯苓多糖酶解法华菇多糖的制备酶解结合水浸提法鲨鱼软骨粘多糖具有条件温和、杂质易除、得率高的优点。超临界流体萃取法选择性强，无溶剂残留，萃取剂易回收，但对设备要求高，基建投资高。提取方法如下：方法举例备注水提法（直接加热浸提）茶多糖的制备7除蛋白质方法原理优缺点

半透膜法是一种只允许离子和小分子自由通过的膜结构

最保险，不引入其他物质，但费时费力

超滤法利用膜的筛分性质,以压差为传质推动力,将高分子溶质与小分子溶质依据其相对分子质量的差别进行分离价格较贵，有时对待测组分有吸收，需要仔细选择；但整体上节约了处理成本，设备操作简便，极具工业应用前景Sevage法蛋白质在氯仿等有机溶剂中容易变性

操作复杂，需进行多次操作，费时，且多糖损失大

三氯乙酸法（TCA法）当溶液的pH低于等电点时，蛋白质分子以阳离子形式存在，易于生物碱试剂作用，生成不溶性盐沉淀，并伴随蛋白质变性

除蛋白效果较好，节省时间和试剂，多糖损失相对较小，得率较高，还能除去大量色素三氯乙酸-正丁醇法结合了有机溶剂的变性作用和三氯乙酸的沉淀作用起来

简单有效，多糖损失率很低冻融－Sevage联合法

同Sevage法蛋白清除率高，但多糖损失较大。

除蛋白质8除蛋白质的方法很多，但要注意加入的试剂会不会对分析造成影响。如：加热、加入乙腈、加入三氯乙酸、加入氯仿-辛醇。一般第一步可以盐析然后加热（如果对样品没有破坏，但除蛋白效果较差），离心（如果样品和蛋白没有结合），超滤（样品的分子量和蛋白质的分子量有差异），甚至还可以过凝胶柱(根据蛋白质分子的大小和形状进行分离)，也可以用氯仿法、等电点沉淀法、电泳、絮凝剂絮凝、固相萃取、蛋白酶水解，然后膜分离或者透析等。多糖制备工艺介绍课件9除小分子方法原理或应用备注超滤膜过滤以压力差为推动力的膜过滤方法

采用有机微滤膜和超滤膜连续过滤效果好反渗透(RO)过滤分离水中醇、胺、酚、有机酸、酯等小分子有机物节能、截留效果好纳滤(NF)分离难解离型小分子有机物和解离型小分子有机物节能、截留效果好渗透汽化（pv）利用料液膜上下游某组分化学势差为驱动力实现传质，利用膜对料液中不同组分亲和性和传质阻力的差异实现选择性。

膜材料是PV过程能否节能，高效等特点的关键

。应用于有机物水，水中回收贵重有机物、有机-有机体系分离三方面

膜蒸馏（MD）以疏水微孔膜作介面的液体蒸馏过程

能耗大、效率低、费用高。用于水的蒸馏淡化，对水溶液去除挥发性物质

除小分子方法原理或应用10脱色目前用于脱色的方法及工艺很多，但大致可通过以下方法进行分类：一、根据色素在不同溶剂中的溶解度差别进行除去二、根据色素在两相溶剂中的分配比不同进行除去三、根据色素与有效成分吸附性差别进行分离四、沉淀法除去色素五、絮凝剂法除去色素六、膜分离去除色素脱色目前用于脱色的方法及工艺很多，但大致可通过以下方法进行分11一、根据色素在不同溶剂中的溶解度差别进行除去属于最常用、最简单、也是效果比较差的方法。

1．水提醇沉：可去除小部分水溶性色素。醇提水沉：可除去大部分脂溶性色素。（也可以两种方法交替使用）

2．酸碱沉淀法：例如当杂质色素是一些黄酮、蒽醌等酚酸性成分时，可调节PH3以下，令其析出。一、根据色素在不同溶剂中的溶解度差别进行除去12二、根据色素在两相溶剂中的分配比不同进行除去

例如当杂质色素是一些黄酮、蒽醌等酚酸性成分时，可采取调节PH到12以上，用有机溶剂萃取的方法。这时由于色素都以解离形式存在，不宜被萃出。多糖制备工艺介绍课件13三、根据色素与有效成分吸附性差别进行分离

1．物理吸附：（吸附力是分子间力）

（1）极性吸附剂：如硅胶、氧化铝。可去除亲水性色素。（2）非极性吸附剂：如活性炭，纸浆、滑石粉、硅藻土。可去除亲脂性色素。

活性炭是一种优良的吸附剂，它对色素、细菌、热原等杂质有很强的吸附能力，并且其还有助滤作用。其内部有大量的微孔和空隙，表面积可达200-500m2/g。

吸附原理：由于大多数色素具有共扼双键结构，易吸附。使用方法：冷吸附法，热吸附法，炭层助滤法，柱层析吸附法三、根据色素与有效成分吸附性差别进行分离142．化学吸附：

（1）例如可用碱性氧化铝去除一些黄酮、蒽醌等酚酸性色素。（2）离子交换树脂法：例如黄酮、蒽醌等酚酸性色素可以用阴离子交换树脂除去。多糖制备工艺介绍课件153．半化学吸附：聚酰胺与大孔树脂。

吸附原理为氢键作用，大孔树脂还有部分范德华力作用。聚酰胺可通过分子中的酰胺羰基与酚类、黄酮类的酚羟基形成氢键。也可以通过酰胺键上的游离胺基与醌类、脂肪羧酸上的羰基形成氢键。多糖制备工艺介绍课件16方法操作优缺点活性炭把活性炭加入到制备的浸提液中，室温下振摇可大量吸附色素，又能吸附多糖、蛋白质

D1400大孔吸附树脂树脂预处理，再采用静态吸附法进行脱色吸附色素能力较强，多糖保留率高，蛋白去除率相对偏低

纯度高，杂质少，多糖损失少，节省溶剂，节约成本。但其中残留物的去除、实际应用中树脂吸附能力下降或降解的问题、废弃树脂的处理等问题仍存在。D280阴离子大孔吸附树脂预处理与吸附的操作方法同上吸附色素能力较强，蛋白去除率较高

方法17四、沉淀法除去色素

代表物质：石灰乳。常用浓度：20％－30％。

脱色原理：石灰乳中钙离子能与药液中的有效成分及杂质结合成钙螯合物、钙盐沉淀。而沉淀在硫酸作用下，黄酮、蒽醌、酚类、皂苷、部分生物碱与钙离子形成的钙盐可以被分解出来，再溶解到水中。但是鞣质、部分蛋白质、有机酸、极性色素、多糖等不能分解出来。四、沉淀法除去色素18五、絮凝剂法除去色素

1．常用的絮凝剂分以下几种：（1）明胶类：鞣质影响药液稳定性且容易变色。可利用明胶与鞣质行政络合物，与水中悬浮颗粒一起沉淀（2）ZTC1+1天然澄清剂：

分为四种：I型：除蛋白型II型：脱色澄清型III型：中药口服液与颗粒剂型，可代替醇沉法，起到去除不稳定成分和助滤作用。IV型：注射液型，主要提高澄明度。（3）101果汁澄清剂

（4）甲壳素及壳聚糖：壳聚糖是甲壳素乙酰化制得。它们都是天然的阳离子絮凝剂。五、絮凝剂法除去色素19六、膜分离去除色素

最常用的为超滤技术多糖制备工艺介绍课件20

系统操作

超滤介绍超滤介绍21基本内容

介绍超滤的发展状况定义及原理在生物工程行业中超滤器的应用一般的超滤膜包及组件超滤系统的主要组成超滤器操作过程中的基本步骤基本内容22超滤发展状况1861年，Schmidt首次公开牛心胞膜截留阿拉伯胶实验结果。1867年，Traube第一次制取人工超滤膜。（瓷板铁青化铜）1907年，Bchhold定义“超滤”。1960年，Loeb与Sourirajan共同研制出CA超滤膜。1963年，Michaels创办Amicon公司专门从事超滤膜生产与销售。1965年以后已商业化、工业化70年代，首次研制出管式超滤膜与组件。80年代先后研制出中空纤维、板式、卷式超滤膜与组件。90年代已进入商业化与工业化的生产。超滤发展状况1861年，Schmidt首次公开牛心胞膜截留阿23超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜透过法分离技术。1、通量

J=P（P1-P2）/LP为渗透系数；P1为液体静压差；P2为料液相与渗透相之间的渗透压差；L为膜厚度。2、截留率R=1-C1/C2C1为渗透液的浓度；C2截留物侧的值。3、切割分子量（MWCO）膜具有90%以上截留率的最小分子量物质。N=30/ln（

2+1）4、浓度极化5、膜污染超滤膜性能1、孔隙率；2、结构形态；3、表面性能；4、机械强度；5、耐化学性操作参数----流速----压力与压力差----回收比与浓缩排放量----工作温度定义:定义:24超滤工作的原理：由于超滤膜具有不对称微孔结构，且采用磨擦流道和湍流促进结构，减少膜污染，使得在分离过程中大分子溶质和微粒(如胶体，淀粉等)随溶液切向流经膜表面，而小分子物质和溶剂则在压力驱动下穿过致密层上的微孔而进入膜另一侧，因而超滤膜可以长期连续使用并保持较恒定的产量和分离效果。超滤的操作压力一般为0.1～1.0MPa。当溶液体系经由水泵进入超滤器时,在滤器内的超滤膜表面发生分离,溶剂和小分子物质透过具有不对称结构的滤膜;大分子物质,如蛋白质、多糖、果胶和微生物等被滤膜截留,从而达到分离、提纯和浓缩产品的目的。超滤工作的原理：由于超滤膜具有不对称微孔结构，且采用磨擦流25

超滤

超滤是分子量水平的过滤，简称UF（Ultrafiltration超微过滤）利用膜的筛分性质,以压差为传质推动力,将高分子溶质与小分子溶质依据其相对分子质量的差别进行分离的方法。一般用于液相分离，也可用于气相分离。

切向流超滤

简称TFF（Transferflowfiltration），是防止浓度极化造成过滤速度下降的最有效方法。传统的过滤靠正压或负压提供过滤的动力，这种方法不适合超滤，因为超滤是分子量级的分离，如果采用正压或负压，会很快在膜表面形成高浓度凝胶层，造成过滤速度的急剧下降。通过切向流的方法就可以避免这种现象，当液体以一定速度连续流过超滤膜表面时，在过滤的同时，也对超滤膜表面进行了冲洗，使膜表面不会形成凝胶层，从而保持稳定的超滤速度。超滤26两种过滤类型比较普通过滤(垂直)滤芯形式或“死过滤”流路与膜介质是垂直的

所有的液体均需透过膜介质

颗粒被截留在膜内部或表面超滤(切向)切向式过滤

流路是平行于膜表面很小一部分液体透过膜介质被截留在膜表面的颗粒被扫除两种过滤类型比较普通过滤(垂直)超滤(切向)27普通过滤，液体垂直通过膜，会在膜表面形成高浓度凝胶层，造成流速下降。切向流过滤，液体沿着与膜平行的方向流过，在过滤的同时对膜表面进行冲洗，使膜表面保持干净，从而保持过滤速度切向流过滤，液体沿着与膜平行的方向流过，在过滤的同时对膜表面28超滤应用的优势超滤是物理过程，不会改变产品的性能和活性与离心和层析的方法相比，处理量大，处理时间短，容易线性放大用经过优化设计的超滤器收集细胞，较容易保持细胞的完整，避免因细胞破碎造成的污染，降低下游纯化工序的难度和成本。样品残留小，收率高，对于分子量差别较大的产品，分离效果好（两种要分离的产品的分子量至少要相差3倍以上〕。对分子量小于3000的产品除热原，效果好，一次超滤，就可以使热原水平达标，快速高效，产品无任何污染，对产品的吸附小，不会影响产品的收率，这正是传统的活性炭方法所不能达到的。操作简便，容易掌握，维护费用低。一次性投资比较小，通用性强。超滤应用的优势超滤是物理过程，不会改变产品的性能和活性29超滤的局限

如果要分离的两种产品的分子量相差不到3倍，则无法用超滤进行分离，应选择层析等其它方法。如果产品的分子量小于3000，则不能用超滤进行浓缩，可以采用反渗透、纳滤或层析等方法，因为通常超滤膜的最小分子量为1000NMWL如果产品的分子量大于3000NMWL，就不能用超滤进行除热原，因为热原的最小形态的分子量为10,000NMWL，与产品的分子量的差别不足3倍，因而不能达到完全的分离。超滤的局限如果要分离的两种产品的分子量相差不到3倍，则无法30超滤基本应用澄清–产品透过膜，大颗粒被截留流感疫苗(0.45um澄清代替离心)浓缩–产品截留,溶液通过膜表面透析或缓冲液交换–产品被截留,溶液通过膜及新溶液加入产品中超滤基本应用澄清–产品透过膜，大颗粒被截留31超滤在生物工程中的应用超滤是工艺中多个步骤中的重要一环目的是使进的料液能满足最后的要求上游工艺超滤过程下游工艺初始进液收集产品超滤在生物工程中的应用超滤是工艺中多个步骤中的重要一环上游工32超滤在生物工程中的应用上游工艺细胞收集(浓缩)细菌，酵母，昆虫细胞（产品为胞内表达)细胞培养后澄清哺乳动物细胞(产品为分泌物)

下游工艺蛋白浓缩缓冲液交换（透析）超滤在生物工程中的应用上游工艺33超滤膜与组件1、材质：CA，CTA、PS，PSA，PP，PVDF，PE，PAN。2、结构：管式，中空纤维、平板式、卷式3、化学成分：有机，无机4、供应商：HYDECANME;AMICON；ZENON；MILLIPORE；FILTIRON；NITTO；OSMONICS；DESALL；DAICEL超滤膜与组件1、材质：CA，CTA、PS，PSA，PP，PV34超滤膜－孔径微孔过滤以微米级来标定孔径0.1-0.65微米超滤以分子量级来标定孔1,000-1,000,000道尔顿反渗透以标定的离子的截留率来标定NaCl超滤膜－孔径微孔过滤35超滤膜–材质膜的化学性微孔膜PVDF(Durapore™)聚偏二氟乙烯Polyethersulfone聚醚砜超滤Polyethersulfone(Biomax™)聚醚砜RegeneratedCellulose(Ultracell™)改良纤维素反渗透薄膜复合物PolyamideonPolysulfone聚砜上涂聚酰胺脂超滤膜–材质膜的化学性36超滤膜传统的膜堆－手指状新型的膜堆－复合型超滤膜传统的膜堆－手指状新型的膜堆－复合型37超滤膜组件透出流进料循环流膜进口压力回流压力透出压力进料流道(涂膜的或开放式的)透出流道超滤膜组件透出流进料循环流膜进口压力回流压力透出压力进料流道38术语的定义膜穿透的压力(TMP)TMP=(Pin+Pout)-Pperm2TMP=(30+20)/2-2=23psi进口压力循环压力透出压力30PSI20PSI2PSI术语的定义膜穿透的压力(TMP)TMP=(30+239流道结构的不同开放型流道–更高的固体容量涂膜的流道–需要更低的泵速路径长度澄清应用典型的开放流道ProstakMF,HollowFiber,OpenChannelCassettes超滤的应用典型的涂膜(加入了湍流网路)PelliconCassettes,HeliconSpirals,ProstakUF膜组件的类型流道结构的不同膜组件的类型40超滤膜的形式Pellicon2Cassettes平板形式(可以选配三种材质的盒式平板膜

Biomax（聚醚砜）系列：5K、8K、10K、30K、50K、100K、300K、500K、1000K

PLC（改良纤维素）系列：1K、3K、5K、10K、30K、100K、300K、1000K

PVDF（聚偏二氟乙烯）系列：0.1μm、0.22μm、0.45μm、0.65μm)能线性放大涂膜流道最高效率(在给定的回流速度下，最高的穿透流速)最小的工作体积及残留体积需要最小的工作场地超滤膜的形式Pellicon2Cassettes41超滤膜形式卷式膜截留口一种粗的筛网比板式膜，每平方面积膜需要更高的切向流速可以用在要限制切向流速的场合每平方面积膜的成本最低超滤膜形式卷式膜42超滤膜形式Prostak微孔膜形式开放孔道低剪切力不易堵塞为澄清应用所用能被应用于限制流速的场合可反复蒸气灭菌２０次超滤膜形式Prostak微孔膜形式43中试及小生产规模的超滤器M12双泵系统组成：主泵、辅泵、2.8升样品罐、液位监测器、操作

面板、压力传感器、阀门，

Pellicon膜夹具和连接管路。特点：卫生级Easy-load蠕动泵，卫生级压力传感器，液晶显示压力和泵速，通过控制面板调节泵速和压力。通过液位监测器和辅助泵，可以进行自动补料、自动等体积透析，操作终点，自动关机，只需轻轻一按，整个超滤过程将会自动完成。也可以与计算机联网，进行远距离操作，适合特殊操作环境（如：低温操作等）。配置1－3个0.5m2的膜包，处理能力10升－100升，适合小试、中试或小生产。中试及小生产规模的超滤器M12双泵系统组成：主泵、辅泵、2.44基本的超滤系统基本配置膜泵罐管路透析缓冲液初始进液循环透出口进口罐泵膜基本的超滤系统基本配置透析缓冲液初始进液循环透出口进口罐泵膜45压力流道进口出口体积超滤实验室系统压力进口出口体积进口，浓缩透出流道循环透出压力流道进口出口体积超滤实验室系统压力46超滤的基本操作冲洗完整性测试缓冲液条件工艺–浓缩工艺–透析产品的回收CIP(SIP)水通量测试保存透析缓冲液初始进液循环透出进料罐泵膜冲洗超滤的基本操作冲洗透析缓冲液初始进液循环透出进料罐泵膜冲洗47超滤的基本操作冲洗完整性测试缓冲液条件工艺–浓缩工艺–透析产品的回收CIP(SIP)水通量测试保存透析缓冲液初始进液循环透出进液罐泵膜冲洗超滤的基本操作冲洗透析缓冲液初始进液循环透出进液罐泵膜冲洗48操作：冲洗冲洗目的是去除保护剂或储存液冲洗液（水）可以循环至储罐或排空注意点：用干净水冲洗的水直接排除会使清洗更有效率应用温水冲洗操作：冲洗冲洗目的是去除保护剂或储存液49超滤的基本操作冲洗完整性测试缓冲液条件工艺–浓缩工艺–透析产品的回收CIP(SIP)水通量测试保存透析缓冲液初始进液循环透出进液罐泵膜冲洗超滤的基本操作冲洗透析缓冲液初始进液循环透出进液罐泵膜冲洗50操作：完整性测试为什么进行完整性测试?如果膜是不完整的，你的分离将是不正确的，产品也将丢失这也是满足规范的要求

完整性测试的原则应用水完全湿润膜让测试空气通过湿润的膜堆(5-30PSI)操作：完整性测试为什么进行完整性测试?51操作：完整性测试步骤若有必要应清洗冲洗膜至彻底湿润排空膜堆在进口／透出口加空气压使空气流速稳定测量空气流速用倒置量筒质量流量计操作：完整性测试步骤52超滤基本操作冲洗完整性测试缓冲液条件工艺–浓缩工艺–透析产品的回收CIP(SIP)水通量测试保存透析缓冲液初始进液循环透出进口罐泵膜冲洗超滤基本操作冲洗透析缓冲液初始进液循环透出进口罐泵膜冲洗53操作:缓冲液交换什么是缓冲液条件?用与膜兼容的缓冲液湿润膜防止溶液接触膜后沉淀或失活我如何来处理膜?在一定压力下，用合适的缓冲液来通过膜操作:缓冲液交换什么是缓冲液条件?54超滤的基本操作冲洗完整性测试缓冲液条件工艺–浓缩.工艺–透析产品的回收CIP(SIP)水通量测试保存透析缓冲液初始进液循环透出进口罐泵膜冲洗超滤的基本操作冲洗透析缓冲液初始进液循环透出进口罐泵膜冲洗55工艺操作典型的工艺操作浓缩透析

过程把工艺料液加入储罐开泵至建议的流速及压力按照ＳＯＰ来浓缩或透析如果有需要加入透析液工艺操作典型的工艺操作56浓缩浓缩57浓缩浓缩58浓缩浓缩59浓缩浓缩60浓缩浓缩61浓缩浓缩62浓缩浓缩63浓缩浓缩64超滤基本操作冲洗完整性测试缓冲液条件工艺－浓缩工艺－透析产品回收CIP(SIP)水通量测试保存透析缓冲液初始进液循环透出进口罐泵膜冲洗超滤基本操作冲洗透析缓冲液初始进液循环透出进口罐泵膜冲洗65操作:透析透析是在超滤过程中，加入额外的料液至料液罐中在澄清过程中是为了增加透过率在浓缩过程中是为了改变缓冲液操作:透析透析是在超滤过程中，加入额外的料液至料液罐中66透析透析67透析透析68透析透析69透析透析70透析透析71透析透析72透析透析73透析透析74超滤的基本操作冲洗完整性测试缓冲液条件工艺－浓缩工艺–透析产品的回收CIP(SIP)水通量测试保存透析缓冲液初始进液循环透出进口罐泵膜冲洗超滤的基本操作冲洗透析缓冲液初始进液循环透出进口罐泵膜冲洗75操作:产品的回收产品在透出液口透析冲洗产