离子交换柱层析法分离氨基酸

纸层析法分离氨基酸一、前言1、分离氨基酸的主要方法：(1) 离子交换法，根据氨基酸是两性电解质这一特征,以及目的氨基酸与杂质氨基酸pK、pI值的差异,利用离子交换树脂对各种氨基酸吸附能力的不同对氨基酸进行分离纯化。

离子交换法的分离步骤主要包括树脂的处理、装柱、平衡、加样、洗脱等步骤. 离子交换法也有自身的局限性，由于离子交换法是利用氨基酸等电点的不同，所以当两个或者多个氨基酸的等电点相近时，便无法分离，另外，氨基酸在树脂当中扩散速度较快，就要求料液的流速也相对较慢，这样自然造成了分离的缓慢，离子交换本身的生产原理也决定了反应难以连续还进行，这给工厂自动化生产带来影响，难以大规模地推广。

(2) 沉淀法，沉淀法是历史最悠久的分离纯化方法，目前仍在工业上发挥着重大的作用。

氨基酸工业中常用沉淀法有等电点沉淀法，特殊试剂沉淀法和有机溶剂沉淀法。

沉淀法原理是根据某些氨基酸可以与某些有机或者无机化合物结合而形成沉淀，可以利用这种性质向溶液中加入特定的沉淀剂，使目标氨基酸沉淀，与其他氨基酸分离，在分离后再将氨基酸与沉淀剂分离即可。

现在较为成熟的分离方法有精氨酸与苯甲醛在低温条件下，缩合成溶解度小的苯亚甲基精氨酸，从而析出沉淀，析出的沉淀用盐酸处理即可分离得到目标氨基酸精氨酸的盐酸盐；亮氨酸与邻-二甲苯-4-磺酸反应，可生成亮氨酸的磺酸盐。

沉淀法的优点是方法简单，选择性强，但是缺点同样明显，沉淀剂回收困难，造成废液排放污染加剧。

(3) 萃取法，萃取法主要包括反应萃取法、溶剂萃取法、反向微胶团萃取、液膜萃取法等。

其中，反应萃取法是选择适当的萃取剂，使萃取剂解离出来的离子与氨基酸解离出来的离子发生反应，生成可以溶于有机相的物质，从而使氨基酸从水相进入有机相，进而分离氨基酸。

溶剂萃取法，由于氨基酸是离子型化合物，氨基酸在物理萃取时难以高效提取的，因此常用化学发来萃取氨基酸。

(5) 电透析，由于氨基酸拥有不同的等电点，故可以通过控制溶液的PH值，使氨基酸带有正负电荷，即当PH大于等电点时，带有负电荷，将氨基酸放置在电场中，会带上负电，并且移向正极，相反，PH值小于等电点时，则带上正电荷，氨基酸向负极移动。

离子交换柱层析操作离子交换柱层析在生物分离和纯化中广泛应用，包括蛋白质分离和纯化。

蛋白质通常具有带电的氨基酸残基，可以与柱子上的离子交换基团发生静电相互作用。

在离子交换柱层析中，通过调节溶液的pH值和离子浓度，可以控制蛋白质与柱子上的离子交换基团之间的相互作用，从而实现蛋白质的选择性吸附和洗脱。

1.离子交换柱的选择：根据所要分离的目标分子的特性选择合适的离子交换柱。

离子交换柱可以根据其固定相的性质分为阴离子交换柱和阳离子交换柱，根据离子交换基团的类型分为疏水基团和孔隙基团等。

2.样品预处理：将待分离的样品进行预处理，包括清除杂质、富集目标分子等步骤，以获得较高的纯度和回收率。

3.样品加载：将预处理过的样品溶液加载到离子交换柱上。

样品溶液中的目标分子与离子交换基团之间发生静电相互作用，被柱子上的固定相吸附。

4.柱洗脱：通过调节洗脱缓冲液的pH值、离子浓度或盐浓度等条件，改变目标分子与离子交换基团之间的相互作用，使其从柱子上洗脱下来。

5.纯化目标分子：将洗脱得到的目标分子进一步纯化和收集，可以通过再次进行柱层析、凝胶过滤、电泳等方法进行。

离子交换柱层析操作对于蛋白质的纯化十分重要。

在蛋白质纯化中，可以根据蛋白质的等电点和溶液的pH值选择合适的离子交换柱，实现对特定蛋白质的选择性吸附和洗脱。

通过优化离子交换柱层析操作的条件，可以获得较高纯度和产量的蛋白质。

总结起来，离子交换柱层析操作是一种常用的用于生物分离和纯化的方法。

它利用样品中带电的离子与柱子上的离子交换基团之间的相互作用，实现对生物分子的选择性吸附和洗脱。

离子交换柱层析对于蛋白质的纯化具有重要意义，可以通过调节柱层析条件实现对特定蛋白质的纯化和富集。

离子交换柱层析操作是一种非常有用和广泛应用的生物分离技术。

离子交换柱层析法分离氨基酸【目的要求】1．学习离子交换树脂分离氨基酸的基本原理；2．掌握离子交换柱层析的基本操作；3．掌握氨基酸和茚三酮显色机理。

【实验原理】一、离子交换层析原理离子交换法是通过带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换而达到分离目的的方法。

有些高分子物质含有一些可以解离的基团，例如错误！未找到引用源。

，错误！未找到引用源。

等，因此可以和溶液中的离子产生交换反应，如：或这类高分子物质统称为离子交换剂，离子交换剂是一类具有离子交换功能的高分子材料。

功能基团由固定在骨架上的带电基团与可进行交换的能移动离子两部分组成，二者所带电荷相反，以静电作用结合。

可进行交换的离子称为反离子或抗衡离子，这种反离子可与溶液中带同种电荷的离子进行交换反应。

因离子交换反应是可逆的，在一定条件下被交换的离子也可以“解吸”，使离子交换剂又恢复到原来的离子形式，所以离子交换剂通过交换和再生可以反复使用。

其中使用的最普遍的是离子交换树脂。

由于一定离子交换剂对于不同离子的静电引力不同，因此在洗脱过程中，不同的离子在离子交换柱上的迁移速度也不同，最后完全分离。

选择适当的条件，可使一些溶质分子变成离子态，通过静电作用结合到离子交换剂上，而另一些物质则不能被交换，这两类物质即可被分离。

带同种电荷的不同离子都可以结合到同一介质上，但由于各自所带电量不同，与介质的结合牢度不同，可改变洗脱条件使它们依次先后被洗脱，从而达到分离目的。

离子交换层析是一种基于氨基酸电荷行为的层析方法。

本实验采用磺酸型阳离子交换树脂（732型）分离酸性氨基酸天冬氨酸（Asp，pI2.97）和碱性氨基酸赖氨酸（Lys，pI9.74）的混合液。

氨基酸是两性电解质，分子上所带的净电荷取决于氨基酸的等电点和溶液的pH值。

在pH5.3条件下，因为pH值低于Lys的pI值，Lys可解离成阳离子结合在树脂上；Asp可解离成阴离子，不被树脂吸附而流出层析柱。

在pH12条件下，因pH值高于Lys的pI值Lys可解离成阴离子从树脂上被交换下来。

离子交换柱层析法分离氨基酸——学习指南l 学习重点 1. 学习离子交换柱层析技术的基本原理和操作。

2. 掌握根据分离对象的性质差异进行实验条件的选择和设计。

l 知识要点1. 树脂：惰性的不溶高分子化合物。

根据树脂修饰的功能基团的性质差异，可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。

阳离子交换树脂：功能基团是酸性的，其可解离的H ＋离子可与溶液相中的其它阳离子发生交换作用。

阴离子交换树脂：功能基团是碱性的，其可解离的OH －离子可与溶液相中的其它阴离子发生交换作用。

2. 离子交换柱层析法分离氨基酸：不同氨基酸的等电点不同，在同一缓冲液中，不同氨基酸所带电荷的性质和数量具有差异，与离子交换树脂的亲和力不同。

因此，不同的氨基酸会在洗脱的过程中先后流出层析柱，达到分离的目的。

3. 茚三酮法：在加热条件及弱酸环境下，氨基酸与茚三酮反应生成紫蓝色化合物（脯氨酸、羟脯氨酸反应生成黄色化合物），最大检测波长在570nm 处。

l 试剂 1. 阳离子交换树脂（Amberlite IR-120）。

2. 0.45mol/L pH5.3柠檬酸缓冲液。

3. 氨基酸样品：0.005mol/L 的Asp 和Lys （用0.02mol/L HCl 配制）。

4. 0.5%茚三酮溶液。

5. 0.1% CuSO 4溶液。

l 仪器层析柱、层析柱支架台、螺旋夹、恒流泵、旋涡混合仪、电磁炉、电磁炉锅、紫外可见分光光度计l 操作l 注意事项 1. 新鲜树脂通过预处理，可去除树脂生产过程中残留的溶剂、低聚物及少量的重金属离子等杂质。

2. 树脂预处理后的保存液与洗脱液不同，因此需预先平衡，以保证分离体系已经全部替换成洗脱液。

一般来说，需2~3倍柱床体积完成平衡。

3. 装柱时应注意液面不能低于树脂表面，加入树脂的速度不能太快，以免产生气泡。

4. 加样时应避免冲坏树脂表面，注意不能将样品全部加在某一局限部位。

实验二离子交换树脂层析分离混合氨基酸【实验目的】1. 了解离子交换树脂层析的工作原理及操作技术。

2. 学会用离子交换树脂层析法分离混合氨基酸。

【实验原理】离子交换树脂是一种合成的高聚物，不溶于水，能吸水膨胀。

高聚物分子由能电离的性基团及非极性的树脂组成。

极性基团上的离子能与溶液中的离子起交换作用，而非极性的树脂本身物性不变。

通常离子交换树脂按所带的基团分为强酸(＝R＝S03H)、弱(＝COOH)、强碱(＝N+＝R：)和弱碱(＝NH2＝NHR＝NR2)。

离子交换树脂分离小分子物质如氨基酸、腺苷、腺苷酸等是比较理想的。

但对生物大于物质如蛋白质是不适当的，因为它们不能扩散到树脂的链状结构中。

故如分离生物大子、可选用以多糖聚合物如纤维素、葡聚糖为载体的离子交换剂。

本实验用磺酸阳离子交换树脂分离酸性氨基酸(天冬氨酸)、中性氨基酸(丙氨酸)碱性氨基酸(赖氨酸)的混合液。

在特定的pH条件下，它们解离程度不同，通过改变脱液的pH 或离子强度可分别洗脱分离。

【实验材料】1．实验器材层析柱（1.6X20cm）；恒流泵；梯度混合器；试管及试管架；紫外分光光度计、磺酸阳离子交换树脂(Dowex 50)2．实验试剂(1)2mol／L HCl(2)2mol／L NaOH(3)0.1mOl／L HCl(4)0.1mol／L NaOH(5)pH4.2的柠檬酸缓冲液：0.lmol／L柠檬酸54m1加0.1mol／L柠檬酸钠46ml(6)pH5的醋酸缓冲液：0.2mol／L NaAc 70ml加0.2mol／L HAc 30ml(7)0.2％中性茚三酮溶液：0.2g茚三酮加100ml丙酮(8)氨基酸混合液：丙氨酸、天冬氨酸、赖氨酸各10m1加0.1mol／L HCl 3m【实验方法】1. 树脂的处理100ml烧杯中置约10g树脂，加25ml 12mo1／L HCl搅拌2h，倾弃酸液，用蒸馏水充洗涤树脂至中性。

加25ml 12mol／L NaOH至上述树脂中搅拌2h，倾弃碱液，用蒸馏水洗涤至中性。

离子交换层析分离氨基酸[目的]1．熟悉离子交换层析技术的基本原理和方法2．熟悉离子交换层析分离氨基酸的基本原理和操作[原理]氨基酸是两性电解质，不同的氨基酸有其特定的等电点，在溶液pH小于其pI值时带正电，大于其pI时带负电。

故在一定的pH条件下，各种氨基酸的带电情况不同，与离子交换剂上的交换基团的亲和力亦不同。

因而得到分离。

本实验选用Dowex 50作为离子交换剂，它是含磺酸基团的强酸型阳离子交换剂，分离的样品为Asp、Gly、His三种氨基酸的混合液，这三种氨基酸分别属于酸性氨基酸、中性氨基酸和碱性氨基酸，它们在pH4.2的缓冲液中分别带负电荷和不同量的正电荷，与Dowex 50的磺酸基团之间的亲和力不同，因此被洗脱下来的顺序亦不同，可以将三种不同的氨基酸分离开来，将各收集管分别用茚三酮显色鉴定。

[操作]1．装柱前准备：用流水冲洗层析柱、然后用蒸馏水冲洗，柱流水口装上橡皮管放入2-3ml蒸馏水，按压橡皮管内气泡，抬高流出管防止蒸馏水排空。

2．装柱：将处理好的Dowex 50悬液小心倒入层析柱内，待Dowex 50自然下沉至柱下部时，打开下端放出液体，再慢慢加入悬液至Dowex 50沉积面离层析柱上缘约3cm 时停止。

装柱时注意防止液面低于交换树脂平面以及气泡的产生。

3．平衡：用pH4.2的柠檬酸钠缓冲液反复加在柱床上面，平衡10分钟，最后接通蠕动泵，调节流速1ml/min。

4．加样：柱内缓冲液的液面与树脂平面相平，但勿使树脂露出液面，马上用滴管加7滴样品在树脂平面上（注意不能使树脂平面破坏），然后加少量缓冲液使样品进入柱内，反复两次，当样品完全进入树脂床后，接通蠕动泵，用PH4.2的柠檬酸钠缓冲液洗脱，分步收集器收集。

5.收集与检测：取12支试管编号，每管加入茚三酮显色液20滴，依次收集洗脱液每管2m1，混匀，置沸水浴15分钟取出，观色，用自来水冷却后在波长570mm处比色、当收集至第二洗脱峰刚出现时，(茚三酮显色)即换用0.1N NaOH溶液洗脱直至第三洗脱峰出现后，停止洗脱。

离子交换柱交换层析法分离氨基酸离子交换柱层析法分离氨基酸一、实验原理离子交换层析是利用离子交换剂对需要分离的各种离子具有不同的亲和力（静电引力）而达到分离目的的分离技术。

离子交换层析的固定相是离子交换剂，流动相是具有一定pH和离子强度的电解质溶液。

树脂（惰性支持物）上结合了阳离子或阴离子后，可与阴离子或阳离子结合，改变溶液的离子强度则这种离子结合又解离。

由于不同的氨基酸在不同的pH值和离子强度溶液中的所带电荷各不相同，故对离子交换树脂的亲和力也各不相同。

从而可以在洗脱过程中按先后次序洗出，达到分离的目的。

带电荷量少，与交换剂亲和力小的先被洗脱下来，带电荷量大，与交换剂亲和力大的后被洗脱下来。

本次实验采用的是Amberlite IR-120阳离子交换树脂作为离子交换剂，分离的样品为Asp和Lys两种氨基酸的混合液。

在一定的pH下，Asp和Lys的带电情况不同，与磺酸集团的亲和力不同，因此被洗脱下来的次序不一样。

将各收集管分别用茚三酮显色后，测定吸光度，从而得到洗脱曲线。

二、实验器材实验仪器：层析柱、恒流泵、试管*30、吸管、移液枪、烧杯、紫外分光光度计实验试剂：Amberlite IR-120阳离子交换树脂、柠檬酸缓冲液（pH5.3）、0.5%茚三酮、0.1%CuSO4、氨基酸样品（0.005mol/L的Asp和Lys，用0.02mol/L的HCl配制）三、实验操作记录1、树脂的处理干树脂经蒸馏水膨胀，倾去细小颗粒，然后用4倍体积的2mol/L HCl及2mol/L NaOH依次浸洗，每次浸2h，并分别用蒸馏水洗至中性。

再用1mol/L NaOH浸半小时（转型），用蒸馏水洗至中性。

2、装柱前的准备选择直径1cm，长度15~20cm的层析柱，观察柱底端滤膜是否完好，分别用流水和蒸馏水冲洗干净。

将层析柱垂直装在铁架台上，柱进水口和出水口装上橡皮管，关闭柱底端出口，在柱内注入少许（约1cm高）的洗脱液，打开出水口，排净管内空气后关闭出水口。

氨基酸分离的主要技术及原理林锦池董越范雪雪摘要：本文对氨基酸分离提纯常用的沉淀法、离子交换法、萃取法、吸附法、毛细电渗析法、膜分离法以及结晶法等方法的技术原理及研究进行较全面的总结。

1 沉淀法沉淀法是最古老的分离、纯化方法，目前仍广泛应用在工业上和实验室中。

它是利用某种沉淀剂使所需要提取的物质在溶液中的溶解度降低而形成沉淀的过程。

该方法具有简单、方便、经济和浓缩倍数高的优点。

氨基酸工业中常用沉淀法有等电点沉淀法，特殊试剂沉淀法和有机溶剂沉淀法。

1．1 利用氨基酸的溶解度分离或等电点沉淀法在生产中常利用各种氨基酸在水和乙醇等溶剂中溶解度的差异，将氨基酸彼此分离。

如胱氨酸和酪氨酸在水中极难溶解，而其它氨基酸则比较易溶；酪氨酸在热水中溶解度大，而胱氨酸则无大差别。

根据此性质，即可把它们分离出来，并且互相分开。

另外，可以利用氨基酸的两性解离有等电点的性质。

由于氨基酸在等电点时溶解度最小，最容易析出沉淀，所以利用溶解度法分离氨基酸时，也常结合等电点沉淀法。

1．2特殊试剂沉淀法某些氨基酸可以与一些有机或无机化合物结合，形成结晶性衍生物沉淀，利用这种性质向混合氨基酸溶液中加入特定的沉淀剂，使目标氨基酸与沉淀剂沉淀下来，达到与其它氨基酸分离的目的。

较为成熟的工艺有：缬氨酸与苯甲醛在碱性和低温条件下，可缩合成溶解度很小的苯亚甲基精氨酸，分离这种沉淀，用盐酸水解除去苯甲醛，即可得精氨酸盐酸盐；亮氨酸与邻一二甲苯一4一磺酸反应，生成亮氨酸的磺酸盐，后者与氨水反应得到亮氨酸；组氨酸与氯化汞作用生成组氨酸汞盐的沉淀，再经处理就可得到组氨酸。

特殊试剂沉淀法虽然操作简单、选择性强，但是由于沉淀剂回收困难，废液排放污染严重，残留沉淀剂的毒性等原因已逐渐被它方法取代。

工业应用举例：选择性沉淀分离亮氨酸、精氨酸的方法该方法包括下述步骤：将二氯苯磺酸加入到毛发酸水解液中，所述二氯苯磺酸和所述水解液之间的重量/体积比为二氯苯磺酸∶水解液＝1∶5～20；搅拌所述毛发酸水解液；将生成的亮氨酸沉淀物进行分离以获取亮氨酸。

一种从毛发中提取氨基酸的方法一种从毛发中提取氨基酸的方法氨基酸是生物体构成的重要物质，在各种生物学研究中都有重要的意义。

目前，从毛发中提取氨基酸的方法已经成为生物医学领域的一个重要研究课题。

从毛发中提取氨基酸的方法有很多，它们大体上可以分为以下几类:1、高效液相色谱(HPLC)法：这是一种常用的从毛发中提取氨基酸的方法，它能够快速、准确地测定毛发样品中的氨基酸组成。

它首先将毛发样品溶解于一定量的溶剂（如水、乙醇等），然后加入一定量的催化剂（如含氯酸钠或乙酰胺酸），使毛发中的氨基酸分解为二磷酸盐离子，再通过高效液相色谱（HPLC）对分解出来的氨基酸离子进行分离和检测，从而获得毛发样品中氨基酸的完整组成和含量。

2、氨基酸聚糖酶联免疫吸附测定法：这是一种新型的从毛发中提取氨基酸的方法，它利用氨基酸聚糖酶联免疫吸附（ELISA）技术，在不使用溶剂和催化剂的情况下，直接对毛发样品中的氨基酸进行检测，从而获得毛发样品中氨基酸的完整组成和含量。

ELISA技术是一种利用抗原特异性的抗体与抗原结合的方法，它能够快速、准确地测定毛发样品中的氨基酸组成。

3、层析法：层析法是一种利用离子交换柱将毛发样品中的氨基酸分离和检测的方法，它可以快速、准确地测定毛发样品中的氨基酸组成和含量。

它首先将毛发样品悬浮于一定量的溶剂（如水、乙醇等），然后将毛发样品滴入离子交换柱，利用柱内各种离子的交换作用，将氨基酸分离出来，并通过检测仪器对其进行检测，从而获得毛发样品中氨基酸的完整组成和含量。

4、酶联免疫法：酶联免疫法是一种利用抗原特异性的抗体与抗原结合的方法，它能够快速、准确地测定毛发样品中的氨基酸组成。

它首先将毛发样品悬浮于一定量的溶剂（如水、乙醇等），然后将抗原特异性的抗体与毛发样品中的氨基酸结合，并利用酶联免疫吸附技术对其进行检测，从而获得毛发样品中氨基酸的完整组成和含量。

以上就是从毛发中提取氨基酸的几种方法，它们都具有准确、快速、低成本等优点，因此，在现代生物学研究中占有重要地位。

氨基酸的分离提纯刘艳梅周关华(东华大学环境科学与工程学院上海200051)摘要国内外氨基酸分离与提纯的发展研究现状及其在生产实践中的应用。

关键词氨基酸分离提纯应用氨基酸及其衍生物是组成蛋白质的基本单元，广泛用于医药、食品、饲料、化妆品工业等领域。

例如，在食品加工和饲料工业，L-谷氨酸一钠可作为增鲜剂，L一天冬氨酸、甘氨酸和DI，-丙氨酸等也用作食品风味改良剂，另外，L一天冬酰苯丙氨酸甲酯作为低热量甜味剂fAspartame)，在国外已广泛应用于饮料等食品。

L-赖氨酸和DL蛋氨酸广泛应用于改进饲料成份的营养价值。

I，-赖氨酸还用于强化面粉和强化米的生产。

在医药卫生方面，除了大量应用结晶氨基酸输液外，某些氨基酸及其类似物也被用于治疗某些疾病。

例如L-多巴[L一3一(3，4一二轻基苯基)丙氨酸】是治疗帕金森氏病的重要药物，而仅一甲基一多巴为有用的降压药物。

L一谷酰胺及衍生物用于治疗胃溃疡，L_色氨酸和5一羟基一L一色氨酸是有效的抗抑郁剂。

另外某些氨基酸衍生物具有抗肿瘤的作用。

一些肽类例如催产素，血管紧张肽和促胃液激素等，它们具有医疗效果的激素效应。

氨基酸聚合物，例如聚一一甲基一谷氨酸已被用作人造革的原料。

总之，氨基酸及其衍生物将会随着科学研究和工业生产的发展，而被更加广泛地应用【l】。

然而，国内氨基酸的生产远不能满足其需求。

1氨基酸的性质氨基酸是一种具有两性官能团的物质。

氨基酸分子既含有氨基又含有羧基，在溶液中主要以一NH，，一COO一形式存在。

氨基和羧基的电离取决于溶液的pH值和氨基酸的等电点PI：在pH低于等电点P1时，羧基的电离被抑制，氨基酸带正电荷；在pH值高于等电点Pl时，氨基的电离被抑制而带负电荷。

在等电点时，氨基酸的溶解度最小，最易从溶液中析出。

按照侧链基团的不同，氨基酸可以分为3类：酸性氨基酸，中性氨基酸，和碱性氨基酸。

而各种氨基酸的等电点不同，酸性氨基酸<中性氨基酸<碱性氨基酸。

离子交换分离氨基酸实验报告数据处理
离子交换分离氨基酸实验的数据处理一般包括如下步骤：
1.氨基酸产率计算
氨基酸产率 = 氨基酸分离后质量 / 氨基酸分离前质量
其中,氨基酸分离后质量为经过离子交换分离后的氨基酸质量,氨基酸分离前质量为未经过离子交换分离的氨基酸质量。

2.氨基酸纯度计算
氨基酸纯度 = 氨基酸的质量 / 氨基酸和杂质的总质量
其中,氨基酸的质量为离子交换分离后得到的纯氨基酸的质量,氨基酸和杂质的总质量为离子交换分离前混合液的质量。

3.离子交换效率计算
离子交换效率 = 采集到纯氨基酸的质量 / 初始投加的氨基酸总量
其中,采集到纯氨基酸的质量为通过离子交换分离得到的纯氨基酸的质量,初始投加的氨基酸总量为在离子交换分离前加入离子交换树脂的氨基酸总量。

通过以上计算,可以得到实验的结果,从而应用到实际生产或研究中。