超滤法提取肌苷几个主要参数
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第31卷 第1期河南师范大学学报(自然科学版)Vol.31 No.1
2003年2月JournalofHenanNormalUniversity(NaturalScience)
Feb.2003
文章编号:1000-2367(2003)01-0093-03
超滤法提取肌苷几个主要参数的研究Ξ
常景玲(河南职业技术师范学院生物工程系,河南新乡,453003)摘 要:
本实验对超滤法提取肌苷乾地了研究.采用超过滤膜对肌苷发酵液进行超滤,再经浓缩、结晶、干燥,
得到粗苷.实验确定最佳超滤条件为:压力0.15Mpa,温度64.9℃.肌苷提取收率为:85.7%,其粗苷中粗苷含量为:
73.2%.比离子交换法提取肌苷,收率提高15个百分点,肌苷成本降低40%左右.关键词:
肌苷;超滤;收率
中图分类号:Q81 文献标识码:
A
肌苷又名次黄嘌呤核苷,是治疗肝炎、心脏病、眼病等疾病的辅助性药物.近年来的研究表明,肌苷有望成为中风患者完全恢复肢体机能的第一药物.目前,研究生物产品下游技术中未见超滤法用于肌苷提取工艺的报导.发酵法生产肌苷的提取方法长期以来采用离子交换柱吸附工艺,即肌苷发酵液→732#阳离子交换柱→活性炭柱→浓缩→结晶→干燥→粗苷,工艺流程复杂,提取收率低,只有70%左右,设备利用率低、劳动强度大,酸碱用量大,环境污染严重,产品成本高.
本实验对超滤法提取肌苷进行了研究.其工艺流程为肌苷发酵液→超滤→浓缩→结晶→干燥→粗苷.采用超过滤膜对肌苷发酵液进行超滤,截留分子量在500以上的物质[1~2],只让肌苷(M:268.23)等小分子物质
通过,经浓缩、结晶、干燥,得到粗苷.此过程中认真考察了压力、温度、超滤速度等几个主要参数.肌苷的提取收率可达85.7%,粗苷中肌苷含量为73.2%,并无次黄嘌呤杂质.比传统的离子交换吸附工艺提取肌苷,收率提高15个百分点,工艺过程简单,生产周期缩短一半,省去了树脂、活性炭、酸液、碱液、酒精用量,一年内能为年产1000t肌苷的企业节约400万元,肌苷成本降低40%左右;降低了劳动强度,改善了劳动条件,显著降低了环境污染,保护了生态环境;同时滤渣烘干,制得蛋白饲料和植物化肥,变废为宝,为企业增加经济效益.用超滤法代替传统的离子交换吸附工艺提取肌苷,是一次肌苷提取工艺的大改革,可为企业带来显著的经济效益和社会效益.
1 仪器设备与原料1.1 仪器设备:超滤设备、旋转蒸发器、紫外光分析仪、7512G紫外光分光光度计.1.2 原料:肌苷发酵液
2 操作方法与结果2.1 肌苷发酵液超滤最佳条件的确定:用“二元二次回归的正交组合设计”方法,确定最佳超滤条件[3,4,6].实验方案及结果如表1.
指标:Y—过滤速度(mlmin);Z1—温度(40℃~80℃);Z2—过滤压差(0.05~0.15Mpa)
取三个水平:
Ξ收稿日期:2002-10-14.
作者简介:常景玲(1963~),女,河南新乡人,河南职业技术师范学院高级工程师.
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. Z1 40℃ 60℃ 80℃ Z2 0.05Mpa 0.1Mpa 0.15Mpa
Z1i0=(80-40)2 Z2i0=(0.15-0.05)2
作变换: X
1
=(Z1-60)20 X2=(Z
2
-0.1)0.05
表1 实验方案及实验结果
实验号X1X2X1X2X1’X2’YX1YX2YX1X2YX1’YX2’Y
1111131319.9219.9219.9219.926.646.6421-1-1131319.0619.06-19.06-19.066.3546.3543-11-1131318.74-18.7418.74-18.746.2466.2464-1-11131317.14-17.14-17.1417.145.7145.714510013-2319.82006.606-13.2126-10013-2317.94-17.94005.98-11.967010-231320.5020.50-13.6666.83480-10-231319.480-19.480-12.9866.4949000-23-2320.54000-13.694-13.694∑173.144.983.84-0.74-2.806-0.854
其中X1=X1X1-23X2=X2X2-23
∑yy=3341.348∑y9=173.149=19.238
有b1=4.986=0.83b2=3.486=0.58
b12=-0.744=-0.186b11=-2.8062=-1.403
b22=-0.5842=-0.292b0.=173.149=19.238
回归方程为:
y=b-′+b1X1+b2X2+b12X1X2+b11X1′+b22X
2′
=20.368+0.83X1+0.58X2-0.186X1X2-1.403X1X10.292X2.X
2
Lyy=
∑yy-(∑y9)(∑
y9
)
=3341.348-19.238×19.238=10.422LX1y=4.98 LX2y=3.48 LX1X2y=-0.74 LX′1y=-2.806 LX′2y=-0.584 U=b1Lx1y+b2Lx2y+b12Lx1x2y+b11Lx′1y+b22Lx′2y=10.397
R=ULyy=10.39710.442=0.9978
对 a=0.05,N1=5,N2=3,查F分布表,得Fa=9.9
Ra=5Fa(3+5Fa
)=0.968
因为 R>Ra,所以回归效果显著.
因为 ∃=b12b12-b11b
22=-1.604<0,
所以 y有极大值.
令 ayaX1=0 ayaX
2=0
即 2.804X1+0.186X2=0.830.186X1+0.584X2=0.58 解得 X1=0.253 X
2=0.918
Z1=20X+60=64.7 Z2=0.05X+01=0.15
此时 y=20.73
(
mlmin)
2.2 在最优超滤条件下,对肌苷发酵液进行超滤、浓缩、结晶将10L发酵液加热至於65℃,泵水超滤膜系统进行超滤.超滤压差为0.15Mpa,温度为65℃,过滤至发酵液为黑色粘稠状,滤清液很少流出为止.超滤结束时,得滤清液9L,滤渣6.75g,滤速20.7mlmin.滤清液肌苷
49河南师范大学学报(自然科学版) 2003年© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.含量8.6‰,在真空度0.095Mpa,温度60℃进行浓缩,4℃结晶48h,得粗苷90.6g
(净重)
.
2.3 粗苷质量分析取粗苷制品和肌苷标准品,用电子天平精确称取1.0000克,按1100的比例,用蒸馏水溶解,取样进行纸层析,在紫外光分析仪下254nm处观察,样品和标准品均为紫色边沿整齐的椭圆形斑点,即粗苷中没有次黄嘌呤杂质.测定粗苷量为73.2%.
2.4 肌苷收率计算肌苷收率=(粗苷重量×粗苷中肌苷含量)÷(滤清液中肌苷含量)×100%
=(90.6×73.2%)÷(9×8.6)×100%=85.7%
3 结果讨论3.1 通过“二元二次回归的正交组合设计”,计算结果表明回归效果显著,比较准确地确定了肌苷超滤的最佳条件,即温度64.7℃、超滤压差0.15Mpa时,超滤速度20.73mlmin为最大.
3.2 超滤法提取肌苷与离子交换法提取肌苷最大的优势就在于生产周期短,劳动强度低,肌苷收率高,生产成本低,基本解决了环境污染问题.
4 结 论试验研究结果表明:用超滤法代替离子交换法提取肌苷是完全可行的,能使企业获得巨大的社会效益和经济效益,这将是肌苷提取工艺的一次质的改革,对降低肌苷成本,提高企业的经济效益和社会效益,减少环境污染,保护生态环境,具有重大的意义.
参 考 文 献1 毛忠贵.生物工业下游技术[M].北京:中国轻工业出版社,1999.1922 [德]R劳顿巴赫,R阿尔布雷特.膜分离方法—超滤和反渗透.黄怡华,董汝秀译[M].北京:化学工业出版社,1991.983 朱彬华.超滤法浓缩a2淀粉酶的研究[J].膜科学与技术,1988,8(3):15~204 LinShu2suetal.PreconcentrationofL2alaninewithNADHragenertionbyananofiltrationmembranereactor[J].Biotech,Biochem,1997,(12):2029~20335 天津轻工业学院,大连轻工业学院,无锡轻工学院,华南工学院.工业发酵分析[M].北京:中国轻工业出版社,1994.1976 胡运权,张宗洁.试验设计基础[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997.19
StudiesonMajorParametersofInosineProcessingCHANGJing2ling(DepartmentofBiologicEngineering,HenanVocation2TechnicalTeachersCollage,Xinxiang,453003,China)Abstract:Extractionofinosineinfermentionbrothwithultrafiltrationmembranewereinvestigatedandfiltrationcondition
werefounded.Theywere0.15Mpaforpressureand64.9forthetemperature.Theresultshowedthat:extractionratewas85.7%andthecontentofinosineintherough2inosinewas73.2%.Comparedwiththeextractionofinosinebyion2exchangoftheinosinetheexractionratewesimprovedby15%andtheinvestment(capital)costofinosinewasdecreasedbyabout40%.Keywords:inosine;ultrafiltration;extractionrate
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