[发明专利]一种高效的活性蛋白分离方法与装置

说明书

本发明提供一种高效的活性蛋白分离方法与装置，属于活性蛋白分离提取技术。根据待分离活性蛋白的性质，在电渗析器膜对的阴、阳离子交换膜之间有针对性地设置一张或两张具有均一、直通孔的多孔滤膜进行活性蛋白的高效、快速分离。利用孔径均一、孔道形状一致且垂直贯穿整个分离层的均孔滤膜的孔径筛分和荷电活性蛋白的电泳迁移的双重选择作用来实现活性蛋白的同步高效分离和高倍数浓缩。本发明所提供的高效活性蛋白分离方法与装置，缩短了大分子活性蛋白的迁移路径，显著降低了活性蛋白的传质阻力，具有高的渗透通量和低的运行能耗，便于工业放大，在活性蛋白分离提取领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于活性蛋白分离提取技术领域，尤其是涉及一种高效的活性蛋白分离的方法与装置。

背景技术

活性蛋白是指除具有一般蛋白质的营养作用外，还具有提高免疫力、抗氧化、抗肿瘤、抗血栓等特殊生理功能的一类蛋白质。如免疫球蛋白、活性乳蛋白、溶菌酶、大豆蛋白、卵白蛋白等活性蛋白在食品、医药等领域均有重要作用。对于这些活性蛋白分离纯化的研究方法目前文献报道有沉淀法、色谱法、离子交换法和膜法等。其中沉淀法虽可大量分离蛋白，但产品含盐量高，需多次盐析、盐溶才能获得高纯度产品，且盐析法与有机溶剂沉淀法有时还会造成蛋白质的变性；色谱法对蛋清中的活性蛋白进行分离，得到的产品纯度高，且能较好的保留目标蛋白的生物活性，但分离规模极其有限；离子交换法则需使用不同浓度盐容易多次洗脱，且收率有限，限制了其使用；膜法虽能有效的保留蛋白的活性，但是压力驱动膜过程，蛋白易在膜面吸附或膜孔堵塞，而影响过程运行的长期稳定性。因此，开展高效、便捷、稳定、且环境友好的活性蛋白分离纯化技术的研究，提高活性蛋白的收率和纯度，降低分离提取成本具有重要的现实意义。

膜滤/电渗析耦合体系为活性蛋白的同步、快速、高效分离提供了可能。膜滤/电渗析耦合体系是在电渗析装置内部引入多孔滤膜，或用多孔滤膜代替部分离子交换膜的一种新型膜分离技术，其中多孔滤膜作为两液流的接触界面，提供传质的场所，垂直于液流方向的电场是待分离活性蛋白迁移的驱动力。膜滤/电渗析耦合体系与普通的超滤或微滤过程相比，其传质驱动力为电场力而非压力，大大降低了污染物质在膜面的吸附和膜孔堵塞的风险；而对于传统的电渗析过程而言，由于其中的阴或阳离子交换膜被超滤膜全部或部分取代，从而拓宽了电渗析在大分子活性物质分离纯化领域的应用。因此，膜滤/电渗析耦合体系相对于普通单一的电渗析或膜滤过程而言，具有显著的技术优势。

有研究者尝试膜滤/电渗析耦合体系用于氨基酸、花青素、活性肽等物质的分离纯化过程，但目标产物的收率普遍较低。如Poulin等学者采用超滤/电渗析耦合技术从含有70多种多肽的苜蓿白蛋白水解液中选择性回收有价值的多肽，经过90min运行也仅获得了总收率为29％的β-lg142-148多肽。随后Doyen等学者采用超滤/电渗析耦合技术从亚麻籽蛋白水解液中分离对糖尿病和高血压具有抑制作用的活性肽，但得到的活性肽产物浓度最高也不到200mg·L^-1。Ndiaye等采用膜滤/电渗析耦合体系从乳清中分离乳铁蛋白时，单位产品能耗竟高达0.81-1.70kWh·g^-1。目前待分离目标活性物质收率低和回收过程能耗高目标产物收率低的问题极大地限制了膜滤/电渗析耦合技术在活性物质分离领域的工业推广应用。因此，如何缩短大分子活性蛋白的迁移路径，促进过程传质，降低运行能耗，提高目标产物收率将是未来工作的重点。

发明内容