Applikazzjoni ta'Ultrafiltrazzjoni inExtrazzjoni taNnaturaliCollaġen

 

Ⅰ.X'inhu l-collagen

Il-kollaġen huwa bijopolimeru, il-komponent ewlieni fit-tessut konnettiv tal-annimali, u wkoll l-aktar proteina funzjonali abbundanti u mqassma b'mod wiesa 'f'mammiferi, li jammonta għal 25%-30% tal-proteina totali, u anke sa aktar minn 80% f'xi wħud. organiżmi. Huwa għandu r-rwol ta 'tessut li jgħaqqad fiċ-ċelloli tal-annimali.

Skont il-kejl, adult għandu madwar 3kg ta 'kollaġen fil-ġisem tiegħu/tagħha, li huwa prinċipalment preżenti fil-ġilda, għadam, għajnejn, snien, għeruq, organi interni (inklużi qalb, istonku, imsaren, u vini) u partijiet oħra tal-ġisem tal-bniedem. Il-funzjoni tiegħu hija li żżomm il-morfoloġija u l-istruttura tal-ġilda u l-organi, u hija wkoll materja prima importanti għat-tiswija ta 'tessuti bil-ħsara.

II. Estrazzjoni ta' Collagen minn Grass Carp Scale permezz ta' Ultrafiltrazzjoni

1. Materjali u metodi

1.1 Kampjuni tat-test

Estratt milwiema ta 'kollaġen mhux raffinat.

1.2 Metodi tat-test

1.2.1 Proċess ta 'ultrafiltrazzjoni

1.2.2 Determinazzjoni tal-proċess ta' prefiltrazzjoni

F'dan it-test, l-aħjar proċess ta 'pre-filtrazzjoni huwa determinat permezz tal-analiżi komparattiva tal-metodu ta' filtrazzjoni bil-vakwu u l-metodu ta 'mikrofiltrazzjoni. Il-metodi speċifiċi tat-test huma kif ġej:

① L-estratt akweju tal-kollaġen mhux raffinat huwa ffiltrat b'metodu ta 'filtrazzjoni bil-vakwu tal-karta tal-filtru biex jitneħħew partiċelli sospiżi u impuritajiet fl-estratt milwiema.

② L-estratt akweju tal-kollaġen mhux raffinat huwa ffiltrat b'membrana ta 'mikrofiltrazzjoni 0.2 μm biex tneħħi sustanzi li ma jinħallux, impuritajiet, eċċ. fl-estratt milwiema.

1.2.3 Għażla tad-daqs tal-pori tal-membrana tal-ultrafiltrazzjoni

Matul il-purifikazzjoni, id-daqs tal-pori tal-membrana tal-ultrafiltrazzjoni huwa 100 kDa.

1.2.4 Esperiment ta 'fattur uniku ta' proċess ta 'purifikazzjoni ta' ultrafiltrazzjoni

L-estratt milwiema tal-kollaġen mhux raffinat huwa ppurifikat bit-teknoloġija tal-ultrafiltrazzjoni. Studja l-esperiment tal-fattur uniku tal-effett tal-pressjoni operattiva, it-temperatura operattiva u l-pH fuq iż-żamma tal-kollaġen. Wara li tibda t-tagħmir ta 'ultrafiltrazzjoni għal perjodu ta' żmien, studja l-effett ta 'diversi fatturi fuq ir-rata ta' żamma tal-kollaġen.

1.2.5 Formula tal-Kalkolu

2. Riżultati u Analiżi

2.1 Analiżi tal-proċess ta 'qabel il-filtrazzjoni

Ara t-tabella hawn taħt għar-riżultati tat-tqabbil tal-metodu ta 'filtrazzjoni bil-vakwu u l-metodu ta' mikrofiltrazzjoni.

Metodu ta 'Filtrazzjoni	Konċentrazzjoni tas-Soluzzjoni Qabel il-Filtrazzjoni/(g/L)	Konċentrazzjoni tas-Soluzzjoni Wara l-Filtrazzjoni/(g/L)	Fenomeni Sensorji
metodu ta 'filtrazzjoni bil-vakwu	0.45	0.35	Is-soluzzjoni hija ċara fl-aħħar tal-filtrazzjoni, iżda ssir imdardra wara li titħalla għal perjodu ta 'żmien.
metodu ta 'mikrofiltrazzjoni	0.45	0.42	Is-soluzzjoni hija ċara fl-aħħar tal-filtrazzjoni u tibqa' ċara wara li titħalla għal perjodu ta' żmien

 

Jista 'jidher mit-tabella li kemm il-metodu ta' filtrazzjoni bil-vakwu kif ukoll il-metodu ta 'mikrofiltrazzjoni jistgħu jneħħu l-impuritajiet u s-solidi li ma jinħallux fis-soluzzjoni, iżda l-metodu ta' mikrofiltrazzjoni għandu effett ta 'protezzjoni aħjar fuq il-proteina, jiġifieri, it-telf mhuwiex sinifikanti, u il-metodu ta' filtrazzjoni bil-vakwu jista' jikkawża telf ta' proteini. Barra minn hekk, il-filtrat huwa mdardar wara li jitqiegħed għal perjodu ta 'żmien permezz ta' filtrazzjoni bil-vakwu, filwaqt li l-mikrofiltrazzjoni għadha ċara u trasparenti, għalhekk il-mikrofiltrazzjoni hija magħżula bħala l-proċess ta 'pretrattament ta' ultrafiltrazzjoni.

2.2 Test ta 'fattur uniku tal-proċess ta' ultrafiltrazzjoni

2.2.1 Effett tal-pressjoni ta 'ultrafiltrazzjoni fuq ir-rata ta' żamma

Taħt il-kundizzjoni ta' temperatura 40 grad u pH 9.0, studja l-effetti ta' pressjonijiet ta' ultrafiltrazzjoni differenti (0.07MPa, 0.{ {11}}9MPa, 0.11MPa, 0.13MPa u 0.15MPa) fuq ir-rata ta 'żamma tal-proteini. Ir-riżultati huma murija fil-figura hawn taħt.

 

Kif jidher miċ-ċifra ta 'hawn fuq, biż-żieda tal-pressjoni operattiva, ir-rata ta' interċettazzjoni tal-proteina naqset gradwalment. F'{{0}}.07MPa, ir-rata ta 'żamma tal-proteini hija 96.53%, meta l-pressjoni operattiva hija 0.15MPa, ir-rata ta' żamma tal-proteini hija 84.38%. Huwa minħabba li s-separazzjoni tas-sustanzi bl-ultrafiltrazzjoni hija mmexxija mid-differenza tal-pressjoni. F'dik il-firxa ta 'pressjoni operattiva baxxa, sustanza molekulari żgħira tista' tgħaddi malajr mill-membrana, iżda sustanzi makromolekulari jistgħu jinqabdu mill-membrana ta 'ultrafiltrazzjoni u jakkumulaw fuq il-wiċċ tal-membrana, u fil-mument, il-wiċċ tal-membrana u l-ilma. estratt forma konċentrazzjoni differenza li jikkawżaw konċentrazzjoni differenza polarizzazzjoni reżistenza; madankollu, biż-żieda tal-pressjoni, ir-reżistenza tal-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni tiżdied gradwalment, u d-differenza tal-konċentrazzjoni bejn il-wiċċ tal-membrana u l-estratt milwiema tilħaq ekwilibriju. Meta l-pressjoni taqbeż dan l-ekwilibriju, saff tal-ġell jista 'jinkiteb fuq il-wiċċ tal-membrana (li kien konsistenti mat-teorija tal-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni u saff tal-ġel ffurmat waqt l-ultrafiltrazzjoni). Il-pressjoni tkompli tiżdied, u l-ħxuna tas-saff tal-ġell tiżdied, u l-proteina li tibqa 'fuq il-wiċċ tal-membrana tiżdied, li tirriżulta f'rata ta' żamma baxxa. Sabiex jiġi żgurat l-effett ta 'separazzjoni tal-membrana, l-aħjar parametru tal-pressjoni operattiva huwa 0.07MPa.

2.2.2 Effett tat-temperatura fuq ir-rata ta 'żamma tal-proteini

Taħt il-kundizzjoni ta 'pressjoni {{0}}.11MPa, pH 9.0, studja l-effetti ta' temperaturi differenti (25 grad , 30 grad , 35 grad , 40 grad u 45 grad ) fuq iż-żamma tal-proteina. Ir-riżultati huma murija fil-figura hawn taħt.

 

Kif muri fil-figura ta 'hawn fuq, biż-żieda tat-temperatura, ir-rata ta' żamma tal-membrana tal-ultrafiltrazzjoni tiżdied gradwalment, u tilħaq il-massimu f'45 grad, bir-rata ta 'żamma hija 97.01%. Minħabba li l-viskożità tal-kollaġen hija relatata mill-qrib mat-temperatura: meta t-temperatura tkun aktar baxxa, il-viskożità tal-kollaġen hija akbar, u b'hekk il-kollaġen huwa faċli biex jifforma reżistenza fuq il-wiċċ tal-membrana, li jirriżulta f'rata ta 'żamma baxxa. Meta t-temperatura tiżdied, il-viskożità tal-kollaġen tonqos u l-interazzjoni bejn il-molekuli tal-kollaġen tiddgħajjef, sabiex ir-rata ta 'trasferiment tal-massa tiżdied, u l-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni tiddgħajjef, u b'hekk tiżdied ir-rata ta' żamma. Raġuni oħra għaż-żieda tar-rata ta 'żamma hija li t-temperatura tiżdied, u s-solubilità tal-kollaġen tiżdied kif xieraq, u l-fenomenu tal-kollaġen li jimblokka l-membrana jitnaqqas. Għalhekk, l-aħjar temperatura għall-ultrafiltrazzjoni hija 45 grad.

2.2.3 Effett tal-pH fuq iż-żamma tal-proteini

Taħt il-kondizzjoni ta' pressjoni {{0}}.11MPa u temperatura 40 grad, studja l-effetti ta' kundizzjonijiet ta' pH differenti, jiġifieri pH=6.0, pH{ {5}}.{{10}}, pH=8.0, pH=9.0 u pH=10.0, fuq ir-rata ta' żamma . Ir-riżultati huma murija fil-figura hawn taħt.

 

As shown in the above figure, within the pH value range of 6–7, with the increase of pH value, the protein retention rate decreases, and there is a minimum value of 82.13% at pH=7.0. When pH>7, with the increase of pH value, the retention rate gradually increases. This is because the isoelectric point of collagen pH=7, at the isoelectric point of protein is a precipitation state, easy to stay on the surface of the membrane block membrane, so that the retention rate is low; When pH>7, ir-rata ta 'żamma tiżdied gradwalment maż-żieda tal-pH. Dan huwa minħabba li l-membrana ta 'l-ultrafiltrazzjoni hija membrana ta' l-aġġru tal-poliether b'ċarġ negattiv, kollaġen b'ċarġ negattiv taħt kondizzjoni alkalina, molekuli ta 'kollaġen iċċarġjati b'mod negattiv u membrana ta' ultrafiltrazzjoni bl-istess ħlas jiffurmaw stat reċiprokament esklussiv, sabiex il-molekuli tal-kollaġen ma jkunux faċli biex jibqgħu fuq il-wiċċ tal-membrana, mhuwiex faċli li timblokka l-membrana, għalhekk il-pH ottimali ta 'ultrafiltrazzjoni huwa 8-10.

2.3 Ottimizzazzjoni tal-Proċess ta 'Ultrafiltrazzjoni u Validazzjoni tar-Riżultati

Analiżi minn Design-Expert8.05 softwer juru li l-aħjar parametri tal-proċess huma kif ġej: pressjoni operattiva 0.14MPa, temperatura operattiva 40.98 grad , u pH tas-soluzzjoni=9.43. Taħt dawn il-kundizzjonijiet, ir-rata ta’ żamma kienet ta’ 92.551%. Meta wieħed iqis l-operabbiltà tal-parametri attwali, il-pressjoni operattiva hija 0.14MPa, it-temperatura operattiva hija ta '40 grad, u l-valur tal-pH tal-likwidu tal-għalf huwa 9.50 taħt il-kundizzjonijiet ta' ultrafiltrazzjoni. Il-verifika sperimentali tinbeda wara li s-sistema tal-apparat ta 'ultrafiltrazzjoni tibda tkun stabbli. Ir-riżultat tar-rata ta' żamma miksub huwa (92.61 0.1)% (n=3). Il-valur imbassar tal-ekwazzjoni huwa bażikament simili għall-valur imkejjel, li jindika li r-riżultat tal-parametru kondizzjonali previst huwa skont ir-riżultat kondizzjonali attwali.

2.4 Riżultati tal-analiżi tal-elettroforesi

Il-kollaġen purifikat huwa analizzat bl-elettroforeżi SDS-PAGE, u r-riżultati huma murija fil-figura hawn taħt.

Kif muri fil-figura ta 'hawn fuq, il-korsija 1 hija l-kollaġen purifikat f'dan l-esperiment u l-korsija 2 hija l-kampjun standard tal-kollaġen tal-għoġol tal-għoġol. Jista 'jidher mill-elettroforesi SDS-PAGE li l-proteina tal-kollaġen proposta f'dan l-esperiment tista' tiġi identifikata bħala kollaġen, iżda l-konfini apparentement indistinti tal-katina peptide a1 u katina peptide a2 mhumiex ċari. Huwa ċar mill-elettroforeżi li m'hemm l-ebda meded ta 'proteini oħra, u jista' jiġi konkluż li l-purità tal-kollaġen purifikat hija għolja.