整体床孔内奶源生物活性蛋白质的吸附及乳酪微胶束与乳脂微粒的沉积机理

Milk is a crude mixture containing many physiologically and pharmaceutically active proteins like lactoferrin, lactoperoxidase and immunoglobulins. These proteins have received increasing applications in biological, drug and food industries and thus are deserved to be investigated. However, due to the complex contents in milk like proteins, fats, salts as well as lactose, it is still a challenge work to isolate those active proteins effectively from milk resource. .The present project aims to isolate and separate the active proteins from raw milk by using monolithic chromatography. The performance of in-pore protein mass transfer, the mechanisms of protein adsorption and separation as well as the effects of the monolith structure, ligand and operation conditions on the chromatography process will be investigated. By explore the deposition behaviors and the related mechanisms of the particulates like the fat globules and the colloidal casein suspensions within the monolith pores will be studied. A scale-up mathematical model describing the chromatographic separation of these active milk proteins will also be developed. The project results could benefit to the exploring new bioseparation methods from crude complex raw feedstocks like milk, the preparation improvement of monolith structure, the prevention of the deposition of particulates within monolith pores, the enhancement of the monolith life circles and the promotion of the industrial applications of monolithic separation of the active proteins from milk.

牛奶中含有大量具有生理活性和药用价值的活性蛋白，如乳铁蛋白、乳酸过氧化物酶、免疫球蛋白等，这些活性蛋白在生物、医药和食品等领域的需求正迅速增长，具有很好的开发价值。但牛奶是一种含有大量蛋白、脂肪、无机盐及乳糖等多类物质的复杂体系，高效分离这些活性蛋白比较困难。.本申请拟采用离子交换大孔型整体连续床层析技术，对牛奶中的主要活性蛋白进行分离纯化，主要研究这些蛋白在离子交换连续床孔隙内传质、吸附和分离过程的机理、特性与规律，考察介质结构、功能配基和层析条件对吸附分离过程的影响，探索乳酪微胶束和乳脂微球等主要杂质微粒在孔内的沉积规律与机理，最终建立可供工业放大的离子交换整体连续床层析分离乳源活性蛋白质的数学模型。项目对于探索整体连续床分离复杂生物原料、改进整体介质结构、探求防止乳脂等微粒孔内沉积的有效方法、提高介质使用寿命，以及推进整体连续床分离乳源活性蛋白质的工业化应用等方面具有重要意义。

牛奶中含有大量具有生理活性和药用价值的活性蛋白，如乳铁蛋白、乳酸过氧化物酶、免疫球蛋白等，这些活性蛋白在生物、医药和食品等领域的需求正迅速增长，极具开发价值。但牛奶是一种含有大量蛋白、脂肪、无机盐及乳糖等多类物质的复杂体系，高效分离这些活性蛋白成为一项挑战。. 本项目首先提供了一种使用pHEMA基离子交换晶胶介质高效提取牛奶中免疫球蛋白的方法。对该介质在不同pH和洗脱盐浓度下分离IgG的研究表明：pH5.8时可用盐洗脱获得纯的>95%的IgG。在适合的上样量下，IgG的回收率可达94%。应用该方法从牛乳中分离免疫球蛋白是个有价值的选择。其次，本项目应用内嵌纤维素微粒的晶胶连续床介质从乳清中分离乳过氧化物酶。依次用0.075M、0.15 M和1 M NaCl （pH5.8，10 mM 磷酸盐缓冲液）梯度洗脱，可一步获得纯度高达98.0–99.8%的乳过氧化物酶，最大回收率达到92%。研究结果表明该方法提取乳源过氧化物酶极具应用开发价值。第三，本项目建立了一个新的蛋白质离子交换平衡模型。该模型结合了langmuir模型的反应平衡理念及SMA模型空间因子的概念，描述了蛋白与介质、蛋白与盐离子、介质与盐离子三方面的相互作用关系，能在一个方程中描述pH和盐离子浓度对蛋白质吸附的影响作用机制。最后，本项目还建立了一个能描述乳源蛋白质层析分离过程的数学模型。该模型考虑了介质孔内蛋白的传质性能、蛋白质的吸附分离机制、配基及操作条件对层析过程的影响。. 本项目对于探索整体连续床介质分离复杂生物质原料、改进整体介质结构、提高介质用寿命，及推进整体连续床介质分离乳源活性蛋白质的工业化应用等方面具有重要意义。.