RakendusUltrafiltratsioon sisseEväljatõmbamineNloomulikCollagen

 

Ⅰ.Mis on kollageen

Kollageen on biopolümeer, loomade sidekoe põhikomponent ning ka kõige rikkalikum ja laiemalt levinud funktsionaalne valk imetajatel, moodustades 25–30% koguvalgust, mõnel juhul isegi üle 80%. organismid. See mängib loomarakkudes sidumiskoe rolli.

Täiskasvanu kehas on mõõtmise järgi umbes 3 kg kollageeni, mida leidub peamiselt nahas, luudes, silmades, hammastes, kõõlustes, siseorganites (sh süda, magu, soolestik ja veresooned) jm. inimkehast. Selle ülesanne on säilitada naha ja elundite morfoloogiat ja struktuuri, samuti on see oluline tooraine kahjustatud kudede parandamisel.

II. Kollageeni ekstraheerimine rohukarpidest ultrafiltrimise teel

1. Materjalid ja meetodid

1.1 Katseproovid

Toorkollageeni vesiekstrakt.

1.2 Katsemeetodid

1.2.1 Ultrafiltratsiooniprotsess

1.2.2 Eelfiltreerimisprotsessi määramine

Selles testis määratakse optimaalne eelfiltreerimisprotsess vaakumfiltreerimismeetodi ja mikrofiltratsioonimeetodi võrdleva analüüsi kaudu. Spetsiifilised katsemeetodid on järgmised:

① Kollageeni toorvesiekstrakt filtreeritakse filterpaberi vaakumfiltreerimise meetodil, et eemaldada vesiekstraktist suspendeeritud osakesed ja lisandid.

② Kollageeni toorvesiekstrakt filtreeritakse 0,2 μm mikrofiltratsioonimembraaniga, et eemaldada vesiekstraktist lahustumatud ained, lisandid jne.

1.2.3 Ultrafiltratsioonimembraani pooride suuruse valik

Puhastamise ajal on ultrafiltratsioonimembraani pooride suurus 100 kDa.

1.2.4 Ultrafiltratsioonipuhastusprotsessi ühe teguri katse

Toorkollageeni vesiekstrakt puhastatakse ultrafiltratsioonitehnoloogia abil. Uurige ühe teguri katset töörõhu, töötemperatuuri ja pH mõju kohta kollageeni retentsioonile. Pärast ultrafiltreerimisseadme teatud aja käivitamist uurige erinevate tegurite mõju kollageeni peetuse määrale.

1.2.5 Arvutusvalem

2. Tulemused ja analüüs

2.1 Eelfiltreerimisprotsessi analüüs

Vaata allolevast tabelist vaakumfiltreerimismeetodi ja mikrofiltratsioonimeetodi võrdlustulemusi.

Filtreerimismeetod	Lahuse kontsentratsioon enne filtreerimist/(g/l)	Lahuse kontsentratsioon pärast filtreerimist/(g/l)	Sensoorsed nähtused
vaakumfiltreerimise meetod	0.45	0.35	Lahus on filtreerimise lõpus selge, kuid pärast mõnda aega seismist muutub häguseks.
mikrofiltratsiooni meetod	0.45	0.42	Lahus on filtreerimise lõpus selge ja jääb selgeks ka pärast seda, kui seda on teatud aja jooksul jäetud

 

Tabelist on näha, et nii vaakumfiltreerimismeetodil kui ka mikrofiltratsioonimeetodil saab lahusest eemaldada lisandid ja lahustumatud tahked ained, kuid mikrofiltratsioonimeetodil on valkudele parem kaitseefekt ehk kadu ei ole märkimisväärne ja vaakumfiltreerimise meetod võib põhjustada valgukadusid. Lisaks on filtraat hägune pärast seda, kui see on mõnda aega vaakumfiltrimise teel asetatud, samas kui mikrofiltratsioon on endiselt selge ja läbipaistev, seega valitakse mikrofiltreerimine ultrafiltrimise eeltöötlusprotsessiks.

2.2 Ultrafiltratsiooniprotsessi ühe teguri test

2.2.1 Ultrafiltratsiooni rõhu mõju retentsioonimäärale

Kui temperatuur on 40 kraadi ja pH 9.0, uurige erinevate ultrafiltratsioonirõhkude (0.07MPa, 0) mõju. {11}}9 MPa, 0,11 MPa, 0,13 MPa ja 0,15 MPa) valgu peetuse kiirusel. Tulemused on näidatud alloleval joonisel.

 

Nagu ülaltoodud jooniselt näha, vähenes töörõhu suurenemisega valgu pealtkuulamise määr järk-järgult. {{0}}.07 MPa juures on valgu peetumismäär 96,53%, kui töörõhk on 0,15 MPa, on valgu peetumismäär 84,38%. Selle põhjuseks on asjaolu, et ainete eraldamine ultrafiltrimise teel on tingitud rõhu erinevusest. Selles madala töörõhu vahemikus võivad väikesed molekulaarsed ained membraani kiiresti läbida, kuid makromolekulaarsed ained võivad jääda ultrafiltratsioonimembraani lõksu ja koguneda membraani pinnale ning hetkel membraani pinnale ja vesilahusesse. ekstrakti vormi kontsentratsiooni erinevus, et tekitada kontsentratsiooni erinevuse polarisatsioonitakistus; rõhu tõusuga aga kontsentratsiooni polarisatsioonitakistus järk-järgult suureneb ning kontsentratsiooni erinevus membraani pinna ja vesiekstrakti vahel saavutab tasakaalu. Kui rõhk ületab selle tasakaalu, võib membraani pinnale kirjutada geelikihi (mis oli kooskõlas kontsentratsiooni polarisatsiooni ja ultrafiltrimise käigus moodustunud geelikihi teooriaga). Rõhk kasvab jätkuvalt ja geelikihi paksus suureneb ning membraani pinnale jääv valk suureneb, mille tulemuseks on madal retentsioonimäär. Membraani eraldusefekti tagamiseks on optimaalne töörõhu parameeter 0,07 MPa.

2.2.2 Temperatuuri mõju valgu peetumiskiirusele

Rõhu all {{0}},11 MPa, pH 9,0, uurige erinevate temperatuuride (25 kraadi, 30 kraadi, 35 kraadi, 40 kraadi ja 45 kraadi) mõju valgu peetusele. Tulemused on näidatud alloleval joonisel.

 

Nagu on näidatud ülaltoodud joonisel, suureneb temperatuuri tõusuga ultrafiltratsioonimembraani retentsioonimäär järk-järgult ja saavutab maksimumi 45 kraadi juures, kusjuures retentsioonimäär on 97,01%. Kuna kollageeni viskoossus on tihedalt seotud temperatuuriga: kui temperatuur on madalam, on kollageeni viskoossus suurem ja seega on kollageenil lihtne membraani pinnale vastupanu tekitada, mille tulemuseks on madal retentsioonimäär. Kui temperatuur tõuseb, väheneb kollageeni viskoossus ja kollageenimolekulide vaheline interaktsioon nõrgeneb, nii et massiülekande kiirus suureneb ja kontsentratsiooni polarisatsioon nõrgeneb, suurendades seeläbi retentsioonimäära. Teiseks peetumiskiiruse suurenemise põhjuseks on see, et temperatuur tõuseb ja kollageeni lahustuvus suureneb vastavalt ning kollageeni membraani blokeerimise nähtus väheneb. Seetõttu on ultrafiltrimise optimaalne temperatuur 45 kraadi.

2.2.3 PH mõju valgu peetusele

Rõhu {{0}},11 MPa ja temperatuuri 40 kraadi tingimustes uurige erinevate pH-tingimuste, nimelt pH=6.0, pH{ {5}}.{{10}}, pH=8,0, pH=9,0 ja pH=10,0, retentsioonimäära kohta . Tulemused on näidatud alloleval joonisel.

 

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>Nagu on näidatud joonisel 7, suureneb retentsioonimäär järk-järgult pH tõusuga. Seda seetõttu, et ultrafiltratsioonimembraan on negatiivse laenguga polüeetervahtra membraan, leeliselises seisundis negatiivse laenguga kollageen, negatiivselt laetud kollageeni molekulid ja sama laenguga ultrafiltratsioonimembraan moodustavad üksteist välistava oleku, nii et kollageeni molekulidel ei ole kerge pinnal püsida. membraani ei ole lihtne blokeerida, seega on ultrafiltrimise optimaalne pH 8-10.

2.3 Ultrafiltreerimisprotsessi optimeerimine ja tulemuste valideerimine

Design-Expert8.05 tarkvara analüüs näitab, et optimaalsed protsessiparameetrid on järgmised: töörõhk 0,14 MPa, töötemperatuur 40,98 kraadi ja lahuse pH=9,43. Nendel tingimustel oli kinnipidamismäär 92,551%. Arvestades tegelike parameetrite toimivust, on töörõhk 0,14 MPa, töötemperatuur on 40 kraadi ja toitevedeliku pH väärtus on ultrafiltratsiooni tingimustes 9,50. Eksperimentaalset kontrollimist alustatakse pärast seda, kui ultrafiltreerimisseadme süsteem on stabiilne. Saadud säilitusmäära tulemus on (92.61 0.1)% (n=3). Võrrandi prognoositav väärtus on põhimõtteliselt sarnane mõõdetud väärtusega, mis näitab, et prognoositud tingimusliku parameetri tulemus on kooskõlas tegeliku tingimusliku tulemusega.

2.4 Elektroforeesi analüüsi tulemused

Puhastatud kollageeni analüüsitakse SDS-PAGE elektroforeesiga ja tulemused on näidatud alloleval joonisel.

Nagu on näidatud ülaltoodud joonisel, on rada 1 selles katses puhastatud kollageen ja rada 2 on vasika kõõluste standardne kollageeniproov. SDS-PAGE elektroforeesist oli näha, et selles katses pakutud kollageenivalku saab identifitseerida kollageenina, kuid a1 peptiidahela ja a2 peptiidahela näiliselt ebaselged piirid pole selged. Elektroforeesi põhjal on selge, et muid valguribasid ei ole ja võib järeldada, et puhastatud kollageeni puhtus on kõrge.