離子交換吸附在食品中的應用

⑴ 生物分離技術在食品工業中的應用

食品工業中用發酵和煮制的話，常常用離心技術。此外層析和膜分離也很常用。
下面介紹下生物分離技術和生物技術在食品工業中的應用進展。
生物分離技術最常見的分離純化方法包括鹽析和有機溶劑分級沉澱、超濾技術、層析技術、電泳技術、離心技術。
(1)鹽析或有機溶劑分級沉澱：向反應產物溶液中加入大量易溶解的鹽如氯化鈉、硫酸銨，這些鹽的離子能結合大量的水，產物因此被鹽沉澱出來。產物溶液中加入能和水互溶的有機溶劑如乙醇、丙酮，常常能降低產物溶解度，而使產物沉澱。選擇適當條件可使產物和雜質分開。
(2) 超濾技術：選擇適當孔徑的超濾膜或超濾中空纖維柱，通過抽濾加壓使一定大小的分子能水一起穿過孔徑，更大的分子則被擋住，以此將產物分離出來。
(3)層析技術：使用濾紙、纖維素、樹脂、凝膠顆粒、多空玻璃珠等填充支持物或者不同於溶劑的另一種液相作為固定的介質對溶劑中的不同物質的結合力不一樣，當溶劑向前推進時，溶劑中的不同溶質便可彼此分開。此外還有按分子大小分開的分子篩層析，按解離能力和離子性質分開的離子交換層析，按生物分子間親和力大小分開的親和層析，以及按兩相溶液間分配系數差異而分開的逆流分溶。
(4)電泳技術：帶有電荷的離子或顆粒在電場作用下向一個電擊方向移動，離子或顆粒因其所帶電荷和質量的不同，在電場中的移動速度不同，因而彼此被分開。被廣泛使用的是凝膠電泳，而毛細管電泳具有最靈敏的分析效果。
(5)細胞、細胞碎片和生物大分子在離心力場作用下能被沉澱下來。離心機在每分鍾旋轉10000次以下的低速是就能使細胞沉澱，細胞碎片要在每分鍾旋轉20000到30000次的高速下才能被沉降，生物大分子則需要在每分鍾旋轉30000次以上的超速離心方能克服分子熱運動而被沉降。
生物技術在食品工業中的應用進展
益生菌：隨著益生菌多項保健功能的不斷發現，如平衡腸道菌群，改善腸道功能、調節免疫、增強消化功能，促進營養物質吸收、抗誘變和防癌特性、抗氧化與延緩衰老以及改善心血管系統等。目前，國際上對益生菌的研究顯得非常活躍，特別是在日本、法國、美國等國家已形成了系統化專業性科研隊伍。
世界各國益生菌研究主要集中在益生菌促進人體健康的機理、益生菌的工業化與產業化應用技術、更高質量或帶多功能性益生菌的高效篩選與定向設計等前沿領域，其研究成果應用於食品工業生產大大提高了人體健康水平並帶來了客觀的經濟效益。在我國，特別是在奶
製品和一些功能性的食品中益生菌已廣為運用。
在基礎研究方面，我國科學家取得了豐碩的研究成果。2008年7月，內蒙古農業大學等單位承擔的益生菌L．casei Zhang基因組學和蛋白質組學研究項目通過鑒定，項目完成了益生菌L．ca-sei Zhang染色體基因組和質粒基因組plca36序列的測定，從而能夠准確地將該菌株的益生功能基因進行定位，為其益生機理進一步深入研究和相關產品的開發應用從基因水平上奠定了基礎。該項目的完成標志著我國在乳酸菌基因組學方面的研究達到國際水平。同時，國內圍繞乳製品、發酵肉製品工業發酵劑菌株篩選獲得重要進展，建立了從多菌相肉品發酵體系中定向篩選特質菌株的高通量技術平台和我國第一個原創性、具有自主知識產權的乳酸菌菌種資源庫，篩選得到了幾十株具有優良生產性狀及益生特性的乳酸菌菌株，為我國益生菌製品的開發奠定了強大的技術和菌源基礎。
代謝工程：在代謝工程研究方面，隨著研究應用的深入，代謝工程的定義也在不斷更新，現在多將其定義為利用基因工程技術，有目的地對細胞代謝途徑進行精確地修飾、改造或擴展、構建新的代謝途徑，以改變微生物原有代謝特性，並與微生物基因調控、代謝調控及生化工程相結合，提高目的代謝產物活性或產量，合成新的代謝產物的工程技術科學。總體而言，代謝工程是在建立代謝網路理論的基礎上，通過對代謝流的定性、定量分析，從而對代謝工程進行設計包括改變代謝流、擴展代謝途徑和構建新的代謝途徑等方法，其核心是在分子水平上對靶基因或基因簇進行遺傳操作，所以又稱為第三代基因工程。
代謝工程主要包括3個步驟：細胞途徑的修飾(合成)，修飾後細胞表型的嚴格評價(表型表徵)，根據評價結果設計進一步的修飾(優化設計)。其中，表現表徵的評價即是在獲得大量生化反應數據的基礎上，採用化學、數學的研究方法並結合先進的信息技術進行高通量分析，進一步研究細胞代謝的動態特徵和控制機理，並由此發展了各種數學系統模型用於輔助改善代謝工程設計。
隨著後基因組學時代的到來，各種組學技術(基因組學、轉錄物組學、蛋白質組學、代謝物組學、代謝通量組學等)在代謝工程相關研究中被廣泛使用，通過組學技術對細胞基因組以及細胞與微觀和宏觀環境條件關系等特性進行表型表徵，代替傳統表型表徵的方法，使代謝工程的研究從局部通路水平上升到整體水平，從而可以更好地揭示生物復雜代謝網路及調控機理，進行代謝工程的研究。目前，以各層次功能基因組學研究為基礎，藉助高通量實驗技術和生物信息學工具等，通過整合各層次組學研究數據，建立數學模型，或通過比較不同菌株或同一菌株在不同條件下各個層次組學差異以闡明生命活動規律，以此進行代謝工程設計的尺度多層次的系統生物學方法，成為了各國科學家研究的重點方向。
生物反應器：在生物反應器研究方面，自動化、多功能和高效率的新型生物反應器一直是近年來研究的熱點。包括人工生物反應器和天然生物反應器，比如微生物、動物和植物表達系統等，研究主要集中在將分離技術和生物反應過程結合開發出高效率的生物反應器，比如超臨界反應器和膜反應器等，以及研究生物反應機理、反應過程參數感測器的研製、自動化控制系統和數學模型的建立等，特別是參數控制方面的研究和固體發酵生物反應器的開發是研究的兩個重點領域。
安全檢測：此外，生物技術，如酶聯免疫吸附測定(ELISA)、聚合酶鏈式反應(PCR)和DNA晶元技術等用於食品微生物、毒素以及殘留葯物等食品安全檢測方面也顯示出其靈敏度高、特異性強、簡便快捷等優勢，逐漸成為食品安全研究的重要方向。

⑵ 離子交換的原理是什麼，簡述其在食品工業中的利用

離子交換,可以把水中呈離子態的陽、陰離子去除,以氯化鈉(NaCl)代表水中回無機鹽類,水質除鹽的基本反答應可以用下列方程式表達：
1、陽離子交換樹脂：R—H+Na+ R—Na+H+
2、陰離子交換樹脂：R—OH+Cl- R—Cl+OH-
陽、陰離子交換樹脂總的反應式即可寫成：
RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O
可看出,水中的NaCl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代,而反應生成物只有H2O,故達到了去除水中鹽的作用.

食品工業的運用主要包含製糖脫色，掩苦劑，水體除氨氮，硝酸鹽，飲用水除鐵，玉米糖漿催化，酶，多肽，和蛋白質分離，有機酸純化，飲料除砷等等。

⑶ 離子交換樹脂法的應用有哪些

離子交換樹脂法的應用有哪些
用離子交換樹脂進行分離的操作程序包括三個步驟,具體操作過程如下文中所述.
(1)交換柱的制備首先選擇合適的離子交換樹脂類型,用相應的溶液進行處理,如強酸性陽離子交換樹脂需要在稀鹽酸中浸泡,以除去雜質並使之溶脹和完全轉變成H式.然後用蒸餾水洗至中性,裝入充滿蒸餾水的交換柱中.注意防止氣泡進入樹脂層.
(2)交換使待處理水樣以合適的流速通過交換柱進行離子交換.交換完畢後用蒸餾水洗去殘留的溶液及交換過程中形成的酸、鹼或鹽類等.
(3)洗脫洗脫是將已交換到樹脂上的離子分離出來的過程.選擇合適的洗脫液,使之以適宜速度通過交換柱進行洗脫.
陽離子交換樹脂常用鹽酸溶液作為洗脫液；陰離子交換樹脂常用鹽酸溶液、氯化鈉或氫氧化鈉溶液作洗脫液.對於分配系數相近的離子,可用含有機絡合劑或有機溶劑的洗脫液,以提高洗脫過程的選擇性.
離子交換技術在富集和分離微量或痕量元素方面應用很廣.例如分離水中的鋰離子、錳離子、銅離子、鐵離子、鋅離子等多種金屬離子,首先加入鹽酸使一部分離子轉變為絡合陰離子,然後將水樣通過強鹼性陰離子交換樹脂,各種離子均被交換在樹脂上,最後用不同濃度的鹽酸溶液進行洗脫分離.鋰離子不生成絡合陰離子,不發生交換,可用12mol／L HCl溶液最先洗脫出來

⑷ 從離子交換角度出發，自己設計一個方案用離子交換吸附法從鏈黴素發酵液中分離純化鏈黴素

P133-134 8、說明離子交換劑的再生方法。P134-135 9、參閱思考題8(P137),設計採用離子交換吸附法從鏈黴素發酵液的過濾液 中分離純化鏈黴素的方法

⑸ 請問離子交換技術和色譜分離技術是什麼，在果汁加工中的應用

離子交換技術：nbsp;nbsp;Sobernbsp;和nbsp;Peterson於1956年首次將離子交換基團結合到纖維素上，製成了離子交換纖維素，成功地應用於蛋白質的分離。從此使生物大分子的分級分離方法取得了迅速的發展。離子交換基團不但可結合到纖維上，nbsp;還可結合到交聯葡聚糖（S-ephadex）和瓊脂糖凝膠（Sepharose）上。nbsp;近年來離子交換色譜技術已經廣泛應用於蛋白質、酶、核酸、肽、寡核苷酸、病毒、噬菌體和多糖的分離和純化。它們的優點是:⑴具有開放性支持骨架，大分子可以自由進入和迅速擴散，故吸附容量大。⑵具有親水性，對大分子的吸附不大牢固，用溫和條件使可以洗脫，不致引起蛋白質變性或酶的失活。⑶多孔性，表面積大、交換容量大，回收率高，可用於分離和制備。一、基本理論nbsp;nbsp;離子交換劑通常是一種不溶性高分子化合物，如樹脂，纖維素，葡聚糖，醇脂糖等，它的分子中含有可解離的基團，這些基因在水溶液中能與溶液中的其它陽離子或陰離子起交換作用。雖然交換反應都是平衡反應，但在層析柱上進行時，由於連續添加新的交換溶液，平衡不斷按正方向進行，直至完全。因此可以把離子交換劑上的原子離子全部洗脫下來，同理，當一定量的溶液通過交換柱時，由於溶液中的離子不斷被交換而波度逐減少，因此也可以全部被交換並吸附在樹脂上。如果有兩種以上的成分被交換吸著在離子交換劑上，用洗脫液洗脫時，在被洗脫的能力則決定於各自洗反應的平衡常數。蛋白質的離子交換過程有兩個階段——吸附和解吸附。吸附在離子交換劑上的蛋白質可以通過改變pH使吸附的蛋白質失去電荷而達到解離但更多的是通過增加離子強度，使加入的離子與蛋白質競爭離子交換劑上的電荷位置，使吸附的蛋白質與離子交換劑解開。不同蛋白質與離子交換劑之間形成電鍵數目不同，即親和力大小有差異nbsp;，因此只要選擇適當的洗脫條件便可將混合物中的組分逐個洗脫下來，達到分離純化的目的。二、離子交換的分類及常見種類（一）分類離子交換劑分為兩大類，即陽離子交換劑和陰離子交換劑。各類交換劑根據其解離性大小，還可分為強、弱兩種，即nbsp;強酸劑nbsp;陽離子交換劑nbsp;nbsp;弱酸劑nbsp;強鹼型nbsp;陰離子交換劑nbsp;弱鹼型nbsp;。1.陽離子交換劑nbsp;nbsp;陽離子交換劑中的可解離基因是磺酸（-SO3H）、磷酸（-PO3H2）、nbsp;羧酸（COOH）和酚羥基（-OH）等酸性基。某些交換劑在交換時反應如下：強酸性：R-SO3nbsp;-H+nbsp;＋nbsp;Na+nbsp;R-SO3-nbsp;Na+H+弱酸性：R-COOH＋Na+nbsp;R-COONanbsp;＋H+國產樹脂中強酸1×7（上海樹脂＃732）和國外產品Dowexnbsp;50、Zerolitnbsp;225等都於強酸型離子交換劑。2.陰離子交換劑nbsp;nbsp;陰離子交換劑中的可解離基因是伯胺、（-NH2）、仲胺（-NHCH3）、叔胺[N-（CH3）2]和季胺[-N（CH3）2]等鹼性基團。某些交換反應如下：強鹼性：R-N+（CH3）2nbsp;H·OH-nbsp;＋Clnbsp;R-N+（CH3）2nbsp;Cl＋OH-弱鹼性：R-N+（CH3）2nbsp;H·OH-nbsp;＋Clnbsp;R-N+（CH3）2nbsp;HCl＋OH-強鹼性＃201號國產樹脂和國外Dowex1、Dowex2、ZerolitFF等都屬於強鹼型陰離子交換劑。（二）種類1.纖維素離子交換劑：陽離子交換劑有羥甲基纖維素（CM-纖維素），nbsp;陰離子交換劑有氯代三乙胺纖維紗（DESE-纖維素）。2.交聯葡聚糖離子交換劑：是將交換基因連接到交聯葡聚糖上製成的一類交換劑，因而既具有離子交換作用，又具有分子篩效應，是一類廣泛應用的色譜分離物質。常用的Sephadex離子交換劑也有陰離子和陽離子交換劑兩類。陰離子交換劑有DEAE-Sephadexnbsp;A-25，A-50和QAE-nbsp;Sephadexnbsp;A25nbsp;，nbsp;A50nbsp;；nbsp;陽離子交換劑有CM-Sephaetxnbsp;C-50，C-50和Sephadexnbsp;C-25，C-50。陰離子交換劑用英文字頭A，陽離子交換劑的英文字頭是C。英文字後面的數字表示Sephadex型號。3.瓊脂糖離子離交換劑：是將DESE-或CM-基團附著在Sepharosenbsp;CL-6Bnbsp;上形成，DEAE-Sephades（陰離子）和CM-Sepharose（陽離子），具有硬度大，nbsp;性質穩定，凝膠後的流速好，分離能力強等優點。三、實驗操作（一）交換劑的處理，再生與轉型nbsp;nbsp;新出廠的樹脂是

⑹ 什麼是表面吸附作用，離子交換吸附作用和專屬吸附作用

表面吸附作用來指的是在固體源表面有吸附水中溶解及膠體物質的能力，比表面積很大的活性炭等具有很高的吸附能力，可用作吸附劑。吸附可分為物理吸附和化學吸附。如果吸附劑與被吸附物質之間是通過分子間引力（即范德華力）而產生吸附，稱為物理吸附；如果吸附劑與被吸附物質之間產生化學作用，生成化學鍵引起吸附，稱為化學吸附。離子交換實際上也是一種吸附。物理吸附和化學吸附並非不相容的，而且隨著條件的變化可以相伴發生，但在一個系統中，可能某一種吸附是主要的。

⑺ 吸附法和離子交換法

以各類陰、陽離子交換樹脂為固定相的離子交換法，以萃淋樹脂為固定專相的萃淋法，以螯合樹屬脂、螯合纖維、活性炭、聚氨酯泡沫塑料、巰基棉及黃原脂棉等固定相的螯合-吸附法以廣泛用於貴金屬的分離與富集。

在HCl介質中，貴金屬氯配陰離子與陰離子交換樹脂相互作用的強度決定於配陰離子的電荷數，其中雙電荷的［PtCl₄］^2-、［PdCl₄］^2-、［PtCl₆］^2-、［IrCl₆］^2-、［RuCl₆］^2-、［OsCl₆］^2-牢固地吸附於樹脂上，而三電荷的［IrCl₆］^3-、［RhCl₆］^3-、［RuCl₆］^3-僅有很弱的親和力。銠、釕的配合物。由於其配合物在溶液中電荷的可變性，因此它們的吸附強度也隨其電荷數而變化。在實際應用中應考慮這一特性。

⑻ 離子交換樹脂可以應用在食品中嗎

可以，作為食品生產過程的脫鹽脫色用，在澱粉糖、水凈化方面已經很普遍應用。