离子交换吸附在食品中的应用

⑴ 生物分离技术在食品工业中的应用

食品工业中用发酵和煮制的话，常常用离心技术。此外层析和膜分离也很常用。
下面介绍下生物分离技术和生物技术在食品工业中的应用进展。
生物分离技术最常见的分离纯化方法包括盐析和有机溶剂分级沉淀、超滤技术、层析技术、电泳技术、离心技术。
(1)盐析或有机溶剂分级沉淀：向反应产物溶液中加入大量易溶解的盐如氯化钠、硫酸铵，这些盐的离子能结合大量的水，产物因此被盐沉淀出来。产物溶液中加入能和水互溶的有机溶剂如乙醇、丙酮，常常能降低产物溶解度，而使产物沉淀。选择适当条件可使产物和杂质分开。
(2) 超滤技术：选择适当孔径的超滤膜或超滤中空纤维柱，通过抽滤加压使一定大小的分子能水一起穿过孔径，更大的分子则被挡住，以此将产物分离出来。
(3)层析技术：使用滤纸、纤维素、树脂、凝胶颗粒、多空玻璃珠等填充支持物或者不同于溶剂的另一种液相作为固定的介质对溶剂中的不同物质的结合力不一样，当溶剂向前推进时，溶剂中的不同溶质便可彼此分开。此外还有按分子大小分开的分子筛层析，按解离能力和离子性质分开的离子交换层析，按生物分子间亲和力大小分开的亲和层析，以及按两相溶液间分配系数差异而分开的逆流分溶。
(4)电泳技术：带有电荷的离子或颗粒在电场作用下向一个电击方向移动，离子或颗粒因其所带电荷和质量的不同，在电场中的移动速度不同，因而彼此被分开。被广泛使用的是凝胶电泳，而毛细管电泳具有最灵敏的分析效果。
(5)细胞、细胞碎片和生物大分子在离心力场作用下能被沉淀下来。离心机在每分钟旋转10000次以下的低速是就能使细胞沉淀，细胞碎片要在每分钟旋转20000到30000次的高速下才能被沉降，生物大分子则需要在每分钟旋转30000次以上的超速离心方能克服分子热运动而被沉降。
生物技术在食品工业中的应用进展
益生菌：随着益生菌多项保健功能的不断发现，如平衡肠道菌群，改善肠道功能、调节免疫、增强消化功能，促进营养物质吸收、抗诱变和防癌特性、抗氧化与延缓衰老以及改善心血管系统等。目前，国际上对益生菌的研究显得非常活跃，特别是在日本、法国、美国等国家已形成了系统化专业性科研队伍。
世界各国益生菌研究主要集中在益生菌促进人体健康的机理、益生菌的工业化与产业化应用技术、更高质量或带多功能性益生菌的高效筛选与定向设计等前沿领域，其研究成果应用于食品工业生产大大提高了人体健康水平并带来了客观的经济效益。在我国，特别是在奶
制品和一些功能性的食品中益生菌已广为运用。
在基础研究方面，我国科学家取得了丰硕的研究成果。2008年7月，内蒙古农业大学等单位承担的益生菌L．casei Zhang基因组学和蛋白质组学研究项目通过鉴定，项目完成了益生菌L．ca-sei Zhang染色体基因组和质粒基因组plca36序列的测定，从而能够准确地将该菌株的益生功能基因进行定位，为其益生机理进一步深入研究和相关产品的开发应用从基因水平上奠定了基础。该项目的完成标志着我国在乳酸菌基因组学方面的研究达到国际水平。同时，国内围绕乳制品、发酵肉制品工业发酵剂菌株筛选获得重要进展，建立了从多菌相肉品发酵体系中定向筛选特质菌株的高通量技术平台和我国第一个原创性、具有自主知识产权的乳酸菌菌种资源库，筛选得到了几十株具有优良生产性状及益生特性的乳酸菌菌株，为我国益生菌制品的开发奠定了强大的技术和菌源基础。
代谢工程：在代谢工程研究方面，随着研究应用的深入，代谢工程的定义也在不断更新，现在多将其定义为利用基因工程技术，有目的地对细胞代谢途径进行精确地修饰、改造或扩展、构建新的代谢途径，以改变微生物原有代谢特性，并与微生物基因调控、代谢调控及生化工程相结合，提高目的代谢产物活性或产量，合成新的代谢产物的工程技术科学。总体而言，代谢工程是在建立代谢网络理论的基础上，通过对代谢流的定性、定量分析，从而对代谢工程进行设计包括改变代谢流、扩展代谢途径和构建新的代谢途径等方法，其核心是在分子水平上对靶基因或基因簇进行遗传操作，所以又称为第三代基因工程。
代谢工程主要包括3个步骤：细胞途径的修饰(合成)，修饰后细胞表型的严格评价(表型表征)，根据评价结果设计进一步的修饰(优化设计)。其中，表现表征的评价即是在获得大量生化反应数据的基础上，采用化学、数学的研究方法并结合先进的信息技术进行高通量分析，进一步研究细胞代谢的动态特征和控制机理，并由此发展了各种数学系统模型用于辅助改善代谢工程设计。
随着后基因组学时代的到来，各种组学技术(基因组学、转录物组学、蛋白质组学、代谢物组学、代谢通量组学等)在代谢工程相关研究中被广泛使用，通过组学技术对细胞基因组以及细胞与微观和宏观环境条件关系等特性进行表型表征，代替传统表型表征的方法，使代谢工程的研究从局部通路水平上升到整体水平，从而可以更好地揭示生物复杂代谢网络及调控机理，进行代谢工程的研究。目前，以各层次功能基因组学研究为基础，借助高通量实验技术和生物信息学工具等，通过整合各层次组学研究数据，建立数学模型，或通过比较不同菌株或同一菌株在不同条件下各个层次组学差异以阐明生命活动规律，以此进行代谢工程设计的尺度多层次的系统生物学方法，成为了各国科学家研究的重点方向。
生物反应器：在生物反应器研究方面，自动化、多功能和高效率的新型生物反应器一直是近年来研究的热点。包括人工生物反应器和天然生物反应器，比如微生物、动物和植物表达系统等，研究主要集中在将分离技术和生物反应过程结合开发出高效率的生物反应器，比如超临界反应器和膜反应器等，以及研究生物反应机理、反应过程参数传感器的研制、自动化控制系统和数学模型的建立等，特别是参数控制方面的研究和固体发酵生物反应器的开发是研究的两个重点领域。
安全检测：此外，生物技术，如酶联免疫吸附测定(ELISA)、聚合酶链式反应(PCR)和DNA芯片技术等用于食品微生物、毒素以及残留药物等食品安全检测方面也显示出其灵敏度高、特异性强、简便快捷等优势，逐渐成为食品安全研究的重要方向。

⑵ 离子交换的原理是什么，简述其在食品工业中的利用

离子交换,可以把水中呈离子态的阳、阴离子去除,以氯化钠(NaCl)代表水中回无机盐类,水质除盐的基本反答应可以用下列方程式表达：
1、阳离子交换树脂：R—H+Na+ R—Na+H+
2、阴离子交换树脂：R—OH+Cl- R—Cl+OH-
阳、阴离子交换树脂总的反应式即可写成：
RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O
可看出,水中的NaCl已分别被树脂上的H+和OH-所取代,而反应生成物只有H2O,故达到了去除水中盐的作用.

食品工业的运用主要包含制糖脱色，掩苦剂，水体除氨氮，硝酸盐，饮用水除铁，玉米糖浆催化，酶，多肽，和蛋白质分离，有机酸纯化，饮料除砷等等。

⑶ 离子交换树脂法的应用有哪些

离子交换树脂法的应用有哪些
用离子交换树脂进行分离的操作程序包括三个步骤,具体操作过程如下文中所述.
(1)交换柱的制备首先选择合适的离子交换树脂类型,用相应的溶液进行处理,如强酸性阳离子交换树脂需要在稀盐酸中浸泡,以除去杂质并使之溶胀和完全转变成H式.然后用蒸馏水洗至中性,装入充满蒸馏水的交换柱中.注意防止气泡进入树脂层.
(2)交换使待处理水样以合适的流速通过交换柱进行离子交换.交换完毕后用蒸馏水洗去残留的溶液及交换过程中形成的酸、碱或盐类等.
(3)洗脱洗脱是将已交换到树脂上的离子分离出来的过程.选择合适的洗脱液,使之以适宜速度通过交换柱进行洗脱.
阳离子交换树脂常用盐酸溶液作为洗脱液；阴离子交换树脂常用盐酸溶液、氯化钠或氢氧化钠溶液作洗脱液.对于分配系数相近的离子,可用含有机络合剂或有机溶剂的洗脱液,以提高洗脱过程的选择性.
离子交换技术在富集和分离微量或痕量元素方面应用很广.例如分离水中的锂离子、锰离子、铜离子、铁离子、锌离子等多种金属离子,首先加入盐酸使一部分离子转变为络合阴离子,然后将水样通过强碱性阴离子交换树脂,各种离子均被交换在树脂上,最后用不同浓度的盐酸溶液进行洗脱分离.锂离子不生成络合阴离子,不发生交换,可用12mol／L HCl溶液最先洗脱出来

⑷ 从离子交换角度出发，自己设计一个方案用离子交换吸附法从链霉素发酵液中分离纯化链霉素

P133-134 8、说明离子交换剂的再生方法。P134-135 9、参阅思考题8(P137),设计采用离子交换吸附法从链霉素发酵液的过滤液 中分离纯化链霉素的方法

⑸ 请问离子交换技术和色谱分离技术是什么，在果汁加工中的应用

离子交换技术：nbsp;nbsp;Sobernbsp;和nbsp;Peterson于1956年首次将离子交换基团结合到纤维素上，制成了离子交换纤维素，成功地应用于蛋白质的分离。从此使生物大分子的分级分离方法取得了迅速的发展。离子交换基团不但可结合到纤维上，nbsp;还可结合到交联葡聚糖（S-ephadex）和琼脂糖凝胶（Sepharose）上。nbsp;近年来离子交换色谱技术已经广泛应用于蛋白质、酶、核酸、肽、寡核苷酸、病毒、噬菌体和多糖的分离和纯化。它们的优点是:⑴具有开放性支持骨架，大分子可以自由进入和迅速扩散，故吸附容量大。⑵具有亲水性，对大分子的吸附不大牢固，用温和条件使可以洗脱，不致引起蛋白质变性或酶的失活。⑶多孔性，表面积大、交换容量大，回收率高，可用于分离和制备。一、基本理论nbsp;nbsp;离子交换剂通常是一种不溶性高分子化合物，如树脂，纤维素，葡聚糖，醇脂糖等，它的分子中含有可解离的基团，这些基因在水溶液中能与溶液中的其它阳离子或阴离子起交换作用。虽然交换反应都是平衡反应，但在层析柱上进行时，由于连续添加新的交换溶液，平衡不断按正方向进行，直至完全。因此可以把离子交换剂上的原子离子全部洗脱下来，同理，当一定量的溶液通过交换柱时，由于溶液中的离子不断被交换而波度逐减少，因此也可以全部被交换并吸附在树脂上。如果有两种以上的成分被交换吸着在离子交换剂上，用洗脱液洗脱时，在被洗脱的能力则决定于各自洗反应的平衡常数。蛋白质的离子交换过程有两个阶段——吸附和解吸附。吸附在离子交换剂上的蛋白质可以通过改变pH使吸附的蛋白质失去电荷而达到解离但更多的是通过增加离子强度，使加入的离子与蛋白质竞争离子交换剂上的电荷位置，使吸附的蛋白质与离子交换剂解开。不同蛋白质与离子交换剂之间形成电键数目不同，即亲和力大小有差异nbsp;，因此只要选择适当的洗脱条件便可将混合物中的组分逐个洗脱下来，达到分离纯化的目的。二、离子交换的分类及常见种类（一）分类离子交换剂分为两大类，即阳离子交换剂和阴离子交换剂。各类交换剂根据其解离性大小，还可分为强、弱两种，即nbsp;强酸剂nbsp;阳离子交换剂nbsp;nbsp;弱酸剂nbsp;强碱型nbsp;阴离子交换剂nbsp;弱碱型nbsp;。1.阳离子交换剂nbsp;nbsp;阳离子交换剂中的可解离基因是磺酸（-SO3H）、磷酸（-PO3H2）、nbsp;羧酸（COOH）和酚羟基（-OH）等酸性基。某些交换剂在交换时反应如下：强酸性：R-SO3nbsp;-H+nbsp;＋nbsp;Na+nbsp;R-SO3-nbsp;Na+H+弱酸性：R-COOH＋Na+nbsp;R-COONanbsp;＋H+国产树脂中强酸1×7（上海树脂＃732）和国外产品Dowexnbsp;50、Zerolitnbsp;225等都于强酸型离子交换剂。2.阴离子交换剂nbsp;nbsp;阴离子交换剂中的可解离基因是伯胺、（-NH2）、仲胺（-NHCH3）、叔胺[N-（CH3）2]和季胺[-N（CH3）2]等碱性基团。某些交换反应如下：强碱性：R-N+（CH3）2nbsp;H·OH-nbsp;＋Clnbsp;R-N+（CH3）2nbsp;Cl＋OH-弱碱性：R-N+（CH3）2nbsp;H·OH-nbsp;＋Clnbsp;R-N+（CH3）2nbsp;HCl＋OH-强碱性＃201号国产树脂和国外Dowex1、Dowex2、ZerolitFF等都属于强碱型阴离子交换剂。（二）种类1.纤维素离子交换剂：阳离子交换剂有羟甲基纤维素（CM-纤维素），nbsp;阴离子交换剂有氯代三乙胺纤维纱（DESE-纤维素）。2.交联葡聚糖离子交换剂：是将交换基因连接到交联葡聚糖上制成的一类交换剂，因而既具有离子交换作用，又具有分子筛效应，是一类广泛应用的色谱分离物质。常用的Sephadex离子交换剂也有阴离子和阳离子交换剂两类。阴离子交换剂有DEAE-Sephadexnbsp;A-25，A-50和QAE-nbsp;Sephadexnbsp;A25nbsp;，nbsp;A50nbsp;；nbsp;阳离子交换剂有CM-Sephaetxnbsp;C-50，C-50和Sephadexnbsp;C-25，C-50。阴离子交换剂用英文字头A，阳离子交换剂的英文字头是C。英文字后面的数字表示Sephadex型号。3.琼脂糖离子离交换剂：是将DESE-或CM-基团附着在Sepharosenbsp;CL-6Bnbsp;上形成，DEAE-Sephades（阴离子）和CM-Sepharose（阳离子），具有硬度大，nbsp;性质稳定，凝胶后的流速好，分离能力强等优点。三、实验操作（一）交换剂的处理，再生与转型nbsp;nbsp;新出厂的树脂是

⑹ 什么是表面吸附作用，离子交换吸附作用和专属吸附作用

表面吸附作用来指的是在固体源表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力，比表面积很大的活性炭等具有很高的吸附能力，可用作吸附剂。吸附可分为物理吸附和化学吸附。如果吸附剂与被吸附物质之间是通过分子间引力（即范德华力）而产生吸附，称为物理吸附；如果吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生成化学键引起吸附，称为化学吸附。离子交换实际上也是一种吸附。物理吸附和化学吸附并非不相容的，而且随着条件的变化可以相伴发生，但在一个系统中，可能某一种吸附是主要的。

⑺ 吸附法和离子交换法

以各类阴、阳离子交换树脂为固定相的离子交换法，以萃淋树脂为固定专相的萃淋法，以螯合树属脂、螯合纤维、活性炭、聚氨酯泡沫塑料、巯基棉及黄原脂棉等固定相的螯合-吸附法以广泛用于贵金属的分离与富集。

在HCl介质中，贵金属氯配阴离子与阴离子交换树脂相互作用的强度决定于配阴离子的电荷数，其中双电荷的［PtCl₄］^2-、［PdCl₄］^2-、［PtCl₆］^2-、［IrCl₆］^2-、［RuCl₆］^2-、［OsCl₆］^2-牢固地吸附于树脂上，而三电荷的［IrCl₆］^3-、［RhCl₆］^3-、［RuCl₆］^3-仅有很弱的亲和力。铑、钌的配合物。由于其配合物在溶液中电荷的可变性，因此它们的吸附强度也随其电荷数而变化。在实际应用中应考虑这一特性。

⑻ 离子交换树脂可以应用在食品中吗

可以，作为食品生产过程的脱盐脱色用，在淀粉糖、水净化方面已经很普遍应用。