Streszczenie

Kamil Kopeć
Nr albumu: 206377
Praca magisterska
Badania nad zastosowaniem technik membranowych do wydzielania białek
Wydział Chemiczny
Promotor: prof. dr hab. inż. Andrzej Kołtuniewicz
Streszczenie
Chromatografia membranowa jest stosunkowo młodą techniką rozdziału
(powstała około 20 lat temu), która budzi największe zainteresowanie w kontekście
separacji białek. W metodzie tej fazę stacjonarną stanowi mikroporowata membrana,
w której porach immobilizowane są ligandy, posiadające zdolność do selektywnego i
odwracalnego wiązania docelowego związku z roztworu. Adsorpcja cząsteczek
następuje poprzez oddziaływania elektrostatyczne, hydrofobowe, siły van der Waalsa
lub wiązania wodorowe. Najczęściej w procesie adsorpcji uczestniczą wszystkie
wymienione zjawiska, a jedno z nich jest dominujące. Dominujący rodzaj
oddziaływania pomiędzy ligandem i separowaną cząsteczką jest podstawą
klasyfikacji rodzajów chromatografii membranowej.
Chromatografia membranowa nie znajduje obecnie dużego zastosowania w
przemyśle, jednak metoda ta posiada wiele zalet, dzięki którym może w najbliższej
przyszłości zastąpić powszechnie stosowaną w separacji białek chromatografię
kolumnową.
Proces izolacji białek przy użyciu chromatografii membranowej jest
szybki, charakteryzuje się niskim spadkiem ciśnienia, dużym natężeniem przepływu,
wysoką wydajnością i produkcyjnością. Moduły membranowe są małe, tanie i mogą
być stosowane jednorazowo, co pozwala na redukcję kosztów separacji białek
(głównie poprzez znaczne zmniejszenie ilości zużywanych buforów). Chromatografia
membranowa jest ponadto dużo łatwiejszą techniką w powiększaniu skali
niż chromatografia kolumnowa.
Lizozym jest jednym z białek, które mogą być separowane na adsorberach
membranowych. Białko to jest antybakteryjnym enzymem zdolnym do hydrolizy
peptydoglikanu ściany komórkowej bakterii, głownie Gram-dodatnich. Lizozym
znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym jako biokonserwant.
Coraz większe zainteresowanie tym enzymem obserwowane jest również w
przemyśle farmaceutycznym. Najczęściej wykorzystywanym, łatwo dostępnym i
tanim źródłem lizozymu jest białko jaja kurzego. W skali przemysłowej enzym
produkowany jest na drodze wielostopniowych procesów, w skład których wchodzą:
chromatografia kolumnowa, adsorpcja, precypitacja, wirowanie, krystalizacja. Te
tradycyjne metody separacji białek są drogie, czasochłonne i sprawiają problemy
w powiększaniu skali. Z przeprowadzonych badań wynika, że chromatografia
membranowa jest metodą skuteczną w procesie separacji lizozymu i może być
metodą korzystniejszą ekonomicznie niż tradycyjne metody. Adsorpcję czystego
lizozymu na membranach jonowymiennych badano wielokrotnie, natomiast rzadziej
izolowano w ten sposób enzym z białka jaja kurzego.
W niniejszej pracy badano skuteczność izolacji lizozymu z białka jaja kurzego
za pomocą chromatografii membranowej kationowymiennej. Skuteczność określana
była dla procesu bez recyrkulacji oraz procesów z kilkukrotną recyrkulacją. W pracy
wykazano, że przy dwukrotnej recyrkulacji roztworu białka jaja kurzego odzyskano
100% aktywności lizozymu podawanej na membranę. Czystość wyizolowanego
enzymu badano za pomocą elektroforezy w żelu poliakrylamidowym. Na żelu
elektroforetycznym zaobserwowano jeden prążek w próbce produktu końcowego,
odpowiadający wzorcowi czystego lizozymu. Świadczy to o wysokiej czystości
wyizolowanego enzymu. W pracy przedstawiono również propozycję schematu
technologicznego instalacji do przemysłowej izolacji lizozymu z białka jaja kurzego za
pomocą chromatografii membranowej.