发酵液的预处理和固

《发酵液的预处理和固》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章发酵液的预处理和固液分离第一节发酵液的预处理预处理的目的：分离菌体和其他悬浮颗粒，除去部分可溶性杂质和改变滤液性质，利于提取精制后续工序的顺利进行；菌种不同、发酵液特性不同，预处理方法选择也不同。胞外产物：经预处理使目的产物移至液相，经固液分离，除去固相；胞内产物：收集菌体或细胞，进行破碎，使目的产物移至液相，进行细胞碎片分离。发酵液的预处理微生物发酵液的成分：微生物菌体、残存的培养基、未利用完的糖类、无机盐、蛋白质、微生物的各种代谢产物等。发酵液的预处理主要包括：①发酵液过滤特性的改变；②相对纯化

2、。发酵液过滤特性的改变目的：通过对发酵液进行适当的预处理，即可改善其流体性能，降低滤饼阻力，提高过滤与分离的速率。方法：调酸(等电点)、热处理、电解质处理、添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加反应剂、冷冻—解冻及添加助滤剂等。滤饼的过滤速率一、微生物发酵液的特性微生物发酵液的特性：发酵产物浓度较低（1~10%），悬浮液中大部分为水；发酵液是组分非常复杂的混合物；悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；固体粒子的可压缩性大；液相粘度大（多为非牛顿型流体）；性质不稳定，随时间发生变化。二、发酵液的预处理（改善发酵

3、液过滤特性的物化方法）降低液体粘度：滤液通过滤饼的速率与液体粘度成反比。加水稀释法：↓ρ，过滤↑，会增加悬浮液的体积，加大后续处理任务。加热法：提高温度，有效↓ρ，↑过滤；蛋白质凝聚成较大颗粒凝聚物。一般加热温度控制在65~80ºC。适用于对非热敏感性产品发酵液预处理；使用时严格控制加热温度和时间。二、发酵液的预处理（续）调整pH（预处理中较常用方法）：pH直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，调节pH可改善其过滤特性；如调液pH值使蛋白质等达到等电点以除去；膜过滤中，发酵液中的大分子物质易与膜

4、发生吸附，调pH值改变易吸附分子的电荷性质，即可减少堵塞和污染。调pH时，选较温和的酸或碱，防止局部过酸、过碱。常用草酸二、发酵液的预处理（续）凝聚与絮凝(最常用的预处理方法):能有效改变细胞、细胞碎片及溶解大分子物质、蛋白质等胶体粒子的分散状态，使其聚集成较大颗粒，利于固液分离，还能有效除去杂蛋白和固体杂质。常用于菌体细小，粘度大发酵液的预处理。凝聚凝聚：在电解质（中性盐）作用下，胶粒间双电层电排斥作用降低，电位下降，使胶体体系不稳定的现象。凝聚作用就是向胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质中异电离子作

5、用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集的现象。凝聚技术阳离子对带负电荷的发酵液胶粒凝聚能力的次序为：Al3+Fe3+H+Ca2+Mg2+K+Na+Li+常用的凝聚剂（电解质）为：Al2(SO4)3·18H2O(明矾)、AlCl3·6H2O、FeCl3、ZnSO4等。采用凝聚的方法得到的凝聚体颗粒比较小。絮凝絮凝：在高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使细胞、胶粒等聚集成粗大的絮凝团。絮凝剂：一种能溶于水的高分子聚合物，相对分子质量大，具长链结构（链节含许多

6、活性官能团）。作用力：由静电引力、范德华力或氢键作用力等吸附于胶粒的表面。絮凝剂絮凝剂化学结构：分子含相当多的活性官能团，使之能与胶粒表面相结合；必须具有长链的线性结构以便同时与多个胶粒吸附形成较大的絮团。相对分子质量不能超过一定限度，以使其具有良好的溶解性。絮凝剂的分类按其活性基团在水中的解离情况分为三类：非离子型、阳离子型和阴离子型按来源不同，工业使用的絮凝剂又分为：有机高分子聚合物（聚丙烯酰胺类衍生物和聚苯乙烯类衍生物、聚丙烯酸类阴离子）；无机高分子聚合物（聚合铝盐、铁盐等）；天然有机高分子絮凝剂（

7、聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、壳多糖等）微生物絮凝剂（含糖蛋白、黏多糖、纤维素、核酸等高分子）影响絮凝效果的因素絮凝效果与发酵液的性状（细胞浓度、表面电荷种类和大小）有关，不同发酵液应选不同絮凝剂；对一定发酵液，与絮凝剂的加量、分子量和类型、溶液pH、搅拌速度和时间有关；在絮凝过程中，常需加入一定的助凝剂以增加絮凝效果。絮凝技术优点：提高固液分离速度，分离菌体、细胞和细胞碎片等；有效去除杂蛋白质和固体杂质，提高滤液质量。亲和絮凝：细胞絮凝技术发展的新动向，利用絮凝剂和细胞膜表面某种组分间具有的专一性亲和连

8、接作用而产生吸附架桥作用。带负电荷的菌体或蛋白质阳离子型高分子絮凝剂非离子型和阴离子型高分子絮凝剂电解质非离子型和阴离子型高分子絮凝剂+???包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。先加凝聚剂，再加絮凝剂。二、发酵液的预处理（续）加入助滤剂：助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，可使滤饼疏松，提高过滤速度。常用助滤剂：硅藻土、纤维素、石棉粉、珍珠岩等。加入方法：过滤介质表面预涂助滤剂；直接加入发酵液中；或两种方法兼用。选择和使用助滤剂要