第2章发酵液的预处理和菌体回收ppt课件.ppt

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1、第2章发酵液的预处理和菌体的回收生化分离工程的工艺流程：一、悬浮液的基本性质1.水的极性2.水的粘度3.水的表面张力二.发酵液的预处理技术：（一）预处理的目的改变料液性质,促进固液分离，提高分离效率除去部分杂质(杂蛋白和不溶性的多糖等），以利后续操作尽可能使产物转移到后处理的相中，利于提取和精制的顺利进行。（二）发酵液的预处理技术方法：（重点）①物理性质的改善②杂质的去除预处理的方法加热（降低黏度、去除杂蛋白）凝聚与絮凝（增大粒度）pH、稀释去杂蛋白（沉淀、变性、吸附）去多糖（酶解）去离子（沉淀）加助滤剂

2、（改善过滤）1.加热最简单、最经济的预处理方法是加热，加热不仅可以增加料液的操作特性，也可以使杂蛋白变性聚集。但加热变性的方法只适合于对热稳定性的产物。2.稀释：降低粘度3.pH：（1）两性物质（杂质）：等电点沉淀法（2）膜分离－改变易吸附分子的电荷状态即减少吸附造成的堵塞和污染（3）细胞碎片等4.1凝聚和絮凝的基本过程：将化学试剂预先加入到悬浮液中，改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使聚集起来，增大体积，以便于过滤。（破坏稳定性）最重要的预处理方法，常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理中。

3、4.凝聚和絮凝技术凝聚是指在电解质的作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成1mm大小的凝聚体的过程。絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶体粒子交联成网状10mm大小絮凝团的过程。是一种以物理的集合为主的过程，絮凝剂主要起架桥作用。4.2凝聚和絮凝的概念a.主要是带有相同电荷和扩散双电层的结构，一旦由于布朗（Brown）运动使粒子间距离缩小到它们的扩散层部分重叠时，即产生使两个粒子分开：从而阻止了粒子的聚集。ζ电位越大，电排斥作用就越强，胶粒的分散程度也越大，b.由于胶粒表面的水化作用，形成了包

4、围于粒子周围的水化层，也能阻碍胶粒间的直接聚集。(1)胶粒能保持分散状态的原因4.3凝聚技术(2)扩散双电层的结构模型图胶粒吸附层扩散层胶体的双电层结构A.电解质可离解成正、负离子，中和电荷，静电斥力作用减弱，双电层破坏B.电解质溶于水，多走表面水即破坏水化膜（3）凝聚原理（4）常用的凝聚剂简单的酸或碱Al2(SO4)3.18H2O，AlCl3.6H2O，三氯化铁ZnSO4，MgCl2PS：阳离子对负电荷的胶粒凝聚能力次序为：Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+（5）凝聚的影

5、响因素：种类、化合价、用量（1）原理絮凝剂为长连高分子化合物，含有多个活性功能基团（如NH2－，COOH－）等，他们通过静电引力、范德华力或H键等其它化学键，强烈地吸附在胶体粒子表面，从而使胶体粒子连接成网状结构。（－－架桥作用）4.4絮凝架桥连接1.聚丙烯衍生物：非离子型：阴离子型：（含-COOH）如：聚丙烯酸钠阳离子型：（含-NH2）如：聚丙烯酸二烷基胺乙酯2.苯乙烯类衍生物及其无机高分子聚合物絮凝剂聚合铝盐聚合铁盐3.天然有机高分子絮凝剂明胶海藻酸钠骨胶甲壳素甲酰胺多聚糖类胶粘物（2）常用絮凝剂的种

6、类：絮凝剂性质和结构a.线状大于环状b.分子量溶液的pH及TpH主要影响离子型絮凝剂中功能团的电离度，从而影响了分子链的伸展状态，改变了架桥能力。搅拌速度和时间：絮凝剂用量:絮凝效果呈钟形变化。助滤剂：添加助滤剂能增加絮凝效果。（3）絮凝作用的影响因素：凝聚、絮凝与盐析的区别和联系联系：絮凝、凝聚和盐析都是使蛋白质等胶体从溶液中析出的方法，但其原理和方法有所不同。区别：絮凝是指通过聚电解质的架桥作用，将溶液中的蛋白质连接起来，增大蛋白质的尺度而不是蛋白沉淀。凝聚和盐析虽然都是采用无机盐使蛋白质沉淀，但凝聚

7、所用的是含有高价离子的无机盐，主要是由于蛋白质与带相反电荷的高价离子发生电荷中和作用而使得蛋白质聚集沉淀，所以凝聚所需的盐浓度很低。而盐析使用的是中性盐，主要依靠盐离子的亲水性，夺走与蛋白质亲和的水而沉淀，因而盐析通常需要较高的盐浓度。5.加助滤剂（1）定义：助滤剂是一种质地坚硬、颗粒均匀，不可压缩的，具有吸附胶体能力的惰性物质。（2）原理：助滤剂具有吸附胶体能力，可以改变滤饼的结构（使其成网状），降低滤饼的可压缩性（可压缩变成部分可压缩），从而降低过滤的阻力，加快过滤速度。（3）方法a.过滤前：预先涂助

8、滤剂于介质上（旋转真空过滤机）b.过滤时：按一定比例加入待过滤的料液中（板框压滤机）（4）选择依据a.根据目的物的性质－品种选择b.根据过滤介质和过滤情况－品种选择c.根据过滤速度及滤液澄清度－粒度选择d.用量选择6.加反应剂－生成不溶性化合物如：新生霉素发酵液中加氯化钙和磷酸钠（三）除杂1.杂蛋白的去除（1）等电点沉淀蛋白质在某一pH下，净电荷为零，溶解度最小，称为等电点。因为羧基的电离度比氨基大，故蛋白质的酸性性质通常强