第三章 发酵液的预处理与菌体的回收ppt课件.ppt

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1、第三章发酵液的预处理和菌体的回收1预处理和固液分离内容固液分离发酵液胞外上清液/滤液预处理提取生化物质的第一步，分两部分：胞内富集细胞2发酵液成分很复杂，包含菌（细胞）体，胞内外代谢产物，及剩余的培养基残分等。不管人们所需要的产物是胞内还是胞外，都首先要进行培养液的预处理和固液分离开，才能进行后续操作：对于胞外产物，可先将菌体或其他悬浮杂质去处，才能从澄清的滤液中提取代谢产物。对于胞内产物，首先富集菌体，再进行细胞破碎和碎片分离，然后提取胞内产物。3主要内容悬浮液的基本特性悬浮液的预处理悬浮液分离过程和分类过滤法过滤的理论基础过滤器的类型过滤

2、器的选择错流过滤41悬浮液的基本特性悬浮液固体颗粒在10-5cm以上的固液分散体系生物细胞培养液液相,大部分为水；固相,生物体细胞；发酵产物浓度较低，大多为1-10%;悬浮物颗粒小，细胞的相对密度与培养液相似;可压缩性;液相粘度大，大多为非牛顿型流体；悬浮状态稳定：双电层、水化膜、布朗运动5为何要对发酵液进行预处理？固液分离方法主要是过滤和离心。对于细菌及某些放线菌，菌体细小，液体粘度大，不能直接过滤;若用高速离心，能耗很大，设备昂贵;若用膜分离技术(如微滤)易产生膜污染，通量降低。发酵液中由于菌体自溶，核酸、蛋白质及其它有机粘性物质的存在也会

3、影响固液分离。62悬浮液的预处理预处理的目的促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率改变发酵液的物理性质，包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸，降低液体黏度等；尽可能使产物转入便于后处理的某一相中（多数为液相）；相对纯化，去除发酵液中部分杂质（高价无机离子和杂蛋白质），便于后续各部操作；72.悬浮液的预处理具体方法加热法；调节悬浮液的pH值；凝聚和絮凝；使用惰性助滤剂；82.1加热法把悬浮液加热到所需温度并保温适当时间。加热是发酵液预处理最简单最常用的方法，加热能改善发酵液的操作特性，也可以进行灭菌。适用性：热稳定性的产物。注意加热温度与时

4、间，不影响产物活性和细胞的完整性。92.1加热法1）加热降低液体粘度液体黏度是温度的指数函数，升温是降低黏度的有效措施。流体力学原理过滤速率与液体的粘度成反比，降低液体粘度（加水稀释法和加热法等）可有效提高过滤速率。麦芽汁的黏度-温度曲线。102.1加热法2）加热使蛋白质变性凝固变性蛋白质的溶解度小。如柠檬酸发酵液加热至80℃以上，可使蛋白质变性凝固，过滤速度加快。112.2调节悬浮液的pH值pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH值可改善其过滤特性。如利用酸碱性来调节pH值使蛋白质等两性物质达到等电点得以除去。又如过滤中

5、，发酵液中的大分子物质易与膜发生吸附，通过调整pH值改变易吸附分子的电荷性质，即可减少堵塞和污染。草酸、无机酸或碱122.3凝聚和絮凝均为悬浮液预处理的重要方法，适用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理。。处理过程：是将化学药剂预先投加到悬浮液中，改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，使它们聚集成可分离的絮凝体，再进行分离。特点可使颗粒尺寸有效增加增大颗粒的沉降或浮选速率提高滤饼的渗透性或在深床过滤时产生较好的颗粒保留作用。132.3凝聚和絮凝概念凝聚指在投加的化学物质作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成1mm大小块状凝聚体的

6、过程。絮凝指使用絮凝剂将胶体粒子交联成网，形成10mm大小絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。凝聚剂的作用机理初始粒子表面电荷的简单中和；消除双电荷层而脱稳；破坏水化膜；通过氢键或其它复杂的形式与粒子相结合而产生凝聚。絮凝剂的作用机理架桥作用价格较昂贵14发酵液中菌体表面带有负电荷，由于静电引力使溶液中反离子被吸附在其周围，在界面上形成了双电层。正离子同时受到使它们均匀分布的热运动影响，具有离开胶粒表面的趋势。胶体双电层结构15高分子絮凝剂的吸附架桥作用162.3凝聚和絮凝常用凝聚剂无机类电解质多为阳离子型无机盐类硫酸铝、明矾、硫酸铁和硫酸

7、亚铁、三氯化铁、氯化锌、硫酸锌、硫酸镁等金属氧化物类氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化钙或石灰等聚合无机盐类聚合铝、聚合铁等常用絮凝剂聚丙烯酰胺经不同改性可成为下述三种类型之一；微生物絮凝剂阴离子型聚丙烯酸纳、聚苯乙烯磺酸阳离子型聚丙烯酸二烷基胺乙酯、聚二烯丙基四胺盐非离子型聚氧化乙烯172.4使用惰性助滤剂惰性助滤剂是一种颗粒均匀、质地坚硬、不可压缩的粒状物质，用于扩大过滤表面的适用范围，使非常稀薄或非常细小的悬浮液在过滤时发生的快速挤压和介质堵塞现象得到减轻，易于过滤。在发酵液中加入固体助滤剂，则菌体可吸附于助滤剂微粒上，助滤剂就作为胶体粒子的载体

8、，均匀地分布于滤饼层中，降低了滤饼的可压缩性，减小了过滤阻力。使用方法：在滤布上预涂一层助滤剂，作为过滤介质使用，待滤毕后与滤饼一起除去；助滤剂按一定