第二章 生物材料的预处理技术ppt课件.ppt

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1、生物分离技术第二章生物材料的预处理技术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。对于胞外产物，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。第一节发酵液的预处理一、降低发酵液黏度二、凝聚与絮凝三、调整pH四、发酵液的脱色五、高价无机离子的去除

2、六、杂蛋白的去除★为何要对发酵液进行预处理？发酵液的基本特性发酵产物浓度较低，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影响固液分离。因而寻找一种经济有效的方法来提高固液分离速度显得十分必要。预处理的目

3、的预处理的目的：促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率：⑴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。⑵相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。⑶尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）；预处理的方法凝聚和絮凝Coagulationandflocculation加热法Heating调节悬浮液的PH值RegulationofPH杂蛋白的去处Removalofuselessprotein高价无机离子的去处Removalofinorganicion助滤剂Filteraids

4、和反应剂Reactant概述发酵液的预处理和固液分离概述微生物或动植物细胞在合适的培养基，ＰＨ值，温度和通气搅拌（或厌气）等发酵条件下进行生长和合成生物活性物质，因为在其培养（发酵）液中包含了菌（细胞）体，胞内外代谢产物，胞内的细胞物质及剩余的培养基残分等。不管人们所需要的产物是胞内的还是胞外的或是菌体本身，都首先要进行培养液的预处理和菌体回收，只有将固，液分离开，才能从澄清的滤液中采用物理、化学的方法提取代谢产物，或从细胞出发进行破碎、碎片分离和提取胞内产物。2.发酵液的预处理和固液分离发酵液的预处理和固液分离悬浮液的预处理2.1悬浮液的预处理悬浮

5、液的基本特性①细胞的相对密度与培养液相似②可压缩性，粘稠，非牛顿流体，流变行为复杂③悬浮状态稳定为何要对发酵液进行预处理？发酵液的预处理和固液分离悬浮液的预处理由于所需的产品在培养液和菌体中浓度很低，并与许多杂质夹杂在一起，同时发酵液或生物溶液又属于非牛顿型流体，所以必须进行预处理。预处理的目的发酵液的预处理和固液分离悬浮液的预处理预处理的目的主要有三个：⑴改变发酵液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率；⑵尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）；⑶去除发酵液中的部分杂质，以利于后续各步操作。一、降低发酵液黏度（1

6、）提高发酵液温度：酶一般不耐热，温度不易太高；（2）加水稀释：降黏度的同时，增发酵液体积，加大了处理量。二预处理-加热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。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。麦芽汁的黏度-温度曲线。二预处理-加热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。加热处理只适用于对热较稳定的液体。注意加热温度与时间，不

7、影响产物活性和细胞的完整性。◇二、凝聚与絮凝∮1、凝聚：靠电解质作用，胶体体系瓦解，胶粒之间双电层电排斥作用降低而凝集在一起；所得凝聚体颗粒较小，效果不太理想。∮2、絮凝：胶粒在高分子絮凝剂的作用下发生桥架连接作用而形成絮凝团。所得絮凝体较大，效果好。★高分子絮凝剂的吸附架桥作用凝聚和絮凝在发酵液预处理中的应用发酵液的预处理和固液分离凝聚和絮凝技术能有效的改变细胞菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态,使其聚集起来,增大体积以便固液分离,常用于菌体细小而且黏度大的发酵液的预处理中.发酵液的带电现象发酵液的预处理和固液分离发酵液中的细胞、菌体或蛋白质等胶体粒

8、子的表面，一般都带有电荷，带电的原因很多，主要是吸附溶液中的离子或自身基团的电离。通常发酵液中细胞或菌体带有