第二章-发酵液的预处理ppt课件.ppt

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1、第二章发酵液的预处理概述无论是胞内产物还是胞外产物，在分离纯化目的产物之前，首先要对发酵液进行预处理，将固相、液相分离后，才能采用各种物理、化学、生物的方法进行产物的进一步分离纯化。预处理(Pretreatment)是指采用絮凝和凝集等技术加速固液分离，提高过滤速度。过滤和离心是其最基本的操作单元。2021/10/52第一节发酵液预处理的方法一、发酵液的一般特性二、发酵液预处理的目的和要求三、发酵液预处理的方法2021/10/53一、发酵液的一般特性水分含量高（90-99%）产物浓度低（<10%）发酵液黏度大，不易过滤残留培养基成分含有发酵代谢副产物发酵液含有色素、毒性物质和热源物质等有

2、机杂质2021/10/54二、发酵液预处理的目的和要求（一）目的改变发酵液特性，加速固液分离富集分离产物于固相（或液相）去除部分杂质，减少后续分离负荷2021/10/55二、发酵液预处理的目的和要求（二）要求菌体分离发酵悬浮物的去除固液悬浮物的去除蛋白质的去除重金属离子的去除色素、毒物和热源物等有机质的去除改变发酵液特性，利于后续分离工作调节适宜的pH值和温度2021/10/56三、发酵液预处理的方法（一）凝集和絮凝方法1、凝集在凝聚剂的作用下，使发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝聚为1mm大小块状絮凝体的过程。本质：对初始粒子表面电荷的中和、消除离子表面稳定的双电荷层。2021/10/5

3、7卤水点豆腐——凝聚原理黄豆里的蛋白质团粒被水簇拥着不停地运动，聚不到一块儿，形成了“胶体”溶液。点卤用盐卤或石膏，盐卤主要含氯化镁，石膏是硫酸钙，它们能使分散的蛋白质团粒很快地聚集到一块儿，成了白花花的豆腐脑。2021/10/58胶体双电子层的结构————————————++++++电荷密度+++++++++———————————————+++++++++吸附层扩散层距固体表面的距离正电荷分布负电荷分布2021/10/59破坏双电荷层的方法加入具有相反电性的电解质，中和胶粒电性，降低双电子层的排斥力，导致胶粒的相互碰撞。另外，由于电解质在水中的水化作用，会破坏胶粒周围的水化层，促使胶粒

4、碰撞、聚集、沉降。2021/10/510三、发酵液预处理的方法（一）凝集和絮凝方法2、絮凝在高分子絮凝剂的作用下，通过桥架作用使粒子相互作用形成较大的絮凝团的过程。本质：悬浮粒子与絮凝剂之间的桥架作用。2021/10/511絮凝现象与原理絮凝剂菌体细胞2021/10/512絮凝现象与原理2021/10/513絮凝剂的种类无机絮凝剂硫酸铝、氯化钙、氯化镁、碱式氯化铝有机絮凝剂壳多糖、海藻酸钠、明胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺等微生物絮凝剂真菌、细菌等代谢产生的多糖、蛋白质和核酸类大分子物质。2021/10/514复合型生物絮凝剂(CompoundBio-flocculants)2021/10/

5、515影响絮凝效果的因素絮凝剂的种类絮凝剂的浓度pH值搅拌速度和时间Vml/minVml/min浓度pHFR/%时间温度2021/10/5163、对发酵液凝聚和絮凝方法的研究见教材Page13-14文中内容均为文献研究报告的摘要和重要结论部分。2021/10/517（二）加热法前提：产物的热稳定性高目的：降低发酵液黏度加速凝聚作用除去热变性蛋白破坏凝胶状胶体稳定性增加滤饼空隙率2021/10/518（三）调节pH值法促进絮凝和凝聚作用释放或稳定产物，防止其氧化、变性或沉淀。调节pH值时应防止过酸或过碱（四）加水稀释法提高后续的离心沉降速度2021/10/519不同pH值条件下小球藻具有不

6、同的悬浮特性2021/10/520小球藻调pH值自絮凝沉淀实验加入磷酸氢二钠和氯化钙形成的CaHPO4凝胶2021/10/521（五）加入助滤剂法防止滤布或生成的滤饼阻塞而影响过滤。常用的助滤剂：纸浆石棉活性炭硅藻土酸性白土2021/10/522助滤剂的使用方法先涂层后再过滤先预混后再一起过滤将含助滤剂的发酵液先压滤形成过滤介质层，然后再进行过滤。过滤介质助滤层滤液2021/10/523（六）加吸附剂或盐吸附细胞常用的吸附剂有磷酸氢二钠和氯化钙形成的CaHPO4凝胶、氧化铝凝胶和聚丙烯酰胺凝胶等。2021/10/524（七）高价态无机离子的去除方法在发酵液中高价态的无机离子主要为Ca2+

7、、Mg2+、Fe3+三种。Ca2+：加入草酸或草酸钠Mg2+：与磷酸盐生成磷酸镁沉淀，三聚磷酸钠Fe3+：加入黄血盐，生成普鲁士沉淀而去除。也可加入碱化剂（NaOH、Na2CO3等）。2021/10/525（八）可溶性杂蛋白质的去除方法等电点沉淀法酸化剂和碱化剂调节pH至等电点热处理法加热变性蛋白质沉淀化学变性沉淀法酸、有机溶剂、重金属变性蛋白质吸附法利用吸附法去除杂蛋白2021/10/526（九）色素及其它杂质的去除方法常用的脱色