生物發(fā)酵預(yù)處理課件

生物反應(yīng)過程示意圖一般流程原料液細(xì)胞分離(離心，過濾)細(xì)胞－胞內(nèi)產(chǎn)物路線一路線二細(xì)胞破碎碎片分離路線一A路線一B清液－胞外產(chǎn)物粗分離(鹽析、萃取、超過濾等)純化(層析、電泳)脫鹽(凝膠過濾、超過濾)濃縮(超過濾)精制(結(jié)晶、干燥)包含體溶解(加鹽酸胍、脲)復(fù)性發(fā)酵液的預(yù)處理和固液分離一、發(fā)酵液的預(yù)處理發(fā)酵液的組成？菌（細(xì)胞）體，胞內(nèi)外代謝產(chǎn)物，胞內(nèi)的細(xì)胞物質(zhì)及剩余的培養(yǎng)基殘分等。液體的基本特性①可壓縮性，黏度大②懸浮狀態(tài)穩(wěn)定③所需的產(chǎn)品在培養(yǎng)液和菌體中濃度很低④存在許多雜質(zhì)預(yù)處理的目的⑴改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)，促進(jìn)從懸浮液中分離固形物的速度，提高固液分離器的效率；

⑵盡可能使產(chǎn)物轉(zhuǎn)入便于后處理的一相中（多數(shù)是液相）；

⑶去除發(fā)酵液中的部分雜質(zhì)，以利于后續(xù)各步操作。預(yù)處理的方法⑴加熱⑵調(diào)節(jié)懸浮液的PH值(草酸，無機(jī)酸或堿)⑶凝聚和絮凝(4)雜蛋白質(zhì)的其它去除方法(5)去除高價(jià)無機(jī)離子凝聚與絮凝：將化學(xué)藥劑預(yù)先投加到懸浮液中，改變細(xì)胞、菌體和蛋白質(zhì)等膠體粒子的分散狀態(tài)，破壞其穩(wěn)定性，使其聚集起來,增大體積以便固液分離,常用于菌體細(xì)小而且黏度大的發(fā)酵液預(yù)處理中。

凝聚和絮凝膠體雙電層結(jié)構(gòu)

發(fā)酵液的帶電現(xiàn)象細(xì)胞或菌體表面帶有負(fù)電荷→吸附溶液中正離子熱運(yùn)動(dòng)→正離子均勻分布到液體中，具有離開膠粒表面的趨勢(shì)stern平面以內(nèi)，正離子被緊密束縛在膠核表面，稱為吸附層或stern層；stern平面以外，正離子在溶液中擴(kuò)散，距離越遠(yuǎn)，濃度越小，最后達(dá)到主體溶液的平均濃度，稱為擴(kuò)散層。這樣就形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。凝聚：指在投加的化學(xué)物質(zhì)（鋁、鐵的鹽類或石灰等）作用下，膠體脫穩(wěn)并使粒子相互聚集成１mm大小塊狀凝聚體的過程。膠體粒子(10-100nm)→大粒子（1mm）

機(jī)理：

a中和粒子表面電荷

b消除雙電層結(jié)構(gòu)

陽離子對(duì)帶負(fù)電荷的膠粒凝聚能力：A13＋＞Fe3+＞H＋＞Ca2十＞Mg2+＞K+＞Na+＞Li+常用的凝聚劑：Al2(SO4)3·18H20（明礬）；AlC13·6H2O；FeC13；ZnSO4；MgCO3等。絮凝：指使用絮凝劑將膠體粒子交聯(lián)成網(wǎng)，形成10mm大小絮凝團(tuán)的過程。

機(jī)理：架橋作用

↓天然的和合成的大分子量聚電解質(zhì)絮凝劑的吸附架橋作用常用的絮凝劑聚丙烯酰胺（po1yacry1amide）類和聚乙烯亞胺（polyethyleneimine）衍生物

無機(jī)高分子聚合物：聚合鋁鹽和聚合鐵鹽等。天然有機(jī)高分子絮凝劑：殼聚糖和葡聚糖等聚糖類，明膠、骨膠、海藻酸鈉等。微生物絮凝劑：

主要成分是糖蛋白、粘多糖、纖維素及核酸等

（1）絮凝劑用量（2）溶液的pH

（3）攪拌速度和時(shí)間（4）助濾劑絮凝作用的影響因素：BACK雜蛋白質(zhì)的其它去除方法等電點(diǎn)沉淀有機(jī)溶劑沉淀蛋白沉淀劑吸附作用BACKCa2+草酸（價(jià)格較貴，注意回收）Mg2+三聚磷酸鈉Fe3+黃血鹽（普魯士藍(lán)沉淀）

4Fe3++3K4Fe(CN)6→Fe4[Fe(CN)6]3↓+12K+高價(jià)無機(jī)離子的去除方法二、發(fā)酵液的固液分離目的1.收集胞內(nèi)產(chǎn)物的細(xì)胞或菌體:除去液相2.收集含生化物質(zhì)的液相:除去固體懸浮物影響固液分離的因素菌種：真菌，放線菌，細(xì)菌培養(yǎng)基：黃豆，花生，淀粉，后期加油，培養(yǎng)基未用完發(fā)酵時(shí)間：菌絲自溶前放罐黏度（發(fā)酵液）方法：過濾和離心分離。過濾過濾操作是借助于過濾介質(zhì)，在一定的壓力差ΔP作用下，將懸浮液中的固體粒子截留，而與液體分離的技術(shù)。改善過濾方法助濾劑：質(zhì)地堅(jiān)硬不可壓縮性固體

機(jī)理：表面吸附膠體及不可壓縮型格子結(jié)構(gòu)

使用方法：

助濾劑混入懸浮液中一起過濾

常用助濾劑：硅藻土，珍珠巖，活性炭

分離設(shè)備板框壓濾機(jī)真空過濾機(jī)錯(cuò)流過濾板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)的過濾推動(dòng)力來自泵產(chǎn)生的液壓或進(jìn)料貯槽中的氣壓。back錯(cuò)流過濾微濾過程示意圖,料液快速經(jīng)過薄膜,以減少形成濾餅平拋式平拋式：瓶式離心機(jī)，實(shí)驗(yàn)室常用的低\中速離心機(jī)，轉(zhuǎn)速一般在3000-6000rpm。離心平拋式多室式若干同心圓筒組成若干同心環(huán)狀分離室增加沉降面積，減少沉降距離。懸浮液中的粗顆粒沉降到靠近內(nèi)部的分離室壁上，細(xì)顆粒則沉降到靠近外部的室壁上，澄清的分離液經(jīng)溢流或由向心泵排出。常用于抗菌素液－液萃取分離，果汁和酒類飲料的澄清等。多室螺旋式螺旋卸料沉降離心機(jī)臥螺機(jī)是一種全速旋轉(zhuǎn)，連續(xù)進(jìn)料，分離和卸料的離心機(jī)。操作溫度可達(dá)300℃操作壓力一般為常壓常用于胰島素，細(xì)胞色素，胰酶的分離等。螺旋式碟片式是一種應(yīng)用最為廣泛的離心機(jī)有一個(gè)密封的轉(zhuǎn)鼓，內(nèi)裝十至上百個(gè)錐頂角為60~100゜錐形碟片。固體的沉降距離極短，分離效果較好。碟片間的距離一般為0.5~2.5mm,與被分離物料的性質(zhì)有關(guān)。碟片式離心機(jī)人工排渣的碟片離心機(jī)噴嘴排渣的碟片離心機(jī)活門（活塞）排渣的碟片離心機(jī)活門排渣的噴嘴碟片式離心機(jī)（這是近年來開發(fā)的機(jī)型，它和相同直徑的活塞機(jī)相似，其速度可增加23%~30%,故可使分離因素達(dá)15000左右，該機(jī)型可用于酶制劑，疫苗和胰島素生產(chǎn)中分離物的澄清，醇的生產(chǎn)中細(xì)菌的采集以及r-DNA中采集和澄清。碟式結(jié)束語當(dāng)你盡了自己的最大努力時(shí)，失敗也是偉大的，所以不要放棄，堅(jiān)持就是正確的。WhenYouDoYourBest,FailureIsGreat,S