生物分離工程-細胞破碎

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1、14.發(fā)酵液的預處理和固液分離影響發(fā)酵液后處理的主要因素粘度,雜蛋白影響樹脂對產(chǎn)物的吸附能力；在萃取操作中，易產(chǎn)生乳化，不利于兩相的分離；污染濾膜，降低濾速高價無機離子當采用離子交換法提取產(chǎn)物時，影響樹脂對生化物質的交換容量14.1發(fā)酵液的預處理降低發(fā)酵液粘度去除雜蛋白14.1.1凝聚和絮凝技術這兩項技術能有效地改變細胞、菌體和蛋白質等膠體粒子的分散狀態(tài)、使之聚集，增大體積，利于過濾，常用于菌體細小且粘度大的發(fā)酵液預處理中。凝聚定義：在中性鹽作用下，由于雙電層排斥電位的降低，而使膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象，稱凝聚。φsφdζ電位：

2、可測ζ電位：ζ電位與擴散層厚度δ和電動電荷密度q成正比。擴散成厚度δ又與溶液的離子強度I有關。高價陽離子的存在，可壓縮擴散層厚度，使電位迅速降低。常用凝聚劑——高價陽離子凝聚能力的次序為：Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+常用電解質：Al2(SO4)3·18H2O、AlCl3·6H2O、FeCl3、ZnSO4、MgSO4絮凝定義：是指在某些高分子絮凝劑存在下，基于架橋作用，使細胞聚集形成粗大的絮凝團的過程。常用絮凝劑：人工高分子聚合物：聚丙烯酰胺、聚苯乙烯，聚乙稀亞胺的衍生物無機高分子聚合物：

3、聚合鋁鹽、聚合鐵鹽天然有機高分子絮凝劑：殼聚糖、葡聚糖、明膠、骨膠微生物絮凝劑：糖蛋白，粘多糖，纖維素，核酸聚丙烯酰胺絮凝劑影響絮凝的因素絮凝劑的加量絮凝劑的分子量溶液的pH攪拌速度攪拌時間14.1.2雜蛋白的其他去除方法變性沉淀熱變性：適于熱穩(wěn)定物質大幅度調整pH：根據(jù)產(chǎn)物特性反向調節(jié)，加有機溶劑等電點沉淀化合法沉淀在酸性溶液中，蛋白質與陰離子形成沉淀，如：三氯乙酸，水楊酸鹽，鎢酸鹽，苦味酸鹽，鞣酸鹽，過氯酸鹽等在堿性溶液中，與陽離子形成沉淀，如：Ag+，Cu2+，Zn2+，F(xiàn)e3+，Pb2+等14.1.3高價無機離子的去

4、除Ga2+：加入草酸和草酸鹽，生成草酸鈣；加入磷酸鹽，生成磷酸鈣Mg2+：加入草酸；加入磷酸鹽，生成磷酸鎂；三聚磷酸鈉（Na5P3O10），生成可溶性絡合物Fe3+：加入黃血鹽，生成普魯士蘭沉淀14.2發(fā)酵液的固液分離14.2.1影響固液分離的因素14.2.2過濾定義：在一定的壓力差下，利用多孔性介質截留固液懸浮液中的固體粒子，進行固液分離的方法稱為過濾。過濾介質無定形顆粒：無煙煤、砂、顆?；钚蕴俊㈣F礦砂等成形顆粒：燒結金屬、燒結塑料以及用合成樹脂粘結的硅砂、塑料顆粒等，做成圓筒形或板狀。非金屬織補棉：化學纖維、玻璃纖維織品

5、、長纖維濾布、短纖維濾布。金屬織布：不銹鋼絲或鐵絲等的織布。無紡品：紙、氈、石棉板、合成纖維無紡布等。過濾設備選擇的依據(jù)被過濾液體的特性固形物含量1-10％是采用連續(xù)式過濾機的極限。生產(chǎn)規(guī)模：大規(guī)?！B續(xù)式小規(guī)?！g歇式操作條件操作要求過濾機的材料：食品和藥品工業(yè)—聚丙烯或聚酯過濾設備板框過濾機優(yōu)點：結構簡單、裝配緊湊、過濾面積大、允許采用較大的操作壓力，輔助設備少，動力消耗小，過濾和洗滌質量好，對固形物含量要求低，材料選擇范圍廣。缺點：設備笨重、占地面積多、輔助時間長生產(chǎn)效率低。板框過濾機真空轉鼓過濾機優(yōu)點：真空轉鼓過

6、濾機具有自動化程度高、操作連續(xù)、處理量大。特別適合固體含量大（>10％）的懸浮液的分離，在發(fā)酵工業(yè)中廣泛用于霉菌、放線菌和酵母發(fā)酵液或細胞懸浮液的過濾分離。缺點：由于受真空度的限制，不適于菌體較小和粘度較大的細菌發(fā)酵液的過濾，且過濾所得固相的干度不如加壓過濾。真空轉鼓過濾機14.2.3離心定義：借助離心機旋轉所產(chǎn)生的離心力的作用，促使不同大小，不同密度的粒子分離的技術。離心力（單位質量）分離因數(shù)粒子的重力沉降速度Stokes定律：粒子的離心沉降速度離心分離方法差速離心——工業(yè)上最常用的離心分離方法菌體、細胞大小/μm離心力/

7、g實驗室工業(yè)規(guī)模大腸桿菌2-4150013000酵母2-715008000血小板2-45000－紅細胞6-91200－淋巴球7-12500－肝細胞20-30800－區(qū)帶離心——多用于生化研究事先在離心管中用某種低分子溶質調配好密度梯度，在密度梯度之上加待處理的料液后進行離心。常用密度梯度物質：蔗糖、CsCl、NaBr實驗室常用的轉子碟片式離心機是傳統(tǒng)離心機，為目前工業(yè)上應用最廣泛的離心機。分離因數(shù)可達1000-20000，最大處理量達到300m3/h，常用于大規(guī)模的分離過程。適用范圍細菌、酵母菌、放線菌、細胞碎片離心分離設備

8、管式離心機管式離心機是一種分離效率很高的離心分離設備，其轉鼓細長，可在15000-50000的高轉速下工作，分離因數(shù)可達104-6×105。它設備簡單、操作穩(wěn)定。適用范圍細胞、細胞碎片、細胞器、病毒、蛋白質、核酸等。特別適合一般分離機難以分離的固形物含量<1%發(fā)酵液的分離。傾析式分離機是一