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《發(fā)酵液的預處理和固液分離方法(I)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、發(fā)酵液的預處理和固液分離方法山東農(nóng)業(yè)大學孫中濤預處理和固液分離的目的：1、分離細胞、菌體和其它懸浮顆粒(細胞碎片、核酸和蛋白質(zhì)的沉淀物)。2、除去部分可溶性雜質(zhì)。3、改變?yōu)V液的性質(zhì)（降低粘度等），以利于后繼操作?？偛呗裕?、胞外產(chǎn)物：應盡可能轉(zhuǎn)移到液相中，常用調(diào)pH至酸性或堿性的方法來達到。2、胞內(nèi)產(chǎn)物：首先收集細胞、破壁，生化物質(zhì)釋放到液相，再分離細胞碎片。3、通常，以含生化物質(zhì)的液相為出發(fā)點，進行后繼操作。一、發(fā)酵液的預處理1、改變液體物理性質(zhì)，促進固液分離。細菌及某些放線菌菌體細小，發(fā)酵液粘度
2、大，不能直接過濾，由于菌體自溶，核酸、蛋白質(zhì)及其它有機粘性物質(zhì)的存在會造成濾液渾濁，濾速極慢，因此，在預處理中應采用絮凝或凝聚的方法，設法增大懸浮報中固體粒子的大小，提高其沉降速度，或采用稀釋、加熱等方法降低粘度，以利于過濾。必要性：2、發(fā)酵液雜質(zhì)很多，其中影響最大的是高價無機離子和雜蛋白，預處理時，應盡量除去。高價無機離子危害：在采用離子交換法提煉時，影響樹脂的交換容量。雜蛋白質(zhì)的危害：離子交換法和大網(wǎng)格樹脂吸附法提煉時，會降低吸附能力，萃取時，易產(chǎn)生乳化。過濾或膜過濾時，使濾速下降，膜受到污染。
3、(一)、高價無機離子的去除方法宜加入草酸。草酸溶解度小，用量大時，可用其鹽，如草酸鈉。草酸鈣能促使蛋白質(zhì)凝固，提高濾液質(zhì)量。草酸的回收：四環(huán)類抗生素廢液中，加入硫酸鉛，在60℃下生成草酸鉛。后者在90-95℃下用硫酸分解經(jīng)過濾、冷卻、結(jié)晶后可回收草酸。1、去除鈣離子：2、除去鎂離子：加入三聚磷酸鈉，它和鎂離子形成可溶性絡合物：用磷酸鹽處理，也能大大降低鈣離子和鎂離子的濃度。此法可用于環(huán)絲氨酸的提煉。3、除去鐵離子：可加入黃血鹽，使形成普魯士藍沉淀。（二）、雜蛋白的去除方法蛋白質(zhì)等電點多在pH4.0一
4、5.5，此時溶解度最小。但單靠等電點法不能將大部分蛋白質(zhì)除去。在酸性溶液中，蛋白質(zhì)能與一些陰離子如三氯乙酸鹽、水楊酸鹽、鎢酸鹽、苦味酸鹽、蹂酸鹽、過氯酸鹽等形成沉淀。在堿性溶液，蛋白質(zhì)能與一些陽離子，如Ag1+，Cu2+，Zn2+，F(xiàn)e3+和Pb2+等形成沉淀。等電點法：變性蛋白質(zhì)溶解度較小。最常用方法是加熱。加熱還能使液體粘度降低，加快過濾速度。但熱處理常對原液質(zhì)量有影響，特別是會使色素增多。只適于熱穩(wěn)定的物質(zhì)。熱變性法：應用舉例：1、鏈霉素發(fā)酵液，調(diào)至酸性(pH3.0)，加熱至70℃，維持l／2
5、h，能去除蛋白質(zhì)，使過濾速度增大10一100倍，濾液粘度可降低1/6。2、檸檬酸發(fā)酵液，加熱至80C℃以上，使蛋白質(zhì)變性凝固，降低發(fā)酵液鉆度，大大提高過濾速度。大幅度改變pH，加酒精、丙酮等有機溶劑或表面活性劑等。在抗生素生產(chǎn)中，常將發(fā)酵液pH調(diào)至偏酸性范圍(pH2—3)或較堿性范圍(pH8—9）使蛋白質(zhì)凝固，一般以酸性下除去的蛋白質(zhì)較多。加有機溶劑法通常只適用于所處理的液體數(shù)量較少的場合。使蛋白質(zhì)變性的其它辦法：舉例：1、四環(huán)類抗生素生產(chǎn)中，采用黃血鹽和硫酸鋅的協(xié)同作用生成亞鐵氰化鋅鉀的膠狀沉淀來
6、吸附蛋白質(zhì)，取得很好的效果。2、枯草桿菌發(fā)酵液，常加入氯化鈣和磷酸氫二鈉，生成龐大的凝膠，把蛋白質(zhì)、菌體及不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，從而加快了過濾速度。利用吸附作用除去蛋白質(zhì)：（三）、凝聚和絮凝技術(shù)凝聚：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。絮凝：指在某些高分子絮凝劑存在下，基于架橋作用，使膠粒形成粗大的絮凝團的過程，是一種以物理的集合為主的過程。基本概念：凝聚和絮凝技術(shù)能有效地改變細胞、菌體和蛋白質(zhì)等膠體粒子的分散狀態(tài)，使聚集起來，增大體積，以便于過濾。常用于
7、菌體細小而且粘度大的發(fā)酵液的預處理。菌體或蛋白質(zhì)等膠體粒子表面一般都帶有電荷，帶電原因主要是吸附溶液中的離子或自身基團的電離。通常菌體帶負電荷，由于靜電作用使帶正電荷的粒子被吸附在周圍，在界面上形成了雙電層。但這些正離子還受到熱運動的影響，具有離開膠粒表面的趨勢，在相距膠核表面約一個離子半徑的stern平面以內(nèi)，正離子被緊密柬縛在膠核表面，稱為吸附層或緊密層，在stern平面以外，剩余的正離子則在溶液中擴散開去，距離越遠，濃度越小，最后達到主體溶液的平均濃度，稱為擴散層。雙電層理論：1、凝聚技術(shù)當膠
8、粒在溶液中作相對運動時，總有一薄層液體，隨著它一起滑移，這一薄層，厚度比吸附層稍大，滑移面(剪切面)在圖14—1中用波紋線表示。雙電層結(jié)構(gòu)的電位：1、擴散雙電層的結(jié)構(gòu)：一旦由于布朗(Brown)運動使粒子間距離縮小到它們的擴散層部分重疊時，即產(chǎn)生電排斥作用，阻止了粒子的聚集。ζ電位越大，電排斥作用就越強，膠粒的分散程度也越大。2、水化層：由于膠粒表面的水化作用，形成了水化層，也能阻礙直接聚集。水化膜主要是伴隨膠粒帶電而引起，一旦ζ電位降低或消失，水化層也會隨之減弱或消
