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1、發(fā)酵液預處理和固液分離方法預處理的定義：以培養(yǎng)液和發(fā)酵液為出發(fā)點，設法將細胞(菌體)富集或除去，使所需目標產物轉移至液相，除去其它懸浮顆粒(如培養(yǎng)基殘渣、菌體或絮凝體等)以及改善濾液性狀，以利于后續(xù)各步操作。一、預處理無論是胞內還是胞外產物，都涉及細胞的富集或固體懸浮物的分離除去。常用方法：過濾、離心。1.固液分離速度主要取決于介質的理化性質：主要影響因素菌體大小和黏度：菌體小、黏度大，不利于分離A.不能直接過濾B.高速離心能耗大C.膜分離易污染雜質高價無機離子(Ca2+、Mg2+、Fe3+)：影響離子交換的容量蛋白質：降低離子交換和大孔吸附能力，有機溶劑萃取或兩水相提取
2、時出現(xiàn)乳化2.凝聚和絮凝技術凝聚：在中性鹽的作用下，由于雙電層排斥電位降低，而使膠體體系不穩(wěn)定。凝聚：在某些高分子絮凝劑存在下，基于架橋作用使細胞凝聚成粗大凝絮團的過程。定義膠體粒子表面雙電層結構細胞、菌體或蛋白質等膠體粒子帶有負電荷形成雙電層。粒子周圍正離子存在兩種作用力：靜電力和熱運動。因此分裂成兩部分。膠核表面stern層Stern層外擴散層雙電層φs膠核表面電位，整個雙電層上的電位φdStern平面上的電位ξ電位電動電位，滑動面上的電位三種電位三種電位中，只有ξ電位可以實際測量。它是控制膠粒間電排斥的作用的電位，可用來表征雙電層的特征。雙電層結構ξ電位越大，電排斥
3、越大，分散狀態(tài)越穩(wěn)定。膠體表面水化水化層阻礙膠粒間直接聚集。膠粒能保持分散狀態(tài)度原因ξ電位但基本公式D：水的介電常數(shù)。q：膠體的電動電荷密度(滑動面上的電荷密度)。δ是膠體擴散層的有效厚度，不能直接測定。δ與溶液離子強度有關。ζ電位與擴散層厚度δ和電動電荷密度q成正比，而δ又與溶液中離子強度有關。增加溶液中離子強度會減少ζ電位。當雙電層斥力不足以抗衡范德華力的時，膠粒會能凝聚。反離子價數(shù)價數(shù)越高凝聚能力越強Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+常用凝聚劑:明礬、氯化鋁、氯化鐵和硫酸鋅。離子強度溶液離子強度越高，凝聚力越強影響因素高分子聚合物絮凝
4、劑絮凝劑多是長鏈水溶性聚合物。可以分為非離子性、陰離子性(含羧基)和陽離子(含氨基)。機理：分別吸附在不同膠粒表面，產生架橋連接。必要條件：鏈足夠長超過膠粒間的有效排斥距離。有機聚丙烯酰氨、聚乙烯亞胺、聚丙烯酸、聚苯乙烯無機聚合鋁鹽、聚合鐵鹽天然殼聚糖、葡聚糖、明膠、海藻鹽微生物粘多糖、糖蛋白、纖維素分類陽離子絮凝劑降低粒子間排斥力、架橋非離子絮凝劑通過氫鍵和范德華力交橋機理影響因素發(fā)酵液性質：細胞濃度、表面電荷種類和多少絮凝劑加量過量引起飽和，在每個膠粒上形成覆蓋層，使膠粒再次被穩(wěn)定分子量分子量增大，架橋作用加強。但過大，水溶性降低pH值影響官能團的解離度，使卷曲態(tài)變成
5、伸展態(tài)。攪拌速度和時間加入初期應高速，有利于均勻分散。接下來應是低速，有利于絮凝團增大。雜蛋白的去除等電點酸性：pH4.5-5.5去除雜蛋白較多堿性：pH7.5-8.5變性使液體黏度減低，蛋白變性。也會使色素增多加熱加入有機溶劑、表面活性劑沉淀劑酸性：三氯乙酸、水楊酸、苦味酸堿性：Ag+,Cu2+,Zn2+,Fe3+,Pb2+高價無機離子去除Ca2+加草酸(貴)，注意回收Mg2+不能用草酸，三聚磷酸鈉(Na3P3O10)用磷酸鹽可以大大降低鈣、鎂離子濃度Fe3+加入黃血鹽二、固液分離目的收集胞內產物的細胞或菌體，除去液相收集含目標產物的液相，如細胞、菌體離心過濾1.影響因
6、素發(fā)酵液是非牛頓流體。因素細胞或菌體的大小、形狀介質的黏度菌體的大小粒子越小，難度越大真菌和絮凝體，容易分離，可用常規(guī)過濾細菌和細胞碎片，離心過濾難。用高速離心或需預處理。黏度與分離速度成反比影響因素細胞和軍提到種類和濃度蛋白、核酸含量使黏度增大培養(yǎng)基成分染菌發(fā)酵液，黏度增大2.過濾衡量過濾性質的指標是濾餅的質量比阻rBm:可壓縮系數(shù)(0.5~0.8)過濾緩慢加壓，長時間內壓力<0.05MPa。最終壓力<0.4MPa。操作壓力過大會使過濾速度很快下降。恒壓下，rB為常數(shù)q為單位面積的濾液量主要設備:板框過濾器和鼓式真空過濾器板框過濾器優(yōu)點過濾面大、適應性強、結構簡單缺點不
7、連續(xù)操作、設備沉重、勞動強度大、衛(wèi)生條件差、非生成時間長鼓式真空過濾器實現(xiàn)自動控制、但差較小。離心分離顆粒沉降速度upρp顆粒密度、ρm液體密度、η液體黏度影響離心的因素1.粒徑d越大、易沉降2.密度差越大、易沉降3.黏度η越小、易沉降速度差別低速：收集細胞、菌體、培養(yǎng)基大的固體顆粒高速：分離細胞碎片、較大的細胞器、生物大分子鹽析沉淀物等較小固體顆粒超速：生物大分子、細胞器、病毒等分子水平微粒分離優(yōu)點：與常規(guī)過濾相比、離心分離的速度大、效率高、操作衛(wèi)生適合大規(guī)模分離。缺點：投資費用高、能耗較大。全發(fā)酵液提取研究趨勢膜技術如膜直
