[生物学]生化分离工程第二章发酵液预处理.ppt

第二章 发酵液预处理 工业技术中典型的固体粒子 凝聚技术 絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分子质量可高达数万至一千万以上，长链状结构，其链节上含有许多活性官能团，包括带电荷的阴离子（如---COOH）或阳离子（如---NH2）基团以及不带电荷的非离子型基团。 它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。 （三）不溶性多糖的去除 当发酵液中含有较多不溶性多糖时，黏度增大，固液分离困难，可用酶将其转化为单糖。 第二节 发酵液的过滤 过滤 固液分离方法 2 过滤 定义： 在一定的压力差下，利用多孔性介质截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法称为过滤。 通常发酵液的黏度大，其中的微生物体积小，造成过滤的困难。 在过滤前，一般需对料液进行絮凝或凝聚等预处理，此外可添加助滤剂提高过滤速度。 过滤分类 按料液流动方向的不同 常规过滤（死端过滤）：溶剂和小于膜孔的溶质在压力的驱动下透过膜，大于膜孔的颗粒被截留，通常堆积在膜面上。 错流过滤：在泵的推动下料液平行于膜面流动，与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平。 过滤介质选择 过滤的常用设备： 优点： 真空转鼓过滤机具有自动化程度高、操作连续、处理量大。特别适合固体含量大（10％）的悬浮液的分离，在发酵工业中广泛用于霉菌、放线菌和酵母发酵液或细胞悬浮液的过滤分离。 缺点： 由于受真空度的限制，不适于菌体较小和粘度较大的细菌发酵液的过滤，且过滤所得固相的干度不如加压过滤。 硅藻土的使用方法： 作为过滤介质 预涂在支持介质上 加入到悬浮液中 按支撑单元分： 板框过滤机，叶片式过滤机等 分离实例 乳酸发酵液预处理 分离实例 透明质酸发酵液预处理 作业： 1.名词解释：絮凝；凝聚；混凝 2.发酵液中的高价无机离子和杂蛋白可以采用哪些方法去除？ 3.试述生物工业中常用固液分离设备的原理、特点、及适用范围。 不同类型的细胞分泌目标产物的类型： 动物细胞多分泌到细胞外培养液 植物细胞多为胞内产物 微生物（细菌/酵母/真菌）胞内、胞外 对于胞内产物需要收集菌体或细胞进行破碎。　 概述 大多数情况下，抗生素，胞外酶，一些多糖，及氨基酸等目标产物存在于发酵液中。 有些目标产物存在于生物体中。 尤其是由基因工程菌产生的大多数蛋白质是在细胞内沉积。 脂类物质和一些抗生素包含在生物体中。 概 述 细胞破碎（cell rupture）技术是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内物质包括目的产物成分释放出来的技术。 细胞破碎技术是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质（产品）的基础。 为了研究细胞破碎，提高其破碎率，有必要了解各种微生物细胞壁的组成和结构。 一、细胞壁结构 微生物细胞和植物细胞外层均为细胞壁，细胞壁里面是细胞膜，动物细胞没有细胞壁，仅有细胞膜。 通常细胞壁较坚韧，细胞膜脆弱，易受渗透压冲击而破碎，因此细胞破碎的阻力主要来自于细胞壁。 不同细胞壁的结构和组成不完全相同，故细胞壁的机械强度不同，细胞破碎的难易程度也就不同。 细菌细胞壁结构 细菌细胞壁结构 破碎细菌的主要阻力是来自于肽聚糖的网状结构，其网结构的致密程度和强度取决于聚糖链上所存在的肽键的数量和其交联的程度。 革兰氏阴性菌的细胞壁结构与革兰氏阳性菌有很大不同。 革兰氏阴性菌典型的生物是大肠杆菌，通过这种细胞生产了很多细胞重组的产物。 酵母细胞壁的结构示意图 真菌的细胞壁 真菌的细胞壁较厚，主要由多糖组成，其次还含有较少量的蛋白质和脂类。 不同的真菌，细胞壁的组成有很大的不同，其中大多数真菌的多糖壁是由几丁质和葡聚糖构成，少数含纤维素。 与酵母和细菌的细胞壁一样，真菌细胞壁的强度和聚合物的网状结构有关，不仅如此，它还含有几丁质或纤维素的纤维状结构，所以强度有所提高。 红面包霉菌细胞壁具有同心圆层状结构主要存在三种聚合物 最外层(a)是α-和β-葡聚糖的混合物， 第2层(b)是糖蛋白的网状结构 第3层(c)主要是蛋白质， 最内层(d)主要是几丁质。 微生物细胞壁的形状、强度取决于细胞壁的组成以及它们之间相互关联的程度。 内因：连接细胞壁网状结构的共价键。 外因：各类微生物的遗传信息、培养条件、菌龄、外界环境等。 植物细胞壁的结构 对于已生长结束的植物细胞壁可分为初生壁和次生壁两部分。 初生壁是细胞生长期形成的。初生壁一般较薄（1～3μm），富有弹性。 由多糖和蛋白质构成，多糖主要成分为纤维