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第三章生物材料的预处理、细胞破碎和液-固分离

第一节预处理及固液分离

一、预处理的依据

1、生物活性物资存在方式与特点

胞内

胞外

成分复杂

含量不一

2、后续操作要求

如果后续操作有离子交换法，对无机离子等要求高。

3、目的物的稳定性

有效成分的生理活性不断变化

较稳定物可以用剧烈的变形处理除杂

二、动物材料的预处理

绞肉机

冻融

高压匀浆器

三、发酵液(培养液)的预处理

预处理的目的

?改变发酵液(培养液)的物理性质，以利于固液分离。主要方法有：加热、凝聚与絮凝、

使用助滤剂。

?去除发酵液(培养液)中部分杂质以利于后续各步操作。

预处理的方法

（一）、加热

加热是最简单和经济的预处理方法，即把发酵液(培养液)加热到所需温度并保温适当时

间。加热能使杂蛋白变性凝固，从而降低发酵液(培养液)的粘度，使固液分离变得容易。但

加热的方法只适合对热稳定的生物活性物质。

预处理的方法

（二）、凝聚和絮凝

凝聚和絮凝在预处理中，常用于细小菌体或细胞(分泌胞外产物)、细胞的(分泌胞内产物)

碎片以及蛋白质等胶体粒子的去除。其处理过程就是将一定的化学药剂预先投加到发酵液

(或培养液)，改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，使它们聚

集成可分离的絮凝体，再进行分离。但是应当注意，凝聚和絮凝是两种方法，两个概念，其

具体处理过程也是有差别的。

1.凝聚

凝聚是指在某些电解质作用下，破坏细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使胶

体粒子聚集的过程。

凝聚剂主要是一些无机类电解质，由于大部分被处理的物质带负电荷(如细胞或菌体一

般带负电荷)，因此工业上常用的凝聚剂大多为阳离子型，分为无机盐类、金属氧化物类。

常用的无机盐类凝聚剂有：Al2(SO4)3?18H2O(明矾)、AlCl3?6H2O、FeCl3、ZnSO4、MgCO3

等;常用的金属氧化物类凝聚剂有：Al(OH)3、Fe3O4、Ca(OH)2或石灰等。

2.絮凝

絮凝是指使用絮凝剂(通常是天然或合成的大分子量聚电解质)，在悬浮粒子之间产生

架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。

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常用的絮凝剂有聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、、聚丙烯酸钠和聚苯乙烯磺酸。

影响絮凝效果的因素很多，主要是絮凝剂的分子量，絮凝剂用量，溶液pH，搅拌速度

和时间等。

（三）、使用惰性助滤剂

工业生产中有时需加入某些固体物质，以加速过滤速度，提高滤液质量，这种能提高过

滤速度的物质称为助滤剂

助滤剂的使用方法有两种：①在过滤前先在过滤介质表面预涂(铺)一层助滤剂。②助滤

剂按一定比例均匀加入待过滤的料液中。

常用的惰性助滤剂有硅藻土、珍珠岩、混合助滤剂(硅藻土或珍珠岩与石棉)、纤维

素和活性炭。

助滤剂的选择要点如下：

(1)粒度选择

(2)根据过滤介质和过滤情况选择助滤剂的品种

(3)用量选择

四、去除杂蛋白质的其它方法

1.等电点沉淀

蛋白质在等电点时溶解度最小，能沉淀而除去。

2.