发酵液的预处理及回收ppt课件.pptxVIP

第二章发酵液的预处理和菌体的回收;;工业技术中典型的固体粒子;发酵液的预处理;滤饼的过滤速率;（一）发酵液过滤特性的改变

目的：通过对发酵液进行适当的预处理，即可改善其流体性能，降低滤饼阻力，提高过滤与分离的速率。

方法：调酸(等电点)、热处理、电解质处理、添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加反应剂、冷冻—解冻及添加助滤剂等。;;3凝聚与絮凝

采用凝聚和絮凝技术能有效改变细胞、细胞碎片及溶解大分子物质的分散状态，使其聚结成较大的颗粒，便于提高过滤速率。除此之外，还能有效地除去杂蛋白质和固体杂质，提高滤液质量。因此，凝聚和絮凝是目前工业上最常用的预处理方法之一。常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理。

;凝聚作用就是向胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质中异电离子作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集（1mm左右）的现象。

Al3+Fe3+H+Ca2+Mg2+K+Na+Li+。

常用的凝聚电解质有硫酸铝(明矾)、氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁、石灰、硫酸锌、碳酸镁等。;

絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联接时，形成粗大的絮凝团（10mm）的过程。絮凝是一种以物理的集合为主的过程。

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，它们具有长链状结构，其链节上含有许多活性官能团，这些基团通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。

;絮凝剂的化学结构;根据其活性基团在水中解离情况的不同，絮凝剂可分为非离子型、阴离子型和阳离子型三类。

根据其来源的不同，工业上使用的絮凝剂又可分为如下三类：

(1)有机高分子聚合物，如聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙类衍生物。

(2)无机高分子聚合物，如聚合铝盐、聚合铁盐等。

(3)天然有机高分子絮凝剂，如聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等。

;絮凝效果与絮凝剂的加量、相对分子质量和类型、溶液的pH、搅拌转速和时间等因素有关。;带负电荷的菌体

或蛋白质;4加入助滤剂

助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，吸附胶体，扩大过滤面积，滤速增大。

常用的助滤剂有硅藻土、纤维素、石棉粉、珍珠岩、白土、炭粒、淀粉等，其中最常用的是硅藻土。

助滤剂的使用方法有两种：一种是在过滤介质表面预涂助滤剂，另一种是直接加入发酵液，也可两种方法同时兼用。;助滤剂使用要点;5加入反应剂

利用反应剂和某些可溶性盐类发生反应生成不溶性沉淀。

作用：生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构，沉淀本身可作为助滤剂，并且能使胶状物和悬浮物凝固，消除发酵液中某些杂质对过滤的影响，从而改善过滤性能。

举例：如在新生霉素发酵液中加入氯化钙和磷酸钠。

环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸处理，生成磷酸钙沉淀。;（二）发酵液的相对纯化

高价无机离子的存在：

影响树脂对生化物质的交换容量。

可溶性蛋白质的存在：

降低离子交换和吸附法提取时交换容量和吸附能力；在有机溶剂法或双水相萃取时，易产生乳化现象，使两相分离不清；在常规过滤或膜过滤时，易使过滤介质堵塞或受污染，影响过滤速率。

;;2杂蛋白质的除去

(1)沉淀法

蛋白质在酸性溶液中，能与一些阴离子，如三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等形成沉淀；在碱性溶液中，能与一些阳离子如Ag+、Cu2+、

Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。

(2)吸附法

加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。

例如：在枯草芽孢杆菌发酵液中，加入氯化钙和磷酸氢二钠，两者生成庞大的凝胶，把蛋白质、菌体及其他不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，从而可加快过滤速率。

;(3)变性法

加热，大幅度调节pH，加酒精等有机溶剂或表面活性剂等。

例如：在抗生素生产中，常将发酵液pH调至偏酸性范围(pH2～3)或较碱性范围(pH8～9)使蛋白质凝固，一般以酸性下除去的蛋白质较多。

变性法的局限性：加热法只适合于对热较稳定的目的产物；极端pH也会导致某些目的产物失活，并且要消耗大量酸碱；而有机溶剂法通常只适用于所处理的液体数量较少的场合。;二、固液分离

发酵液固液分