發(fā)酵液預(yù)處理和固液分離原理及方法

1、發(fā)酵液預(yù)處理和固液分離原理及方法發(fā)酵液預(yù)處理和固液分離原理及方法摘要：摘要：本文對(duì)發(fā)酵液預(yù)處理的方法、工藝，固液分離原理和工藝進(jìn)行了簡單的闡述讓我們了解到發(fā)酵液預(yù)處理的各種方法與重要性。固液分離是一個(gè)很復(fù)雜的過程，本文從固液分離的理論基礎(chǔ)作為切入點(diǎn)，深入的探討了固液分離原理與工藝。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：發(fā)酵液預(yù)處理固液分離工藝引言引言從微生物發(fā)酵液或細(xì)胞培養(yǎng)液中提取生化物質(zhì)的第一個(gè)重要步驟，就是預(yù)處理和固液分離。其目的不僅在于分離細(xì)胞、菌體和

2、其他懸浮顆粒，還希望除去部分可溶性雜質(zhì)和改變?yōu)V液的性質(zhì)，以利于后續(xù)的各步操作。正文：正文：一、發(fā)酵液預(yù)處理工藝一、發(fā)酵液預(yù)處理工藝各種發(fā)酵產(chǎn)品，由于菌種不同和發(fā)酵液特性不同，其預(yù)處理方法的選擇也有所不同。大多數(shù)發(fā)酵產(chǎn)物存在于發(fā)酵液中，但也有少數(shù)產(chǎn)物存在于菌體中，或發(fā)酵液和菌體中都含有，但無論產(chǎn)物是在胞內(nèi)，還是在胞外或者是菌體本身，首先都要對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行過濾和預(yù)處理，將固、液分開，然后才能從澄清的濾液中采用物理、化學(xué)的方法提取代謝產(chǎn)物，或從

3、細(xì)胞出發(fā)進(jìn)行細(xì)胞破碎、碎片的分離和提取胞內(nèi)產(chǎn)物。預(yù)處理的方法完全取決于可分離物質(zhì)的性質(zhì)，如對(duì)PH和熱的穩(wěn)定性、是蛋白質(zhì)還是非蛋白質(zhì)、分子的質(zhì)量和大小等等。具體方法主要有以下幾種：1、加熱法、加熱法加熱法是最簡單和價(jià)廉的預(yù)處理方法，即把懸浮液加熱到所需溫度并保溫適當(dāng)時(shí)間。加熱可降低液體的黏度，根據(jù)流體力學(xué)的原理，濾液通過濾餅的速率與液體的黏度成反比，可見降低液體黏度可有效提高過濾速率；同時(shí)，在適當(dāng)溫度和受熱時(shí)間下可使蛋白質(zhì)凝聚，形成較大顆

4、粒的凝聚物，進(jìn)一步改善了發(fā)酵液的過濾特性。例如，鏈霉素發(fā)酵液，調(diào)酸至PH3.0后，加熱至70℃，維持半小時(shí)，其黏度下降至原來的16，過濾速率可增大10～100倍。使用加熱法時(shí)必須嚴(yán)格控制加熱溫度和時(shí)間。首先，加熱的溫度必須控制在不影響目的產(chǎn)物活性的范圍內(nèi)；其次，溫度過高或時(shí)間過長，會(huì)使細(xì)胞溶解，胞內(nèi)物質(zhì)外溢，增加發(fā)酵液的復(fù)雜性，影響產(chǎn)物后續(xù)的分離與純化。因此，加熱法的關(guān)鍵取決于產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。2、調(diào)節(jié)懸浮液的、調(diào)節(jié)懸浮液的PHPH值機(jī)高

5、分子聚合物，如聚丙烯酰胺類衍生物和聚苯乙烯類衍生物等；②無機(jī)高分子聚合物，如聚合鋁鹽和聚合鐵鹽等；③天然有機(jī)高分子絮凝劑，如海藻酸鈉、明膠、骨膠、殼聚糖等。目前最常用的絮凝劑是有機(jī)合成的聚丙烯酰胺類衍生物，其優(yōu)點(diǎn)是用量少（一般以mgL計(jì)），絮凝速度快，分離效果好，應(yīng)用廣泛；缺點(diǎn)是具有一定毒性。4、添加助濾劑、添加助濾劑助濾劑是一種不可壓縮的多孔微粒，它能使濾餅疏松，濾速增大。這是因?yàn)槭褂弥鸀V劑后，懸浮液中大量的細(xì)微粒子被吸附到助濾劑的表

6、面上，從而改變了濾餅結(jié)構(gòu)，使濾餅的可壓縮性下降，過濾阻力降低。常用的助濾劑有硅藻土、纖維素、石棉粉、珍珠巖、白土、炭粒和淀粉等。其中最常用的是硅藻土，它具有極大的吸附和滲透能力，能濾除0.1～1.0μm的粒子，而且化學(xué)性能穩(wěn)定，既是優(yōu)良的過濾介質(zhì)，同時(shí)也是優(yōu)良的助濾劑。5、添加反應(yīng)劑、添加反應(yīng)劑在某些情況下，通過添加一些不影響目的產(chǎn)物的反應(yīng)劑，可消除發(fā)酵液中某些雜質(zhì)對(duì)過濾的影響，從而提高過濾速率。加入的反應(yīng)劑與某些可溶性鹽類發(fā)生反應(yīng)，生

7、成不溶性沉淀，如CaSO4、AlPO4等。生成的沉淀物能防止菌體粘結(jié)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)，另外沉淀物本身可作為助濾劑，并且能使膠狀物和懸浮物凝固，從而改善過濾性能。若能正確選擇反應(yīng)劑和反應(yīng)條件，則可使過濾速率提高3～10倍。如果發(fā)酵液中含有不溶性的多糖物質(zhì)，則最好先用酶將它轉(zhuǎn)化為單糖，以提高過濾速率。例如，萬古霉素用淀粉作培養(yǎng)基，發(fā)酵液過濾前加入0.025%的淀粉酶，攪拌30min后，再加2.5%硅藻土作助濾劑，可使過濾速率提高5倍。6

8、、其他方法其他方法發(fā)酵液中雜質(zhì)很多，其中有些雜質(zhì)不僅直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和得率，同時(shí)對(duì)后續(xù)的提取和精制有很大影響，因此，在預(yù)處理時(shí)，必須采用適當(dāng)方法使這些雜質(zhì)沉淀，在固液分離時(shí)除去，以利于后面的提取和精制過程能順利進(jìn)行。(1)添加草酸鹽除去高價(jià)無機(jī)離子（主要是Ca2、Mg2和Fe2等）(2)去除雜蛋白的主要方法①沉淀法：Pro是兩性物質(zhì)，在酸性溶液中，能與一些陰離子如三氯乙酸鹽、水楊酸鹽、苦味酸鹽等形成沉淀，在堿性溶液中，能與一些陽離子如A