第五章 固液分离20120302.

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1、复复 习习复复 习习复复 习习 复习复习复复 习习第五章第五章 细胞破碎、蛋白质复性和固液分离细胞破碎、蛋白质复性和固液分离第四节第四节 固液分离固液分离 固液分离的方法固液分离的方法 一、过滤（举例说明膜过滤）一、过滤（举例说明膜过滤） 二、离心沉降二、离心沉降 三、泡沫分离三、泡沫分离 四、双水相萃取四、双水相萃取发酵液的固液分离 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。第五章第五章 细胞破碎、蛋白质复性和固液分离细胞破碎、蛋白质复性和固液分离第四节第四节 固液分离固液分离发酵液的过滤发酵液的过滤 微生物发酵液中含有大量菌

2、体、细胞或细微生物发酵液中含有大量菌体、细胞或细胞碎片以及残余的固体培养基成分。过滤胞碎片以及残余的固体培养基成分。过滤就是将悬浮在发酵液中的固体颗粒与液体就是将悬浮在发酵液中的固体颗粒与液体进行分离的过程。进行分离的过程。 在过滤操作中，要求滤速快，滤液澄清并在过滤操作中，要求滤速快，滤液澄清并且有高的收率。且有高的收率。第五章第五章 细胞破碎、蛋白质复性和固液分离细胞破碎、蛋白质复性和固液分离第四节第四节 固液分离固液分离影响过滤速度的因素影响过滤速度的因素: 1.菌种。菌种。 2.发酵条件。发酵条件。2.1培养基的组成培养基的组成2.2未用完的培养基未用完的培养基2.3消沫油消沫油2.4

3、发酵周期发酵周期第五章第五章 细胞破碎、蛋白质复性和固液分离细胞破碎、蛋白质复性和固液分离第四节第四节 固液分离固液分离1.菌种对过滤速度影响菌种对过滤速度影响 真菌的菌丝比较粗大真菌的菌丝比较粗大，如青霉菌的菌丝直径可达，如青霉菌的菌丝直径可达10m，发酵液容易过滤，不需特殊处理。其滤，发酵液容易过滤，不需特殊处理。其滤渣呈紧密饼状物，很容易从滤布上刮下来，故可渣呈紧密饼状物，很容易从滤布上刮下来，故可采用鼓式真空过滤机过滤。采用鼓式真空过滤机过滤。 放线菌发酵液菌丝细而分枝，交织成网络状放线菌发酵液菌丝细而分枝，交织成网络状。如。如链霉素发酵液菌丝仅链霉素发酵液菌丝仅0.51.0m左右，还

4、含有很左右，还含有很多多糖类物质，粘性强，过滤较困难，一般需经多多糖类物质，粘性强，过滤较困难，一般需经预处理，以凝固蛋白质等胶体。预处理，以凝固蛋白质等胶体。 细菌发酵液的菌体更细小细菌发酵液的菌体更细小，因此，过滤十分因准，因此，过滤十分因准，如不用絮凝等方法预处理发酵液，往往难以采用如不用絮凝等方法预处理发酵液，往往难以采用常规过滤的设备来完成过滤操作。常规过滤的设备来完成过滤操作。第五章第五章 细胞破碎、蛋白质复性和固液分离细胞破碎、蛋白质复性和固液分离第四节第四节 固液分离固液分离2.1培养基的组成对过滤速度影响培养基的组成对过滤速度影响 用黄豆粉、花生粉作氮源、淀粉作碳源会用黄豆粉

5、、花生粉作氮源、淀粉作碳源会使过滤困难；使过滤困难； 发酵后期加消泡油或剩余大量末用完的培发酵后期加消泡油或剩余大量末用完的培养基也会使过滤困难。养基也会使过滤困难。第五章第五章 细胞破碎、蛋白质复性和固液分离细胞破碎、蛋白质复性和固液分离第四节第四节 固液分离固液分离2.4发酵周期对过滤的影响发酵周期对过滤的影响 正确选择发酵终了时间对过滤影响很大。正确选择发酵终了时间对过滤影响很大。在菌体丝自溶前必须放罐，因为细胞自溶在菌体丝自溶前必须放罐，因为细胞自溶后的后的 分解产物一般很难过滤。有时延长发分解产物一般很难过滤。有时延长发酵周期虽能使发酵单位有所提高，但严重酵周期虽能使发酵单位有所提高

6、，但严重影响发酵液质量，使色素和胶状杂质增多、影响发酵液质量，使色素和胶状杂质增多、过滤困难，最终造成成品质量降低。过滤困难，最终造成成品质量降低。第五章第五章 细胞破碎、蛋白质复性和固液分离细胞破碎、蛋白质复性和固液分离第四节第四节 固液分离固液分离改善过滤性能的方法改善过滤性能的方法1.等电点等电点2.蛋白质变性蛋白质变性3.吸附吸附4.凝聚和絮凝凝聚和絮凝5.加入助滤剂加入助滤剂6.直接在发酵液中形成填充直接在发酵液中形成填充-凝固剂凝固剂7.酶解作用酶解作用第五章第五章 细胞破碎、蛋白质复性和固液分离细胞破碎、蛋白质复性和固液分离第四节第四节 固液分离固液分离 助滤剂是一种不可压缩的多

7、孔微粒，它能使滤饼助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。疏松，滤速增大。 过滤助剂可解决两个问题过滤助剂可解决两个问题滤饼的可压缩性问题滤饼的可压缩性问题小粒子如菌丝碎片和细菌细胞，会渗入到转鼓真空过小粒子如菌丝碎片和细菌细胞，会渗入到转鼓真空过滤预覆盖层内部。使得预覆盖层的部分孔被堵塞，影滤预覆盖层内部。使得预覆盖层的部分孔被堵塞，影响了渗透性。加入助滤剂可以解决这一问题响了渗透性。加入助滤剂可以解决这一问题 常用的过滤助剂常用的过滤助剂 硅藻土、珍珠岩、磨碎的木浆、淀粉硅藻土、珍珠岩、磨碎的木浆、淀粉第五章第五章 细胞破碎、蛋白质复性和固液分离细胞破碎、蛋白质复性和固液

8、分离第四节第四节 固液分离固液分离 助滤剂的加入有两种方法：助滤剂的加入有两种方法：在滤布上预先铺一层助滤剂在滤布上预先铺一层助滤剂(12mm)，该方法，该方法，会使滤速降低，但滤液透明度会使滤速降低，但滤液透明度直接加入发酵液中（助滤剂的用量，有一条经直接加入发酵液中（助滤剂的用量，有一条经验规则可供参考，即助滤剂用量若等于悬浮液验规则可供参考，即助滤剂用量若等于悬浮液中固体含量时，滤速最快。）中固体含量时，滤速最快。）第五章第五章 细胞破碎、蛋白质复性和固液分离细胞破碎、蛋白质复性和固液分离第四节第四节 固液分离固液分离 填充填充-凝固剂凝固剂 改善过滤性能较好的方法是加入一些反应剂，它们

9、能相改善过滤性能较好的方法是加入一些反应剂，它们能相互作用，或和某些溶解性盐类发生反应生成不溶解的沉互作用，或和某些溶解性盐类发生反应生成不溶解的沉淀淀(CaSO(CaSO4 4，AlPOAlPO4 4等等) )。生成的沉淀能使菌丝具有块状结构，。生成的沉淀能使菌丝具有块状结构，沉淀本身即可作为助滤剂，还能使胶状物和悬浮物凝固，沉淀本身即可作为助滤剂，还能使胶状物和悬浮物凝固， 如新生霉素发酵液中加入氯化钙和磷酸钠，生成的磷酸如新生霉素发酵液中加入氯化钙和磷酸钠，生成的磷酸钙可作为填充钙可作为填充- -凝固剂。凝固剂。 一方面作为助滤剂，另一方面还可使某些蛋白质凝固。一方面作为助滤剂，另一方面

10、还可使某些蛋白质凝固。 又如环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸处理，生成的磷酸又如环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸处理，生成的磷酸钙沉淀，能使悬浮物凝固。多余的磷酸根离子，还能除钙沉淀，能使悬浮物凝固。多余的磷酸根离子，还能除去钙、镁离子。并且在发酵液中不会引入其它阳离子而去钙、镁离子。并且在发酵液中不会引入其它阳离子而影环环丝氨酸的离子交换吸附。正确选择反应剂和反应影环环丝氨酸的离子交换吸附。正确选择反应剂和反应条件，能使过滤速度提高条件，能使过滤速度提高310310倍。倍。第五章第五章 细胞破碎、蛋白质复性和固液分离细胞破碎、蛋白质复性和固液分离第四节第四节 固液分离固液分离 酶解作用酶解作用 如发

11、酵液中有不溶解的多糖存在则最好用如发酵液中有不溶解的多糖存在则最好用酶将它转化为单糖，以提高过滤速度。例酶将它转化为单糖，以提高过滤速度。例如万古霉素用淀粉作培养基，加入淀粉酶如万古霉素用淀粉作培养基，加入淀粉酶后，能使过滤速度加快。后，能使过滤速度加快。发酵液的过滤发酵液的过滤目前主要有目前主要有3种膜过滤种膜过滤:微孔过滤，用于分离固体颗粒如细胞、细胞碎片、微孔过滤，用于分离固体颗粒如细胞、细胞碎片、包涵体及蛋白质沉淀物；包涵体及蛋白质沉淀物；超滤，用于浓缩大分子物质如蛋白质、核酸、多超滤，用于浓缩大分子物质如蛋白质、核酸、多糖；糖；反渗透，用于小分子如抗菌素、氨基酸溶液中脱反渗透，用于小