02发酵液的预处理和固液分离.ppt

第二章 发酵液的预处理和固液分离
1
生物技术下游加工过程的一般步骤
2
预处理和固液分离内容
固液分离
发酵液
胞外
上清液/滤液
预处理
提取生化物质的第一步,分两部分:
胞内
富集细胞
3
发酵液成分很复杂,包含菌(细胞)体,胞内外代谢产物,及剩余的培养基残分等。
不管人们所需要的产物是胞内还是胞外,都首先要进行培养液的预处理和固液分离开,才能进行后续操作:
对于胞外产物,可先将菌体或其他悬浮杂质去除,才能从澄清的滤液中提取代谢产物。
对于胞外产物,首先富集菌体,再进行细胞破碎和碎片分离,然后提取胞内产物。
4
发酵液的预处理(Pretreatment )
5
为何要对发酵液进行预处理?
发酵液的基本特性
发酵产物浓度较低,大多为1-10%,
悬浮物颗粒小,细胞的相对密度与培养液相似。
可压缩性
液相粘度大,大多为非牛顿型流体;
悬浮状态稳定:双电层、水化膜、布朗运动
6
为何要对发酵液进行预处理?
固液分离方法主要是过滤和离心。
对于细菌及某些放线菌,菌体细小,液体粘度大,不能直接过滤,若用高速离心,能耗很大,设备昂贵。若用膜分离技术(如微滤)易产生膜污染,通量降低。
发酵液中由于菌体自溶,核酸、蛋白质及其它有机粘性物质的存在也会影响固液分离。
因而寻找一种经济有效的方法来提高固液分离速度显得十分必要。预处理是生化物质分离纯化过程中必不可少的首要步骤
7
预处理的目的
促进从悬浮液中分离固形物的速度,提高固液分离的效率:
⑴改变发酵液的物理性质,包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸,降低液体黏度。
⑵相对纯化,去除发酵液中的部分杂质(高价无机离子、杂蛋白质、及色素、热原质、毒性物质等有机物质),以利于后续各步操作。
⑶尽可能使产物转入便于后处理的一相中(多数是液相);
8
预处理的方法
凝聚和絮凝 Coagulation and ulation
加热法 Heating
调节悬浮液的pH值 Regulation of pH
杂蛋白的去处 Removal of useless protein
高价无机离子的去处 Removal of anic ion
助滤剂Filter aids和反应剂 Reactant
9
一凝聚和絮凝在发酵液预处理中的应用
凝聚与絮凝处理过程就是将化学药剂预先投加到悬浮液中,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,使其聚集起来,增大体积以便固液分离。
凝聚和絮凝技术常用于菌体细小而且黏度大的发酵液的预处理中。
10