第五章膜过滤法
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第五章微生物的生长及影响因素先介绍如何在实验室或生产实践中使微生物生长,即如何培养微生物;然后介绍微生物生长的规律(包括个体和群体);以及环境条件对微生物生长的影响;最后讨论控制微生物生长特别是有害微生物生长的方法。
生长:微生物个体重量的增加和体积增大的现象。
繁殖:微生物数量增多的现象。
第一节微生物生长一、微生物的培养方法(一)微生物的纯培养及获得方法1.纯培养:微生物学将从一个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代叫作纯培养。
2.获得方法(分离方法):只有分离到微生物的纯菌种,才能研究和利用微生物,目前常用的分离方法有:①释倒平板法:按不同的稀释度将待分离的材料进行稀释(10倍稀释法),然后分别倒平板,培养得到单一菌落,挑取,分离,纯化即得。
②平皿划线法:在培养基表面用接种环平行或连续划线,培养可得单菌落,分离纯化得纯培养。
平行扇形连续③单细胞挑取法:用单细胞挑取仪(显微镜挑取器)在显微镜下直接挑取单个细胞(菌体)进行培养,而获得纯培养的方法。
④选择培养基分离法:用只适于一种微生物生长的培养基培养,结果只有一种微生物生长,挑取即得。
⑤涂抹培养皿分离法:平板上滴0.2ml菌悬液,用玻璃刮棒涂抹,培养后挑取菌落,纯化即得。
另外,有煮沸法分离芽孢杆菌;利用致死温度的不同分离噬菌体。
(二)微生物的培养方法1.好氧培养法:a.实验室:试管斜面,平板。
b.工业:半固体物料(浅盘法,转桶法,厚层培养法)c.食用菌:袋栽法,床栽法。
2.固体培养法:a.实验室:摇瓶培养法,试管液体培养法,三角瓶浅层培养法,小型台式发酵罐等。
b.工业:发酵罐(通用型搅拌发酵罐,气泡塔型发酵罐,其他形式的发酵罐)。
3.厌氧培养法:a.验室:厌氧培养皿,厌氧试管,厌氧罐。
b.工业:液体静置培养法。
二、微生物的同步生长及同步培养方法1.同步培养法:能使培养物中所有的微生物细胞都处于相同的生长阶段的培养方法成为同步培养法。
2.同步生长:培养物中的所有微生物细胞都处于同一生长阶段,并都能同时分裂的生长方式。
生物工业下游技术习题第一章绪论1、何为生化分离工程?其主要研究那些内容?下游加工过程(下游技术):对由生物界自然产生的或由微生物发酵过程、动植物细胞组织培养或酶反应过程等各种生物工业生产过程获得的生物原料(发酵液、培养液、反应液),经提取分离、加工精制成有关生物化工产品的过程(技术)。
由不同生物化工单元操作组成。
研究内容:产品的分离纯化,从混合物(发酵液等)中用最低的投入,获得最高的产出(产物的高得率、高纯度)。
2、试述生物技术下游加工过程的特点及应遵循的原则。
特点:发酵液等为复杂多相系统,属非牛顿性液体,成分复杂多样,固液分离困难。
产物起始浓度低(发酵液起始浓度较低而杂质又较多),常需多步纯化操作;产物(生物物质)通常很不稳定:遇热、极端pH、有机溶剂会引起失活或分解;发酵或培养都是分批操作,生物变异性大,各批发酵液不尽相同,下游加工应有弹性;发酵液不宜久存,应尽快提取。
原则:时间短;温度低;pH适中(在生物物质的稳定范围内);严格清洗消毒。
基因工程产品,生物安全问题3、生化分离工程有那些特点?其包括那几种主要分离方法?4、简述生化分离工程的发展趋势。
操作集成化(减少步骤,提高收率);方法集成化;大分子与小分子分离方法的相互渗透;亲和技术的推广使用和配基的人工合成;优质层析介质的开发;基因工程对下游过程的影响;发酵与提取相耦合。
5、简述生物技术下游加工过程的一般流程。
按生产过程划分,下游技术大致分为4个阶段:a)预处理(发酵液或培养液的预处理和固液分离);b)提取(初步分离纯化);c)精制(高度纯化);d)成品加工(最后纯化);第二章预处理与固-液分离法1、发酵液预处理的目的是什么?主要有那几种方法?预处理:a)预处理目的:改变发酵液的性质,利于固液分离。
b)方法:采用酸化、加热、以降低发酵液的粘度;或加入絮凝剂,使细胞或溶解的大分子聚结成较大颗粒。
目的:分离菌体和其他悬浮颗粒,除去部分可溶性杂质和改变滤液性质,利于提取精制后续工序的顺利进行;菌种不同、发酵液特性不同,预处理方法选择也不同。
纳米膜过滤是介于反渗透与超滤之间的液相膜处理新技术。
其特点为:(1)能截留小分子的有机物并可同时透析除盐,集浓缩透析为一体;(2)操作压力远比反渗透低,具有节约动力的优点。
纳滤膜的性质与特点大多数的纳滤膜是由多层聚合物薄膜组成。
活性层通常带荷负电化学基团。
一般认为纳滤膜是多孔性的,其平均孔径为2nm。
作为一般规律,通常分子量截留范围为100一200道尔顿,纳滤膜具有良好的热稳定性,pH稳定性和有机溶剂的稳定性。
纳米过滤的分离机理纳滤膜不仅具有依靠筛分作用进行分离,也显示有建立在离子电荷密度基础上的选择性,因为膜的离子选择性,对于含有不同自由离子的溶液,透过膜的离子分布是不相同的(透过率随离子浓度的变化而变化),这就是Donnan效应。
Donnan平衡模型对于荷电膜脱盐,多用Donnan平衡模型来解释。
当系统达到平衡时,膜相、水相、溶液相的离子的化学电位应该达到平衡态。
虽然,利用Donna 平衡理论来说明荷电膜的脱盐机理有所依据,而对于在压力下透过膜的机理,还不能从膜、进料及传质过程等多方面来定量描述。
第二节膜材料及其特性膜材料◆纤维素衍生物醋酸纤维素(CA):由纤维素和醋酸反应制得。
是反渗透膜、微滤和超滤的膜材料。
优点:价格便宜,膜的分离和透过性能良好;缺点:pH使用范围窄(pH=4~8),容易被微生物分解以及在高压操作下时间长了容易产生压密,引起透量下降。
硝酸纤维素(CN):由纤维素和硝酸反应制得。
价格便宜,广泛用作透析膜和微滤膜材料。
为了增加膜的强度,一般与醋酸纤维素混合使用。
再生纤维素:纤维素溶于某些溶剂如铜氨溶液并在溶解过程中发生降解,在成膜过程中又回复到纤维素的结构,称为再生纤维素。
广泛用于人工肾透析膜材料和微滤、超滤膜材料。
◆聚砜类是一类具有高机械强度的工程塑料。
是目前最重要、生产量最大的高分子聚合膜。
用途:超滤和微滤的膜材料,多种商品复合膜的支撑层膜材料。
优点:耐酸、耐碱缺点:耐有机溶剂的性能差。