发酵液的固液分离.
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发酵液的预处理和固液分离方法综述摘要:从微生物发酵液或细胞培养液中提取生化物质的第一个重要步骤,就是预处理和固液分离。
其目的不仅在于分离细胞、菌体和其他悬浮颗粒,还希望除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质,以利于后续的各步操作。
关键字:预处理固液分离正文:一、发酵液预处理微生物发酵和细胞培养的目标产物主要有菌体、胞内产物和胞外产物三类物质。
从发酵液和细胞培养液中提取所需的生化物质,第一步就需进行预处理,以便于固液分离,使代谢产物后续的分离纯化工序顺利进行。
其原因有三个方面:首先,发酵液多为悬浮液,粘度大,为非牛顿型流体,不易过滤,而所需的生化物质往往只有分布在液相,才能有效地提纯。
并且,在有些发酵液中,菌体自溶,核酸、蛋白质及其他有机粘性物质这三类物质会造成滤液混浊、滤速极慢,必须设法增大悬浮物的颗粒直径,提高沉降速度,以利于过滤;其次,目标产物在发酵液中的浓度通常较低;此外,发酵液的成分复杂,大量的菌丝体、菌种代谢物和剩余培养基会对提取造成很大的影响。
所以,对发酵液进行适当的预处理,从而分离细胞、菌体和其他悬浮颗粒(如细胞碎片、核酸以及蛋白质的沉淀物),并除去部分可溶性杂质和改变发酵液的过滤性能,是生化物质分离纯化过程中必不可少的首要步骤。
预处理方法要根据发酵产品、所用菌种和发酵液特性来选择。
大多数发酵产品存于发酵液中,少数存于菌体中,而发酵液和菌体中都有产物存在的情形也比较常见。
如果目的产物是胞外产物,则通过离心或过滤实现固液分离,使其转入液相;而对于胞内产物而言,收集细胞是预处理的首要一步。
细胞经破碎或整体细胞萃取使目的产物释放,转入液相,再进行细胞碎片的分离。
如果所需的产物为细胞,离心或过滤所得固相经干燥等过程就可得到菌体。
图1-1为生化产品分离纯化的一般步骤,图中虚线以上为预处理过程示意图。
图1-1 生化产品分离纯化的一般步骤【1】1.1 预处理简述发酵液经过预处理,一些物理性质会改变,从悬浮液中分离固形物的速度随之提高,过滤操作更易进行;在预处理过程中,产物大多转移进入易于后处理的相中(一般为液相)。
第二章发酵液的预处理和固液分离的方法一、名词1、凝聚: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。
2、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。
3、混凝:对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂通常会与无机电解质凝聚剂搭配使用。
在发酵液中首先加入无机电解质凝聚剂,使得悬浮粒子间的相互排斥能降低,脱稳而凝聚成微粒,然后再加入絮凝剂,通过分子间引力和氢键作用产生吸附架桥形成絮凝团的过程。
这种包括凝聚和絮凝机理的过程称为混凝。
4、亲和絮凝:利用絮凝剂和细胞膜表面某种组分间具有的专一性亲和连接作用而产生吸附架桥。
如硼酸盐(四硼酸纳)可与多羟基的糖类化合物(甘露糖醇、山梨糖醇)发生专一性亲和连接作用而产生吸附架桥。
5、凝聚价:电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示,使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度(毫摩尔/升)6、过滤:过滤是借助过滤介质,将悬浮在发酵液中的固体颗粒与液体进行分离的过程。
7、质量比阻:衡量过滤特性的主要指标是滤饼的质量比阻(r B),表示单位滤饼厚度的阻力系数,与滤饼结构特性有关。
8、离心技术:离心技术是借助离心机旋转所产生的离心力,对具有不同沉降系数或浮力密度的物质进行分离、浓缩和提纯的一项技术;其目的是达到固-液或液-液的分离。
9、分离因子(Z):离心力/重力加速度(g)的比值,也称为相对离心力(RCF)。
衡量离心程度的一个参数,用于离心机的分类。
10、沉降系数:指单位离心力作用下颗粒沉降的速度。
一般用斯维德贝格单位(Svedbergs) S 表示,1S =10−13s。
11、壁效应:由于溶剂在层析容器周壁附近流动不均匀造成分离区带在边缘部分扩散和弯曲的现象。
发酵产品分离纯化的一般过程
首先,在发酵生产过程中,微生物或酵母等生物体产生的目标产物通常存在于发酵液中。
为了提取这些目标产物,首先需要将微生物细胞破碎。
这可以通过机械破碎、超声波破碎或化学方法来实现。
细胞破碎后,产物与发酵液中的其他组分混合在一起。
接下来是固液分离的步骤,通过离心、过滤或沉淀等方法将产物与发酵液中的固体颗粒或其他杂质分离开来。
这一步骤可以去除细胞残渣、蛋白质、DNA、RNA等杂质,从而得到相对纯净的目标产物。
随后是蛋白质纯化的过程,通常使用离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析等方法,将目标产物与其他蛋白质分离开来,以获得更纯净的产物。
在蛋白质纯化的基础上,还需要进行浓缩和干燥的步骤。
浓缩可以通过膜分离、冷冻干燥等方法,将产物的体积减小,浓缩产物中的目标物质。
最后,干燥可以将产物转化为固体形式,延长其保存期限。
总的来说,发酵产品的分离纯化过程是一个复杂的过程,需要经过多个步骤,包括细胞破碎、固液分离、蛋白质纯化、浓缩和干燥等,以获得纯净的目标产物。
这些步骤需要根据具体的产物特性和生产要求进行选择和优化,以确保最终获得高纯度的发酵产品。
发酵液预处理和固液分离原理及方法摘要:本文对发酵液预处理的方法、工艺,固液分离原理和工艺进行了简单的阐述让我们了解到发酵液预处理的各种方法与重要性。
固液分离是一个很复杂的过程,本文从固液分离的理论基础作为切入点,深入的探讨了固液分离原理与工艺。
关键词:发酵液预处理固液分离工艺引言从微生物发酵液或细胞培养液中提取生化物质的第一个重要步骤,就是预处理和固液分离。
其目的不仅在于分离细胞、菌体和其他悬浮颗粒,还希望除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质,以利于后续的各步操作。
正文:一、发酵液预处理工艺各种发酵产品,由于菌种不同和发酵液特性不同,其预处理方法的选择也有所不同。
大多数发酵产物存在于发酵液中,但也有少数产物存在于菌体中,或发酵液和菌体中都含有,但无论产物是在胞内,还是在胞外或者是菌体本身,首先都要对发酵液进行过滤和预处理,将固、液分开,然后才能从澄清的滤液中采用物理、化学的方法提取代谢产物,或从细胞出发进行细胞破碎、碎片的分离和提取胞内产物。
预处理的方法完全取决于可分离物质的性质,如对PH和热的稳定性、是蛋白质还是非蛋白质、分子的质量和大小等等。
具体方法主要有以下几种:1、加热法加热法是最简单和价廉的预处理方法,即把悬浮液加热到所需温度并保温适当时间。
加热可降低液体的黏度,根据流体力学的原理,滤液通过滤饼的速率与液体的黏度成反比,可见降低液体黏度可有效提高过滤速率;同时,在适当温度和受热时间下可使蛋白质凝聚,形成较大颗粒的凝聚物,进一步改善了发酵液的过滤特性。
例如,链霉素发酵液,调酸至PH3.0后,加热至70℃,维持半小时,其黏度下降至原来的1/6,过滤速率可增大10~100倍。
使用加热法时必须严格控制加热温度和时间。
首先,加热的温度必须控制在不影响目的产物活性的范围内;其次,温度过高或时间过长,会使细胞溶解,胞内物质外溢,增加发酵液的复杂性,影响产物后续的分离与纯化。
因此,加热法的关键取决于产品的热稳定性。
生物分离工程》题库+答案1.生物产品的分离包括去除R不溶物、分离I产物、纯化P产物和精制P产物。
2.发酵液常用的固液分离方法包括过滤和离心等。
3.离心设备的形式包括管式、套筒式和碟片式等。
4.膜分离过程中使用的膜根据其孔径特性不同可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。
5.多糖基离子交换剂包括离子交换纤维素和葡聚糖凝胶离子交换剂两大类。
6.工业上常用的超滤装置有板式、管式、螺旋式和中空纤维式。
7.影响吸附的主要因素包括吸附质的性质、温度、溶液pH值、盐的浓度以及吸附物的浓度与吸附剂的用量。
8.离子交换树脂由网络骨架(载体)、联结骨架上的功能基团(活性基)和可交换离子组成。
9.在电泳用凝胶制备时,过硫酸铵的作用是引发剂,甲叉双丙烯酰胺的作用是交联剂,___的作用是增速剂。
10.影响盐析的因素包括溶质种类、溶质浓度、pH和温度。
11.工业上常用的结晶起晶方法包括自然起晶法、刺激起晶法和晶种起晶法。
12.离子交换过程实际上只包括外部扩散、内部扩散和化学交换反应三步。
13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时,通常遵循Langmuir吸附方程,其形式为q=qc/(K+c)。
14.反相高效液相色谱的固定相是疏水性强的,而流动相是极性强的。
常用的固定相有C8辛烷基和十八烷基C18,常用的流动相有乙腈和异丙醇。
15.超临界流体的特点是与气体有相似的粘度和扩散系数,与液体有相似的密度。
16.离子交换树脂的合成方法包括加聚法和逐步共聚法两大类。
17.常用的化学细胞破碎方法包括渗透冲击法、酶消化法、增溶法、脂溶法和碱处理法。
18.等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其等电点的不同。
19.离子交换分离操作中,常用的洗脱方法包括静态洗脱和动态洗脱。
20.晶体质量主要指晶体大小、形状和纯度三个方面。
21.亲和吸附原理包括配基固定化、吸附样品和样品解析三步。
22.根据分离机理的不同,色谱法可分为吸附、离交、亲和、凝胶过滤色谱。