预处理技术PPT课件

1、预处理的目的及一般过程 1）使制备的目标产物转移到溶液中 2）去除其他的悬浮颗粒及杂质 3）改善溶液的形状，以利于固液分离操作 试举例说明。第1页/共25页预处理过程 固态物料： 动物组织和器官：先除去结缔组织、脂肪等，然后搅碎，形成细胞悬浮液。 植物组织和器官：先去壳、除脂，再粉碎，形成细胞悬液。 液态物料：如发酵液、细胞培养液、组织分泌液、以及有固态物料制成的细胞提取液等。 胞内产物：多数为胞内产物，如基因工程药物。 胞外产物（较容易）第2页/共25页2.1固态物料预处理（细胞破碎） 不讲，详见第三章。2.2液态物料预处理l（本章重点内容）l悬浮液的基本特性l预处理目的l改变发酵液过滤特性

2、的方法第3页/共25页悬浮液的基本特性 细胞的相对密度与培养液相似 可压缩性，粘稠，非牛顿流体，流变学复杂 悬浮状态稳定 固液分离比较困难预处理目的 增大悬浮液中固体颗粒的尺寸 除去发酵液中部分杂质 降低液体粘度第4页/共25页非牛顿流体 牛顿流体是指在任意小的外力作用下即能流动的流体，并且流动的速度梯度(D)与所加的切应力()的大小成正比，这种流体就叫做牛顿流体。 将剪应力与剪切应变率之间满足线性关系的流体称为牛顿流体，而把不满足线性关系的流体称为非牛顿流体。 血液、石油、泥浆、纸浆、果浆、蛋清、奶油等非常黏稠的液体 均为非牛顿流体。 第5页/共25页改变发酵液过滤特性的方法方法方法原理原理

3、效果效果影响因素影响因素实例实例1 加热加热2 凝聚凝聚3 絮凝絮凝4加入盐类加入盐类5调调pH值值6加入助滤剂加入助滤剂第6页/共25页凝聚与絮凝 凝聚：胶体粒子(10-100nm)中性盐促进下脱稳相互聚集成大粒子（1mm）机理：a 中和粒子表面电荷 b 消除双电层结构 絮凝：大分子聚电解质将胶体粒子交联成网状，成形絮凝团（10mm）的过程机理：架桥作用 把两种方法结合起来使用，称为混凝。 试比较凝聚和絮凝2种方法的异同点？第7页/共25页常用的凝聚剂与絮凝剂 凝集剂：铝盐，铁盐，钙盐，锌盐絮凝剂：阳离子型：阳离子聚丙烯酰胺，聚丙烯酸二烷基胺乙酯，聚二烯丙基四胺盐。阴离子型：聚丙烯酸钠，聚苯

4、乙烯磺酸，木质素磺酸盐非离子型：聚氧乙烯天然类：甲壳素 第8页/共25页l助滤剂：质地坚硬不可压缩性固体机理：表面吸附胶体及不可压缩型格子结构使用方法：a 预先制成滤饼b 助滤剂混入悬浮液中一起过滤常用助滤剂：硅藻土，珍珠岩，活性炭第9页/共25页 高价无机离子的去除 Ca2+ 草酸 Mg2+ 三聚磷酸钠 Fe3+ 黄血盐 （普鲁士蓝） 蛋白质去除 加热 调pH (草酸，无机酸或碱) 有机溶剂 蛋白沉淀剂 不溶性多糖的去除 有色物质的去除第10页/共25页作业题物料预处理的目的有哪些？分别举例说明？改变发酵液过滤特性的方法有哪些？其机理如何？凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？除去发酵

5、液杂蛋白的常用方法有哪些？第11页/共25页实训操作 1，3-丙二醇发酵液的絮凝处理第12页/共25页第13页/共25页 发酵罐，工业上用来进行微生物发酵的装置。其主体一般为用不锈钢板制成的主式圆筒，其容积在1m3至数百m3。在设计和加工中应注意结构严密，合理。能耐受蒸汽灭菌、有一定操作弹性、内部附件尽量减少(避免死角)、物料与能量传递性能强，并可进行一定调节以便于清洗、减少污染，适合于多种产品的生产以及减少能量消耗。 第14页/共25页主要结构 罐体：主要用来培养发酵各种菌体，密封性要好（防止菌体被污染） 罐体当中有搅拌浆，用于发酵过程当中不停的搅拌 有进气口，用来通入菌体生长所需要的空气或

6、氧气 罐体的顶盘上有控制传感器，最常用的有pH电极和DO电极，用来监测发酵过程中发酵液pH和DO的变化控制器，用来显示和控制发酵条件等等. 第15页/共25页你还记得这些名词的含义吗？ 种子培养基 发酵培养基 平板培养基 菌种驯化 厌氧培养 蛋白质含量测定方法：考马斯亮蓝法、Lorry法。 朗伯比尔定律第16页/共25页种子培养基 种子培养基是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌体长得粗壮，成为活力强的“种子”。所以种子培养基的营养成分要求比较丰富和完全，氮源和维生素的含量也要高些，但总浓度以略稀薄为好，这样可达到较高的溶解氧，供大量菌体生长繁殖。种子培养基的成分要考虑在微生物代谢过程中能

7、维持稳定的pH，其组成还要根据不同菌种的生理特征而定。一般种子培养基都用营养丰富而完全的天然有机氮源，因为有些氨基酸能刺激孢子发芽。但无机氮源容易利用，有利于菌体迅速生长，所以在种子培养基中常包括有机及无机氮源。最后一级的种子培养基的成分最好能较接近发酵培养基，这样可使种子进入发酵培养基后能迅速适应，快速生长。 第17页/共25页发酵培养基 发酵培养基是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。它既要使种子接种后能迅速生长，达到一定的菌丝浓度，又要使长好的菌体能迅速合成需产物。因此，发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有产物所需的特定元素、前体和促进剂等。但若因生长和生物合成产物需要

8、的总的碳源、氮源、磷源等的浓度太高，或生长和合成两阶段各需的最佳条件要求不同时，则可考虑培养基用分批补料来加以满足。 第18页/共25页平板培养 亦称平面培养。将琼脂或明胶等凝胶状固体培养基制成平面状，然后在此平面上培养微生物或多细胞生物的细胞、组织或器官，这种培养称为平板培养。平板培养一般是用培养皿。 在细菌学研究中，通常用这种方法来观察菌落形状和类型；可与稀释培养法结合来分离某种微生物来进行纯培养（可以与少量适当稀释的菌悬液混合进行平面培养，也可以用接种针蘸取菌悬液在平板培养基上划线培养）；检测菌落数目；测定抗菌素的效价等。第19页/共25页菌种驯化 菌种驯化一般是指通过人工措施使微生物逐

9、步适应某一条件，而定向选育微生物的方法。通过驯化可以取得具有较高耐受力及活动能力的菌株。 摇瓶发酵l摇瓶发酵是发酵菌种小试以及扩培的一种方式。 首先要有摇瓶，装上培养液，放入摇床培养。通过摇床震荡培养发酵。第20页/共25页第21页/共25页蛋白质的定量法 蛋白质的定量法主要有直接紫外吸收法、Bradford法和Lorry法三种。 蛋白质中存在着含有共轭双键的酪氨酸和色氨酸，所以任何一个蛋白质都具有280nm附近的紫外吸收峰，在此波长范围内，蛋白质溶液的光密度OD280nm与其浓度呈正比关系。 改良的Bradford法，蛋白质与染料考马斯亮蓝G-250结合，在一定的线性范围内，反应液595nm处吸光度的变化量与反应蛋白量成正比，测定595nm处吸光度的增加即可进行蛋白定量。 Lorry法。蛋白质与碱性铜溶液中的Cu2+络和使得肽键伸展，从而使暴露出的酪氨酸和色氨酸在碱性铜条件下与福林试剂反应，产生蓝色，在一定浓度范围内，其颜色的深浅与蛋白质中的酪氨酸和色氨酸的含量成正比，由于各种蛋白质中的酪氨酸和色氨酸的含量各不相同，因此在测定时需使用同种蛋白质作标准。 第22页/共25页l当用一束强度为Io的单色光垂直通过厚度为b、吸光物质浓度为c的溶液时，溶液的吸光度正比于溶液的厚度b和