第七章预处理和固液分离技术

预处理及固-液分离技术第七章学习目标知识要求掌握去除杂蛋白和金属离子的方法和原理；掌握影响过滤速度的因素及改进过滤性能的方法；掌握常用细胞破碎的方法，各种方法的优缺点和适用范围。了解预处理的目的和方法，了解发酵液过滤特性。能力要求熟练掌握去除发酵液中杂蛋白和金属离子的操作技能。学会包涵体的破碎技术。第一节发酵液过滤特性的改变，发酵液预处理和固-液分离下游技术生物分离过程的一般流程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：胞内富集细胞第一节发酵液过滤特性的改变，发酵液预处理和固-液分离发酵液成分很复杂，包含菌（细胞）体，胞内外代谢产物，及剩余的培养基残分等。目标物质浓度通常很低，杂质较多，生物物质一般又极不稳定。一、发酵液过滤特性的改变发酵产物浓度较低，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性质不稳定，易受空气氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用影响悬浮状态稳定：双电层、水化膜、布朗运动二、发酵液的预处理目的：①改变发酵液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离效率；②分离菌体和其它悬浮颗粒，除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，以利于提取和精制后继各工序的顺利进行。二、发酵液的预处理（一）改变发酵液的过滤特性A-过滤面积，△p-操作压力，μL-滤液粘度，Rm-介质阻力，RC-滤饼阻力。二、发酵液的预处理（一）改变发酵液的过滤特性1.降低液体粘度

①加水稀释法②升高温度

加热1）加热降低液体粘度2）加热使蛋白质变性凝固变性蛋白质的溶解度小。如柠檬酸发酵液加热至80℃以上，可使蛋白质变性凝固，过滤速度加快。只适用于对热较稳定的液体。注意加热温度与时间，不影响产物活性和细胞的完整性。加热是发酵液预处理最简单最常用的方法。加热能改善发酵液的操作特性。麦芽汁的黏度-温度曲线。（一）改变发酵液的过滤特性2.调节pH

pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH值可改善其过滤特性。细胞(碎片)及某些胶体物质在某个pH值下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤的进行。调节发酵液的pH到蛋白质的等电点是除去蛋白质的有效方法。大幅度改变pH还能使蛋白质变性凝固。通过调整pH值改变膜过滤中易吸附分子的电荷性质，可减少膜堵塞和污染；影响离子型絮凝剂的电离度。

0020040060061218pH4.6pH4.2pH3.8pH2.8FiltrateVolume,cm3Time,minutesFigTheeffectonfiltratevolumeofpH3.凝聚与絮凝

凝聚:是指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集（1mm左右）的现象。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，是一种以物理的集合为主的过程。（一）改变发酵液的过滤特性凝聚：胶体粒子在中性盐促进下脱稳相互聚集成大粒子（1mm）

机理：

1）中和粒子表面电荷

2）消除双电层结构3）破坏水化膜

凝聚Coagulation因合并而沉降发酵液中菌体表面带有负电荷，由于静电引力使溶液中反离子被吸附在其周围，在界面上形成了双电层。正离子同时受到使它们均匀分布的热运动影响，具有离开胶粒表面的趋势。胶体双电层结构两种相反作用力下，双电层分裂成两部：1）吸附层或stern层；2）扩散层。形成了扩散双电层的结构模型(Gouy-Chapman-Sternmodel)。胶体双电层结构常用的凝聚剂电解质有：硫酸铝Al2(SO4)3•18H2O（明矾）；氯化铝AlCl3•6H2O;三氯化铁FeCl3;硫酸亚铁FeSO4·7H2O；石灰；ZnSO4；MgCO3Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+（一）改变发酵液的过滤特性絮凝：大分子聚电解质将胶体粒子交联成网状，形成絮凝团的过程

机理：架桥作用采用絮凝法可形成粗大的絮凝体，使发酵液较易分离。絮凝flocculation高分子絮凝剂的吸附架桥作用

聚丙烯酰胺类絮凝剂的优点用量少，一般以mg/L计量；絮凝体粗大，分离效果好；絮凝速度快；种类多，适用范围广。聚丙烯酰胺类絮凝剂的缺点：存在一定的毒性，特别是阳离子型聚丙烯酰胺，用于食品和医药工业时应谨慎。目前最常见：聚丙烯酰胺类絮凝剂对于带负电荷的菌体或蛋白质来说，采用阳离子型高分子絮凝剂同时具有降低胶粒双电层电位和产生吸附桥架的双重机理，单独使用可达到较好絮凝效果；对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂，要采用凝聚和絮凝双重机理才能提高过滤效果。这种包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。

混凝絮凝的影响因素发酵液的性质（细胞浓度，表面电荷）；絮凝剂的浓度，最佳用量为粒子表面积约有一半被聚合物覆盖；絮凝剂的分子量；pH控制；搅拌速度。常用的凝聚剂电解质有：硫酸铝Al2(SO4)3•18H2O（明矾）；氯化铝AlCl3•6H2O;三氯化铁FeCl3;硫酸亚铁FeSO4·7H2O；石灰；ZnSO4；MgCO3（一）改变发酵液的过滤特性4.加入助滤剂（filteraids）

一种不可压缩的多孔微粒，在发酵液中加入固体助滤剂，则菌体可吸附于助滤剂微粒上，助滤剂就作为胶体粒子的载体，均匀地分布于滤饼层中，降低了滤饼的可压缩性，减小了过滤阻力。常用的助滤剂是硅藻土，其次是珍珠岩粉、活性炭、石英砂、石棉粉、纤维素、白土等。（一）改变发酵液的过滤特性5.加入反应剂1）加入反应剂与某些可溶性盐类发生反应生成不溶性沉淀,生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构，又能使蛋白质凝固，过滤性能上升，沉淀本身可作为助滤剂.如在新生霉素发酵液中加入CaCl2和Na3PO4，生成Ca3(PO4)2沉淀。发酵液中含有不溶性多糖物质时，用酶将其转化为单糖，以提高过滤速率。如万古霉素用淀粉作培养基，发酵液过滤前加入0.025%的淀粉酶，搅拌30min后，再加2.5%硅藻土助滤剂，可提高过滤效率5倍。6.加入酶制剂（一）改变发酵液的过滤特性发酵液中的杂质高价无机离子（Ca2+、Mg2+、Fe2+）杂蛋白常规过滤或膜过滤时，易使过滤介质堵塞，影响过滤效率。采用离子交换和吸附法提取时会降低其交换容量和吸附能力，有机溶剂法或双水相萃取时，易产生乳化，使两相分离不清。因此，在预处理时，应尽量除去这些物质。（二）发酵液的相对纯化

在采用离子交换提炼时，会影响树脂对生化物质的交换容量。高价无机离子的去除方法Ca2+——草酸、草酸钠，→形成草酸钙沉淀（注意回收草酸）

；Mg2+——三聚磷酸钠，→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物；Fe2+——黄血盐，→普鲁士兰沉淀杂蛋白的去除方法沉淀法吸附法变性法杂蛋白去除-沉淀法

precipitationA等电点沉淀法（isoelectricprecipitation）蛋白质的等电点大都在酸性范围内(pH4.0～5.5)，调节发酵液的pH到蛋白质的等电点是除去蛋白质的有效方法。B.酸碱调节，使蛋白质与离子形成沉淀在酸性溶液中，蛋白质与一些阴离子形成沉淀，如三氯乙酸盐、水杨酸盐、苦味酸盐等；在碱性溶液中，蛋白质与一些阳离子形成沉淀，如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+等。杂蛋白去除-

吸附法adsorption加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。四环类抗生素生产中，采用黄血盐和硫酸锌的协同作用生成亚铁氰化锌钾K2Zn3[Fe(CN)5]2的胶状沉淀来吸附蛋白质，利用此法除蛋白质已取得很好的效果。在枯草杆菌发酵液中，常加入氯化钙和磷酸氢二钠，这两者本身生成庞大的凝胶，把蛋白质、菌体及其它不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，从而加快了过滤速度。杂蛋白去除-变性

Denaturation

蛋白质从有规则的排列变成不规则结构的过程称为变性。变性蛋白质溶解度较小。加热，大幅度调节pH值，加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。不足之处：加热法只适合于对热较稳定的目的产物；极端pH值也会导致某些目的产物失活，且要消耗大量酸碱；有机溶剂法通常只适用于所处理的液体数量较少的场合。

三、固-液分离（一）离心分离离心分离是利用转鼓高速转动所产生的离心力，使悬浮液、乳浊液分离或浓缩的分离的过程。它具有分离速率快、分离效率高、液相澄清度好等优点。但离心设备投资大、能耗高，连续排料时，固相干度不如过滤设备。（二）过滤过滤是指借助于一种能将固体物截留而让流体通过的多孔介质，将固体物与液体分离的单元操作。过滤技术可除去发酵液中的固体杂质（如细菌菌丝）达到固液分离，为进一步分离纯化操作提供较澄清的溶液。（三）固液分离的其它方法双水相萃取、吸附法、膜处理、絮凝等均可达到固液分离的目的。以上方法各有特点，通常是几种方法综合使用，以提高发酵液预处理效率。

生物分离过程的一般流程第二节细胞破碎技术细胞破碎技术是利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物包括目标产物释放出来。微生物革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌酵母菌真菌壁厚20-80nm10-13nm100-300nm100-250nm层次单层多层多层多层主要组成肽聚糖(40-90%)多糖胞壁酸蛋白质脂多糖(1-4%)肽聚糖(5-10%)脂蛋白脂多糖(11-22%)磷脂蛋白质葡聚糖(30-40%)甘露聚糖(30%)蛋白质(6-8%)脂类(8.5-13.5%)多聚糖(80-90%)脂类蛋白质细胞壁的组成和结构一、细胞破碎方法分类机械破碎捣碎法研磨法匀浆法超声法物理破碎温度差破碎法压力差破碎法化学破碎有机溶剂：表面活性剂：酸碱酶促破碎自溶法外加酶制剂法通过机械运动产生的剪切力，使组织、细胞破碎。通过各种物理因素的作用，使组织、细胞的外层结构破坏，而使细胞破碎。通过各种化学试剂对细胞膜的作用，而使细胞破碎通过细胞本身的酶系或外加酶制剂的催化作用，使细胞外层结构受到破坏，而达到细胞破碎细胞破碎方法及其原理(一)机械法机械破碎法又可分为1.组织匀浆器2.研磨3.高速组织捣碎机4.高压匀浆器5.高速珠磨机6.超声波震荡法

1.组织匀浆器

组织匀浆器由一内壁磨砂的玻璃管和一根一端为球状（表面磨砂）的杆组成。匀浆器的内杆球体与管壁之间只有十分之毫米，组织破碎程度高，机械切力对生物大分子破坏较少。制造匀浆器的材料除玻璃外，也可用不锈钢、硬质塑料等。大多数情况下，用这种方法可切碎较薄的动物组织膜，但不易打碎植物和细菌的细胞。2.研磨用研钵和研杵进行，对细菌及植物材料应用较多，它适用于细胞器的制备，如线粒体、溶酶体、微粒体等。一些难以破碎的细胞或微生物菌体则可加一些研磨剂，如玻璃粉、石英砂、氧化铝、硅藻土等，破壁效果更好。3.高速组织捣碎机

捣碎机由调速器、支架、马达、旋转刀叶、有机玻璃筒等部分组成。操作时，先将材料配成稀糊状液，置于筒体中约占1/3体积，盖上盖子。开动马达后，逐步加速至所需速度，转速最高可达10000r/min。操作时温度会迅速升高，需在圆筒周围放冰冷却。高速组织捣碎机适宜于动物内脏组织、植物肉质组织、柔嫩的叶和芽等材料的破碎。

4.高压匀浆器高压匀浆器由高压泵和匀浆阀组成。细胞悬浮液自高压室针形阀喷出时，每秒速度高达几百米，高速喷出的浆液又射到静止的撞击环上，被迫改变方向从出口管流出。细胞在这一系列高速运动过程中经历了高速剪切、碰撞及压力骤降，造成细胞破碎。升高压力有利于破碎减少细胞的循环次数，甚至一次通过匀浆阀就可达到几乎完全的破碎，这样就可避免细胞碎片不至过小。但p大到一定值时对匀浆器的磨损增加，也有实验表明p超生一定值时，R增加但很慢。在工业生产中，通常采用的压力为55－70Mpa。破碎性能还随菌体种类和生长环境的不同而不同大肠杆菌的细胞比酵母细胞容易破碎，生长在简单的合成培养基上的大肠杆菌比生长在复杂培养基上容易破碎。影响高压匀浆器细胞破碎因素高压匀浆法适用的范围大规模细胞破碎的常用方法☆高压匀浆法适用的范围：酵母和大多数细菌细胞的破碎；料液细胞浓度可以很高，20%左右。☆不宜使用高压匀浆法。易造成堵塞的团状或丝状真菌，较小的革兰氏阳性菌，含有包涵体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀）5.高速珠磨机

珠磨是常用的方法细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于1mm）一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠子与细胞之间的互相剪切、碰撞，使细胞破碎，释放出内含物。在工业规模的破碎中，常采用高速珠磨机高速珠磨机工作原理磨室内放置玻璃小珠，装在同心轴上的园盘搅拌器高速旋转，使细胞悬浮液和玻离小珠相互搅动；细胞破碎是由剪切力层之间的碰撞和磨料滚动引起在出口处，旋转园盘和出口平板之间的狭缝很小，可阻挡玻离小珠，使不被料液带出。由于操作过程中会产生热量，故磨室还装有冷却夹套，以冷却细胞悬浮液和玻离小珠。6.超声波震荡法

超声波震荡法利用超声波振荡器发射的15-25kHz的超声波探头处理细胞悬浮液。超声波振荡器以可分为槽式和探头直接插入介质两种型式，一般破碎效果后者比前者好。超声波的细胞破碎效率与细胞种类、浓度和超声波的声频、声能有关。超声波破碎的机理JY92-IID超声波细胞粉碎机一般认为在超声波作用下液体发生空化作用（cavitation),液体中局部空穴的形成、增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，引起的粘滞性旋涡在细胞上造成了剪切力，使细胞内液体发生流动，从而使细胞破碎。操作过程产生大量的热，因此操作需在冰水或外部冷却的容器中进行。间歇操作。超声波破碎的适用范围超声波破碎是很强烈的破碎方法，适用于多数微生物的破碎。一般杆菌比球菌易破碎，G-细菌比G+细菌易破碎，对酵母菌的效果较差。但超声波产生的化学自由基团能使某些敏感性活性物质失活。超声波破碎的有效能量利用率极低由于对冷却的要求相当苛刻，所以不易放大，但在实验室小规模细胞破碎中常用。（二）非机械破碎方法1.物理法反复冻融冷热交替渗透压冲击干燥法2.化学法溶胞3.酶解自溶法外加酶法其中酶法和化学法溶胞应用最广。反复冻融法

将细胞放在低温下冷冻（约-15℃），然后在室温中融化，反复多次而达到破壁作用。一方面能使细胞膜的疏水键结构破裂，从而增加细胞的亲水性能，另一方面胞内水结晶，形成冰晶粒，引起细胞膨胀而破裂。适用于细胞壁较脆弱的菌体，破碎率较低，需反复多次，此外，在冻融过程中可能引起某些蛋白质变性。冷热交替法将细胞投入到沸水中，90℃左右维持数分钟，立即置于冰浴中使之迅速冷却，可破碎绝大部分细胞。从细菌或病毒中提取蛋白质和核酸时可使用这种方法。渗透压冲击法

渗透压冲击是较温和的一种破碎方法，将细胞放在高渗透压的溶液中（如一定浓度的甘油或蔗糖溶液），由于渗透压的作用，细胞内水分便向外渗出，细胞发生收缩，当达到平衡后，将介质快速稀释，或将细胞转入水或缓冲液中，由于渗透压的突然变化，胞外的水迅速渗入胞内，引起细胞快速膨胀而破裂。仅适用于细胞壁较脆弱的细胞或细胞壁预先用酶处理或在培养过程中加入某些抑制剂（如抗生素等），使细胞壁有缺陷，强度减弱。对革兰氏阳性菌、真菌、植物细胞不适用。使细胞结合水分丧失，从而改变细胞的渗透性。当采用丙酮、丁醇或缓冲液等对干燥细胞进行处理时，胞内物质就容易被抽提出来。气流干燥主要适用于酵母菌，一般在25-30℃的气流中吹干；真空干燥多用于细菌。冷冻干燥适用于不稳定的生化物质缺点是条件变化较剧烈，容易引起蛋白质或其它组织变性。干燥法气流干燥真空干燥喷雾干燥冷冻干燥某些化学试剂，如有机溶剂、变性剂、表面活性剂、抗生素、金属螯合剂等，可以改变细胞壁或膜的通透性（渗透性），从而使胞内物质有选择地渗透出来。化学法该法取决于化学试剂的类型以及细胞壁膜的结构与组成。有机溶剂能分解细胞壁中的磷脂，使细胞结构破坏，胞内物质被释放出来。有机溶剂可采用丁酯、丁醇、丙酮、氯仿和甲苯等细胞破碎常用的表面活性剂：十二烷基硫酸钠（SDS，阴离子型）；。非离子型如TritonX-100和吐温（Tween）等对疏水性物质具有很强的亲和力，能结合并溶解磷脂，破坏内膜的磷脂双分子层，使某些胞内物质释放出来。表面活性剂无论表面活性剂是阴离子、阳离子还是非离子型，都是两性的，既能和水作用也能和脂作用，能与细胞壁上的脂蛋白结合，形成微泡，使膜的通透性增加或溶解EDTA螯合剂处理G-细菌，对细胞壁外层有破坏作用。G-细菌的壁外层结构通常靠二价阳离子Ca2+或Mg2+结合脂多糖和蛋白质来维持，一旦EDTA将Ca2+或Mg2+螯合，大量的脂多糖分子将脱落，使细胞壁外层膜出现洞穴。酸、碱处理法酸处理可以使蛋白质水解成氨基酸，通常采用6mol/LHCl。碱能溶解细胞壁上脂类物质或使某些组分从细胞内渗漏出来成本低，反应激烈，不具选择性。

酶解法酶解是利用溶解细胞壁的酶处理菌体细胞，使细胞壁受到破坏后，再利用渗透压冲击等方法破坏细胞膜。分为：自溶法、外加酶法优点：专一性强，能选择性地释放产物发生酶解的条件温和收率高，细胞外形较完整缺点：溶酶价格高，溶酶法通用性差（不同菌种需选择不同的酶)产物抑制的存在。

只适用于小规模实验室研究

酶解-自溶法

自溶作用是利用生物体自身产生的酶来溶胞，而不需外加其他的酶。在微生物代谢过程中，大多数都能产生一种能水解细胞壁上聚合物的酶，以便生长过程继续下去。自溶作用：改变其生长环境（温度、ｐＨ、缓冲液），可以诱发产生过剩的这种酶或激发产生其它的自溶酶，以达到自溶目的。缺点是：易引起所需蛋白质的变性，自溶后细胞悬浮液粘度增大，过滤速度下降。自溶法不适用于制备具有活性的核酸或活性蛋白质。

外加酶法溶菌酶（lysozyme)能专一性地分解细胞壁上肽聚糖分子的β-1,4糖苷键，因此主要用于细菌类细胞壁的裂解。革兰氏阳性菌悬浮液中加入溶菌酶，很快就产生溶壁现象。但对于革兰氏阴性菌，单独采用溶菌酶无效果，必须与螯合剂EDTA一起使用。放线菌的细胞壁结构类似于革兰氏阳性菌，以肽聚糖为主要成分，所以也能采用溶菌酶，酵母和真菌由于细胞壁的组分主要是纤维素、葡聚糖、几丁质等，常用蜗牛酶、纤维素酶、多糖酶等。植物细胞壁的主要成分是纤维素，常采用纤维素酶和半纤维素酶裂解。（三）包涵体的破碎包涵体是指异源的重组蛋白在宿主细胞（如原核细胞、酵母或真核系统）中高水平表达，生成的无定形的蛋白质聚集体。不具生物活性，但一级结构正确。与可溶形式的蛋白质产物相比，包涵体蛋白具有一定的优势，包括产物浓度高（占细胞总蛋白质的50%），不易被宿主的蛋白酶降解，对宿主细胞的毒性较低等。

机械破碎(高压匀浆、高速珠磨）离心提取包涵体加变性剂溶解除变性剂复性包涵体制备重组蛋白的工艺路线

目标蛋白的变性溶解

包涵体中不溶性的目标蛋白必须溶解到液相中，才能进一步纯化。一般水溶液很难将其溶解，只有采用蛋白质变性才能使其形成可溶性的形式。

常用变性剂：▲

5-8mol/L盐酸胍和6-8mol/L尿素,作用：破坏离子间相互作用；▲

表面活性剂如1-2％SDS，作用：破坏蛋白质肽链间的疏水相互作用。▲

PH>9.0的碱溶液和有机溶剂，使用较少。影响变性因素：时间、pH、离子强度、变性剂种类和浓度。二非机械法二原理：在变性剂溶液中，溶解的蛋白质呈变性状态，即蛋白质高级结构被破坏，但一级结构和共价键没有破坏。当部分变性剂被除去后，蛋白质会重新折叠成具有活性的正确构型，该过程称复性。复性方法：稀释法除变性剂－加入大量水或缓冲液。膜分离法除变性剂－透析、超滤、电渗析。层析法：凝胶层析，高效疏水层析

目标蛋白的复性

蛋白质复性影响因素：变性剂浓度目标蛋白浓度；pH和离子强度；氧化还原条件。

还原剂：二硫苏糖醇、β-巯基乙醇、还原型谷胱甘肽；氧化剂：

氧化型谷胱甘肽;碱性下通空气。复性区

多聚物生成区

絮凝沉淀区盐酸胍浓度mol/L红血球碳酐酶复性操作中变性剂与蛋白质浓度对复性的影响蛋白质浓度mol/L细胞破碎后，大量带电荷的内含物被释放到水相，使导电率上升。

直接测定法化合物产量测定法导电率测定法采用染色法把破碎的细胞与未破碎的细胞区别开来。如破碎的革兰氏阳性菌可染成革兰氏阴性菌的颜色；采用革兰氏染色法染色酵母破碎液，完整的细胞呈紫色，而受损害的细胞呈亮红色。将破碎后的细胞悬浮液离心，测定上清液中目的产物含量或活性，并与100%破碎率的标准值比较，计算其破碎率。（一）细胞破碎率的测定二、破碎效果的评价分类作用机理适用范围机械法组织匀浆器固体剪切作用用于破碎较薄的动物组织膜，但不易打碎植物和细菌的细胞。研钵固体剪切作用细菌及植物材料应用较多，适用于细胞器的制备。高速组织捣碎机固体剪切作用操作时温度会迅速升高，适宜于动物内脏组织、植物肉质组织、柔嫩的叶和芽等材料的破碎。高压匀浆器液体剪切作用大规模破碎细胞常用设备，可达较高破碎率，对多种微生物细胞均适用，不适合丝状菌和革兰氏阳性菌。高速珠磨机固体剪切作用可达较高破碎率，可较大规模操作，大分子目的产物易失活，浆液分离困难。超声波振荡法液体剪切作用最适合实验室规模细胞破碎。对酵母菌效果差，破碎过程升温剧烈，不适合大规模操作。分类作用机理适用范围非机械法反复冻融法反复冻结-融化破碎率较低，适用于细胞壁较脆弱的新鲜细胞。不适合对冷冻敏感的目的产物，蛋白释放量不足。冷热交替法温度剧烈变化适用于从细菌或病毒中提取蛋白质和核酸。渗透压冲击法渗透压剧烈改变破碎率较低，常与其它方法结合使用。主要适用于不具有细胞壁、细胞壁较脆弱、细胞壁预先用酶处理或细胞壁合成受到抑制的细胞的破碎。对革兰氏阳性菌、真菌、植物细胞不适用。干燥法改变细胞膜渗透性条件变化剧烈，易引起蛋白质或其它组织变性。空气干燥适用于酵母菌，真空干燥适用于细菌，而冷冻干燥适用于较不稳定的生化物质。化学法改变细胞膜渗透性有一定选择性，浆液易分离，但释放率较低，通用性差。酶溶法酶分解作用专一性强，酶解条件温和，浆液易分离，收率高，产品破坏少，不残留细胞碎片。费用较高，通用性差。常用于实验室研究。（三）细胞破碎方法的选择

细胞破碎的一般原则：提取的物质在细胞质内，采用机械方法；在细胞膜附近采用非机械法；提取产物若与细胞膜或细胞壁结合时，采用机械法和化学法相结合的方法。适宜的细胞破碎条件应该从高的产物释放率、低的能耗和便于后步分离、提取这三方面进行权衡。第三节沉淀分离纯化技术沉淀法是指改变条件或加入某些沉淀剂，降低溶液中溶质的溶解度，使溶质由液相变成无定形固相析出的过程。第三节沉淀分离纯化技术防止蛋白质凝聚沉淀的屏障⑴蛋白质周围的水化层（hydrationshell)，保护了蛋白质粒子，避免了相互碰撞，使蛋白质形成稳定的胶体溶液。⑵蛋白质为两性电解质，分子间静电排斥作用。（存在双电层）蛋白质粒子在水溶液中是带电的，带电的原因主要是吸附溶液中的离子或自身基团的电离。蛋白质表面的电荷与溶液中反离子的电荷构成双电层。一、盐析沉淀法概述：“盐析”意指在固体物质的水溶液中加入高浓度中性盐，固体物质因溶解度减小而析出的过程。1-100nm盐析法机理（1）破坏水化膜，分子间易碰撞聚集，将大量盐加到蛋白质溶液中，高浓度的盐离子有很强的水化力，于是蛋白质分子周围的水化膜层减弱乃至消失，使蛋白质分子因热运动碰撞聚集。（2）破坏水化膜，暴露出憎水区域，由于憎水区域间作用使蛋白质聚集而沉淀，憎水区域越多，越易沉淀。（3）中和电荷，减少静电斥力，中性盐加入蛋白质溶液后，蛋白质表面电荷大量被中和，静电斥力降低，导致蛋白溶解度降低，使蛋白质分子之间聚集而沉淀。盐析法机理一、盐析沉淀法蛋白质在水中的溶解度不仅与中性盐离子的浓度有关，还与离子所带电荷数有关，常用离子强度来表示对盐析的影响。离子强度由下式计算：ci为溶液中i离子的浓度；Zi为i离子的化合价数蛋白质在水中的溶解度与溶液的离子强度的关系可用Cohn盐析方程表示：S为蛋白质的溶解度；β、KS为盐析常数；I为离子强度。

β—常数，图中截距Ks—盐析常数，图中直线斜率Cohn经验蛋白质溶解度与盐浓度的关系

β和Ks的物理意义β—β代表截距，即当离子强度为零，也就是纯水中的假想溶解度的对数。与蛋白质种类、温度、pH值有关，与盐无关；Ks—盐析常数，代表图中直线的斜率；从一些实验结果表明，Ks与温度和pH无关，但和蛋白质与盐的种类有关。但这种变化不是很大，例如以硫酸铵作为沉淀剂时，Ks值对不同的蛋白质来说，其变化不会超过1倍。用盐析法分离蛋白质的二种方法盐析法分为两类，第一类叫Ks分段盐析法，在一定pH和温度下通过改变离子强度实现，（固定pH,温度，改变盐浓度），由于蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易产生共沉淀现象，用于早期的粗提液；第二种叫β分段盐析法，在一定离子强度下通过改变pH和温度来实现，（固定离子强度，改变pH及温度），由于溶质溶解度变化缓慢，且变化幅度小，因此分辨率更高，用于后期进一步分离纯化和结晶。盐析作用要强盐析用盐需有较大的溶解度盐析用盐必须是惰性的来源丰富、经济1.无机盐的种类（二）影响盐析的因素1.无机盐的种类在相同离子强度下，盐的种类对蛋白质溶解度的影响有一定差异，一般的规律为：半径小的高价离子的盐析作用较强，半径大的低价离子作用较弱阴离子盐析效果：柠檬酸＞PO43-＞SO42-

＞CH3COO-＞Cl-＞NO3-＞SCN-阳离子盐析效果：NH4+＞K+＞Na+

＞高价阳离子阴离子的影响大于阳离子（二）影响盐析的因素盐析中常用的盐：硫酸铵、硫酸钠、磷酸钾、磷酸钠硫酸铵是最常用的蛋白质盐析沉淀剂（1）价廉；（2）溶解度大，温度系数小，许多蛋白质可以盐析出来；（3）硫酸铵分段盐析效果也比其他盐好，（4）不易引起蛋白质变性。

1.无机盐的种类缺点：（1）水解变酸；（2）高pH释氨，腐蚀；（3）残留产品有影响。（二）影响盐析的因素盐析操作(加盐方式）硫酸铵的加入有以下几种方法：1）加入固体盐法用于要求饱和度较高而不增大溶液体积的情况；工业上常采用这种方法，加入速度不能太快，应分批加入，并充分搅拌，使其完全溶解和防止局部浓度过高；2）加入饱和溶液法用于要求饱和度不高而原来溶液体积不大的情况；它可防止局部过浓，但加量较多时，料液会被稀释。3）透析平衡法先将盐析的样品装于透析袋中，然后浸入饱和硫酸铵中进行透析，袋内饱和度逐渐提高，达到设定浓度后，目的蛋白析出。该法优点在于硫酸铵浓度变化有连续性，盐析效果好，但程序烦琐，故多用于结晶。盐析用盐量的确定-饱和度：饱和度（Saturation）的概念：以硫酸铵为例：250C时，硫酸铵的饱和溶解度是767g/L定义为100%饱和度.目标蛋白质的盐析沉淀操作之前，所需的硫酸铵浓度或饱和浓度可通过实验确定。对多数蛋白质，当达到85%饱和度时，溶解度都小于0.lmg／L，通常为兼顾收率与纯度，饱和度的操作范围在40%-60%之间。盐析的影响因素：无机盐加入量

盐析的影响因素：无机盐加入量

分段盐析盐析的影响因素：蛋白质浓度

沉淀蛋白质盐的浓度范围并不是固定的，而是和起始浓度有关。高浓度蛋白溶液可以节约盐的用量，若蛋白浓度过高，会发生严重共沉淀作用，除杂蛋白的效果会明显下降。在低浓度蛋白质溶液中盐析，所用的盐量较多，共沉淀作用比较少，但回收率会降低。因此需要在两者之间进行适当选择。分步分离提纯时，宁可选择稀一些的蛋白质溶液，多加一点中性盐，使共沉淀作用减至最低限度。一般认为2.5%-3.0%的蛋白质浓度比较适中。相当于25mg/mL～30mg/mL。对起始浓度为30g/L的COMb溶液，大部分蛋白质在硫酸铵饱和度为58-65％之间沉淀出来；但对稀释10倍的COMb溶液，饱和度达到66%时才开始沉淀，而相应的沉淀范围为66-73%饱和度。盐析的影响因素：pH值一般来说，蛋白质所带净电荷越多溶解度越大，净电荷越少溶解度越小，在等电点时蛋白质溶解度最小。为提高盐析效率，多将溶液pH值调到目的蛋白的等电点处。注意在水中或稀盐液中的蛋白质等电点与高盐浓度下所测的结果是不同的，需根据实际情况调整溶液pH值，以达到最好的盐析效果。

两种蛋白质的相对溶解度会随pH而变化很大；β随pH变化（1）对数关系（2）等电点附近有极小值lgS盐析的影响因素：pH值在进行盐折时，必须控制pH图中直线都相互平行Ksβ盐析的影响因素：pH值盐析影响因素：温度的影响在低离子强度或纯水中，蛋白质溶解度在一定范围内随温度增加而增加。但在高浓度下，蛋白质、酶和多肽类物质的溶解度随温度上升而下降。在一般情况下，蛋白质对盐析温度无特殊要求，可在室温下进行，只有某些对温度比较敏感的酶要求在0-4℃进行。β随温度升高减小，热促失水膜Ks不随温度而变蛋白质的分级盐析胎盘浸液50%硫酸铵饱和度，过滤沉淀，用于制备球蛋白上清液盐酸调pH至4.2，过滤弃去上清液酸沉淀溶解后透析透析液70%硫酸铵饱和度，过滤弃去上清液沉淀，白蛋白粗品图7-7人胎盘血白蛋白的制备工艺盐析注意事项1.盐析的成败决定于溶液的pH值与离子强度，溶液pH值越接近蛋白的等电点，蛋白质越容易沉淀。2.盐析用硫酸铵，易吸潮，因而在使用前，一般先磨碎，平铺放入烤箱内60℃烘干后再称量，这样更准确。3.加入盐时应缓慢均匀，缓慢搅拌，越到后来速度应该更注意缓慢，如果出现未溶解的盐，应等其完全溶解后再加盐，以免引起局部的盐浓度过高，导致酶失活。4.盐析后最好搅拌40min～1h再在冰浴中放置一段时间。5.为避免盐对酶的影响，一般经脱盐处理后再测酶活性。6.盐析后的蛋白质最好尽快脱盐处理，以免变性，可用超滤处理。7.一般粗提物蛋白完全沉淀是在硫酸铵浓度在70%左右。盐析法特点：优点：①适用范围广，几乎所有蛋白质和酶都能采用；②无机盐不易引起蛋白质变性失活；③操作简单，安全；④成本低，不需要特别昂贵的设备⑤盐析过程中非蛋白的杂质很少被夹带沉淀。缺点：沉淀物中含大量盐析剂，而且硫酸铵易分解产生恶臭味，产品不能直接用于医药上。二、有机溶剂沉淀法

概念：许多有机溶剂能使溶于水的小分子生物物质以及核酸、多糖、蛋白质等生物大分子发生沉淀作用。原理：A降低溶剂介电常数（介电常数D有机<D水）

，减小溶剂的极性，从而削弱了溶剂分子与蛋白质分子间的相互作用力，增加了酶、蛋白质、核酸等带电粒子之间的作用力，因相互吸引而聚合沉淀。B破坏水化膜：由于使用的有机溶剂与水互溶，它们在溶解于水的同时从蛋白质分子周围的水化层中夺走了水分子，破坏水化层，降低蛋白质分子的溶剂化能力，破坏蛋白质的水化层，使蛋白质沉淀。C相反力：疏水基团暴露并有机溶剂疏水基团结合形成疏水层.有机溶剂沉淀法机理降低介电常数破坏水化膜1、pH值：

pH多控制在待沉蛋白质的等电点附近。

2、有机溶剂的种类：介电常数低越低沉淀能力越强①用于生物物质沉淀的有机溶剂须能与水互溶，但对蛋白无作用；②乙醇是核酸、糖类、氨基酸和核苷酸等物质最常用的沉淀剂；③乙醇与水混合时溶液温度显著升高，这对热稳定性较差的产物影响较大。3、无机盐的离子强度：较低浓度的中性盐存在有利于沉淀作用，减少蛋白质变性。中性盐浓度以0.01～0.05mol/L为好。有机溶剂沉淀法的影响因素4、温度

使用有机溶剂沉淀时，操作必须在低温下进行。有机溶剂与水混合时，溶液的温度显著升高，增加有机溶剂对蛋白质的变性作用，有机溶剂要缓缓加入，防止溶液局部升温温度会影响蛋白质的沉淀能力，一般温度越低，沉淀越完全。因此，所用的有机溶剂须预先冷却到-10－-20℃；在使用有机溶剂沉淀时，整个操作过程应在低温下进行。5、金属离子：一些金属离子如Ca2+、Zn2+等可与某些成阴离子状态的蛋白质形成复合物，这种复合物溶解度大大降低而不影响生物活性，有利于沉淀形成，并降低溶剂用量。6.生物分子浓度：样品较稀时，将增加有机溶剂投入量和损耗；样品太浓会增加共沉作用。一般认为蛋白质的初浓度以0.5～2％为好，粘多糖则以1～2％较合适。有机溶剂沉淀法的影响因素

举例：固体发酵生产α-淀粉酶的提取工艺研究

α-淀粉酶（米曲霉）菌体+水过滤水抽提清液

加乙醇（70%）搅拌α-淀粉酶↓

*

pH影响

收率%酶活收率酶活

6.5pH

*

适宜的pH5.6~6.0

*

温度影响

收率%酶活酶活

收率

1020T℃

*

适宜的温度10~20℃

①分辨率比盐析法高，一种溶质只在比较窄的有机溶剂浓度范围内沉淀；②沉淀无需脱盐，有机溶剂容易挥发除去，并可以回收，产品纯度高；③有机溶剂密度低，易进行固-液分离。有机溶剂沉淀法的缺点是易引起蛋白变性，操作常需低温进行；大量采用有机溶剂，成本较高；易燃、易爆。有机溶剂沉淀法优点等电点沉淀法在低的离子强度下，调pH至等电点，使蛋白质所带净电荷为零，降低了静电斥力，而疏水力能使分子间相互吸引，形成沉淀的操作称为等电点沉淀。不同的两性电解质具有不同的等电点，以此为基础可进行分离。生产胰岛素时，在粗提液中先调pH8.0去除碱性蛋白质，再调pH3.0去除酸性蛋白质。

pH=pI图16-10表示大豆蛋白的溶解度随pH的变化情况。等电点沉淀法非离子型聚合物用聚乙二醇等非离子性聚合物亦能降低蛋白质的溶解度，有选择性的沉淀蛋白质。机理：与有机溶剂相似，能降低水活度，破坏蛋白质的水化膜。常用非离子性聚合物(PEG)：

是一种水溶性的高分子聚合物，分子量4,000以上的PEG可以用来沉淀蛋白质。优点：1.沉淀效能高2.操作条件温和，不易引起生物大分子变性3.颗粒大，沉淀后易除去4.无毒、不可燃

5.广泛用于核酸、蛋白等的分离纯化。成盐沉淀法此类沉析剂有以下两种：（1）金属离子：Cu2+，Ag2+，Zn2+，Ca2+等与酸性基团结合；（2）有机酸：苦味酸盐、鞣质等，与碱性基团结合缺点：容易导致活性蛋白的不可逆变性，需采用较温和的条件，有时还需加入一定的稳定剂。１）金属离子沉淀金属离子的沉淀作用是由于它们能与蛋白质分子中的特殊部位起反应造成的。例如锌易与组胺酸残基中咪唑基结合，从而降低蛋白质的溶解度。金属离子在蛋白质分级沉淀上的应用可以追溯到1905年，真正的认识是后来从金属离子与纯血浆蛋白的特异相互作用的研究中得到的。Zn2+用于沉淀杆菌肽、尿激酶和胰岛素。Ca2+（CaCO3）用于分离乳酸，血清蛋白和柠檬酸。硫酸钡在柠檬酸生产中用以去除重金属高于，MgSO4用以去除DNA和其他核酸；成盐类复合物沉淀金属离子沉淀蛋白质一般可分三类：①能与羧基、胺基等含氮化合物以及含氮杂环化合物强烈结合的一些金属离子，如：Mn2+、

Fe2+

、Ｃo2+、

Ni2+

、Ｃu2+、

Zn2+、

Cd2+;②能与羧酸结合而不与含氮化合物结合的一些金属离子，如：Ca2+

、Ba2+、

Mg2+、

Pb2+;③能巯基化合物强烈结合的一些金属离子，如：Ｈg2+

、

Ag2+

、Pb2+。实际应用时，金属离子的浓度常为0.02mol/L。复合物中金属离子的去除，可用离子交换法或EDTA金属螯合剂。六、其他沉淀方法（一）表面活性剂十六烷基三甲基季胺溴化物（CTAB）、十六烷基氯化吡啶（CPC）、十二烷基硫酸钠（SDS）等离子型表面活性剂都可用于沉淀生物分子，CTAB用于沉淀酸性多糖，SDS多用于分离胰蛋白或核蛋白。选择性变性沉淀法选择性变性沉淀法：选择一定的条件使溶液中存在的某些杂蛋白等杂质变性沉淀下来，而与目的物分开。原理：利用蛋白质、酶和核酸等生物大分子对某些物理或化学因素敏感性不同，有选择地使之变性沉淀，以达到分离提纯的目的。方法可分为：1）利用对热的不稳定性,加热破坏某些组分，而保存另一些组分；2）酸碱变性；3）利用表面活性剂(三氯乙酸)或有机溶剂引起变性。聚电解质沉淀

机理：架桥与静电离子型多糖聚合物，酸性多糖羧甲基纤维素、海藻酸钠，食品蛋白的沉淀。合成的离子聚合物：聚丙烯酸（pH2.890%蛋白沉淀）聚苯乙烯季胺盐（pH10.4,95%蛋白沉淀）聚甲基丙烯酸聚乙烯亚胺各种沉淀方法应用范围盐析法：多用于各种蛋白质和酶的分离纯化。有机溶剂沉淀法：多用于生物小分子、多糖及核酸产品的分离纯化，有时也用于蛋白质沉淀。等电点沉淀法：用于氨基酸、蛋白质等两性物质的沉淀。但单独应用较少，多与其它方法结合使用。非离子多聚体沉淀法：用于分离生物大分子。生成盐复合物沉淀：用于多种化合物，特别是小分子物质的沉淀。选择性沉淀（热变性或酸碱变性沉淀）：多用于除去某些不耐热的和在一定pH值下易变性的杂蛋白。七、结晶法结晶是指物质从液态（液体或熔融体）或气态形成晶体的过程叫结晶。结晶纯化分离方法历史悠久，食盐的分离纯化最早就是采用结晶法分离纯化的。生物制药中结晶法常用于发酵产物的分离纯化。在待分离的样品溶液中，若将所需物质结晶沉淀，其余物质仍然留在液体中则可达到分离纯化目标产物的目的。在结晶操作中，应对生物物质结晶形成的条件及形成速度进行控制，以得到较好的分离效果。

第四节离心分离纯化技术离心技术（centrifugaltechnique）是根据颗粒在作匀速圆周运动时受到一个外向的离心力的行为而发展起来的一种分离技术。一、基本原理

（一）离心力（Fc）离心力（Fc）的大小等于离心加速度ω2X与颗粒质量m的乘积，即：（二）相对离心力（RCF）RCF就是实际离心场转化为重力加速度的倍数。一、基本原理

（三）沉降系数（s）颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度。（四）沉降速度是指在强大离心力作用下，单位时间内物质运动的距离。粒子的沉降速度与粒子直径的平方、粒子的密度和介质密度之差成正比；离心力场增大，粒子的沉降速度也增加；而与溶剂液体粘度的18倍成反比。从该式中可看出，①当ρP＞ρm，则S＞0，粒子顺着离心方向沉降。②当ρP＝ρm，则S＝0，粒子到达某一位置后达到平衡。③当ρP＜ρm，则S＜0，粒子逆着离心方向上浮。一、基本原理

（五）沉降时间（Ts）（六）K系数K系数是用来描述在一个转子中，将粒子沉降下来的效率。原则上，K系数愈小的，愈容易，也愈快将粒子沉降。

二、常用离心方法-差速离心法它利用不同的粒子在离心力场中沉降的差别，在同一离心条件下，沉降速度不同，通过不断增加相对离心力，使一个非均匀混合液内的大小、形状不同的粒子分步沉淀。二、常用离心方法-速度区带离心法根据分离的粒子在梯度液中沉降速度的不同，使具有不同沉降速度的粒子处于不同的密度梯度层内分成一系列区带，达到彼此分离的目的。操作时，离心前先在离心管内装入密度梯度介质，在将待分离的样品铺在梯度液的顶部、离心管底部或梯度层中间，最后一起离心。二、常用离心方法-等密度离心法等密度离心法是在离心前预先配制介质的密度梯度，此种密度梯度液包含了被分离样品中所有粒子的密度，待分离的样品铺在梯度液顶上或和梯度液先混合，离心开始后，当梯度液因离心力的作用，逐渐形成管底较浓而顶端较稀的密度梯度，与此同时原来分布均匀的粒子也发生重新分布。二、常用离心方法-梯度溶液的制备1.梯度材料的选择原则常用的梯度材料有：①糖类②无机盐类：CsCl（氯化铯）③有机碘化物④硅溶胶⑤蛋白质⑥重水⑦非水溶性有机物⒉梯度材料的应用范围（1）蔗糖：是实验室常用于细胞器、病毒、RNA分离的梯度材料，但由于有较大的渗透压，不宜用于细胞的分离。（2）聚蔗糖：主要用于分离各种细胞包括血细胞、成纤维细胞、肿瘤细胞、鼠肝细胞等。（3）氯化铯：广泛地用于DNA、质粒、病毒和脂蛋白的分离，但价格较贵。（4）卤化盐类：KBr和NaCl可用于脂蛋白分离，KI和NaI可用于RNA分离，其分辨率高于铯盐。NaCl梯度也可用于分离脂蛋白，NaI梯度可分离天然或变性的DNA。（5）Percoll：可用于细胞、细胞器和病毒的分离。三、影响物质颗粒沉降的因素1.固相颗粒大小及其与液相的密度差固体粒子越大，重量增加，其离心力越大，粒子越易沉淀；但若此时粒子粒子颗粒的密度小于液相的密度，则离子不易沉淀，反而漂浮在液体上方。2.固相颗粒形状和浓度3.液体粘度和离心工作温度温度越高，液体粘度越低，分离效果越好，一般控制在4℃左右。4.液相中影响沉降的其它因素四、常用离心设备1.固相颗粒大小及其与液相的密度差固体粒子越大，重量增加，其离心力越大，粒子越易沉淀；但若此时粒子粒子颗粒的密度小于液相的密度，则离子不易沉淀，反而漂浮在液体上方。2.固相颗粒形状和浓度3.液体粘度和离心工作温度温度越高，液体粘度越低，分离效果越好，一般控制在4℃左右。4.液相中影响沉降的其它因素可分为人工卸料、自动间歇排料、喷嘴连续排料三种。前两种适合于悬浮液固形颗粒含量较少的场合。间歇式操作，固相干度较好；而连续操作固相含液量较大，固相仍然具有流动性。碟片式离心机适用于细菌、酵母菌、放线菌等多种微生物细胞悬浮液及细胞碎片悬浮液的分离。它的生产能力较大，最大允许处理量达300m3／h，一般用于大规模的分离过程。四、常用离心设备-碟片式离心机碟片式离心机工作原理当悬浮液在动压头的作用下，经中心管流入高速旋转的碟片之间的间隙时，便产生了惯性离心力，其中密度较大的固体颗粒在离心力作用下向上层碟片的下表面运动，而后在离心力作用下被向外甩出，沿碟片下表面向转子外围下滑，而液体则由于密度小，在后续液体的推动下沿着碟片的隙道向转子中心流动，然后沿中心轴上升，从套管中排出，达到分离的目的

管式离心机特别适合于一般离心机难以分离而固形物含量<1％的发酵液的分离。其设备简单，操作稳定，分离效率高。但其生产能力较小，一般转速相对较低的管式离心机最大处理量为10m3／h。且不适用与固形物含量较高的发酵液。

四、常用离心设备-管式离心机

它靠离心力和螺旋的推进作用自动连续排渣，因而也称为螺旋卸料沉降离心机。其优点为：具有操作连续、适应性强、应用范围广、结构紧凑和维修方便等优点，特别适合于分离含固形物较多的悬浮液，但不适合细菌、酵母菌等微小微生物悬浮液的分离。此外，液相的澄清度也相对较差。四、常用离心设备-倾析式

四、常用离心设备选择第五节过滤及过滤分离技术

过滤（filtration）是借助于一种能将固体物截留而让流体通过的多孔介质，将固体物从液体或气体中分离出来的一种化工单元操作过程。过滤操作是借助于多孔介质，在一定的压力差ΔP作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。过滤介质filtermedium

:过滤采用的多孔物质；滤浆filterpulp

:所处理的悬浮液；滤液filtrate

:通过多孔通道的液体；滤饼或滤渣filtercake:被截留的固体物质。一、过滤原理与分类

一、过滤原理与分类

滤饼过滤深层过滤产生压力差的方法：①利用滤浆自身的压头；②在滤浆表面加压；③在过滤介质的下游一侧抽真空；④利用惯性离心力。一、过滤原理与分类

过滤目的：①过滤澄清是指用物理阻留的方法去除细胞组织匀浆或粗制提取液中的细胞碎片等各种颗粒性杂质。②过滤除菌则能除去溶液中的微生物，且不影响溶液中药物成分的活性。

二、过滤介质

过滤介质的主要作用是支撑滤饼，须具有多孔结构、足够的机械强度和尽可能小的流动阻力、耐腐蚀性。

三、助滤剂

将某些坚硬的粒状物预涂于过滤介质表面或加入滤浆中，可形成较为坚硬而松散的滤饼，使滤液能够顺利通过，这种粒状物称为助滤剂。硅藻土为较纯二氧化硅矿石，其化学性能稳定，具有极大的吸附和渗透能力，是良好的介质和助滤剂。使用方法有：(1)作为深层过滤介质，可以过滤含少量(＜0.1％)悬浮固形物的液体。(2)在滤布表面上预涂硅藻土薄层，保护滤布的毛细孔道在较长时间内不被悬浮液中的固体粒子所堵塞