预处理操作实训发酵液预处理方法

药物分离纯化技术课程发酵液预处理方法

项目2药物分离纯化前的预处理技术

2.2预处理操作实训

——发酵液预处理方法大纲1.微生物发酵液的特性2.发酵液预处理的方法发酵液预处理方法

预处理在生物技术产品的加工和提纯过程中相当重要。

目的产物不同，采用的预处理方法也不同。

发酵液预处理之后，再进行固液分离，进入后续的分离纯化工艺。发酵液预处理方法一、微生物发酵液的特性①发酵产物浓度较低，大多为1％一10％，悬浮液中大部分是水；②悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；③固体粒子可压缩性大；④液相粘度大，大多为非牛顿型流体；⑤性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影响。发酵液预处理方法通过对发酵液进行适当的预处理，即可改善其流体性能，降低滤饼比阻，提高过滤与分离的速率。主要方法有：(一）降低液体粘度

根据流体力学原理，滤液通过滤饼的速率与液体的粘度成反比，降低液体粘度可有效提高过滤速率。

常采用的方法是:

1.加水稀释法：此法适用于离心沉降分离。对于悬浮固体发酵液，加水稀释至适当倍数，对后续离心沉降分离速度非常有利。2.加热法二、发酵液预处理的方法发酵液预处理方法加热法：

加热使蛋白质变性，其空间结构发生改变，疏水基团暴露，溶解度降低易产生沉淀。

采用加热法降低液体粘度时，要注意严格控制加热温度与时间。（1）加热的温度必须控制在不影响目的产物活性变质的范围内；（2）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，影响其后的产物分离与纯化。发酵液预处理方法2.调整pHpH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。（1）氨基酸、蛋白质等电点的调节。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。

说明：在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，所带净电荷为零，呈电中性，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点。发酵液预处理方法发酵液预处理方法（2）在膜过滤中，发酵液中的大分子物质易与膜发生吸附，通过调整pH值改变易吸附分子的电荷性质，即可减少堵塞和污染；

膜过滤发酵液预处理方法（3）细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在某个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。其主要方法有等电点沉淀法。发酵液预处理方法3.凝聚与絮凝能有效改变细胞、细胞碎片及溶解大分子物质的分散状态，使其聚结成较大的颗粒，便于提高过滤速率；

能有效地除去杂蛋白和固体杂质，提高滤液质量。絮凝剂凝聚剂发酵液预处理方法4.加助滤剂助滤剂是一种质地坚硬、颗粒均匀，不可压缩的，具有吸附胶体能力的惰性物质。助滤剂具有吸附胶体能力，可以改变滤饼的结构（使其成网状），降低滤饼的可压缩性，从而降低过滤的阻力，加快过滤速度。目前生物工业中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。发酵液预处理方法5.加入反应剂加入反应剂和某些可溶性盐类发生反应生成不溶性沉淀，如CaSO4，AlPO4等。

生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构，沉淀本身可作为助滤剂，且能使胶状物和悬浮物凝固，改善过滤性能。

如：发酵液中含有不溶性多糖物质，用酶将其转化为单糖，以提高过滤速率。

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。发酵液预处理方法6.杂质的去除发酵液成分复杂，目的产品与许多溶解的和悬浮的杂质夹杂在一起。在这些杂质中对提取影响最大的是高价无机离子和杂蛋白。去除杂质原因：(1)高价无机离子，尤其是Ca2+、Mg2+、Fe3+的存在，会影响树脂对生化物质的交换容量。(2)杂蛋白，在采用离子交换法和大网格树脂吸附法提炼时会降低吸附能力；

在采用有机溶剂或两水相萃取时，会产生乳化现象使两相分离不清。(3)在常规过滤或膜过滤时，杂蛋白还会使滤速下降，污染滤膜。

因此，在预处理时，应尽量除去这些杂质。发酵液预处理方法对发酵液进行适当