发酵液的预处理细胞破碎与固液分离.ppt

2发酵液的预处理和固液分离Chapter2Pretreatmentandsolid-liquidseparationofbroth待处理杂质的影响2.1.1.1发酵液杂质的去除2.蛋白质的去除2.1.1.2改善培养液的性能（3）凝聚和絮凝
凝聚：中和电荷，通常细菌的表面都带有负电荷工业上常用阳离子型。
无机盐类：Al2(SO4)3，KAl(SO4)2•18H2O,
Fe2(SO4)3，FeSO4，ZnSO4,
AlCl3,ZnCl2
金属氢氧化物或氧化物：
Fe(OH)3,Al(OH)3,Ca(OH)2；CaO等高价金属。
絮凝

絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分子质量可高达数万至一千万以上，长链状结构，其链节上含有许多活性官能团，包括带电荷的阴离子（如—COOH）或阳离子（如—NH2）基团以及不带电荷的非离子型基团。
它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。絮凝剂种类聚丙烯酰胺食品和医药工业常用絮凝剂聚合氯化铁2.1.2发酵液的固液分离2.1.2.1过滤真菌菌种对过滤的影响过滤助剂助滤剂两种加入方法（2）过滤设备板框过滤机板框过滤机真空转鼓过滤机带式压滤机PBF系列连续水平真空带式过滤机加压叶滤机（立式）2.1.2.2离心项目离心力计算超离心法区带离心（Zonalcentrifugation）三足式离心机碟片式离心机管式离心机2.2细胞破碎生物细胞图2.9细胞破碎机理2.2.3细胞破碎技术2.2.3.1机械破碎破碎原理：
细胞悬浮液在高压作用下从阀座与阀之间的环隙高速（可达450m/s)喷出后撞击到碰撞环上，细胞在受到高速撞击作用后，急剧释放到低压环境，从而在撞击力和剪切力等综合作用下破碎。操作压力通常为50-70MPa。团状或丝状真菌：堵塞
较小的革兰氏阳性菌：太小
含有包含体的基因工程菌：太坚硬（2）球磨法细胞悬浮液玻璃珠实验室规模的细胞破碎设备有Mickle高速组织捣碎机、Braun匀浆器；
中试规模的细胞破碎可采用胶体磨处理；
在工业规模中，可采用高速珠磨机（瑞士WAB公司和德国西门子机械公司制造）。胶体磨德国进口珠磨机（立式）细胞的破碎是由于超声波的空穴作用，从而产生一个极为强烈的冲击波压力，由它引起的粘滞性旋涡在介质中的悬浮细胞上造成了剪切应力，促使细胞内液体发生流动，从而使细胞破碎。
特点超声波破碎法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。
该法在实验室小规模细胞破碎中常用。
超声波破碎仪2.2.3.2化学和生物化学渗透酶溶法（1）细菌：溶菌酶lysozyme
革兰氏阳性菌：溶菌酶
革兰氏阴性菌：溶菌酶+EDTA（破坏脂多糖）
（2）酵母：Zymolyase，葡聚糖酶或甘露糖酶
（3）植物细胞壁：纤维素酶
可将化学法与机械法结合起来。
溶菌酶、多糖水解酶预处理面包酵母，然后高压匀浆法处理6次，破碎率95%以上。另一种酶解方法，溶胞酶是由微生物本身产生的。
影响自溶过程的因素有温度、时间、pH缓冲液浓度、细胞代谢途径等。
例酵母45~50℃，保温20小时。
谷氨酸菌：加0.028MNa2CO3和0.018MNaOH，pH10，3%悬浮液，加热至70℃，保温搅拌20min，自溶。
特点自溶法在一定程度上能用于工业规模，但是，对不稳定的微生物容易引起所需蛋白质的变性，自溶后的细胞培养液过滤速度也会降低。干燥法分类细胞破碎技术研究的发展方向