第六章发酵液的预处理及固液分离资料
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2. 变性沉淀（凝固）：
①加热，但多数抗生素不耐热，只适用于热稳定
抗生素。如：灰黄霉素
②加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等
3．加沉淀剂沉淀： 对酸性发酵液：可加阴离子，如三氯乙酸，
鞣酸等
对碱性发酵液：可加阳离子，如Ag+、 Cu2+、Zn2+等
4．加入凝聚剂（金属盐） 凝集剂的作用：粒子表面电荷中和；消除
（一）过滤：
在某一支撑物上放过滤介质，注入含固体 颗粒的溶液，使液体通过，固体颗粒留下。
过滤介质filter medium:过滤采用的多孔物质； 滤浆filter pulp: 所处理的悬浮液； 滤液filtrate: 通过多孔通道的液体； 滤饼或滤渣 filter cake:被截留的固体物质。
1、过滤分类
６、调整适当pH值和温度 避免引起产物的破坏和损失。多数抗生素
不耐热，对pH值要求高。
三、蛋白质的预处理（除杂蛋白）
1．等电点沉淀 2. 变性沉淀 3．加各种沉淀剂沉淀 4．加入凝聚剂（金属盐） 5．加入絮凝剂
1．等电点沉淀
调Ph到等电点，杂蛋白的净电荷为零，溶解 度最小，沉淀析出。
多数抗生素发酵液的等电点4.0-5.5之间， 一般加酸调。如：硫酸、盐酸、磷酸等。
第六章 发酵液的预处理及 固液分离
四川理工 生药2011
抗生素下游加工的一般过程
1、发酵液的预处理和固液分离 2、提取：沉淀、吸附、萃取 3、分离（精制：层析、离子交换） 4、最后纯化（成品加工：浓缩、结晶、干燥）
第一节 发酵液的性质
一、抗生素在发酵液中的存在部位
存在部位
１.细胞外：产生后被分泌到细胞外 （多数）
二、发酵液预处理的要求
1、菌体分离 发酵液中除发酵产物外，还含有大量的菌体， 为方便提取和精制，首先要将菌体与发酵液分 离。
为保证离心和过滤顺利进行，要正确控制发 酵终点。否则对目标物的回收均不利。
２、蛋白质的去除
发酵液中去除菌体和固体悬浮物后，一些 可溶性蛋白质仍留在滤液中，需设法去除。
除去蛋白质的滤液要保证在一定的pH 范围 内不发生混浊，否则影响溶媒提取和离子交换 提取。
３、重金属离子的去除
重金属离子的存在，会影响提取和精制， 同时会影响发酵产物的质量和回收率，故必须 除去。
４、色素、热原质、毒性物质的去除
针对药用发酵产品尤为重要。尤其是针剂。
５、改变发酵液性质，以利于提取和精制后续 工序的操作顺利进行 如，当发酵终了时，发酵产物可能在发酵 液中，也可以在菌体内部或两相同时存在。 常采用调节pH、酸性或碱性的方法使发酵产 物转入后续处理的相中。
二、固液分离的要求
滤液澄清—便于后续处理 速度快－多数抗生素不稳定
三、影响固液分离的因素
固液分离速度通常与粘度成反比，粘度越大， 固液分离越困难。
１、微生物的种类： ①真菌：比较粗大,易过滤分离,通常不需特殊处理 ②放线菌:细而分枝(1um),较黏,较难.需处理—加 助滤剂或蛋白絮凝剂 ③细菌:体积细小,过滤最难,可考虑离心
3）错流过滤： 又称切向流过滤（Cross-Flow Filtration） 传统过滤时过滤液体垂直于过滤介质，过滤阻
力主要来之滤饼。错流过滤打破了传统过滤的 机制，即液体的流向和滤膜相切。 在压力推动下，悬浮液以高速在管状滤膜的内 壁作切向流动，利用流动的剪切作用将过滤介 质表面的固体（滤饼）移走，而附着在滤膜上 的滤饼很薄，因而能在长时间内保持稳定不变 的过滤速度
Mg2+： 草酸、 磷酸盐（在碱性条件下，生成磷酸镁盐沉
淀）、三聚磷酸钠。
Fe3+： 加入黄血盐，形成普鲁士蓝沉淀。
第三节 发酵液的液固分离
一、固液分离的目的
收集胞内产物的细胞或菌体，分离除去液相 （胞内抗生素）
收集含生化物质的液相，分离除去固体悬浮物 如，细胞、菌体、细胞碎片、蛋白质的沉淀物 和它们的絮凝体等。 （胞外抗生素）
粒子表面稳定的双电荷层；使胶体粒子的 排斥电位降低而发生聚沉。
金属盐特别是重金属盐较常用。如，硫酸 铝、三氯化铁等
5．加入絮凝剂
絮凝是指某些高分子絮凝剂能在悬浮 粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成 粗大絮凝团的过程。
近年较常用。如，壳聚糖、海藻酸钠、 明胶的等（带有氨基、羧酸基等，电 荷密度高。
２.细胞内：积累于菌丝体内，且水 溶性小（少数）
①加酸、碱等使其转入细胞外 胞内抗生素：
②过滤→ 滤饼→提取
二、抗生素的稳定性
抗生素需在适宜的温度、pH值、压力等 条件下才稳定。提取、分离等过程应提供适 宜的条件。
eg.青霉素 pH值4.8-5.2，低温条件下 才稳定
三、发酵液中的杂质
较多包括： １.不溶性：菌丝体、剩余培养基等
1）常规过滤： 料液流动方向与过滤介质垂直。通常适于过滤直
径较大的悬浮粒子。如放线菌、霉菌发酵液。 对细小菌体或黏度较大的发酵液，需使用助滤剂。
2）滤饼过滤： 当悬浮液通过滤布时，固体颗粒被滤布阻拦而逐
渐形Байду номын сангаас滤饼（滤渣）。
在滤饼过滤中，当滤饼至一定厚度时即起主要的 过滤作用
适合于固体含量大于0.1%的悬浮液的过滤分离。
过滤除去
２.可溶性：Pr. aa. 金属离子等 萃取，分离，离子交换
第二节 发酵液预处理的方法
一、发酵液预处理的目的 １、固液分离：分离菌丝体、未用完培养基及其它
代谢产物等，尽可能使发酵产物转入后续工序处 理的相中（多为液相） ２、能够除去部分杂质：主要去除蛋白质和金属离 子，减少后续处理的负荷。
5．加入絮凝剂
絮凝是指某些高分子絮凝剂能在悬浮 粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成 粗大絮凝团的过程。
近年较常用。如，壳聚糖、海藻酸钠、 明胶的等（带有氨基、羧酸基等，电 荷密度高。
四、高价金属离子的去除 Ca2+： 加入草酸钠或草酸，生成的草酸钙沉淀还能促使
杂蛋白质凝固，提高滤速和滤液质量。
２、菌体细胞:通常细胞破碎或细胞自溶后粘度增大。 因此细胞破碎的程度应控制，发酵放罐时间要适宜。
3、培养基成分：如用黄豆粉、花生粉作氮源，淀粉作 碳源，粘度都会升高。
四、固液分离常用方法：过滤和离心
过滤：悬浮液通过过滤介质时固态颗粒与溶 液分离。分为澄清过滤和滤饼过滤。
离心分离：在离心力场的作用下，将悬浮 液中的固相与液相加以分离，多用于颗粒 较小的悬浮液和乳浊液的分离。
①加热，但多数抗生素不耐热，只适用于热稳定
抗生素。如：灰黄霉素
②加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等
3．加沉淀剂沉淀： 对酸性发酵液：可加阴离子，如三氯乙酸，
鞣酸等
对碱性发酵液：可加阳离子，如Ag+、 Cu2+、Zn2+等
4．加入凝聚剂（金属盐） 凝集剂的作用：粒子表面电荷中和；消除
（一）过滤：
在某一支撑物上放过滤介质，注入含固体 颗粒的溶液，使液体通过，固体颗粒留下。
过滤介质filter medium:过滤采用的多孔物质； 滤浆filter pulp: 所处理的悬浮液； 滤液filtrate: 通过多孔通道的液体； 滤饼或滤渣 filter cake:被截留的固体物质。
1、过滤分类
６、调整适当pH值和温度 避免引起产物的破坏和损失。多数抗生素
不耐热，对pH值要求高。
三、蛋白质的预处理（除杂蛋白）
1．等电点沉淀 2. 变性沉淀 3．加各种沉淀剂沉淀 4．加入凝聚剂（金属盐） 5．加入絮凝剂
1．等电点沉淀
调Ph到等电点，杂蛋白的净电荷为零，溶解 度最小，沉淀析出。
多数抗生素发酵液的等电点4.0-5.5之间， 一般加酸调。如：硫酸、盐酸、磷酸等。
第六章 发酵液的预处理及 固液分离
四川理工 生药2011
抗生素下游加工的一般过程
1、发酵液的预处理和固液分离 2、提取：沉淀、吸附、萃取 3、分离（精制：层析、离子交换） 4、最后纯化（成品加工：浓缩、结晶、干燥）
第一节 发酵液的性质
一、抗生素在发酵液中的存在部位
存在部位
１.细胞外：产生后被分泌到细胞外 （多数）
二、发酵液预处理的要求
1、菌体分离 发酵液中除发酵产物外，还含有大量的菌体， 为方便提取和精制，首先要将菌体与发酵液分 离。
为保证离心和过滤顺利进行，要正确控制发 酵终点。否则对目标物的回收均不利。
２、蛋白质的去除
发酵液中去除菌体和固体悬浮物后，一些 可溶性蛋白质仍留在滤液中，需设法去除。
除去蛋白质的滤液要保证在一定的pH 范围 内不发生混浊，否则影响溶媒提取和离子交换 提取。
３、重金属离子的去除
重金属离子的存在，会影响提取和精制， 同时会影响发酵产物的质量和回收率，故必须 除去。
４、色素、热原质、毒性物质的去除
针对药用发酵产品尤为重要。尤其是针剂。
５、改变发酵液性质，以利于提取和精制后续 工序的操作顺利进行 如，当发酵终了时，发酵产物可能在发酵 液中，也可以在菌体内部或两相同时存在。 常采用调节pH、酸性或碱性的方法使发酵产 物转入后续处理的相中。
二、固液分离的要求
滤液澄清—便于后续处理 速度快－多数抗生素不稳定
三、影响固液分离的因素
固液分离速度通常与粘度成反比，粘度越大， 固液分离越困难。
１、微生物的种类： ①真菌：比较粗大,易过滤分离,通常不需特殊处理 ②放线菌:细而分枝(1um),较黏,较难.需处理—加 助滤剂或蛋白絮凝剂 ③细菌:体积细小,过滤最难,可考虑离心
3）错流过滤： 又称切向流过滤（Cross-Flow Filtration） 传统过滤时过滤液体垂直于过滤介质，过滤阻
力主要来之滤饼。错流过滤打破了传统过滤的 机制，即液体的流向和滤膜相切。 在压力推动下，悬浮液以高速在管状滤膜的内 壁作切向流动，利用流动的剪切作用将过滤介 质表面的固体（滤饼）移走，而附着在滤膜上 的滤饼很薄，因而能在长时间内保持稳定不变 的过滤速度
Mg2+： 草酸、 磷酸盐（在碱性条件下，生成磷酸镁盐沉
淀）、三聚磷酸钠。
Fe3+： 加入黄血盐，形成普鲁士蓝沉淀。
第三节 发酵液的液固分离
一、固液分离的目的
收集胞内产物的细胞或菌体，分离除去液相 （胞内抗生素）
收集含生化物质的液相，分离除去固体悬浮物 如，细胞、菌体、细胞碎片、蛋白质的沉淀物 和它们的絮凝体等。 （胞外抗生素）
粒子表面稳定的双电荷层；使胶体粒子的 排斥电位降低而发生聚沉。
金属盐特别是重金属盐较常用。如，硫酸 铝、三氯化铁等
5．加入絮凝剂
絮凝是指某些高分子絮凝剂能在悬浮 粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成 粗大絮凝团的过程。
近年较常用。如，壳聚糖、海藻酸钠、 明胶的等（带有氨基、羧酸基等，电 荷密度高。
２.细胞内：积累于菌丝体内，且水 溶性小（少数）
①加酸、碱等使其转入细胞外 胞内抗生素：
②过滤→ 滤饼→提取
二、抗生素的稳定性
抗生素需在适宜的温度、pH值、压力等 条件下才稳定。提取、分离等过程应提供适 宜的条件。
eg.青霉素 pH值4.8-5.2，低温条件下 才稳定
三、发酵液中的杂质
较多包括： １.不溶性：菌丝体、剩余培养基等
1）常规过滤： 料液流动方向与过滤介质垂直。通常适于过滤直
径较大的悬浮粒子。如放线菌、霉菌发酵液。 对细小菌体或黏度较大的发酵液，需使用助滤剂。
2）滤饼过滤： 当悬浮液通过滤布时，固体颗粒被滤布阻拦而逐
渐形Байду номын сангаас滤饼（滤渣）。
在滤饼过滤中，当滤饼至一定厚度时即起主要的 过滤作用
适合于固体含量大于0.1%的悬浮液的过滤分离。
过滤除去
２.可溶性：Pr. aa. 金属离子等 萃取，分离，离子交换
第二节 发酵液预处理的方法
一、发酵液预处理的目的 １、固液分离：分离菌丝体、未用完培养基及其它
代谢产物等，尽可能使发酵产物转入后续工序处 理的相中（多为液相） ２、能够除去部分杂质：主要去除蛋白质和金属离 子，减少后续处理的负荷。
5．加入絮凝剂
絮凝是指某些高分子絮凝剂能在悬浮 粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成 粗大絮凝团的过程。
近年较常用。如，壳聚糖、海藻酸钠、 明胶的等（带有氨基、羧酸基等，电 荷密度高。
四、高价金属离子的去除 Ca2+： 加入草酸钠或草酸，生成的草酸钙沉淀还能促使
杂蛋白质凝固，提高滤速和滤液质量。
２、菌体细胞:通常细胞破碎或细胞自溶后粘度增大。 因此细胞破碎的程度应控制，发酵放罐时间要适宜。
3、培养基成分：如用黄豆粉、花生粉作氮源，淀粉作 碳源，粘度都会升高。
四、固液分离常用方法：过滤和离心
过滤：悬浮液通过过滤介质时固态颗粒与溶 液分离。分为澄清过滤和滤饼过滤。
离心分离：在离心力场的作用下，将悬浮 液中的固相与液相加以分离，多用于颗粒 较小的悬浮液和乳浊液的分离。