第九章发酵产物的提取与精制
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
由于电解质离子在水中的水化作用，会破坏 胶粒周围的水化层，使其能直接碰撞而聚集 起来
影响凝聚作用的主要因素
无机盐的种类： Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+
无机盐的化合价：离子的化合价越高，凝 聚能力越强
无机盐的用量：无机盐浓度越大，凝聚效 果越好
常用的凝聚剂
在发酵液中，加入一些反应剂，它们互相 反应生成的沉淀物对蛋白质具有吸附作用 而使其凝固。
例如：四环素发酵液中加入黄血盐荷硫酸 锌，生成亚铁氰化锌钾K2Zn3[Fe(CN)5]2的胶 状沉淀，能将杂蛋白和菌体等粘附在其中而 除去。
3.高价无机离子的去除方法
钙离子，可用草酸。 镁离子，可用三聚磷酸钠它和镁离子形
第九章 发酵产物的提取与精 制
本章主要内容
第一节 发酵液的预处理(理解） 第二节 发酵产物的提取方法（掌握）及常用的
提取设备（了解） 第三节 发酵产物的提取方法选择依据（掌握） 第四节 常用的几种精制方法（回顾）
概论
一、下游加工过程在发酵工程中的地位 1，下游加工过程的定义
发酵产品系通过微生物发酵过程、酶反应过 程或动植物细胞大量培养获得。从上述发酵 液、反应液或培养液中分离、精制有关产品的 过程称为下游加工过程。它由一些化学工程的 单元操作组成，但由于生物物质的特性，有其 特殊要求，而且其中某些单元操作一般化学工 业中应用较少。
— 对于酵母，离心分离的方法具有较好的效果 — 细菌或细胞碎片的菌体体积细小，液－固分离十分
困难，需用预处理的各种手段来增大粒子才能获得澄 清的滤液
细胞培养液的粘度 液－固分离的速度通常与粘度成反比，粘性 溶液的液－固分离十分困难
影响发酵液粘度的因素： — 菌体（细胞）种类和浓度 — 发酵液中的蛋白质和核酸的量 — 细胞破碎或自溶后的发酵液粘度增大 — 培养基成分：如用黄豆粉、花生粉作氮源，
常见的离心分离设备
过滤式离心机
离心沉降设备的转筒或转鼓壁上没有开孔， 也不需要滤布，在离心力作用下，固体沉 降于筒壁或转鼓壁上，余下的即为澄清的 液体 。
离心分离
沉降式离心机
小型沉降式离心机
对于发酵液，通常采用沉降式离心设备， 因为它适合于含固体量较低（10％）的场合， 而过滤式离心设备主要用于分离晶体和母 液。
成可溶性络合物，用磷酸盐处理，也能 大大降低钙离子和镁离子的浓度。此法 可用于环丝氨酸的提取。 铁离子，可加入黄血盐，使形成普鲁士 蓝沉淀。
4.酶解法去除不溶性多糖
当发酵液中含有较多不溶性多糖时，粘度 增大，液固分离困难，可以用酶将它转化 为单糖以提高过滤速度。
例如：在蛋白酶发酵液中加入α-淀粉酶，将 培养基中多余的淀粉水解成单糖，就能降低 发酵液的粘度，提高滤速。
错流过滤介质通常为微孔滤膜或超滤膜。
主要适用于悬浮的固体颗粒十分细小（如 细菌），但是采用这种方式过滤时，液固 两相的分离不太完全
常用的过滤设备
板框压滤机： 优点：
板框压滤机的过滤面积大； 过滤推动力(压力差)能较大幅度地进行调整，并能耐受
较高的压力差； 结构简单，价格低， 动力消耗少等优点。
对于胞外产物只需直接将发酵液预处理及过滤， 获得澄清的滤液，作为进一步纯化的出发原液，
对于胞内产物，则需首先收集菌体进行细胞破碎， 使代谢产物转入液相中，然后，再进行细胞碎片 的分离。
微生物细胞的破碎技术
机械方法
球磨机 高压匀浆器 X-press法 超声波破碎
非机械方法
酶解 渗透压冲击 冻结和融化 干燥法 化学法
蛋白质等 不溶性多糖 无机盐 水
发酵液预处理的目的
分离菌体和其他悬浮颗粒(细胞碎片、核酸 和蛋白质的沉淀物)；
除去部分可溶性杂质和改变滤液性质，以 利于提取和精制的顺利进行。
一、 发酵液的预处理
采用理化方法设法增大虚浮液中固体粒 子的大小、或降低粘度，以利于过滤。
去除会影响后续提取的高价无机离子。
预处理的方法
1，发酵液的凝聚和絮凝 2，杂蛋白质的去除 3，高价无机离子的去除方法 4，酶解法去除不溶性多糖
1.发酵液的凝聚和絮凝
作用 增大发酵液中悬浮粒子的体积，提高液－
固分离速度和滤液质量。
在预处理中，常用于细胞、菌体（胞外产 物）、细胞碎片（胞内产物）以及蛋白质等 胶体粒子的去除。
(一)凝聚作用
淀粉作碳源，发酵液粘度会增大
发酵液的pH和温度 影响过滤的比阻值，从而影响滤速
发酵液的加热时间 加热发酵液能使其中的蛋白质变性，使比 阻值大大下降，但长时间的加热反而会使 过滤速度减慢，可能是由于凝固的蛋白又 分解的缘故
比阻值是衡量各种物质过滤特性的主要指标，过滤的 比阻值越大，过滤速度越慢
2. 过滤
正确选择反应剂和反应条件，能使过滤速度提高 3~10倍。
3.离心
优点
分离速度快，效率高， 操作时卫生条件好等优点， 适合于大规模的分离过程。
缺点
投资费用高， 能耗较大。
离心分离可以分为两种类型：过滤式和沉 降式
常见的离心过滤设备是篮式离心机：转鼓 壁 上开有均匀密集的小孔，鼓内壁贴放过 滤介质（滤布），在离心力作用下，液体 透过固体层，类似于过滤。
缺点
不能连续操作，设备笨重，劳动强度大， 卫生条件差， 非生产的辅助时间长，阻碍了过滤效率的提高。
鼓式真空过滤机 优点
能连续操作， 能实现自动化控制
缺点
压差较小，主要适用于霉菌发酵液的过滤。
错流过滤设备
改善过滤性能的方法
等电点 蛋白质变性 吸附 凝聚和絮凝 酶解作用 加入助滤剂 直接在发酵液中形成填充-凝固剂
2.杂蛋白的去除
絮凝作用 等电点沉淀 变性沉淀 加各种沉淀剂沉淀 吸附
(一) 等电点沉淀
蛋白质是一种两性物质，在酸性溶液中带 正电荷，碱性溶液中带负电荷，而在某一 pH下，净电荷为零，称为等电点。
等电点时蛋白质在水中的溶解度最小，能 沉淀而除去
(二) 变性沉淀
加热，使发酵液中的蛋白质变性而产生沉 淀
机理
絮凝剂的功能团能强烈地吸附在胶粒的表 面上，而且一个高分子聚合物的许多链节 分别吸附在不同颗粒的表面上，因而产生 架桥联接。
高分子聚合物絮凝剂在胶粒表面上的吸附 机理是基于各种物理化学作用，如：范德 华力、静电引力、氢键和配位键等，以哪 种机理为主，取决于絮凝剂和胶粒两者的 化学结构。
影响絮凝效果的因素
二、发酵液的液－固分离
液－固分离即是将发酵液中的悬浮固体，如 细胞、菌体、细胞碎片以及蛋白质的沉淀物 或它们的絮凝体分离除去。
常规的液－固分离技术包括： 过滤 离心
1.影响液－固分离的因素
发酵液中各种悬浮粒子的形状和大小 通常液－固分离的难度和费用随固体颗粒的增 大而减小。
— 真菌菌体及絮凝的菌体和蛋白质，体积较大，液－ 固分离容易，适宜于常规过滤。
生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝 具有块状结构，沉淀本身即可作为助滤 剂，并且还能使胶状物和悬浮物凝固。
如新生霉素发酵液中加入氯化钙和磷酸钠，生成 的磷酸钙可作为填充-凝固剂。一方面作为助滤剂， 另一方面还可使某些蛋白质凝固。
又如环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸处理，生成 的磷酸钙沉淀，能使悬浮物凝固。多余的磷酸根 离子，还能除去钙、镁离子。并且在发酵液中不 会引入其它阳离子而影环环丝氨酸的离子交换吸 附。
絮凝剂加量对絮凝效果(滤速)的影响
影响絮凝效果的因素
溶液pH：溶液pH值的变化会影响离子型絮 凝剂功能团的电离度，从而影响链的伸展 形态，提高电离度可使分子链上同号电荷 间的排斥作用增大，链就从卷曲状态变为 伸展状态，因而能发挥最佳的架桥能力；
搅拌速度和时间：在加入絮凝剂时，液体 的湍动能使絮凝剂迅速分散，但是絮凝团 形成后，高的剪切力会打碎絮凝团。
助滤剂的加入有两种方法：
在滤布上预先铺一层助滤剂(1~2mm)，该方法， 会使滤速降低，但滤液透明度增加
直接加入发酵液中（助滤剂的用量，有一条经 验规则可供参考，即助滤剂用量若等于悬浮液 中固体含量时，滤速最快）。
填充-凝固剂
改善过滤性能较好的方法是加入一些反 应剂，它们能相互作用，或和某些溶解 性盐类发生反应生成不溶解的沉淀 (CaSO4，AlPO4等)。
Al2(SO4)3·18H2O Alcl3·6H2O Fecl3 ZnSO4 MgCO3
(二) 絮凝作用
絮凝作用是指在某些水溶性高分子聚合物 存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用而 使胶粒形成粗大的絮凝团的过程
如果胶粒间互相的排斥电位不高，只要高分子聚合物的链节足够长，跨越的距离 超过胶粒的有效排斥距离，就能把多个胶粒联接在一起形成粗大的絮团
在过滤操作中，要求滤速快，滤液澄清并 且有高的收率。
按料液流动方向不同，过滤可以分为常规过 滤和错流过滤
常规过滤：料液流动方向与过滤介质垂直。 通常适用于过滤直径维10～100μ的悬浮颗粒，
过滤时，固体颗粒被填塞在过滤介质上， 形成滤饼和过滤介质的滤孔。
错流过滤：料液的流动方向与过滤介质平 行，因此能清除过滤介质表面的滞留物， 使滤饼不易形成，保持较高的滤速。
过滤助剂
助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它 能使滤饼疏松，滤速增大。
过滤助剂可解决两个问题
滤饼的可压缩性问题 小粒子如菌丝碎片和细菌细胞，会渗入到转
鼓真空过滤预覆盖层内部。使得预覆盖层的 部分孔被堵塞，影响了渗透性。加入助滤剂 可以解决这一问题
常用的过滤助剂 硅藻土、珍珠岩、磨碎的木浆、淀粉
是指在某些电解质作用下，使扩散双电层 的排斥电位（ζ）降低，破坏胶体系统的分 散状态，而使胶体粒子聚集的过程。
排斥电位ζ
机理
如果在发酵液中加入具有相反电性的电解质， 就能中和胶粒的电性，使ζ电位降低。如： 对带负电性菌体的发酵液，阳离子的存在会 促使ζ电位迅速降低。当双电层的排斥力不 足以抗衡胶粒间的范德华引力时由于热运动 的结果就会导致胶粒的互相碰撞。
Βιβλιοθήκη Baidu
2，地位
传统发酵工业(如抗生素、乙醇、柠檬酸)， 分离和精制部份占整个工厂投资费用的60%。
对重组DNA发酵、精制蛋白质的费用可占 整个生产费用的80%~90%。
3，工艺过程的划分： 预处理和固液分离 ：目的是除去发酵液中
的菌体细胞和不溶性固体杂质。
初步分离 ：目的是除去与产物性质差异较 大的杂质，为后道精制工序创造有利条件
常用的絮凝剂
天然有机高分子絮凝剂：
— 多糖类（如壳聚糖及衍生物） — 海藻酸钠 — 明胶和骨胶等
人工合成聚合物：
— 聚丙烯酰胺类衍生物 — 聚苯乙烯类衍生物 — 聚丙烯酸类
絮凝技术预处理发酵液的优点不仅在于过 滤速度的提高，还在于能有效地去除杂蛋 白质和固体杂质，如菌体、细胞和细胞碎 片等，提高了滤液质量
高度纯化 ：去除与产物的物理化学性质比 较接近的杂质。
成品制作 ：成品形式由产品的最终用途决 定。
4，分离纯化的 一般工艺流程
问题
1. 发酵液中一般含有哪些成分？ 2.为什么要进行预处理？
第一节 发酵液的预处理
发酵液的主要成分 产物 菌体细胞 大量的可溶性粘胶状物质，主要是核酸、
大幅度改变pH 加有机溶剂（丙酮、乙醇等） 加表面活性剂
(三) 加各种沉淀剂沉淀
在酸性溶液中，蛋白质能与一些阴离子如： 三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸 盐、鞣酸盐等形成沉淀；
在碱性溶液中，能与一些阳离子如：Ag+、 Cu2+ 、 Fe3+ 、Zn2+ 、Pb2+等形成沉淀。
(四) 吸附
絮凝剂的分子量和种类：分子量越大，链越长， 吸附架桥效果就越明显，但是随着分子量增大絮 凝剂在水中溶解度减少，因此分子量的选择应适 当；
絮凝剂的用量：适当增加絮凝剂的用量，有助于 架桥充分，絮凝效果提高，但是用量过多反而会 引起吸附饱和，在胶粒表面上形成覆盖层而失去 与其它胶粒架桥的作用，造成胶粒再次稳定的现 象，絮凝效果反而降低；
第二节、发酵产物的提取方法及常 用的提取设备
一、发酵产物的提取 1.细胞的破碎 2.产物的初步纯化
1.微生物细胞的破碎
微生物的代谢产物有的分泌到细胞或组织之外， 例如细菌产生的碱性蛋白酶，霉菌产生的糖化酶 等，称为胞外产物。
还有许多是存在于细胞内，例如青霉素酰化酶， 碱性磷酸酯酶等，称为胞内产物。
影响凝聚作用的主要因素
无机盐的种类： Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+
无机盐的化合价：离子的化合价越高，凝 聚能力越强
无机盐的用量：无机盐浓度越大，凝聚效 果越好
常用的凝聚剂
在发酵液中，加入一些反应剂，它们互相 反应生成的沉淀物对蛋白质具有吸附作用 而使其凝固。
例如：四环素发酵液中加入黄血盐荷硫酸 锌，生成亚铁氰化锌钾K2Zn3[Fe(CN)5]2的胶 状沉淀，能将杂蛋白和菌体等粘附在其中而 除去。
3.高价无机离子的去除方法
钙离子，可用草酸。 镁离子，可用三聚磷酸钠它和镁离子形
第九章 发酵产物的提取与精 制
本章主要内容
第一节 发酵液的预处理(理解） 第二节 发酵产物的提取方法（掌握）及常用的
提取设备（了解） 第三节 发酵产物的提取方法选择依据（掌握） 第四节 常用的几种精制方法（回顾）
概论
一、下游加工过程在发酵工程中的地位 1，下游加工过程的定义
发酵产品系通过微生物发酵过程、酶反应过 程或动植物细胞大量培养获得。从上述发酵 液、反应液或培养液中分离、精制有关产品的 过程称为下游加工过程。它由一些化学工程的 单元操作组成，但由于生物物质的特性，有其 特殊要求，而且其中某些单元操作一般化学工 业中应用较少。
— 对于酵母，离心分离的方法具有较好的效果 — 细菌或细胞碎片的菌体体积细小，液－固分离十分
困难，需用预处理的各种手段来增大粒子才能获得澄 清的滤液
细胞培养液的粘度 液－固分离的速度通常与粘度成反比，粘性 溶液的液－固分离十分困难
影响发酵液粘度的因素： — 菌体（细胞）种类和浓度 — 发酵液中的蛋白质和核酸的量 — 细胞破碎或自溶后的发酵液粘度增大 — 培养基成分：如用黄豆粉、花生粉作氮源，
常见的离心分离设备
过滤式离心机
离心沉降设备的转筒或转鼓壁上没有开孔， 也不需要滤布，在离心力作用下，固体沉 降于筒壁或转鼓壁上，余下的即为澄清的 液体 。
离心分离
沉降式离心机
小型沉降式离心机
对于发酵液，通常采用沉降式离心设备， 因为它适合于含固体量较低（10％）的场合， 而过滤式离心设备主要用于分离晶体和母 液。
成可溶性络合物，用磷酸盐处理，也能 大大降低钙离子和镁离子的浓度。此法 可用于环丝氨酸的提取。 铁离子，可加入黄血盐，使形成普鲁士 蓝沉淀。
4.酶解法去除不溶性多糖
当发酵液中含有较多不溶性多糖时，粘度 增大，液固分离困难，可以用酶将它转化 为单糖以提高过滤速度。
例如：在蛋白酶发酵液中加入α-淀粉酶，将 培养基中多余的淀粉水解成单糖，就能降低 发酵液的粘度，提高滤速。
错流过滤介质通常为微孔滤膜或超滤膜。
主要适用于悬浮的固体颗粒十分细小（如 细菌），但是采用这种方式过滤时，液固 两相的分离不太完全
常用的过滤设备
板框压滤机： 优点：
板框压滤机的过滤面积大； 过滤推动力(压力差)能较大幅度地进行调整，并能耐受
较高的压力差； 结构简单，价格低， 动力消耗少等优点。
对于胞外产物只需直接将发酵液预处理及过滤， 获得澄清的滤液，作为进一步纯化的出发原液，
对于胞内产物，则需首先收集菌体进行细胞破碎， 使代谢产物转入液相中，然后，再进行细胞碎片 的分离。
微生物细胞的破碎技术
机械方法
球磨机 高压匀浆器 X-press法 超声波破碎
非机械方法
酶解 渗透压冲击 冻结和融化 干燥法 化学法
蛋白质等 不溶性多糖 无机盐 水
发酵液预处理的目的
分离菌体和其他悬浮颗粒(细胞碎片、核酸 和蛋白质的沉淀物)；
除去部分可溶性杂质和改变滤液性质，以 利于提取和精制的顺利进行。
一、 发酵液的预处理
采用理化方法设法增大虚浮液中固体粒 子的大小、或降低粘度，以利于过滤。
去除会影响后续提取的高价无机离子。
预处理的方法
1，发酵液的凝聚和絮凝 2，杂蛋白质的去除 3，高价无机离子的去除方法 4，酶解法去除不溶性多糖
1.发酵液的凝聚和絮凝
作用 增大发酵液中悬浮粒子的体积，提高液－
固分离速度和滤液质量。
在预处理中，常用于细胞、菌体（胞外产 物）、细胞碎片（胞内产物）以及蛋白质等 胶体粒子的去除。
(一)凝聚作用
淀粉作碳源，发酵液粘度会增大
发酵液的pH和温度 影响过滤的比阻值，从而影响滤速
发酵液的加热时间 加热发酵液能使其中的蛋白质变性，使比 阻值大大下降，但长时间的加热反而会使 过滤速度减慢，可能是由于凝固的蛋白又 分解的缘故
比阻值是衡量各种物质过滤特性的主要指标，过滤的 比阻值越大，过滤速度越慢
2. 过滤
正确选择反应剂和反应条件，能使过滤速度提高 3~10倍。
3.离心
优点
分离速度快，效率高， 操作时卫生条件好等优点， 适合于大规模的分离过程。
缺点
投资费用高， 能耗较大。
离心分离可以分为两种类型：过滤式和沉 降式
常见的离心过滤设备是篮式离心机：转鼓 壁 上开有均匀密集的小孔，鼓内壁贴放过 滤介质（滤布），在离心力作用下，液体 透过固体层，类似于过滤。
缺点
不能连续操作，设备笨重，劳动强度大， 卫生条件差， 非生产的辅助时间长，阻碍了过滤效率的提高。
鼓式真空过滤机 优点
能连续操作， 能实现自动化控制
缺点
压差较小，主要适用于霉菌发酵液的过滤。
错流过滤设备
改善过滤性能的方法
等电点 蛋白质变性 吸附 凝聚和絮凝 酶解作用 加入助滤剂 直接在发酵液中形成填充-凝固剂
2.杂蛋白的去除
絮凝作用 等电点沉淀 变性沉淀 加各种沉淀剂沉淀 吸附
(一) 等电点沉淀
蛋白质是一种两性物质，在酸性溶液中带 正电荷，碱性溶液中带负电荷，而在某一 pH下，净电荷为零，称为等电点。
等电点时蛋白质在水中的溶解度最小，能 沉淀而除去
(二) 变性沉淀
加热，使发酵液中的蛋白质变性而产生沉 淀
机理
絮凝剂的功能团能强烈地吸附在胶粒的表 面上，而且一个高分子聚合物的许多链节 分别吸附在不同颗粒的表面上，因而产生 架桥联接。
高分子聚合物絮凝剂在胶粒表面上的吸附 机理是基于各种物理化学作用，如：范德 华力、静电引力、氢键和配位键等，以哪 种机理为主，取决于絮凝剂和胶粒两者的 化学结构。
影响絮凝效果的因素
二、发酵液的液－固分离
液－固分离即是将发酵液中的悬浮固体，如 细胞、菌体、细胞碎片以及蛋白质的沉淀物 或它们的絮凝体分离除去。
常规的液－固分离技术包括： 过滤 离心
1.影响液－固分离的因素
发酵液中各种悬浮粒子的形状和大小 通常液－固分离的难度和费用随固体颗粒的增 大而减小。
— 真菌菌体及絮凝的菌体和蛋白质，体积较大，液－ 固分离容易，适宜于常规过滤。
生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝 具有块状结构，沉淀本身即可作为助滤 剂，并且还能使胶状物和悬浮物凝固。
如新生霉素发酵液中加入氯化钙和磷酸钠，生成 的磷酸钙可作为填充-凝固剂。一方面作为助滤剂， 另一方面还可使某些蛋白质凝固。
又如环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸处理，生成 的磷酸钙沉淀，能使悬浮物凝固。多余的磷酸根 离子，还能除去钙、镁离子。并且在发酵液中不 会引入其它阳离子而影环环丝氨酸的离子交换吸 附。
絮凝剂加量对絮凝效果(滤速)的影响
影响絮凝效果的因素
溶液pH：溶液pH值的变化会影响离子型絮 凝剂功能团的电离度，从而影响链的伸展 形态，提高电离度可使分子链上同号电荷 间的排斥作用增大，链就从卷曲状态变为 伸展状态，因而能发挥最佳的架桥能力；
搅拌速度和时间：在加入絮凝剂时，液体 的湍动能使絮凝剂迅速分散，但是絮凝团 形成后，高的剪切力会打碎絮凝团。
助滤剂的加入有两种方法：
在滤布上预先铺一层助滤剂(1~2mm)，该方法， 会使滤速降低，但滤液透明度增加
直接加入发酵液中（助滤剂的用量，有一条经 验规则可供参考，即助滤剂用量若等于悬浮液 中固体含量时，滤速最快）。
填充-凝固剂
改善过滤性能较好的方法是加入一些反 应剂，它们能相互作用，或和某些溶解 性盐类发生反应生成不溶解的沉淀 (CaSO4，AlPO4等)。
Al2(SO4)3·18H2O Alcl3·6H2O Fecl3 ZnSO4 MgCO3
(二) 絮凝作用
絮凝作用是指在某些水溶性高分子聚合物 存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用而 使胶粒形成粗大的絮凝团的过程
如果胶粒间互相的排斥电位不高，只要高分子聚合物的链节足够长，跨越的距离 超过胶粒的有效排斥距离，就能把多个胶粒联接在一起形成粗大的絮团
在过滤操作中，要求滤速快，滤液澄清并 且有高的收率。
按料液流动方向不同，过滤可以分为常规过 滤和错流过滤
常规过滤：料液流动方向与过滤介质垂直。 通常适用于过滤直径维10～100μ的悬浮颗粒，
过滤时，固体颗粒被填塞在过滤介质上， 形成滤饼和过滤介质的滤孔。
错流过滤：料液的流动方向与过滤介质平 行，因此能清除过滤介质表面的滞留物， 使滤饼不易形成，保持较高的滤速。
过滤助剂
助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它 能使滤饼疏松，滤速增大。
过滤助剂可解决两个问题
滤饼的可压缩性问题 小粒子如菌丝碎片和细菌细胞，会渗入到转
鼓真空过滤预覆盖层内部。使得预覆盖层的 部分孔被堵塞，影响了渗透性。加入助滤剂 可以解决这一问题
常用的过滤助剂 硅藻土、珍珠岩、磨碎的木浆、淀粉
是指在某些电解质作用下，使扩散双电层 的排斥电位（ζ）降低，破坏胶体系统的分 散状态，而使胶体粒子聚集的过程。
排斥电位ζ
机理
如果在发酵液中加入具有相反电性的电解质， 就能中和胶粒的电性，使ζ电位降低。如： 对带负电性菌体的发酵液，阳离子的存在会 促使ζ电位迅速降低。当双电层的排斥力不 足以抗衡胶粒间的范德华引力时由于热运动 的结果就会导致胶粒的互相碰撞。
Βιβλιοθήκη Baidu
2，地位
传统发酵工业(如抗生素、乙醇、柠檬酸)， 分离和精制部份占整个工厂投资费用的60%。
对重组DNA发酵、精制蛋白质的费用可占 整个生产费用的80%~90%。
3，工艺过程的划分： 预处理和固液分离 ：目的是除去发酵液中
的菌体细胞和不溶性固体杂质。
初步分离 ：目的是除去与产物性质差异较 大的杂质，为后道精制工序创造有利条件
常用的絮凝剂
天然有机高分子絮凝剂：
— 多糖类（如壳聚糖及衍生物） — 海藻酸钠 — 明胶和骨胶等
人工合成聚合物：
— 聚丙烯酰胺类衍生物 — 聚苯乙烯类衍生物 — 聚丙烯酸类
絮凝技术预处理发酵液的优点不仅在于过 滤速度的提高，还在于能有效地去除杂蛋 白质和固体杂质，如菌体、细胞和细胞碎 片等，提高了滤液质量
高度纯化 ：去除与产物的物理化学性质比 较接近的杂质。
成品制作 ：成品形式由产品的最终用途决 定。
4，分离纯化的 一般工艺流程
问题
1. 发酵液中一般含有哪些成分？ 2.为什么要进行预处理？
第一节 发酵液的预处理
发酵液的主要成分 产物 菌体细胞 大量的可溶性粘胶状物质，主要是核酸、
大幅度改变pH 加有机溶剂（丙酮、乙醇等） 加表面活性剂
(三) 加各种沉淀剂沉淀
在酸性溶液中，蛋白质能与一些阴离子如： 三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸 盐、鞣酸盐等形成沉淀；
在碱性溶液中，能与一些阳离子如：Ag+、 Cu2+ 、 Fe3+ 、Zn2+ 、Pb2+等形成沉淀。
(四) 吸附
絮凝剂的分子量和种类：分子量越大，链越长， 吸附架桥效果就越明显，但是随着分子量增大絮 凝剂在水中溶解度减少，因此分子量的选择应适 当；
絮凝剂的用量：适当增加絮凝剂的用量，有助于 架桥充分，絮凝效果提高，但是用量过多反而会 引起吸附饱和，在胶粒表面上形成覆盖层而失去 与其它胶粒架桥的作用，造成胶粒再次稳定的现 象，絮凝效果反而降低；
第二节、发酵产物的提取方法及常 用的提取设备
一、发酵产物的提取 1.细胞的破碎 2.产物的初步纯化
1.微生物细胞的破碎
微生物的代谢产物有的分泌到细胞或组织之外， 例如细菌产生的碱性蛋白酶，霉菌产生的糖化酶 等，称为胞外产物。
还有许多是存在于细胞内，例如青霉素酰化酶， 碱性磷酸酯酶等，称为胞内产物。