青霉素发酵液固液分离ppt课件
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青霉素的提取工艺ppt课件
生产原理：
发酵液的预处理
发酵液中的杂质很多，其中对提取影响最 大的高价无机离子（钙，镁，铁离子等）和 蛋白质。因此要先除杂。 1.单级萃取：包括一个混合器和一个分离器。 料液F和溶剂S加入混合器中经接触达到平衡 后，用来分离得到的萃取液F和萃余液R。 2.多级错流萃取：料液经萃取后，萃余液在 于新鲜萃取剂接触，在进行萃取。此方法萃 取较完全。 3.多级逆流萃取：在第一级中加入料液，并 逐渐向下一级移动，而在最后一级中加入萃 取液，并逐级向前一级移动。
提取过程中洗涤用水
青霉素G
36.0
9.8
0.0
10.4
中空纤维更新液膜提取工艺经济效益评价
优点： (1) 提取效率高、产量大：新工艺提取青霉素G总收率约 为 80%。 (2) 萃取剂损失量较少：新工艺中采用的混合萃取剂均微 溶于水，其损失量小于发酵滤液量的1.0%。 (3) 后续处理简单：新工艺所采用萃取剂 （7%DOA+30%异辛醇+煤油）中的3 种物质均微溶 于水，完成提取过程后，只需经过简单的分相处理即可重 复利用。 (4) 过程能耗低：可在常温条件下操作，可极大减少能量 消耗。且不需要对循环使用的萃取剂进行蒸馏提纯以及对 萃余液中的溶剂进行蒸馏回收过程，故能耗大大降低。
化学式
青霉素 化学本质：盐酸巴氨西林。其化学名 为1-乙氧甲酰乙氧6-〔D(-)-2-氨基-2-乙 酰氨基〕青霉烷酸盐酸盐。 分子式：C16H18N3O4S· HCl 分子量：384.5 青霉素它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所 产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄， 主要对革兰氏阳性菌有效。青霉素G有钾盐、 钠盐之分，钾盐不仅不能直接静注，静脉滴 注时，也要仔细计算钾离子量，以免注入人 体形成高血钾而抑制心脏功能，造成死亡。
发酵液预处理
直接结晶：在2次乙酸丁酯萃取液 中加醋酸钠－乙醇溶液反应，得到 结晶钠盐。加醋酸钾－乙醇溶液， 得到青霉素钾盐。共沸蒸馏结晶： 萃取液，再用0.5 M NaOH萃取， pH6.4-4.8下得到钠盐水浓缩液。加 2.5倍体积丁醇，16－26℃，0.671.3KPa下蒸馏。水和丁醇形成共沸 物而蒸出。钠盐结晶析出。结晶经 过洗涤、干燥后，得到青霉素产品。
固液分离
过滤 发酵液在萃取之前需预处理，发酵液加 少量絮凝剂沉淀蛋白，然后经真空转鼓过 滤或板框过滤，除掉菌丝体及部分蛋白。 青霉素易降解，发酵液及滤液应冷至10 ℃以下，过滤收率一般90%左右。
（1）菌丝体粗长10µ m，采用鼓式真空过滤机过滤，滤渣 形成紧密饼状，容易从滤布上刮下。滤液pH6.27-7.2，蛋 白质含量0.05-0.2%。需要进一步除去蛋白质。 （2）改善过滤和除去蛋白质的措施：硫酸调节pH4.5-5.0， 加入0.07%溴代十五烷吡啶PPB，0.7%硅藻土为助滤剂。 再通过板框式过滤机。滤液澄清透明，进行萃取。
青霉素发酵液预 处理与固液分离
第三组：宫鹏利 孙晓盼 段玉兰
侯喆 孟佳 赵秀青 苗树峰
发酵液的基本特性
• 产物浓度低
• 具有极性
• 黏大
• 表面张力大
• 性质不稳定
预处理的目的
⑴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，提高固液分离器的效率； ⑵尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数 是液相）； ⑶去除发酵液中的部分杂质，以利于后续各步操 作。
加黄血盐及硫酸锌，则前者有利于去 除铁离子，后者有利于凝固蛋白质。 此外，两者还有协同作用。他们所产 生的复盐对蛋白质有吸附作用。 2K4Fe(CN)6 + 3ZnSO4 K2Zn[Fe(CN)6]2 + 2Na+ 为了有效的去除发酵液中的蛋白质， 需加入絮凝剂。絮凝剂是一种能溶于 水的高分子化合物。含有很多离子化 基团（如—NH2，—COOH，— OH）。
青霉素的生产工艺流程PPT课件
搅拌转速：250-280r/min；
pH：自然；
温度：25±1℃；
时间： 10-14h；
质量：菌丝浓度达40%，残糖1.0%以下，菌
丝粗壮，III期（脂肪粒，积累贮藏物），无
杂菌，效价在700u/ml左右。
第9页/共27页
生产罐培养工艺
三级罐：生产罐；
培养基：
花生饼粉，葡萄
糖，尿素，硝酸铵，
硫代硫酸钠，苯乙酰胺，
知识目标：
掌握发酵生产青霉素的条件控
制，及青霉素提取与精制的控制点。
重点:掌握发酵生产青霉素的工艺流
程
难点:青霉素提取与精制的控制点
第1页/共27页
什么是青霉素
青霉素 又被称为青霉素G、青霉
素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、
苄青霉素钾等。青霉素是抗菌素
的一种，能破坏细菌的细胞壁
（革兰氏阳性菌）并在细菌细胞
预处理
青霉素的存在部位：发酵液
浓度较低：10－30Kg/M3
含有大量杂质：菌体细胞、核酸、杂蛋白
质、细胞壁多糖等、残留的培养基、色素、
盐离子、代谢产物等
目的：浓缩目的产物，去除大部分杂质，
改变发酵液的流变学特征，利于后续源自分离纯化过程。预处理:发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白
第18页/共27页
过滤
鼓式真空过滤机过滤：草酸或黄血盐
甲磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝酸、
X射线等。
第4页/共27页
• 产黄青霉： Penicillium chrosogenum
• 深层培养
菌丝形态
•
黄孢子丝状菌
丝状菌 绿孢子丝状菌：发酵单位85000U/mL
绿孢子球状菌
球状菌 白孢子球状菌：发酵单位高，对原材
pH：自然；
温度：25±1℃；
时间： 10-14h；
质量：菌丝浓度达40%，残糖1.0%以下，菌
丝粗壮，III期（脂肪粒，积累贮藏物），无
杂菌，效价在700u/ml左右。
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生产罐培养工艺
三级罐：生产罐；
培养基：
花生饼粉，葡萄
糖，尿素，硝酸铵，
硫代硫酸钠，苯乙酰胺，
知识目标：
掌握发酵生产青霉素的条件控
制，及青霉素提取与精制的控制点。
重点:掌握发酵生产青霉素的工艺流
程
难点:青霉素提取与精制的控制点
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什么是青霉素
青霉素 又被称为青霉素G、青霉
素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、
苄青霉素钾等。青霉素是抗菌素
的一种，能破坏细菌的细胞壁
（革兰氏阳性菌）并在细菌细胞
预处理
青霉素的存在部位：发酵液
浓度较低：10－30Kg/M3
含有大量杂质：菌体细胞、核酸、杂蛋白
质、细胞壁多糖等、残留的培养基、色素、
盐离子、代谢产物等
目的：浓缩目的产物，去除大部分杂质，
改变发酵液的流变学特征，利于后续源自分离纯化过程。预处理:发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白
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过滤
鼓式真空过滤机过滤：草酸或黄血盐
甲磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝酸、
X射线等。
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• 产黄青霉： Penicillium chrosogenum
• 深层培养
菌丝形态
•
黄孢子丝状菌
丝状菌 绿孢子丝状菌：发酵单位85000U/mL
绿孢子球状菌
球状菌 白孢子球状菌：发酵单位高，对原材
发酵液预处理和固液分离
1.2.3 常用的凝聚剂与絮凝剂
➢ 凝聚剂
• 铝盐，铁盐，钙盐，锌盐
➢ 絮凝剂
• 阳离子型：阳离子聚丙烯酰胺，聚丙烯酸二烷基胺乙酯 ，聚二烯丙基四胺盐。
• 阴离子型：聚丙烯酸钠，聚苯乙烯磺酸，木质素磺酸盐 • 非离子型：聚氧乙烯 • 无机高分子类：聚合铝盐，聚合铁盐 • 天然类：壳聚糖，葡聚糖 • 微生物类
➢ 预处理的目的 • 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 液分离器的效率 • 尽可能使物质转入便于后续处理的某一相中 • 去除发酵液中杂质，利于后续各步操作
➢ 预处理的方法 • 加热-加速聚集，去除某些蛋白质 • 调pH-促进聚集作用 • 凝聚和絮凝-增大颗粒有效尺寸，加快沉降速率
2.3.1 板框压滤机
➢ 自动板框过滤机：
是一种较新型的压滤设备，板框的拆装，滤渣的脱落卸出和滤布 的清洗等操作都能自动进行，大大缩短了非生产的辅助时间和减 轻了劳动强度。
板框操作实例-进料
板框操作实例-卸料
2.3.2 鼓式真空过滤机
鼓式真空过滤机能连续操作，并能实现自动化控制，但是压差较 小，主要适用于霉菌发酵液的过滤。而对菌体较细或粘稠的发酵 液不太适用。
螺旋式
卧式
• 含固量较多 发酵液的主要 分离方式 • 操作温度可 达300度 • 胰岛素，细 胞色素，胰酶
发酵液的预处理
1 发酵液的预处理
➢主要杂质预处理 ➢凝聚与絮凝
2 发酵液固液分离
➢影响固液分离的因素 ➢过滤 ➢固液分离器
3 全发酵液提取
3 全发酵液提取
扩张床技术
两水相技术
膜技术
• 相当于过滤、浓缩和吸附的综合效果 • 连接的配基容量需求大 • 膜污染问题严重
青霉素的生产工艺PPT
三、青霉素发酵过程
• 青霉素发酵时，青霉素生产菌在合适的培养基、PH、 温度和通气搅拌等发酵条件下进行生长并合成青霉素。 • 发酵开始前，有关设备和培养基（主要是碳源、氮源、 前体和无机盐等）必须先经过灭菌，后接入种子。 • 在整个过程中，需要不断通气和搅拌，维持一定的罐 温和罐压，在发酵过程中往往要加入泡沫剂，假如酸 碱控制发酵液的PH，还需要间歇或连续的加入葡萄糖 及铵盐等化合物以补充碳源及氮源，或补进其他料液 和前体等以促进青霉素的生产。
可以用青霉素的疾病
• • • • • • • • • 1．流行性脑脊髓膜炎 2．放线菌病 3．淋病 4．奋森咽峡炎 5．莱姆病 6．多杀巴斯德菌感染 7．鼠咬热 8．李斯特菌感染 9．除脆弱拟杆菌以外的许多厌氧菌感染
青霉素生产工艺过程
菌种→孢子制备→种子→发酵→提取→ 精制→成品检验→包装→分装→（应用 →跟踪→质量分析） 1．菌种的选育技术： （1）杂交育种（2）原生质体融合 （3）基因工程（4）新抗生素产生菌获得 2．菌种保藏： （1）定期移植保存法 （2）液体石蜡封藏法 （3）真空冷冻干燥保藏法 （4）液氮超低温保藏法 （5）沙土管保藏法 （6）麦皮保藏法
•
四、生产原理
（1）发酵过程的工艺控制
•
•
基质浓度：在分批发酵中，常常因为前 期基质量浓度过高，后期基质浓度低， 对生物合成酶系产生阻遏或对菌丝生长 产生抑制。为了避免这一现象,在青霉 素发酵中通常采用补料分批操作法,即 对容易产生抑制和限制作用的基质维持 一定的最适浓度。 温度：青霉素发酵的最适温度一般认为 应在25 °C 左右。温度过高将明显降 低发酵产率,同时增加葡萄糖的维持消 耗, 降低葡萄糖至青霉素的转化率。
• 6.发酵过程控制：
青霉素发酵生产工艺流程2012ppt课件.ppt
青霉素的应用
• 溶血性链球菌感染。 • 肺炎链球菌感染。 • 不产青霉素酶葡萄球菌感染。 • 炭疽。 • 破伤风、气性球疽等梭状芽孢杆菌感 • 钩端螺旋体病。 • 流行性脑脊髓膜炎。 • 放线菌病。 • 淋病。 • 除脆弱拟杆菌以外的许多厌氧菌感染。 • 青霉素与氨基糖苷灯药物联合用于治疗草绿色链球菌心内
➢青霉素简介
发现
化学结构 理化性质 抗菌作用和临床应用
➢青霉素发酵生产工艺
菌种 发酵工艺流程 培养基 发酵培养控制 提取精制
1
青霉素的发现
1928年，英国细菌学家 Fleming发现污染在培养葡萄 球菌的双蝶上的一株霉菌能 杀死周围的葡萄球菌。他将 此霉菌分离纯化后得到的菌 株鉴定为青霉，并将这菌产 生的抗生物质命名为青霉素。
28
发酵工艺控制
• C.无机盐：
碳酸钙用来中和发酵过程中产生的杂酸，并控制发酵 液的pH值
为菌体提供营养的无机磷源一般采用磷酸二氢钾。 另外加入硫代硫酸钠或硫酸钠以提供青霉素分子中所 需的硫。 铁离子对青霉素有毒害作用，应严格控制发酵液中铁 含量在30ug/mL以下。现在还有一些工厂采用铁罐发酵， 在发酵过程中铁离子便逐渐进入发酵液；发酵时间愈长， 则铁离子愈多。铁离子在50µg/ml以上便会影响青霉素的 合成。所以青霉素的发酵罐采用不锈钢制造为宜。
• 菌体生长阶段：发酵培养基接种后生产菌在合 适的环境中经过短时间的适应，即开始发育、 生长和繁殖，直至达到菌体的临界浓度。
• 青霉素合成阶段：这个阶段主要合成青霉素， 青霉素的生产速率达到最大，并一直维持到青 霉素合成能力衰退。在这个阶段，菌体重量有 所增加，但产生菌的呼吸强度一般无显著变化。
• 菌体自溶阶段：这个阶段菌体衰老，细胞开始 自溶，合成青霉素能力衰退，青霉素生产速率 下降，氨基氮增加，PH上升。
固液分离技术PPT课件
.
9
第一节 发酵液的预处理技术
根据絮凝剂所带电性的不同，分阴离子型、阳离子型和非离 子型三类。对于带有负电性的微粒，加入阳离子型絮凝剂， 具有降低离子排斥电位和产生吸附架桥作用的双重机制；而 非离子型和阳离子型絮凝剂，主要通过分子间引力和氢键等 作用产生吸附架桥。影响絮凝作用的主要因素有：
①高分子絮凝剂的性质和结构 线性结构的有机高分子 絮凝剂，其絮凝作用大，而成环状或支链结构的有机高分子 絮凝剂的效果较差。絮凝剂的分子量越大、线性分子链越长， 絮凝效果越好；但分子量增大，絮凝剂在水中的溶解度降低， 因此要选择适宜分子量的絮凝剂。
加水稀释法可有效降低液体粘度，但会增加悬浮液的体 积，使后处理任务加大，并且只有当稀释后过滤速率提高的 百分比大于加水比时，从经济上才能认为有效。
.
3
第一节 发酵液的预处理技术
升高温度可有效降低液体粘度，从而提高过滤速率，常 用于粘度随温度变化较大的流体。另外，应用加热法的同时， 可控制适当温度和受热时间，使蛋白质凝聚形成较大颗粒， 进一步改善发酵液的过滤特性。如链霉素发酵液，调酸至 pH3.0后，加热至70℃，维持半小时，液相粘度下降至1/6， 过滤速率可增大10～100倍。使用加热法时必须注意：①加热 的温度必须控制在不影响目的产物活性的范围内；②对于发 酵液，温度过高或时间过长，可能造成细胞溶解，胞内物质 外溢，而增加发酵液的复杂性，影响其后的产物分离与纯化。
.
7
第一节 发酵液的预处理技术
常用的凝聚剂有AlCl3·6H2O、Al2(SO4)3·18H2O、 K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、FeSO4·7H2O、 FeCl3·6H2O、ZnSO4和MgCO3等。电解质凝聚能力可用 凝聚值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度
青霉素生产工艺 ppt课件
青霉素钠盐成品
90-95度，10mmHg,8-10h
40度左右
ppt课件
21
5、提炼工艺要点
1）发酵液预处理和过滤
放罐后，首先要冷却
目前采用鼓式过滤及板框过滤，加助滤剂。酸 化时pH应控制得高些(pH4～5)，再加些絮凝 剂如十五烷基溴代吡啶(PPB)等, 过滤。
随着高效高速萃取离心机的出现，如德国 Westfalia公司出品的倾析器(decantor) ，可革 去过滤工序，比用板框过滤除去菌丝后再提取 的收率高出2～3%。
ppt课件
13
前体
作为苄青霉素生物合成的前体有苯乙
酸、苯乙酰胺等。它们一部分能直接 结合到青霉素分子中。这些前体对青 霉菌都有一定的毒性，加入量不能大 于0.1%。加入硫代硫酸钠能减少它们 的毒性。
ppt课件
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无机盐
①硫和磷:硫浓度降低时青霉素产量减少3倍，磷浓 度降低时青霉素产量减少1倍。
ppt课件
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培养基
碳源： 提供能量 如乳糖、蔗糖、葡萄糖、淀粉、天然油脂等。乳 糖能被产生菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利 条件，故为最佳碳源，但价格高，普遍使用有困 难。天然油脂如玉米油、豆油也能被缓慢利用作 为有效的碳源，但不可能大规模使用。目前生产 上用的碳源是葡萄糖母液和工业用葡萄糖。
4）温度控制：青霉菌生长最适温度（27度）高于青霉素 分泌的最适温度（20度）。种子罐培养丝状和球状菌菌 要 求 25℃ ， 发 酵 罐 培 养 丝 状 菌 要 求 26℃-24℃-23℃22℃、球状菌要求26℃--25℃-24℃，前期罐温高于后 期。
ppt课件
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5）通气与搅拌 深层培养需通入一定量空 气，并不停地搅拌以保证溶氧的浓度。 试验证明，通气量0.8-1.0v/v*min.中、后 期减慢转速对球状菌的生理生化代谢有 利，它能提高发酵单位，并能节约能源。
青霉素的纯化工艺PPT课件
• （2）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 （萃 取、吸附、沉淀、蒸发）
• （3）高度纯化 ：去除与产物的物理化学性质
比较接近的杂质（层析、膜分离、离子交换、沉 淀、电泳）。
• （4）产品的最后加工：成品形式由产品的最
终用途决定（结晶、干燥、蒸馏）。
2020/10/13
• 2、利用等电点结晶 当将某一抗生素溶液的pH调 到等电点时，它在水溶液中溶解度最小，则沉淀 析出。
• 3、加成盐剂结晶 在抗生素溶液中加成盐剂使抗 生素以盐的形式从溶液中能够沉淀结晶。
2020/10/13
5
谢谢您的指导
THANK YOU FOR YOUR GUIDANCE.
感谢阅读！为了方便学习和使用，本文档的内容可以在下载后随意修改，调整和打印。欢迎下载！
2
（4）高度分离纯化技术
以20世纪40年代出现的青霉素产品为代表。
小分子物质一般可通过离子交换、脱色和结晶、重 结晶等方法获得纯度很高的产品。
2020/10/13
3
脱色和去热原质
• 脱色和去热原质是精制注射用青霉素中不可缺少 的一步。
• 萃取液中添加活性炭，除去色素、热源，过滤， 除去活性炭。
• 色素是在发酵过程中所产生的代谢产物，它与菌 种和发酵条件有关。
• 热原质是在生产过程中由于被污染后色时 间等因素，还应考虑它对抗生素的吸附问题，否 则影响收率。
2020/10/13
4
结晶
• 抗生素精制常用结晶法来制得高纯度成品。常用 的几种结晶方法有：
• 1、改变温度结晶 利用抗生素在溶剂中的溶解度 随温度变化而显著变化的这一特性来进行结晶。
下游加工一般工艺流程
较大的杂质，为后道精制工序创造有利条件 （萃 取、吸附、沉淀、蒸发）
• （3）高度纯化 ：去除与产物的物理化学性质
比较接近的杂质（层析、膜分离、离子交换、沉 淀、电泳）。
• （4）产品的最后加工：成品形式由产品的最
终用途决定（结晶、干燥、蒸馏）。
2020/10/13
• 2、利用等电点结晶 当将某一抗生素溶液的pH调 到等电点时，它在水溶液中溶解度最小，则沉淀 析出。
• 3、加成盐剂结晶 在抗生素溶液中加成盐剂使抗 生素以盐的形式从溶液中能够沉淀结晶。
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谢谢您的指导
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2
（4）高度分离纯化技术
以20世纪40年代出现的青霉素产品为代表。
小分子物质一般可通过离子交换、脱色和结晶、重 结晶等方法获得纯度很高的产品。
2020/10/13
3
脱色和去热原质
• 脱色和去热原质是精制注射用青霉素中不可缺少 的一步。
• 萃取液中添加活性炭，除去色素、热源，过滤， 除去活性炭。
• 色素是在发酵过程中所产生的代谢产物，它与菌 种和发酵条件有关。
• 热原质是在生产过程中由于被污染后色时 间等因素，还应考虑它对抗生素的吸附问题，否 则影响收率。
2020/10/13
4
结晶
• 抗生素精制常用结晶法来制得高纯度成品。常用 的几种结晶方法有：
• 1、改变温度结晶 利用抗生素在溶剂中的溶解度 随温度变化而显著变化的这一特性来进行结晶。
下游加工一般工艺流程
02发酵液的预处理和固液分离-PPT精品文档133页
6
为何要对发酵液进行预处理？
固液分离方法主要是过滤和离心。 对于细菌及某些放线菌，菌体细小，液体粘度
大，不能直接过滤，若用高速离心，能耗很大， 设备昂贵。若用膜分离技术（如微滤）易产生 膜污染，通量降低。 发酵液中由于菌体自溶，核酸、蛋白质及其它 有机粘性物质的存在也会影响固液分离。 因而寻找一种经济有效的方法来提高固液分离 速度显得十分必要。预处理是生化物质分离纯 化过程中必不可少的首要步骤
12
胶体双电层结构
• 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。
13
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-ChapmanStern model)。
18
δ— 扩散层的有效厚度
式 2-2
• 式中 N — 阿伏伽德罗常数； • T — 热力学温度： • k — 波尔兹曼常数； • e — 电子电荷； • Zi— i种反离子的化合价； • Ci — i种离子的摩尔浓度。
19
双电层与凝聚
由式（2－1）和式（2－2）可知，ζ电位 与扩散层厚度δ和电动电荷密度q成正比， 而扩散层厚度又与溶液中反离子强度和电 荷成反比。
对带负电性菌体的发酵液，高价阳离子的 存在，可压缩扩散层的厚度，促使ζ电位 迅速降低，而且化合价越高，这种影响越 显著。
20
凝聚价或凝聚值
在发酵液中加入具有高价阳离子的电解质，能 脱除胶粒表面的水化膜，降低ζ电位，使双电 层的排斥力减少，当不足以抗衡胶粒间的范德 华引力时，由于热运动的结果导致胶粒的互相 碰撞而聚集起来。
为何要对发酵液进行预处理？
固液分离方法主要是过滤和离心。 对于细菌及某些放线菌，菌体细小，液体粘度
大，不能直接过滤，若用高速离心，能耗很大， 设备昂贵。若用膜分离技术（如微滤）易产生 膜污染，通量降低。 发酵液中由于菌体自溶，核酸、蛋白质及其它 有机粘性物质的存在也会影响固液分离。 因而寻找一种经济有效的方法来提高固液分离 速度显得十分必要。预处理是生化物质分离纯 化过程中必不可少的首要步骤
12
胶体双电层结构
• 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。
13
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-ChapmanStern model)。
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δ— 扩散层的有效厚度
式 2-2
• 式中 N — 阿伏伽德罗常数； • T — 热力学温度： • k — 波尔兹曼常数； • e — 电子电荷； • Zi— i种反离子的化合价； • Ci — i种离子的摩尔浓度。
19
双电层与凝聚
由式（2－1）和式（2－2）可知，ζ电位 与扩散层厚度δ和电动电荷密度q成正比， 而扩散层厚度又与溶液中反离子强度和电 荷成反比。
对带负电性菌体的发酵液，高价阳离子的 存在，可压缩扩散层的厚度，促使ζ电位 迅速降低，而且化合价越高，这种影响越 显著。
20
凝聚价或凝聚值
在发酵液中加入具有高价阳离子的电解质，能 脱除胶粒表面的水化膜，降低ζ电位，使双电 层的排斥力减少，当不足以抗衡胶粒间的范德 华引力时，由于热运动的结果导致胶粒的互相 碰撞而聚集起来。
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青霉素的理化性质
青霉素本身为一元酸，可与钾、钠、镁、钙、铝和 铵等化合成盐类。 易溶于水，游离酸易溶于醇、酮、醚、酯等一般有 机溶剂。 游离酸或盐类的水溶液均不稳定，极易失去抗菌效 力。 不耐热，一般保存于冰箱中，但青霉素盐的结晶纯 品，在干燥条件下可于室温保存数年。 青霉素的抗菌效力与其分子中的β-内酰胺环有关。
第四大组
青霉素发酵液的预处理方法选择： (1)稳定性{1． 对pH的稳定性，青霉素酸 性不稳定；2.对温度的稳定性，青霉素则 需低温处理（15~18℃） 等电点沉淀} (2)提取工艺对滤液质量的要求{1．离子 交换法}
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发酵液预处理方法: A.菌体和蛋白质处理{1．等电点沉淀
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B.高价金属离子的去除{1.离子交换法：
青霉素发酵液素发酵液的预处理 青霉素发酵液的固液分离
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1青霉素
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青霉素（Benzylpenicillin /Penicillin）又被 称为青霉素G、peillin G、 盘尼西林、配尼西 林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青 霉素钾。青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉 菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏 细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作 用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病 的抗生素。青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一 第四大组 大类抗生素的总称
离子交换法可以保证青霉素在稳定pH条件下操作，温度要 求不高，而且具有生产能耗小，树脂能反复利用，可以大大 减少有机溶剂的使用等优点。 第四大组
C.发酵液的液固分离 设备： 1．压滤设备：板框 2．吸滤设备：真空鼓式吸滤机（自动化 ） 3．离心过滤设备：框式离心机
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注意
影响固液分离的因素
1.微生物的种类：细菌、放线菌、霉菌、 酵母 2.发酵液的特性（粘度） 3.pH、温度等
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2发酵液预处理的目的
⑴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 分离器的效率； ⑵尽可能使产物转入便于后处理的一 相中（多数是液相）； ⑶去除发酵液中的部分杂质，以利于 后续各步操作。
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2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； 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。 常用的方法为沉降、离心分离和过滤等化工 单元操作。
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