生物分离技术

第一章绪论

1.生物分离工程的一般流程

答:生物分离过程是指利用产物与杂质理化性质的不同,,从发酵液中提取、分离、纯化的过程。它的一般流程为:原料→预处理→固液分离→细胞破碎→细胞解离、碎片分离→提取→高度纯化→成品加工。按工艺流程顺序可知它分为四个主要阶段:①发酵液的预处理②产物的提取③产物的精制④成品后的加工处理

2.在设计生物分离纯化过程前,必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济可靠?

答:生物分离与纯化的工艺过程,首先要考虑产品的性质,在遵循产品性质的规律下,要注意以下几点:①生产成本要低②工艺步骤要少③操作程序要合理④适应产品的技术规格⑤生产要有规模⑥产品具有稳定性⑦要符合环保和安全要求⑧要选用合适的生产方式

第二章发酵液的预处理

1.发酵液与处理的方法有哪些?如何进行操作?

答:①凝集和絮凝方法。这种发酵液与处理方法的基本操作过程为:将化学药

剂预先加入发酵液中,通过改变菌体磁暴和蛋白质等胶状粒子多分散状态,破坏其稳定性,使他们聚集成可分离的絮凝体,再进行分离

②加热法。对于产物热稳定性高的发酵液,可采用加热法对发酵液进行预处理,其操作极为简单,就是将发酵液加热至所需温度并保温一定的时间。特点:通过加热可降低发酵液的粘度,加速就聚集作用的出去某些热变性杂蛋白,破坏凝胶状胶体结构,增加滤饼孔隙,减少发酵液最终体积,利于固液分离。

③调节PH法。就是通过调节发酵液的PH达到预处理的目的。在进行PH调节时,一般采用草酸等有机酸碱或某些无机酸碱来调节,调节时要避免过酸或过碱以防止发酵产物的破坏和损失

④加水稀释法。对同重量悬浮固体物的发酵液加水稀释至适当倍数,他可以提高后续离心沉降的分离速度。

⑤加入助滤剂法。在发酵液预处理过程中加助滤剂。以避免滤布或生成的滤

饼阻塞而影响过滤,提高发酵液过滤的速度

⑥加吸附剂法或加盐法。将吸附剂加入到细菌发酵的悬浮液中,是细菌细胞吸附在媳妇机上或用无机盐等在发酵液中形成庞大的絮状物把悬浮液中的悬浮粒子裹住,吸附其中的方法高价态无机离子去除的方法。在发酵液中高价态的无机离子主要为钙离子、镁离子和铁离子三种。

钙离子的去除。发酵液中的钙离子常采用加入酸化剂的方法将其除去,经常选用的酸化剂为草酸。向发酵液中加入草酸时,他会与钙离子生成草酸钙沉淀而被滤除。

镁离子的去除。镁离子的去除是采用加入磷酸盐使镁离子生成磷酸盐沉淀的

方法,常用的是三磷酸钠。

铁离子的去除。铁离子通常采用加入黄血盐,生成普鲁士盐沉淀的方法而除去,也可采用加入碱化剂如氢氧化钠等生成氢氧化铁而除去铁离子。

⑦可溶性杂蛋白质的去除法。即是利用可溶性杂蛋白质的性质、亲水性质,遇酸碱和热能变

性的性质等,采用凝聚和絮凝法、等电点沉淀法、热处理法、化学变性沉淀法和吸附法等将其除去的方法。

⑧色素及其它杂质的去除方法。发酵液中的色素物质可能是由微生物生长代

谢过程分泌的,也可能是培养基带来的,可采用脱色的方法将其除去,常用的脱色方法有离子交换和活性炭吸附等方法。

第三章细胞分离技术

1.常用的细胞破碎方法有哪些?如何进行操作?

答:机械破碎法。此法是通过机械设备借助机械作用将细胞壁和膜撕裂,使胞

内物质全部释放出来。

珠磨法。它是利用珠磨器械所产生的剪切力将组织细胞破碎的方法。

高压匀浆法。是利用匀浆器产生的剪切力将组织细胞破碎的方法。过程:细胞悬浮液从高压室压出,经阀座的中心孔道高速喷出,喷射到静止的碰撞环上,被迫改变方向从出口管流出,在此过程中,由于突然减压和高速冲击,细胞受到强烈的液体剪切力和撞击力等综合作用而遭到破坏。

超声波破碎法。是利用超声波发生器所发出的声波或超声波的作用,使细胞膜产生空穴作用,而使细胞破碎的方法。过程:当超声波在液体介质中引起空穴作用时,产生大量的10微米的空泡,空泡爆裂过程中产生高达几千大气压的冲击波和局部高温,从而使细胞破碎。

化学渗透法。它是指有选择性的加入某些化学试剂,改变细胞壁或膜的通透性,而使胞内的物质选择性的渗透出来的一种方法。具体方法:

酸碱法。通过酸或碱来调节溶液的ph以改变两性物质的电荷性,从而使蛋白

质之间或蛋白质与其他物质之间的相互作用力降低而易于溶解。利用碱酸调节ph

可以加快细胞壁的溶解。盐法。髙浓度的盐可以产生高的渗透压,破坏细胞壁的通透性,使细胞失水,质壁分离,造成细胞自身破裂而释放出内容物。

表面活性剂处理。表面活性剂而作用于与膜结合的蛋白质,形成胶来而溶解膜,使得细胞破碎。

有机溶剂法。用有机溶剂处理细胞,可以使细胞膜溶胀,进而发生破碎,使胞内物质释放出来。

变性剂法。变性剂的加入,可削弱氢键的作用,使胞内产物相互之间的作用力

减弱,从而易于释放。

温和化学渗透剂处理。温和化学渗透剂一般是采用甘氨酸,丙氨酸等分子质量较小的非极性R基氨基酸。其破碎机理可能是:小分子的