預(yù)處理技術(shù)PPT課件

1、預(yù)處理的目的及一般過程 1）使制備的目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到溶液中 2）去除其他的懸浮顆粒及雜質(zhì) 3）改善溶液的形狀，以利于固液分離操作 試舉例說明。第1頁(yè)/共25頁(yè)預(yù)處理過程 固態(tài)物料： 動(dòng)物組織和器官：先除去結(jié)締組織、脂肪等，然后攪碎，形成細(xì)胞懸浮液。 植物組織和器官：先去殼、除脂，再粉碎，形成細(xì)胞懸液。 液態(tài)物料：如發(fā)酵液、細(xì)胞培養(yǎng)液、組織分泌液、以及有固態(tài)物料制成的細(xì)胞提取液等。 胞內(nèi)產(chǎn)物：多數(shù)為胞內(nèi)產(chǎn)物，如基因工程藥物。 胞外產(chǎn)物（較容易）第2頁(yè)/共25頁(yè)2.1固態(tài)物料預(yù)處理（細(xì)胞破碎） 不講，詳見第三章。2.2液態(tài)物料預(yù)處理l（本章重點(diǎn)內(nèi)容）l懸浮液的基本特性l預(yù)處理目的l改變發(fā)酵液過濾特性

2、的方法第3頁(yè)/共25頁(yè)懸浮液的基本特性 細(xì)胞的相對(duì)密度與培養(yǎng)液相似 可壓縮性，粘稠，非牛頓流體，流變學(xué)復(fù)雜 懸浮狀態(tài)穩(wěn)定 固液分離比較困難預(yù)處理目的 增大懸浮液中固體顆粒的尺寸 除去發(fā)酵液中部分雜質(zhì) 降低液體粘度第4頁(yè)/共25頁(yè)非牛頓流體 牛頓流體是指在任意小的外力作用下即能流動(dòng)的流體，并且流動(dòng)的速度梯度(D)與所加的切應(yīng)力()的大小成正比，這種流體就叫做牛頓流體。 將剪應(yīng)力與剪切應(yīng)變率之間滿足線性關(guān)系的流體稱為牛頓流體，而把不滿足線性關(guān)系的流體稱為非牛頓流體。 血液、石油、泥漿、紙漿、果漿、蛋清、奶油等非常黏稠的液體 均為非牛頓流體。 第5頁(yè)/共25頁(yè)改變發(fā)酵液過濾特性的方法方法方法原理原理

3、效果效果影響因素影響因素實(shí)例實(shí)例1 加熱加熱2 凝聚凝聚3 絮凝絮凝4加入鹽類加入鹽類5調(diào)調(diào)pH值值6加入助濾劑加入助濾劑第6頁(yè)/共25頁(yè)凝聚與絮凝 凝聚：膠體粒子(10-100nm)中性鹽促進(jìn)下脫穩(wěn)相互聚集成大粒子（1mm）機(jī)理：a 中和粒子表面電荷 b 消除雙電層結(jié)構(gòu) 絮凝：大分子聚電解質(zhì)將膠體粒子交聯(lián)成網(wǎng)狀，成形絮凝團(tuán)（10mm）的過程機(jī)理：架橋作用 把兩種方法結(jié)合起來使用，稱為混凝。 試比較凝聚和絮凝2種方法的異同點(diǎn)？第7頁(yè)/共25頁(yè)常用的凝聚劑與絮凝劑 凝集劑：鋁鹽，鐵鹽，鈣鹽，鋅鹽絮凝劑：陽(yáng)離子型：陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，聚丙烯酸二烷基胺乙酯，聚二烯丙基四胺鹽。陰離子型：聚丙烯酸鈉，聚苯

4、乙烯磺酸，木質(zhì)素磺酸鹽非離子型：聚氧乙烯天然類：甲殼素 第8頁(yè)/共25頁(yè)l助濾劑：質(zhì)地堅(jiān)硬不可壓縮性固體機(jī)理：表面吸附膠體及不可壓縮型格子結(jié)構(gòu)使用方法：a 預(yù)先制成濾餅b 助濾劑混入懸浮液中一起過濾常用助濾劑：硅藻土，珍珠巖，活性炭第9頁(yè)/共25頁(yè) 高價(jià)無機(jī)離子的去除 Ca2+ 草酸 Mg2+ 三聚磷酸鈉 Fe3+ 黃血鹽 （普魯士藍(lán)） 蛋白質(zhì)去除 加熱 調(diào)pH (草酸，無機(jī)酸或堿) 有機(jī)溶劑 蛋白沉淀劑 不溶性多糖的去除 有色物質(zhì)的去除第10頁(yè)/共25頁(yè)作業(yè)題物料預(yù)處理的目的有哪些？分別舉例說明？改變發(fā)酵液過濾特性的方法有哪些？其機(jī)理如何？凝集與絮凝過程有何區(qū)別？如何將兩者結(jié)合使用？除去發(fā)酵

5、液雜蛋白的常用方法有哪些？第11頁(yè)/共25頁(yè)實(shí)訓(xùn)操作 1，3-丙二醇發(fā)酵液的絮凝處理第12頁(yè)/共25頁(yè)第13頁(yè)/共25頁(yè) 發(fā)酵罐，工業(yè)上用來進(jìn)行微生物發(fā)酵的裝置。其主體一般為用不銹鋼板制成的主式圓筒，其容積在1m3至數(shù)百m3。在設(shè)計(jì)和加工中應(yīng)注意結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，合理。能耐受蒸汽滅菌、有一定操作彈性、內(nèi)部附件盡量減少(避免死角)、物料與能量傳遞性能強(qiáng)，并可進(jìn)行一定調(diào)節(jié)以便于清洗、減少污染，適合于多種產(chǎn)品的生產(chǎn)以及減少能量消耗。 第14頁(yè)/共25頁(yè)主要結(jié)構(gòu) 罐體：主要用來培養(yǎng)發(fā)酵各種菌體，密封性要好（防止菌體被污染） 罐體當(dāng)中有攪拌漿，用于發(fā)酵過程當(dāng)中不停的攪拌 有進(jìn)氣口，用來通入菌體生長(zhǎng)所需要的空氣或

6、氧氣 罐體的頂盤上有控制傳感器，最常用的有pH電極和DO電極，用來監(jiān)測(cè)發(fā)酵過程中發(fā)酵液pH和DO的變化控制器，用來顯示和控制發(fā)酵條件等等. 第15頁(yè)/共25頁(yè)你還記得這些名詞的含義嗎？ 種子培養(yǎng)基 發(fā)酵培養(yǎng)基 平板培養(yǎng)基 菌種馴化 厭氧培養(yǎng) 蛋白質(zhì)含量測(cè)定方法：考馬斯亮藍(lán)法、Lorry法。 朗伯比爾定律第16頁(yè)/共25頁(yè)種子培養(yǎng)基 種子培養(yǎng)基是供孢子發(fā)芽、生長(zhǎng)和大量繁殖菌絲體，并使菌體長(zhǎng)得粗壯，成為活力強(qiáng)的“種子”。所以種子培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分要求比較豐富和完全，氮源和維生素的含量也要高些，但總濃度以略稀薄為好，這樣可達(dá)到較高的溶解氧，供大量菌體生長(zhǎng)繁殖。種子培養(yǎng)基的成分要考慮在微生物代謝過程中能

7、維持穩(wěn)定的pH，其組成還要根據(jù)不同菌種的生理特征而定。一般種子培養(yǎng)基都用營(yíng)養(yǎng)豐富而完全的天然有機(jī)氮源，因?yàn)橛行┌被崮艽碳ゆ咦影l(fā)芽。但無機(jī)氮源容易利用，有利于菌體迅速生長(zhǎng)，所以在種子培養(yǎng)基中常包括有機(jī)及無機(jī)氮源。最后一級(jí)的種子培養(yǎng)基的成分最好能較接近發(fā)酵培養(yǎng)基，這樣可使種子進(jìn)入發(fā)酵培養(yǎng)基后能迅速適應(yīng)，快速生長(zhǎng)。 第17頁(yè)/共25頁(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基 發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌種生長(zhǎng)、繁殖和合成產(chǎn)物之用。它既要使種子接種后能迅速生長(zhǎng)，達(dá)到一定的菌絲濃度，又要使長(zhǎng)好的菌體能迅速合成需產(chǎn)物。因此，發(fā)酵培養(yǎng)基的組成除有菌體生長(zhǎng)所必需的元素和化合物外，還要有產(chǎn)物所需的特定元素、前體和促進(jìn)劑等。但若因生長(zhǎng)和生物合成產(chǎn)物需要

8、的總的碳源、氮源、磷源等的濃度太高，或生長(zhǎng)和合成兩階段各需的最佳條件要求不同時(shí)，則可考慮培養(yǎng)基用分批補(bǔ)料來加以滿足。 第18頁(yè)/共25頁(yè)平板培養(yǎng) 亦稱平面培養(yǎng)。將瓊脂或明膠等凝膠狀固體培養(yǎng)基制成平面狀，然后在此平面上培養(yǎng)微生物或多細(xì)胞生物的細(xì)胞、組織或器官，這種培養(yǎng)稱為平板培養(yǎng)。平板培養(yǎng)一般是用培養(yǎng)皿。 在細(xì)菌學(xué)研究中，通常用這種方法來觀察菌落形狀和類型；可與稀釋培養(yǎng)法結(jié)合來分離某種微生物來進(jìn)行純培養(yǎng)（可以與少量適當(dāng)稀釋的菌懸液混合進(jìn)行平面培養(yǎng)，也可以用接種針蘸取菌懸液在平板培養(yǎng)基上劃線培養(yǎng)）；檢測(cè)菌落數(shù)目；測(cè)定抗菌素的效價(jià)等。第19頁(yè)/共25頁(yè)菌種馴化 菌種馴化一般是指通過人工措施使微生物逐

9、步適應(yīng)某一條件，而定向選育微生物的方法。通過馴化可以取得具有較高耐受力及活動(dòng)能力的菌株。 搖瓶發(fā)酵l搖瓶發(fā)酵是發(fā)酵菌種小試以及擴(kuò)培的一種方式。 首先要有搖瓶，裝上培養(yǎng)液，放入搖床培養(yǎng)。通過搖床震蕩培養(yǎng)發(fā)酵。第20頁(yè)/共25頁(yè)第21頁(yè)/共25頁(yè)蛋白質(zhì)的定量法 蛋白質(zhì)的定量法主要有直接紫外吸收法、Bradford法和Lorry法三種。 蛋白質(zhì)中存在著含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，所以任何一個(gè)蛋白質(zhì)都具有280nm附近的紫外吸收峰，在此波長(zhǎng)范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)溶液的光密度OD280nm與其濃度呈正比關(guān)系。 改良的Bradford法，蛋白質(zhì)與染料考馬斯亮藍(lán)G-250結(jié)合，在一定的線性范圍內(nèi)，反應(yīng)液595nm處吸光度的變化量與反應(yīng)蛋白量成正比，測(cè)定595nm處吸光度的增加即可進(jìn)行蛋白定量。 Lorry法。蛋白質(zhì)與堿性銅溶液中的Cu2+絡(luò)和使得肽鍵伸展，從而使暴露出的酪氨酸和色氨酸在堿性銅條件下與福林試劑反應(yīng)，產(chǎn)生藍(lán)色，在一定濃度范圍內(nèi)，其顏色的深淺與蛋白質(zhì)中的酪氨酸和色氨酸的含量成正比，由于各種蛋白質(zhì)中的酪氨酸和色氨酸的含量各不相同，因此在測(cè)定時(shí)需使用同種蛋白質(zhì)作標(biāo)準(zhǔn)。 第22頁(yè)/共25頁(yè)l當(dāng)用一束強(qiáng)度為Io的單色光垂直通過厚度為b、吸光物質(zhì)濃度為c的溶液時(shí)，溶液的吸光度正比于溶液的厚度b和