預(yù)處理操作實訓(xùn)發(fā)酵液預(yù)處理方法

藥物分離純化技術(shù)課程發(fā)酵液預(yù)處理方法

項目2藥物分離純化前的預(yù)處理技術(shù)

2.2預(yù)處理操作實訓(xùn)

——發(fā)酵液預(yù)處理方法大綱1.微生物發(fā)酵液的特性2.發(fā)酵液預(yù)處理的方法發(fā)酵液預(yù)處理方法

預(yù)處理在生物技術(shù)產(chǎn)品的加工和提純過程中相當(dāng)重要。

目的產(chǎn)物不同，采用的預(yù)處理方法也不同。

發(fā)酵液預(yù)處理之后，再進(jìn)行固液分離，進(jìn)入后續(xù)的分離純化工藝。發(fā)酵液預(yù)處理方法一、微生物發(fā)酵液的特性①發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低，大多為1％一10％，懸浮液中大部分是水；②懸浮物顆粒小，相對密度與液相相差不大；③固體粒子可壓縮性大；④液相粘度大，大多為非牛頓型流體；⑤性質(zhì)不穩(wěn)定，隨時間變化，如易受空氣氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影響。發(fā)酵液預(yù)處理方法通過對發(fā)酵液進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，即可改善其流體性能，降低濾餅比阻，提高過濾與分離的速率。主要方法有：(一）降低液體粘度

根據(jù)流體力學(xué)原理，濾液通過濾餅的速率與液體的粘度成反比，降低液體粘度可有效提高過濾速率。

常采用的方法是:

1.加水稀釋法：此法適用于離心沉降分離。對于懸浮固體發(fā)酵液，加水稀釋至適當(dāng)倍數(shù)，對后續(xù)離心沉降分離速度非常有利。2.加熱法二、發(fā)酵液預(yù)處理的方法發(fā)酵液預(yù)處理方法加熱法：

加熱使蛋白質(zhì)變性，其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，疏水基團(tuán)暴露，溶解度降低易產(chǎn)生沉淀。

采用加熱法降低液體粘度時，要注意嚴(yán)格控制加熱溫度與時間。（1）加熱的溫度必須控制在不影響目的產(chǎn)物活性變質(zhì)的范圍內(nèi)；（2）溫度過高或時間過長，會使細(xì)胞溶解，胞內(nèi)物質(zhì)外溢，增加發(fā)酵液的復(fù)雜性，影響其后的產(chǎn)物分離與純化。發(fā)酵液預(yù)處理方法2.調(diào)整pHpH值直接影響發(fā)酵液中某些物質(zhì)的電離度和電荷性質(zhì)，適當(dāng)調(diào)節(jié)pH值可改善其過濾特性。（1）氨基酸、蛋白質(zhì)等電點的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH到蛋白質(zhì)的等電點是除去蛋白質(zhì)的有效方法。

說明：在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等，所帶凈電荷為零，呈電中性，此時溶液的pH稱為該氨基酸的等電點。發(fā)酵液預(yù)處理方法發(fā)酵液預(yù)處理方法（2）在膜過濾中，發(fā)酵液中的大分子物質(zhì)易與膜發(fā)生吸附，通過調(diào)整pH值改變易吸附分子的電荷性質(zhì)，即可減少堵塞和污染；

膜過濾發(fā)酵液預(yù)處理方法（3）細(xì)胞、細(xì)胞碎片及某些膠體物質(zhì)等在某個pH值下，也可能趨于絮凝而成為較大顆粒，有利于過濾的進(jìn)行。其主要方法有等電點沉淀法。發(fā)酵液預(yù)處理方法3.凝聚與絮凝能有效改變細(xì)胞、細(xì)胞碎片及溶解大分子物質(zhì)的分散狀態(tài)，使其聚結(jié)成較大的顆粒，便于提高過濾速率；

能有效地除去雜蛋白和固體雜質(zhì)，提高濾液質(zhì)量。絮凝劑凝聚劑發(fā)酵液預(yù)處理方法4.加助濾劑助濾劑是一種質(zhì)地堅硬、顆粒均勻，不可壓縮的，具有吸附膠體能力的惰性物質(zhì)。助濾劑具有吸附膠體能力，可以改變?yōu)V餅的結(jié)構(gòu)（使其成網(wǎng)狀），降低濾餅的可壓縮性，從而降低過濾的阻力，加快過濾速度。目前生物工業(yè)中常用的助濾劑是硅藻土，其次是珍珠巖粉、活性炭、石英砂、石棉粉、纖維素、白土等。發(fā)酵液預(yù)處理方法5.加入反應(yīng)劑加入反應(yīng)劑和某些可溶性鹽類發(fā)生反應(yīng)生成不溶性沉淀，如CaSO4，AlPO4等。

生成的沉淀能防止菌絲體粘結(jié)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)，沉淀本身可作為助濾劑，且能使膠狀物和懸浮物凝固，改善過濾性能。

如：發(fā)酵液中含有不溶性多糖物質(zhì)，用酶將其轉(zhuǎn)化為單糖，以提高過濾速率。

萬古霉素用淀粉作培養(yǎng)基，發(fā)酵液過濾前加入0.025%的淀粉酶，攪拌30min后，再加2.5%硅藻土助濾劑，可提高過濾效率5倍。發(fā)酵液預(yù)處理方法6.雜質(zhì)的去除發(fā)酵液成分復(fù)雜，目的產(chǎn)品與許多溶解的和懸浮的雜質(zhì)夾雜在一起。在這些雜質(zhì)中對提取影響最大的是高價無機離子和雜蛋白。去除雜質(zhì)原因：(1)高價無機離子，尤其是Ca2+、Mg2+、Fe3+的存在，會影響樹脂對生化物質(zhì)的交換容量。(2)雜蛋白，在采用離子交換法和大網(wǎng)格樹脂吸附法提煉時會降低吸附能力；

在采用有機溶劑或兩水相萃取時，會產(chǎn)生乳化現(xiàn)象使兩相分離不清。(3)在常規(guī)過濾或膜過濾時，雜蛋白還會使濾速下降，污染濾膜。

因此，在預(yù)處理時，應(yīng)盡量除去這些雜質(zhì)。發(fā)酵液預(yù)處理方法對發(fā)酵液進(jìn)行適當(dāng)