新版生物分離工程細胞破碎

新版生物分離工程細胞破碎第1頁影響發(fā)酵液后處理主要原因粘度,雜蛋白影響樹脂對產物吸附能力；在萃取操作中，易產生乳化，不利于兩相分離；污染濾膜，降低濾速高價無機離子當采取離子交換法提取產物時，影響樹脂對生化物質交換容量14.1發(fā)酵液預處理降低發(fā)酵液粘度去除雜蛋白新版生物分離工程細胞破碎第2頁14.1.1凝聚和絮凝技術這兩項技術能有效地改變細胞、菌體和蛋白質等膠體粒子分散狀態(tài)、使之聚集，增大致積，利于過濾，慣用于菌體細小且粘度大發(fā)酵液預處理中。新版生物分離工程細胞破碎第3頁新版生物分離工程細胞破碎第4頁凝聚定義：在中性鹽作用下，因為雙電層排斥電位降低，而使膠體體系不穩(wěn)定現象，稱凝聚。φsφdζ電位：可測新版生物分離工程細胞破碎第5頁ζ電位：ζ電位與擴散層厚度δ和電動電荷密度q成正比。擴散成厚度δ又與溶液離子強度I相關。高價陽離子存在，可壓縮擴散層厚度，使電位快速降低。新版生物分離工程細胞破碎第6頁慣用凝聚劑——高價陽離子凝聚能力次序為：Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+慣用電解質：Al2(SO4)3·18H2O、AlCl3·6H2O、FeCl3、ZnSO4、MgSO4新版生物分離工程細胞破碎第7頁絮凝定義：是指在一些高分子絮凝劑存在下，基于架橋作用，使細胞聚集形成粗大絮凝團過程。新版生物分離工程細胞破碎第8頁慣用絮凝劑：人工高分子聚合物：聚丙烯酰胺、聚苯乙烯，聚乙稀亞胺衍生物無機高分子聚合物：聚合鋁鹽、聚合鐵鹽天然有機高分子絮凝劑：殼聚糖、葡聚糖、明膠、骨膠微生物絮凝劑：糖蛋白，粘多糖，纖維素，核酸新版生物分離工程細胞破碎第9頁聚丙烯酰胺絮凝劑新版生物分離工程細胞破碎第10頁影響絮凝原因絮凝劑加量絮凝劑分子量溶液pH攪拌速度攪拌時間新版生物分離工程細胞破碎第11頁14.1.2雜蛋白其它去除方法變性沉淀熱變性：適于熱穩(wěn)定物質大幅度調整pH：依據產物特征反向調整，加有機溶劑等電點沉淀新版生物分離工程細胞破碎第12頁化正當沉淀在酸性溶液中，蛋白質與陰離子形成沉淀，如：三氯乙酸，水楊酸鹽，鎢酸鹽，苦味酸鹽，鞣酸鹽，過氯酸鹽等在堿性溶液中，與陽離子形成沉淀，如：Ag+，Cu2+，Zn2+，Fe3+，Pb2+等新版生物分離工程細胞破碎第13頁14.1.3高價無機離子去除Ga2+：加入草酸和草酸鹽，生成草酸鈣；加入磷酸鹽，生成磷酸鈣Mg2+：加入草酸；加入磷酸鹽，生成磷酸鎂；三聚磷酸鈉（Na5P3O10），生成可溶性絡合物Fe3+：加入黃血鹽，生成普魯士蘭沉淀新版生物分離工程細胞破碎第14頁14.2發(fā)酵液固液分離14.2.1影響固液分離原因14.2.2過濾定義：在一定壓力差下，利用多孔性介質截留固液懸浮液中固體粒子，進行固液分離方法稱為過濾。新版生物分離工程細胞破碎第15頁新版生物分離工程細胞破碎第16頁新版生物分離工程細胞破碎第17頁新版生物分離工程細胞破碎第18頁過濾介質無定形顆粒：無煙煤、砂、顆?；钚蕴?、鐵礦砂等成形顆粒：燒結金屬、燒結塑料以及用合成樹脂粘結硅砂、塑料顆粒等，做成圓筒形或板狀。非金屬織補棉：化學纖維、玻璃纖維織品、長纖維濾布、短纖維濾布。金屬織布：不銹鋼絲或鐵絲等織布。無紡品：紙、氈、石棉板、合成纖維無紡布等。新版生物分離工程細胞破碎第19頁過濾設備選擇依據被過濾液體特征固形物含量1-10％是采取連續(xù)式過濾機極限。生產規(guī)模：大規(guī)?！B續(xù)式小規(guī)?！g歇式操作條件操作要求過濾機材料：食品和藥品工業(yè)—聚丙烯或聚酯新版生物分離工程細胞破碎第20頁過濾設備板框過濾機優(yōu)點：

結構簡單、裝配緊湊、過濾面積大、允許采取較大操作壓力，輔助設備少，動力消耗小，過濾和洗滌質量好，對固形物含量要求低，材料選擇范圍廣。缺點：

設備粗笨、占地面積多、輔助時間長生產效率低。新版生物分離工程細胞破碎第21頁新版生物分離工程細胞破碎第22頁

板框過濾機新版生物分離工程細胞破碎第23頁真空轉鼓過濾機優(yōu)點：

真空轉鼓過濾機含有自動化程度高、操作連續(xù)、處理量大。尤其適合固體含量大（>10％）懸浮液分離，在發(fā)酵工業(yè)中廣泛用于霉菌、放線菌和酵母發(fā)酵液或細胞懸浮液過濾分離。缺點：

因為受真空度限制，不適于菌體較小和粘度較大細菌發(fā)酵液過濾，且過濾所得固相干度不如加壓過濾。新版生物分離工程細胞破碎第24頁新版生物分離工程細胞破碎第25頁真空轉鼓過濾機新版生物分離工程細胞破碎第26頁14.2.3離心定義：借助離心機旋轉所產生離心力作用，促使不一樣大小，不一樣密度粒子分離技術。新版生物分離工程細胞破碎第27頁離心力（單位質量）分離因數新版生物分離工程細胞破碎第28頁粒子重力沉降速度Stokes定律：

粒子離心沉降速度新版生物分離工程細胞破碎第29頁離心分離方法差速離心——工業(yè)上最慣用離心分離方法菌體、細胞大小/μm離心力/g試驗室工業(yè)規(guī)模大腸桿菌2-4150013000酵母2-715008000血小板2-45000－紅細胞6-91200－淋巴球7-12500－肝細胞20-30800－新版生物分離工程細胞破碎第30頁新版生物分離工程細胞破碎第31頁區(qū)帶離心——多用于生化研究事先在離心管中用某種低分子溶質調配好密度梯度，在密度梯度之上加待處理料液后進行離心。慣用密度梯度物質：

蔗糖、CsCl、NaBr新版生物分離工程細胞破碎第32頁新版生物分離工程細胞破碎第33頁試驗室慣用轉子新版生物分離工程細胞破碎第34頁碟片式離心機

是傳統(tǒng)離心機，為當前工業(yè)上應用最廣泛離心機。分離因數可達1000-0，最大處理量到達300m3/h，慣用于大規(guī)模分離過程。適用范圍

細菌、酵母菌、放線菌、細胞碎片離心分離設備新版生物分離工程細胞破碎第35頁新版生物分離工程細胞破碎第36頁新版生物分離工程細胞破碎第37頁管式離心機

管式離心機是一個分離效率很高離心分離設備，其轉鼓細長，可在15000-50000高轉速下工作，分離因數可達104-6×105。它設備簡單、操作穩(wěn)定。適用范圍

細胞、細胞碎片、細胞器、病毒、蛋白質、核酸等。尤其適合普通分離機難以分離固形物含量<1%發(fā)酵液分離。新版生物分離工程細胞破碎第38頁新版生物分離工程細胞破碎第39頁新版生物分離工程細胞破碎第40頁傾析式分離機

是一個靠離心力和螺旋推進力作用自動連續(xù)排渣離心機。具操作連續(xù)、適應性強、結構緊湊和維修方便優(yōu)點。分離因數為1500-3000。適用范圍

尤其適合固形物含量較多懸浮液分離。新版生物分離工程細胞破碎第41頁14.3全發(fā)酵液提取全發(fā)酵液提取:從懸浮液中直接提取生化物質膜技術雙水相萃取擴張床(膨脹床):expendedbedadsorption新版生物分離工程細胞破碎第42頁新版生物分離工程細胞破碎第43頁

膨脹床操作過程新版生物分離工程細胞破碎第44頁全發(fā)酵液萃取裝置新版生物分離工程細胞破碎第45頁思索題:1.為何要進行發(fā)酵液預處理？2.絮凝和凝聚定義和區(qū)分。慣用絮凝劑3.發(fā)酵液分離主要方法.4.分離和過濾主要設備有哪些?新版生物分離工程細胞破碎第46頁5濾餅比阻：8.23X1014cm/g新版生物分離工程細胞破碎第47頁15細胞破碎新版生物分離工程細胞破碎第48頁定義:細胞破碎就是采取一定方法，在一定程度上破壞細胞壁和細胞膜，設法使胞內產物最大程度地釋放到液相中，破碎后細胞漿液經固液分離除去細胞碎片后，再采取不一樣分離伎倆深入純化.新版生物分離工程細胞破碎第49頁15.1細胞壁組成和結構微生物細胞壁化學組成和結構細菌，肽聚糖網狀結構酵母菌：葡聚糖，甘露聚糖，蛋白質真菌：細胞壁更厚植物細胞壁化學組成和結構初生壁，次生壁含有很高機械強度新版生物分離工程細胞破碎第50頁15.2細胞破碎技術機械法和非機械法15.2.1機械法機械法主要是利用高壓、研磨或超聲波等伎倆在細胞壁上產生剪切力到達破碎目標.包含高壓勻漿法,珠磨法和超聲破碎法新版生物分離工程細胞破碎第51頁高壓勻漿器影響勻漿破碎主要原因是壓力、溫度和經過勻漿器閥次數。高壓勻漿法適用范圍較廣，在微生物細胞和植物細胞大規(guī)模處理中常采取.新版生物分離工程細胞破碎第52頁高速珠磨機(highspcedbeadmill)研磨是慣用一個方法，它將細胞懸浮液與玻璃小珠、石英砂或氧化鋁等研磨劑一起快速攪拌，使細胞取得破碎。在工業(yè)規(guī)模破碎中常采取高速珠磨機新版生物分離工程細胞破碎第53頁超聲波破碎器超聲波處理細胞懸浮液時，破碎作用受許多原因影響，通常聲強和振幅影響很大，但強度太高易使蛋白質變性，頻率改變影響不顯著：另外介質離子強度、pH值、菌體種類和濃度也有很大影響.超聲波振蕩過程中碰到最大問題就是產生熱量不輕易驅散，所以影響了它在大規(guī)模工業(yè)上應用，但在試驗室和小規(guī)模生產中是一個很好方法新版生物分離工程細胞破碎第54頁15.2.2非機械法非機械方法很多，包含酶解、滲透壓沖擊、凍結和融化、干燥法和化學法溶胞等.1)酶解法是利用酶反應，分解破壞細胞壁上特殊鍵，從而到達破碎目標。酶解法能夠在細胞懸浮液中加入特定酶，也能夠采取自溶作用。酶解法優(yōu)點是發(fā)生酶解條件溫和、能選擇性地釋放產物、胞內核酸等泄出量少、細胞外形較完整、便于后步分離等；但酶水解價格高，故小規(guī)模應用較廣.新版生物分離工程細胞破碎第55頁滲透壓沖擊法凍融法干燥法化學法:采取化學法處理能夠溶解細胞或抽提胞內組分。慣用酸、堿、表面活性劑和有機溶劑等化學試劑。新版生物分離工程細胞破碎第56頁15.2.3選擇破碎方法依據(1)細胞處理量(2)細胞壁強度和結構(3)目標產物對破碎條件敏感性(4)破碎程度適宜操作條件應從