生物分離與純化技術(shù)94課件VIP

生物分離與純化技術(shù)生物分離純化的一般步驟是什么？復(fù)習(xí)回顧發(fā)酵液預(yù)處理

初步純化高度純化成品加工目標(biāo)產(chǎn)物目錄1、預(yù)處理概述2、發(fā)酵液過(guò)濾特性的改變3、發(fā)酵液的相對(duì)純化4、凝聚與絮凝1預(yù)處理概述導(dǎo)入預(yù)處理固液分離初步提取高度純化成品加工改善發(fā)酵液過(guò)濾特性、細(xì)胞破碎、過(guò)濾、離心分離、膜分離沉淀、吸附、萃取、超濾、結(jié)晶重結(jié)晶、色譜分離、膜分離濃縮、無(wú)菌過(guò)濾、干燥、成型藥物分離純化的一般工藝步驟發(fā)酵液產(chǎn)品主要內(nèi)容何為發(fā)酵液預(yù)處理，目的是什么？預(yù)處理的主要任務(wù)是什么？主要內(nèi)容何為發(fā)酵液預(yù)處理，目的是什么？胞內(nèi)產(chǎn)物和胞外產(chǎn)物胞外產(chǎn)物：

抗生素、胞外酶、一些多糖、氨基酸等發(fā)酵產(chǎn)物。胞內(nèi)產(chǎn)物：

由基因工程菌產(chǎn)生的大多數(shù)蛋白質(zhì)是在細(xì)胞內(nèi)沉積。一些抗生素和酯類物質(zhì)包含在細(xì)胞內(nèi)。預(yù)處理目的1：將胞內(nèi)目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到溶液中（細(xì)胞破碎）主要內(nèi)容何為發(fā)酵液預(yù)處理，目的是什么？發(fā)酵液的組成水、菌體及碎片、培養(yǎng)基殘?jiān)⒔饘匐x子、雜蛋白、其他雜質(zhì)何為發(fā)酵液預(yù)處理，目的是什么？發(fā)酵液的組成目標(biāo)產(chǎn)物水、菌體及碎片、培養(yǎng)基殘?jiān)?、金屬離子、雜蛋白、其他雜質(zhì)顆粒小，可壓縮粘性大影響過(guò)濾效率改善過(guò)濾特性，去除顆粒性雜質(zhì)預(yù)處理目的何為發(fā)酵液預(yù)處理，目的是什么？發(fā)酵液的組成目標(biāo)產(chǎn)物水、菌體及碎片、培養(yǎng)基殘?jiān)?、金屬離子、雜蛋白、其他雜質(zhì)影響離子交換效率影響萃取分層去除雜蛋白；去除金屬離子預(yù)處理目的2：預(yù)處理概述：1、預(yù)處理定義：采用物理、化學(xué)的方法，使目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到溶液中，同時(shí)去除發(fā)酵液中的金屬離子、懸浮性顆粒雜質(zhì)，改善溶液的性狀，以利于后續(xù)各步操作進(jìn)行的過(guò)程。何為發(fā)酵液預(yù)處理？預(yù)處理概述：2、預(yù)處理的目的和作用：1）使目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到溶液中；2）去除發(fā)酵液中的金屬離子、雜蛋白、懸浮性顆粒雜質(zhì)；3）改善過(guò)濾特性；利于后續(xù)各步操作進(jìn)行的過(guò)程。何為發(fā)酵液預(yù)處理？預(yù)處理概述：何為發(fā)酵液預(yù)處理？1.改善過(guò)濾特性；2.去除金屬離子；3.去除雜蛋白；4.使目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到溶液中；5.去除懸浮性顆粒雜質(zhì)；1.改善過(guò)濾特性；2.去除金屬離子；3.去除雜蛋白；4.細(xì)胞破碎（使目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到溶液中）；5.固液分離（過(guò)濾、離心）；預(yù)處理的目的預(yù)處理的主要任務(wù)內(nèi)容小結(jié)《現(xiàn)代藥物分離與純化技術(shù)》何為發(fā)酵液預(yù)處理發(fā)酵液預(yù)處理的目的是什么？預(yù)處理的任務(wù)？?jī)?nèi)容小結(jié)《現(xiàn)代藥物分離與純化技術(shù)》2發(fā)酵液過(guò)濾特性的改變【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.熟悉發(fā)酵液過(guò)濾特性的改變方法2.掌握發(fā)酵液的相對(duì)純化方法微生物發(fā)酵液的特性發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低，懸浮液中大部分是水；懸浮物顆粒小，相對(duì)密度與液相相差不大；固體粒子可壓縮性大；液相粘度大，大多為非牛頓型流體性質(zhì)不穩(wěn)定，隨時(shí)間變化，易受空氣氧化、微生物污染等作用影響。成分復(fù)雜雜質(zhì)較多發(fā)酵液的特性過(guò)濾特性：影響過(guò)濾效率的發(fā)酵液的性質(zhì)發(fā)酵液的組成不利于過(guò)濾的特性利于過(guò)濾的特性預(yù)處理前的特性：粘度大、顆粒小、密度小、呈穩(wěn)定的膠體狀態(tài)預(yù)處理后的特性：粘度小、顆粒大、密度大、不穩(wěn)定、易沉淀過(guò)濾速度慢，濾液質(zhì)量差。過(guò)濾速度快，濾液質(zhì)量好。水、菌體及碎片、培養(yǎng)基殘?jiān)?、金屬離子、雜蛋白、其他雜質(zhì)發(fā)酵液過(guò)濾特性的改變改善發(fā)酵液過(guò)濾特性的方法1、降低液體黏度：濾液通過(guò)濾餅的速率與液體的粘度成反比。

2、調(diào)整pH：pH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可改善過(guò)濾特性3、加入反應(yīng)劑：加入反應(yīng)劑可和某些可溶性鹽類發(fā)生反應(yīng)生成不溶性沉淀4、加入助濾劑：這是一種不可壓縮的多空微粒，能使濾餅疏松，濾速增大改善發(fā)酵液過(guò)濾特性的方法——降低液體黏度降低液體黏度常用的方法有加水稀釋法和加熱法（2）加水稀釋法

操作：加水，發(fā)酵液被稀釋，流動(dòng)性變好。注意：加水之后，溶液被稀釋，溶液體積變大，過(guò)濾時(shí)間加長(zhǎng)。適用性：加水一倍，粘度下降大于50%。

后續(xù)處理適合稀釋的場(chǎng)合。

改善發(fā)酵液過(guò)濾特性的方法——降低液體黏度降低液體黏度常用的方法有加水稀釋法和加熱法（2）加熱法（Heating）操作：通過(guò)換熱器、通入蒸汽或熱水。適用性：熱穩(wěn)定的產(chǎn)物。注意：嚴(yán)格控制加熱溫度與時(shí)間，防止目標(biāo)產(chǎn)物失活、細(xì)胞溶解，增加后續(xù)分離的復(fù)雜性。例：含麥芽汁12%的發(fā)酵液，在40℃時(shí)黏度為1.2*10-3Pa.S，溫度升至75℃，濾速可加倍。

改善發(fā)酵液過(guò)濾特性的方法——調(diào)節(jié)PH調(diào)節(jié)pH（RegulationofPH）：發(fā)酵工業(yè)中發(fā)酵液預(yù)處理較常用的方法之一操作：加入酸、堿或緩沖溶液原理：pH值改變懸浮物的電荷性質(zhì)，改變膠體物質(zhì)的電離度，進(jìn)而影響膠體穩(wěn)定性，其中的雜蛋白容易沉淀注意：防止pH導(dǎo)致蛋白質(zhì)等生物藥物變性。應(yīng)用：在味精生產(chǎn)中，利用等電點(diǎn)沉淀法提取谷氨酸。（1）反應(yīng)劑可和某些可溶性鹽類（如CaSO4、CaCl2

、AlPO4等）發(fā)生反應(yīng)生成不溶性沉淀，如新生霉素發(fā)酵液中加入氯化鈣和磷酸鈉，生成磷酸鈣沉淀。生成的沉淀能防止菌絲體黏結(jié)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)；沉淀本身可作為助濾劑，并且能使膠體物和懸浮物凝固，從而改善過(guò)濾性能。（2）若發(fā)酵液中含不溶性多糖物質(zhì)，則最好用酶將其轉(zhuǎn)化為單糖，提高過(guò)濾速率。如萬(wàn)古霉素用淀粉作培養(yǎng)基，發(fā)酵液過(guò)濾前先加淀粉酶消化后再加硅藻土助濾劑。（3）正確選擇反應(yīng)劑和反應(yīng)條件，能使過(guò)濾速率提高3-10倍。改善發(fā)酵液過(guò)濾特性的方法——加入反應(yīng)劑加入的反應(yīng)劑不同，對(duì)發(fā)酵液的作用也不同，常見的原理有兩種新生霉素發(fā)酵液氯化鈣磷酸鈉磷酸鈣沉淀反應(yīng)劑：氯化鈣和磷酸鈉原理：生成的沉淀起助濾作用，同時(shí)使發(fā)酵液中蛋白質(zhì)凝固結(jié)塊，將濾速提高3-10倍改善發(fā)酵液過(guò)濾特性的方法——加入反應(yīng)劑例：萬(wàn)古霉素的淀粉發(fā)酵液0.025%的淀粉酶

攪拌30min濾速提高5倍加2.5%硅藻土改善發(fā)酵液過(guò)濾特性的方法——加入反應(yīng)劑例：淀粉酶：將多糖轉(zhuǎn)化為溶解度較大的單糖，降低粘度。硅藻土：起助濾作用改善發(fā)酵液過(guò)濾特性的方法——加入反應(yīng)劑1）生成的能防止菌絲體黏結(jié)的沉淀2）沉淀本身可作為助濾劑3）溶性將多糖轉(zhuǎn)化為溶解度較大的單糖加入反應(yīng)劑的原理改善發(fā)酵液過(guò)濾特性的方法——加入助濾劑加助濾劑（Filteraids）助濾劑：是一種顆粒均勻、質(zhì)地堅(jiān)硬、不可壓縮的多孔微粒，能使濾餅疏松，濾速增大。硅藻土有較高的惰性和不溶性，能形成堅(jiān)硬的不可壓縮的濾餅，是最常用的助濾劑，此外還有纖維素、石棉粉等，最常用的是硅藻土。操作方法：一種是在過(guò)濾介質(zhì)表面預(yù)涂助濾劑；另一種是直接加入發(fā)酵液；也可兩種方法同時(shí)使用內(nèi)容小結(jié)《現(xiàn)代藥物分離與純化技術(shù)》發(fā)酵液過(guò)濾特性改變的方法有：降低液體粘度調(diào)整pH加入反應(yīng)劑加入助濾劑3發(fā)酵液的相對(duì)純化發(fā)酵液的相對(duì)純化發(fā)酵液的相對(duì)純化

1.

高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除（Removalofinorganicion）：在采用離子交換法提取時(shí)，會(huì)影響樹脂對(duì)生化物質(zhì)的交換容量。2.雜蛋白的去除方法：不僅在采用離子交換和吸附法提取時(shí)會(huì)降低其交換容量和吸附能力，而且在使用有機(jī)溶劑法或雙水相萃取時(shí)，易發(fā)生乳化現(xiàn)象，使兩相分離不清。常用方法有：?發(fā)酵液中的主要無(wú)機(jī)離子有Ca2+、Mg2+、Fe3+?除去的方法主要是生成沉淀或者絡(luò)合物，消除金屬離子對(duì)后續(xù)分離過(guò)程的影響或過(guò)濾除去。1）沉淀法；2）變性法；3)吸附法發(fā)酵液的相對(duì)純化——高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除鈣離子的去除草酸的回收：四環(huán)類抗生素廢液硫酸鉛60℃草酸90-95℃，用硫酸分解過(guò)濾、冷卻、結(jié)晶草酸鉛草酸鈣沉淀（注意回收草酸）Ca2+草酸/草酸納+Ca2+的去除通常使用草酸，但草酸溶解度較小，故用量大時(shí)，可用其可溶性鹽（如草酸鈉）。反應(yīng)生成的草酸鈣還能使蛋白質(zhì)凝固，改善發(fā)酵液的過(guò)濾性能。但草酸價(jià)格較貴，應(yīng)注意回收。發(fā)酵液的相對(duì)純化——高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除鎂離子的去除三聚磷酸鈉鎂(MgNa3P3O10)可溶性絡(luò)合物Mg2+三聚磷酸鈉(Na5P3O10)+草酸鎂的溶解度較大，雖然發(fā)酵液中Mg2+的濃度一般不是很高，但加入草酸不能除盡Mg2+，可以加入三聚磷酸鈉，它和Mg2+形成可溶性絡(luò)合物。用磷酸鹽處理，也能大大降低Mg2+和Ca2+的濃度。發(fā)酵液的相對(duì)純化——高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除鐵離子的去除：要除去Fe3+，可加入黃血鹽，使形成普魯士藍(lán)沉淀。普魯士藍(lán)(Fe4[Fe(CN)6]3)沉淀Fe3+黃血鹽(K4Fe(CN)6)+3K4Fe(CN)6+42Fe3+

=Fe4[Fe(CN)6]3↓

+12K+高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除——內(nèi)容小結(jié)《現(xiàn)代藥物分離與純化技術(shù)》發(fā)酵液中的金屬離子有：Ca2+、Mg2+、Fe3+去除方法：加反應(yīng)劑使其沉淀發(fā)酵液的相對(duì)純化——雜蛋白的去除雜蛋白的去除（Removalofuselessprotein）雜蛋白的存在對(duì)后續(xù)分離的影響：在采用離子交換和吸附法提取時(shí)會(huì)降低其交換容量和吸附能力；在有機(jī)溶劑法或雙水相萃取時(shí)，易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，使兩相分離不清；

在常規(guī)過(guò)濾或膜過(guò)濾時(shí)，易使過(guò)濾介質(zhì)堵塞或受污染，影響過(guò)濾效率。變性、沉淀、與固形物一起除去蛋白質(zhì)膠粒沉淀變性吸附發(fā)酵液的相對(duì)純化——雜蛋白的去除雜蛋白的去除方法變性、沉淀、與固形物一起除去蛋白質(zhì)膠粒沉淀變性吸附1.沉淀法2.變性法3.吸附法發(fā)酵液的相對(duì)純化——雜蛋白的去除1.雜蛋白去除的方法——沉淀法（蛋白質(zhì)的兩性）在不同的pH下，蛋白質(zhì)會(huì)帶有不同種類的電荷酸性溶液中，蛋白質(zhì)帶正電荷，與一些陰離子，如三氯乙酸鹽、水楊酸鹽、鎢酸鹽、苦味酸鹽、鞣酸鹽、過(guò)氯酸鹽等形成沉淀；堿性溶液中，蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷，與一些陽(yáng)離子，如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。1.沉淀法發(fā)酵液的相對(duì)純化——雜蛋白的去除2.雜蛋白去除的方法——變性法（降低蛋白質(zhì)的溶解度）加熱（最常用）：加熱不僅使蛋白質(zhì)變性，同時(shí)降低液體粘度，提高過(guò)濾速率。如將檸檬酸發(fā)酵液加熱至80℃大幅度調(diào)節(jié)pH值，如將發(fā)酵液pH值調(diào)至偏酸性或偏堿性范圍加酒精、丙酮等有機(jī)溶劑或表面活性劑等加熱法只適合于對(duì)熱較穩(wěn)定的目的產(chǎn)物；極端pH值也會(huì)導(dǎo)致某些目的產(chǎn)物失活，且要消耗大量酸堿；有機(jī)溶劑易燃易爆，因此有機(jī)溶劑法通常只適用于所處理的液體數(shù)量較少的場(chǎng)合。不足之處發(fā)酵液的相對(duì)純化——雜蛋白的去除2.雜蛋白去除的方法——變性法檸檬酸發(fā)酵液加熱至80℃濾液黏度降低濾速提高雜蛋白變性凝固例：原理：加熱使蛋白質(zhì)凝固變性適用性：適用于熱穩(wěn)定的藥物。要嚴(yán)格控制加熱的溫度和時(shí)間。發(fā)酵液的相對(duì)純化——雜蛋白的去除2.雜蛋白去除的方法——變性法

要嚴(yán)格控制加熱的溫度和時(shí)間抗生素生產(chǎn)pH=2-3濾液黏度降低濾速提高雜蛋白變性凝固例：原理：強(qiáng)酸性環(huán)境使蛋白質(zhì)凝固、變性注意：極端pH值會(huì)導(dǎo)致某些目的產(chǎn)物失活，且要消耗大量酸堿。發(fā)酵液的相對(duì)純化——雜蛋白的去除2.雜蛋白去除的方法——變性法

要嚴(yán)格控制加熱的溫度和時(shí)間例：原理：加酒精、丙酮等有機(jī)溶劑或表面活性劑會(huì)使蛋白質(zhì)變性沉淀。注意：通常只適用于所處理的液體數(shù)量較少的場(chǎng)合。核酸抽提氯仿濾液黏度降低濾速提高雜蛋白變性為絮狀發(fā)酵液的相對(duì)純化——雜蛋白的去除3.雜蛋白去除的方法——吸附法加入某些吸附劑或沉淀劑吸附雜蛋白質(zhì)而除去例：在四環(huán)素類抗生素中，采用黃血鹽和硫酸鋅的協(xié)同作用生成亞鐵氰化鋅鉀的膠狀沉淀來(lái)吸附蛋白質(zhì)，此法去蛋白已取得很好的效果。例：在枯草桿菌發(fā)酵液中，加入氯化鈣和磷酸氫二鈉，兩者生成龐大的凝膠，把蛋白質(zhì)、菌體及其他不溶性粒子吸附并包裹在其中除去四環(huán)素類抗生素黃血鹽和硫酸鋅濾液吸附蛋白黏度降低濾速提高亞鐵氰化鋅鉀的膠狀沉淀雜蛋白的去除——內(nèi)容小結(jié)《現(xiàn)代藥物分離與純化技術(shù)》去除雜蛋白的方法：沉淀法變性法吸附法4凝聚與絮凝【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.熟悉凝聚的概念和原理2.掌握凝聚的基本原理和影響因素3.掌握絮凝劑的選擇方法產(chǎn)品開發(fā)數(shù)據(jù)分析市場(chǎng)份額項(xiàng)目名稱系統(tǒng)設(shè)置商務(wù)交流工作流程產(chǎn)品設(shè)計(jì)文案交付向懸浮液中加入某種電解質(zhì)，在電解質(zhì)的作用下，懸浮液體系不穩(wěn)定，膠粒間吸引作用加強(qiáng)，相互碰撞而產(chǎn)生聚集的過(guò)程，稱為凝聚。凝聚的定義：對(duì)象：穩(wěn)定分散的懸浮液（發(fā)酵液）方法：加入電解質(zhì)目標(biāo)：聚集、沉淀

結(jié)果：發(fā)酵液過(guò)濾特性改善凝聚技術(shù)(coagulation)交付凝聚的作用：凝聚的作用：改善發(fā)酵液過(guò)濾特性的方法之一。用于菌體細(xì)小而且粘度大的發(fā)酵液的預(yù)處理。凝聚的效果：有效改變懸浮性顆粒雜質(zhì)的分散狀態(tài)，提高過(guò)濾效率，提高濾液質(zhì)量。凝聚技術(shù)(coagulation)固液分離發(fā)酵液特征：菌體細(xì)小、粘稠、呈膠體狀態(tài)存在問(wèn)題：過(guò)濾速度慢，濾液質(zhì)量差交付凝聚的原理--------菌體1、斥力阻止靠近。發(fā)酵液中細(xì)胞或菌體帶有負(fù)電荷，由于靜電引力作用使溶液中帶相反電荷的粒子被吸附在其周圍，在其界面上形成了雙電子層。這種雙電層的結(jié)構(gòu)使膠粒之間不易聚集而保持穩(wěn)定的分散狀體。2、水化膜阻礙聚沉。多數(shù)膠體表面有很多極性基團(tuán)，易吸附水分子，形成水化層。它既使蛋白溶于水，又可隔離蛋白，使其不易沉淀。--------蛋白質(zhì)發(fā)酵液中膠體顆粒穩(wěn)定的原因：穩(wěn)定分散在同電相斥和水化膜的作用下，發(fā)酵液中的顆粒處于穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。--------菌體1、水化膜變薄。電解質(zhì)搶奪顆粒表面的水膜，使水化膜變薄或消失；2、斥力減弱。電解質(zhì)中和電荷，使膠粒間斥力減弱--------蛋白質(zhì)

凝聚的原理：電解質(zhì)（氫氧化鈣）穩(wěn)定性破壞凝聚技術(shù)(coagulation)電解質(zhì)破壞了膠體的兩個(gè)穩(wěn)定因素，發(fā)酵液中的膠體離子產(chǎn)生聚集、沉淀。凝聚劑：FeSO4.7H2O、ZnSO4

、MgCO3、Ca(OH)2或石灰等常用的凝聚電解質(zhì)有：Al2(SO4)3.18H2O(明礬)、AlCl3.6H2O、FeCl3.6H2O凝聚技術(shù)(coagulation)一、凝聚技術(shù)(coagulation)凝聚值Cf：使膠粒發(fā)生凝聚的最小電解質(zhì)濃度（mmol/L）稱為凝聚值。電解質(zhì)的凝聚能力可用凝聚值來(lái)表示。一般來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)的凝聚值越小，凝聚能力越強(qiáng)。凝聚能力大小原則：陽(yáng)離子>陰離子；價(jià)數(shù)高>價(jià)數(shù)低；水化半徑小>水化半徑大的。發(fā)酵液中膠體粒子的凝聚能力次序：

Al3+>Fe3+

>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+凝聚能力(coagulation)凝聚因素：實(shí)驗(yàn)確定合適的參數(shù)：凝聚劑種類；用量；pH、溫度、攪拌時(shí)間和強(qiáng)度凝聚技術(shù)(coagulation)凝聚效果：可以使得細(xì)胞、菌體或蛋白質(zhì)等凝聚（１mm），沉淀細(xì)小，有時(shí)不能有效分離。凝聚作用的局限：采用凝聚方法得到的凝聚體，顆粒常常比較細(xì)小，有時(shí)還不能有效地進(jìn)行分離。凝聚技術(shù)(coagulation)采用絮凝法常可形成粗大的絮凝體，使發(fā)酵液較易分離。使用絮凝技術(shù)預(yù)處理發(fā)酵液的優(yōu)點(diǎn)不僅在于提高固-液分離速度，分離菌體、細(xì)胞和細(xì)胞碎片等，還在于能有效除去雜蛋白和固體雜質(zhì)，提高濾液質(zhì)量。凝聚與絮凝加氧化鈣聚丙烯酰胺模擬實(shí)驗(yàn)用于菌體細(xì)小而且粘度大的發(fā)酵液的預(yù)處理。有效改變懸浮性顆粒雜質(zhì)的分散狀態(tài)，提高過(guò)濾效率。凝聚和絮凝技術(shù)作用效果類似:凝聚和絮凝技術(shù)作用原理不同絮凝技術(shù)(flocculation)聚丙烯酰胺指在高分子絮凝劑的作用下，懸浮粒子之間通過(guò)架橋作用，使膠粒形成粗大的絮凝團(tuán)的過(guò)程。10mm。

絮凝的定義：絮凝技術(shù)(flocculation)用途：用于菌體細(xì)小而且粘度大的發(fā)酵液的預(yù)處理。以改善過(guò)濾特性，提高過(guò)濾效率和濾液質(zhì)量。能溶于水的高分子聚合物，分子量可達(dá)數(shù)萬(wàn)至千萬(wàn)以上，它們具有長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，其鏈節(jié)上含有許多活性官能團(tuán)，可以帶有多價(jià)電荷，也可以不帶電性。

絮凝劑：2、活性官能團(tuán)1、具有長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)絮凝技術(shù)(flocculation)例：實(shí)驗(yàn)中的聚丙烯酰胺結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

絮凝劑：非離子型根據(jù)活性基團(tuán)在水中解離情況不同，可分為三類：陰離子型（含有羧基）陽(yáng)離子型（含有胺基）CONH3+絮凝技術(shù)(flocculation)CONH3+

絮凝劑：根據(jù)來(lái)源不同，工業(yè)常用絮凝劑分為三類：絮凝技術(shù)(flocculation)1）有機(jī)高分子聚合物：如聚丙烯酰胺類、聚苯乙烯類。2）無(wú)機(jī)高分子聚合物：如聚合鋁鹽(PAC)、聚合鐵鹽等。3）天然有機(jī)高分子絮凝劑：如淀粉、明膠、殼多糖等；

微生物代謝物。難降解，有些有毒性難操作、難控制、效果差易降解、無(wú)毒、發(fā)展快優(yōu)點(diǎn)用量少，一般以mg/L計(jì)量；絮凝體粗大，分離效果好；絮凝速度快；種類多，適用范圍廣。缺點(diǎn)存在一定的毒性，特別是陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，用于食品和醫(yī)藥工業(yè)時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎。

最常用絮凝劑聚丙烯酰胺類絮凝劑：絮凝技術(shù)(flocculation)吸附（靜電引力、范德華力或氫鍵的作用）架橋作用2、活性官能團(tuán)1、高相對(duì)分子量、長(zhǎng)鏈、線性結(jié)構(gòu)

絮凝的原理：絮凝技術(shù)(flocculation)絮凝劑通過(guò)靜電引力、范德華力或氫鍵的作用，強(qiáng)烈地吸附在膠粒地表面，當(dāng)一個(gè)高分子聚合物的許多鏈節(jié)分別吸附在不同膠粒表面上產(chǎn)生架橋連接時(shí)，就形成了較大的絮團(tuán)。

絮凝的原理：混合吸附菌體細(xì)胞蛋白質(zhì)絮凝劑不穩(wěn)定微粒絮凝技術(shù)(flocculation)絮凝劑通過(guò)靜電引力、范德華力或氫鍵的作用，強(qiáng)烈地吸附在膠粒的表面

絮凝的原理：架橋不穩(wěn)定微粒不規(guī)則絮團(tuán)絮凝技術(shù)(flocculation)當(dāng)一個(gè)高分子聚合物的許多鏈節(jié)分別吸附在不同膠粒表面上產(chǎn)生架橋連接時(shí)，就形成了較大的絮團(tuán)。

絮凝的原理：壓縮、重排不規(guī)則絮團(tuán)絮團(tuán)小球（10mm）（體積增大，聚結(jié)、沉降穩(wěn)定性下降，從發(fā)酵液中沉淀出來(lái)）絮凝技術(shù)(flocculation)

絮凝的原理：絮凝劑在吸附、架橋作用下，沉降穩(wěn)定性消失，合并為較粗大的絮團(tuán)。（10mm）。使發(fā)酵液過(guò)濾特性改善。絮凝技術(shù)(flocculation)影響因素1）絮凝劑的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)4）攪拌時(shí)間和強(qiáng)度2）絮凝劑的用量5）溫度3）pH絮凝技術(shù)(flocculation)1）絮凝劑的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)支鏈結(jié)構(gòu)環(huán)狀結(jié)構(gòu)分子量大、長(zhǎng)鏈、線性結(jié)構(gòu)且溶解度大利于絮凝小分子鏈狀結(jié)構(gòu)絮凝技術(shù)(flocculation)對(duì)絮凝劑化學(xué)結(jié)構(gòu)的要求：（1）分子必須含有相當(dāng)多的活性官能團(tuán)，使之能和膠粒表面相結(jié)合；（2）另一方面要求必須具有長(zhǎng)鏈的線性結(jié)構(gòu)，以便同時(shí)與多個(gè)膠粒吸附形成較大的絮團(tuán)，但相對(duì)分子質(zhì)量不能超過(guò)一定的限度，以使其具有良好的溶解性。2）絮凝劑的用量過(guò)量絮凝劑絮凝劑過(guò)量吸附無(wú)空余表面的穩(wěn)定微粒不可過(guò)量絮凝技術(shù)(flocculation)若絮凝劑用量過(guò)大，每個(gè)微粒表面均被絮凝劑分子所飽和，不再有吸附空位，絮凝劑不可能再實(shí)現(xiàn)架橋作用，反而，因?yàn)榭臻g位阻效應(yīng)使分散體系穩(wěn)定。2）絮凝劑的用量絮凝劑的用量存在一個(gè)適當(dāng)?shù)臐舛确秶?；一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。淀粉酶發(fā)酵液中絮凝劑濃度太小，無(wú)法完成吸附、架橋絮凝技術(shù)(flocculation)3）pH：pH影響功能團(tuán)的電離度絮凝劑分子不帶電荷——卷曲狀態(tài)H3+絮凝劑分子帶電荷——伸展?fàn)顟B(tài)++影響功能團(tuán)電離度，分子鏈的伸展度，影響架橋能力絮凝技術(shù)(flocculation)根據(jù)絮凝劑性質(zhì)，調(diào)至適合活性基團(tuán)電離的pH，利于絮凝。3）pH：例：發(fā)酵液的絮凝過(guò)程中，pH=8.4時(shí)，濾速最大絮凝技術(shù)(flocculation)此時(shí)，有利于絮凝效果的pH為8.4，一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。4）攪拌強(qiáng)度和時(shí)間：初期高速，使其均勻分布；接著應(yīng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，降低攪拌速度，利于其成團(tuán)。同一個(gè)顆粒絮凝劑吸附、纏繞再次穩(wěn)定的碎散絮團(tuán)碎散絮團(tuán)絮凝技術(shù)(flocculation)攪拌有利于懸浮顆粒與絮凝劑的吸附4）攪拌強(qiáng)度和時(shí)間：不規(guī)則絮團(tuán)絮團(tuán)破裂劇烈、長(zhǎng)期攪拌碎散絮團(tuán)絮凝技術(shù)(flocculation)高速攪拌易將絮凝團(tuán)打碎，影響絮凝效果，所以應(yīng)采用變速攪拌。即絮凝初期短時(shí)間內(nèi)應(yīng)高速攪拌，絮凝后期應(yīng)降低攪拌速度。5）溫度：一般為20～30℃

菌體細(xì)胞蛋白質(zhì)混合溫度升高，絮凝V加快；但高溫影響目標(biāo)物活性。絮凝技術(shù)(flocculation)絮凝劑對(duì)膠體分散系的絮凝過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是“絮凝劑-溶劑-膠體”這三種關(guān)系綜合作用的結(jié)果。為了提高絮凝效果，就必須根據(jù)發(fā)酵液中細(xì)微懸浮物的性質(zhì)和濃度，正確地控制絮凝過(guò)程的工藝條件。包括：絮凝劑種類、用量、pH、攪拌時(shí)間和強(qiáng)度、溫度等。絮凝技術(shù)(flocculation)例如：甘油發(fā)酵液預(yù)處理時(shí)，首先選擇合適的絮凝劑，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，確定適宜的絮凝條件為：pH=5-10，溫度30-40℃，絮凝劑用量0.6-0.8g/L。此時(shí)，菌體去除率達(dá)100%，濾速提高2.5-4.5倍。絮凝技術(shù)(flocculation)例如：對(duì)于透明質(zhì)酸發(fā)酵液，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)陰離子型聚丙烯酰胺效果優(yōu)于殼聚糖。并確定最佳絮凝條件為：絮凝劑