《细胞的分离和破碎》PPT课件

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1、第二章细胞分离与破碎Cellisolationanddisruption一、预处理的目的1改变发酵液的物理性质，提高固液分离效率加热调pH絮凝和凝聚2尽可能使产物转入便于后处理的某一相中例如:四环素类抗生素的生产2.1发酵液的预处理3去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作杂质中影响最大的是高价无机离子和杂蛋白等二、预处理的具体方法1.高价无机离子的去除方法去除钙离子：通常使用草酸。但由于草酸溶解度较小，不适合用量较大的场合。去除镁离子：加入三聚磷酸钠，与镁离子形成络合物。用磷酸盐处理，也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。例如：环丝氨酸的提取。去除铁离子:加入黄血盐，使其形成普鲁士蓝沉淀

2、而除去。2杂蛋白质的除去(1)沉淀法盐析调节pH→pI(2)吸附法加入吸附剂或沉淀剂(3)变性法加热，大幅度调节pH，加有机溶剂或表面活性剂等。(4)凝聚Coagulation和絮凝flocculation目前工业上最常用的预处理方法之一。常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理。向胶体悬浮液中加入电解质，由于双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集（1mm左右）的现象。常用的凝聚剂有：Al2(SO4)3.18H2O，AlCl3.6H2O，FeCl3，ZnSO4，MgCO3凝聚胶体双电层的构造絮凝指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成

3、粗大（10mm）的絮凝团的过程。根据活性基团在水中解离情况的不同，絮凝剂可分为非离子型、阴离子型和阳离子型三类。根据其来源的不同，工业上使用的絮凝剂又可分为如下三类：(1)有机高分子聚合物，如聚丙烯酰胺类衍生物。(2)无机高分子聚合物。(3)天然有机高分子絮凝剂。絮凝剂的分类絮凝效果与絮凝剂的分子量和类型、加量，溶液的pH，搅拌速度和时间等因素有关。带负电荷的菌体或蛋白质阳离子型高分子絮凝剂电解质非离子型和阴离子型高分子絮凝剂+包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。3.有色物质的去除及其他1）使用吸附剂去除有色物质离子交换剂、离子交换纤维、活性炭等2）用工业酶制剂可净化发酵产物，除去干扰

4、性浑浊物淀粉酶：不溶性多糖单糖3)使用惰性助滤剂硅藻土、纸浆、珍珠岩等4）加入反应剂环丝氨酸发酵液用CaO和H3PO4处理一、发酵液的过滤特性和滤饼的重量比阻rB发酵液：高粘度，非牛顿流体，滤饼可压缩。2.2固液分离滤饼传统的过滤cakeConventionalfiltration滤饼的重量比阻rB：表示单位滤饼厚度的阻力系数，是衡量过滤特性的主要指标。对于不可压缩滤饼，比阻值为常数，但对于可压缩滤饼，rB=f（p）。如忽略过滤介质的阻力，恒压下的过滤速率方程式为：q—到瞬间τ，通过单位过滤面积的滤液量，m3/m2；⊿p—操作压差，Pa；τ—过滤时间，s；μ—滤液黏度，Pa.s;rB—

5、滤饼的重量比阻,m/kg;XB—通过单位体积滤液所形成的滤饼干重,kg/m3;在不同时间τ测定滤液量,根据过滤面积就可得q值。以q为横轴，τ/q为纵轴作图，所得直线获得斜率（M）。二、影响过滤速度的因素菌种真菌易过滤；放线菌过滤较困难，需预处理；细菌过滤十分困难，絮凝预处理。培养基组成发酵终止时间三、固-液分离设备板框式压滤机国内广泛采用优点：结构简单、价格低廉、过滤面积大。缺点：不能连续操作、劳动强度大、滤液澄清度不高。2.鼓式真空过滤机主要用于霉菌发酵液的过滤优点：能连续操作，实现自动化控制，适用于处理量大而固体含量较多的滤浆。缺点：压差较小，不适用于滤饼阻力较大的物料。DryWa

6、shImmersionRotationKnifeCakeFeedRotaryvacuumfilter真空旋转过滤机3.错流过滤是一种新的过滤方式，与常规过滤的区别在于它的固体悬浮液流动方向与过滤介质平行。优点：过滤速度快缺点：固液相的分离不太完全错流过滤模式进料液滤出液回流液u_virus.ppt9/25/984.离心分离设备A离心分离法1）差速离心生化工业最常用的方法2）区带离心生化研究分为差速区带离心和平衡区带离心用于核酸、蛋白质的分离纯化B离心分离设备1）管式离心机2）碟片式离心机3）三相倾斜式离心机含固量较多的发酵液细胞破碎:选用物理、化学或机械的方法来破坏细胞壁或细胞膜。2.

7、3细胞破碎2.3.1细胞膜、细胞壁壁的结构和化学组成1.细菌2.真菌和酵母由难到易的大致排列顺序为：植物细胞＞真菌（如酵母菌）＞革兰氏阳性菌＞革兰氏阴性菌＞动物细胞。细胞膜的结构革兰氏阳性菌细胞壁的结构革兰氏阴性菌细胞壁的结构2.3.2细胞的破碎机理P242.3.3细胞的破碎一、细胞破碎技术的分类二、细胞破碎方法1.机械破碎1)高压匀浆法其中：S为细胞破碎率；p为操作压力；N为循环操作次数；k为破碎速率常数，与细胞种类和操作温度有关。特点：适用