生物工艺发酵液的预处理和固液分离方法

1、 Bioseparations usually begin with the separation of biomass from broth .The separation commonly uses filtration or centrifugation as described. In many cases, the desired product is in the broth. Antibiotics, are commonly in the broth; so are extracellular enzymes, many polysaccharides, and most am

2、ino acids. In all these cases, the separated broth can be treated to isolate and purify the product, as a byproduct. 生物反应过程 预处理的目的预处理的目的 分离细胞、菌体和其他悬浮颗粒（细胞分离细胞、菌体和其他悬浮颗粒（细胞 碎片、核酸和蛋白质沉淀物）。碎片、核酸和蛋白质沉淀物）。 除去部分可溶性杂质。除去部分可溶性杂质。 改变滤液的性质（以提高过滤速度）。改变滤液的性质（以提高过滤速度）。 2.1发酵液的预处理发酵液的预处理 发酵液预处理原因？发酵液预处理原因？ 发酵液中菌体

3、细小、粘度大。粘性杂质多发酵液中菌体细小、粘度大。粘性杂质多 ，难直接过滤，难直接过滤。 对细菌和某些放线菌菌体细小，发酵液粘度大，不能直接对细菌和某些放线菌菌体细小，发酵液粘度大，不能直接 过滤。过滤。 由于菌体自溶，核酸、蛋白质及其他有机粘性物质的存在由于菌体自溶，核酸、蛋白质及其他有机粘性物质的存在 会造成滤液浑浊，滤速极慢。会造成滤液浑浊，滤速极慢。 发酵液中高价无机离子及杂蛋白的存在发酵液中高价无机离子及杂蛋白的存在。 影响离交法的交换容量。影响离交法的交换容量。 影响离交法及大网格树脂的吸附能力。影响离交法及大网格树脂的吸附能力。 产生乳化。产生乳化。 影响膜过滤。影响膜过滤。 文

4、献：青霉素发酵液中可溶性蛋白质的沉降及文献：青霉素发酵液中可溶性蛋白质的沉降及 其在溶剂萃取中的乳化作用其在溶剂萃取中的乳化作用 2.1.1高价无机离子的去除方法：高价无机离子的去除方法： (1)去去Ca2+，加草酸。，加草酸。 作用：作用： 生成草酸钙沉淀，同时也生成生成草酸钙沉淀，同时也生成MgC2O4 草酸钙沉淀，能促使蛋白质凝固。草酸钙沉淀，能促使蛋白质凝固。 (2)去去Mg2+，加三聚磷酸钠，加三聚磷酸钠Na5P3O10，同时也可去除，同时也可去除 Ca2+ Na5P3O10 + Mg2+MgNa3PO10+2Na+ （络合物） （络合物） (3) 去去Fe3+，加黄血盐，形成普鲁士

5、兰沉淀。，加黄血盐，形成普鲁士兰沉淀。 Fe3+Fe2+(CN)64-+K+=KFe2+(CN)6Fe3+ 2.1.2杂蛋白的去除方法：杂蛋白的去除方法： (1)酸化，调酸化，调pH值至等电点值至等电点。（。（HCO2、H2SO4、HCl、H3PO4） (2)加盐，形成沉淀。加盐，形成沉淀。 酸性溶液：酸性溶液：Protein + 阴离子阴离子 碱性溶液：碱性溶液：Protein + 阳离子阳离子 (3)加热，使蛋白质变性沉淀，同时加热，使蛋白质变性沉淀，同时，加快过滤速，加快过滤速 度。度。 缺点：原液的色素增多，影响原液质量，只适用于对缺点：原液的色素增多，影响原液质量，只适用于对 热不敏

6、感的生化物质。热不敏感的生化物质。 如：如： 链霉素生产中，采用调链霉素生产中，采用调pHpH至酸性（至酸性（pH3.0pH3.0 ），加热至），加热至7070，维持半个小时的方法，维持半个小时的方法 来去除蛋白质，能使过滤速度增大来去除蛋白质，能使过滤速度增大10-10- 100100倍，滤液粘度可降低倍，滤液粘度可降低1/61/6。 柠檬酸发酵液，采用加热至柠檬酸发酵液，采用加热至8080以上，以上， 使蛋白质变性凝固和降低发酵液粘度，使蛋白质变性凝固和降低发酵液粘度， 从而大大提高了过滤速度。从而大大提高了过滤速度。 (4)加有机溶剂，表面活性剂。所处理的加有机溶剂，表面活性剂。所处理的

7、 量较小。量较小。 (5)大幅度改变大幅度改变pH值。值。 (6)吸附作用吸附作用 几种反应剂相互作用，或和某些溶解盐类发生反应几种反应剂相互作用，或和某些溶解盐类发生反应 生成不溶解的沉淀生成不溶解的沉淀CaSO4、AlPO4。 生成的沉淀的作用：生成的沉淀的作用： 能防止菌丝体粘连，使菌丝具有块状结构。能防止菌丝体粘连，使菌丝具有块状结构。 沉淀本身可作为沉淀本身可作为 助滤剂。助滤剂。 使胶状物和悬浮物凝集。使胶状物和悬浮物凝集。 如：如： 四环类抗生素生产中，采用黄血盐和硫四环类抗生素生产中，采用黄血盐和硫 酸锌的协同作用生成亚铁氰化锌钾酸锌的协同作用生成亚铁氰化锌钾 K K2 2Zn

8、Zn3 3Fe(CN)Fe(CN)5 5 2 2的胶状沉淀来吸附蛋白的胶状沉淀来吸附蛋白 质。质。 环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸处理，环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸处理， 生成的磷酸钙沉淀，能使悬浮物凝固。生成的磷酸钙沉淀，能使悬浮物凝固。 多余的磷酸根离子，还能除去钙、镁离多余的磷酸根离子，还能除去钙、镁离 子。子。 13 (7)凝聚和絮凝凝聚和絮凝 凝聚：凝聚：在在中性盐中性盐作用下，由于作用下，由于双电层排斥电位双电层排斥电位的降低，的降低， 而使胶体体系不稳定的现象。而使胶体体系不稳定的现象。 絮凝：絮凝：在在高分子絮凝剂高分子絮凝剂存在下，基于存在下，基于架桥架桥作用，使胶作用，使胶

9、粒形成粗大絮凝团的过程，是以粒形成粗大絮凝团的过程，是以物理集合物理集合为主的过程。为主的过程。 凝聚：凝聚：胶体粒子中性盐促进下脱稳相互聚集成大胶体粒子中性盐促进下脱稳相互聚集成大 粒子（粒子（1mm1mm）。）。 机理：机理： a a 中和粒子表面电荷中和粒子表面电荷 b b 消除双电层结构消除双电层结构 絮凝：絮凝：大分子聚电解质将胶体粒子交联成网状，大分子聚电解质将胶体粒子交联成网状， 形成形成10mm10mm大小絮凝团的过程大小絮凝团的过程 。机理：架桥作用机理：架桥作用 2.1.3.4凝聚作用：凝聚作用： 发酵液的带电特性：发酵液的带电特性： 发酵液中的胶体粒子表面，一般都带有负发

10、酵液中的胶体粒子表面，一般都带有负 电荷。电荷。 发酵液中的胶粒子在界面上形成双电层。发酵液中的胶粒子在界面上形成双电层。 扩散双电层结构模型：扩散双电层结构模型： 16 由于由于 吸附作用吸附作用 正离子被吸附正离子被吸附 热运动热运动 正离子有离开表面的趋势正离子有离开表面的趋势 两相反作用的影响：两相反作用的影响： 形成形成吸附层或紧密层吸附层或紧密层：距离：距离 胶核表面约一个离子半径的胶核表面约一个离子半径的stern平面以平面以 内，正离子被紧密束缚在胶核表面。内，正离子被紧密束缚在胶核表面。 18 几个名词：几个名词： stern层层：相距胶核表面约一相距胶核表面约一 个离子半径

11、的平面。个离子半径的平面。 滑移（动）面：滑移（动）面：当胶粒在溶液当胶粒在溶液 中作相对运动时，总有一薄层中作相对运动时，总有一薄层 液体，随着它一起滑移，这一液体，随着它一起滑移，这一 薄层，厚度比吸附层稍大。薄层，厚度比吸附层稍大。 s：胶核表面的电位胶核表面的电位 d：stern平面上的电位平面上的电位 ：滑移面上的电位，可测定，滑移面上的电位，可测定， 控制胶粒间电排斥作用的电位，控制胶粒间电排斥作用的电位， 表征双电层的特征表征双电层的特征 胶粒能保持分散状态的原因：胶粒能保持分散状态的原因： 带有相同电荷和扩散双电层的结构。带有相同电荷和扩散双电层的结构。 水化层的形成水化层的形

12、成: 依赖于胶体带电。依赖于胶体带电。 20 D q 4 扩散层的有效厚度，扩散层的有效厚度， 即即stern面上的电位面上的电位降降 低到其值为低到其值为1/e处的距离处的距离 ，不能直接测定。，不能直接测定。 水的介电常数水的介电常数 胶体的电动电荷密度胶体的电动电荷密度 即滑移面电荷密度即滑移面电荷密度 (5)胶粒发生凝聚的机理胶粒发生凝聚的机理 若若溶溶液液中中存存在在i离离子子： 22 1 4 1000 iiZ CeN DkT （22） 由由式式（21）可可知知：，由由式式（22）可可知知： 2 1 iiZ C 式式中中：N：阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数 k：波波尔尔兹兹曼曼常常数数

13、 Z i：I种种离离子子的的化化合合价价 T：热热力力学学温温度度 Ci：i离离子子摩摩尔尔浓浓度度 结结论论：对对带带负负电电荷荷的的发发酵酵液液，zi， 当当双双电电层层的的排排斥斥力力不不足足以以抗抗衡衡胶胶粒粒间间的的范范德德华华引引力力时时， 由由于于热热运运动动的的结结果果导导致致胶胶粒粒的的互互相相碰碰撞撞而而聚聚集集。 22 凝聚价（凝聚值）凝聚价（凝聚值） 定义：胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩定义：胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩 尔尔/升）。升）。 规律性：阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序规律性：阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序 为：为：Al3+ Fe

14、 + H+Ca2+Mg2+K+Na+Li+ 凝聚的缺点：凝聚体颗粒较细小，有时不能有凝聚的缺点：凝聚体颗粒较细小，有时不能有 效分离。效分离。 23 絮凝絮凝 预处理方法中的除杂效率最高的方法。预处理方法中的除杂效率最高的方法。 絮凝剂：有机高分子水溶性聚合物，具絮凝剂：有机高分子水溶性聚合物，具 有长链线状的结构，分子量可达数万至有长链线状的结构，分子量可达数万至 一千万以上，在长的链节上含有相当多一千万以上，在长的链节上含有相当多 的活性功能团，可以带有多价电荷（如的活性功能团，可以带有多价电荷（如 阴离子或阳离子），也可以不带电性阴离子或阳离子），也可以不带电性 （如非离子型）（如非离子

15、型） 絮凝作用机理。絮凝作用机理。 24 26 作为絮凝剂的条件：作为絮凝剂的条件： 分子中必须必须有长链线状的分子结构，含有较多分子中必须必须有长链线状的分子结构，含有较多 的活性基团，可以带多价电荷，能和悬浮颗粒表面的活性基团，可以带多价电荷，能和悬浮颗粒表面 相结合。相结合。 水溶性的聚合物，分子量可以很高。水溶性的聚合物，分子量可以很高。 不影响产物的性能。不影响产物的性能。 无毒。无毒。 27 絮凝剂的类型：絮凝剂的类型： 细胞絮凝的种类：自身絮凝（酵母）、絮凝剂 絮凝 絮凝剂类型： 化学结构：高聚物、无机盐（硫酸铝、氯化钠、磷化学结构：高聚物、无机盐（硫酸铝、氯化钠、磷 酸钠、氯化

16、钙和明胶等）、有机溶剂（乙醇、丙酮、酸钠、氯化钙和明胶等）、有机溶剂（乙醇、丙酮、 甲醛）、表面活性剂甲醛）、表面活性剂 官能团：阴、阳离子、非离子官能团：阴、阳离子、非离子 来源：天然和人工合成来源：天然和人工合成 28 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 优点优点： 用量少用量少 10 6 g/L 絮凝体粗大，分离效果好。絮凝体粗大，分离效果好。 絮凝速度快絮凝速度快 种类多。种类多。 主要用于杂质为蛋白质或菌丝体的发酵液主要用于杂质为蛋白质或菌丝体的发酵液 缺点缺点：存在毒性（尤其阳离子）。存在毒性（尤其阳离子）。 29 聚丙烯酸类阴离子絮凝剂。无毒。聚丙烯酸类阴离子絮凝剂。无毒。 聚苯乙烯类衍生物聚

17、苯乙烯类衍生物 无机高分子聚合物无机高分子聚合物 天然有机高分子絮凝剂天然有机高分子絮凝剂 壳聚糖、葡聚糖、明胶、骨胶、海藻酸钠等。壳聚糖、葡聚糖、明胶、骨胶、海藻酸钠等。 微生物絮凝剂微生物絮凝剂 微生物产生的具有絮凝细胞功能的物质。主微生物产生的具有絮凝细胞功能的物质。主 要成分是糖蛋白、粘多糖、纤维素及核酸等高分子物要成分是糖蛋白、粘多糖、纤维素及核酸等高分子物 质。质。 30 混凝混凝 包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。 对带负电性菌体或蛋白质：对带负电性菌体或蛋白质： 加入无机电解质，凝聚起作用成微粒：加入无机电解质，凝聚起作用成微粒： 再加入非

18、离子型和阴离子型高分子絮凝再加入非离子型和阴离子型高分子絮凝 剂，架桥作用（絮凝）：，剂，架桥作用（絮凝）：， 31 絮凝剂浓度絮凝剂浓度 影响絮凝因素影响絮凝因素 32 pH值值 絮凝剂分子量絮凝剂分子量 与搅拌速度，时间有关。与搅拌速度，时间有关。 文献： 新型絮凝剂F717对抗生素M90发酵 液预处理研究 微生物细胞的絮凝与微生物絮凝剂 肌苷发酵液絮凝除菌体的研究 35 最新的发展趋势 亲和絮凝 36 37 发酵液的过滤：发酵液的过滤： 过滤：液固分离的过程。过滤：液固分离的过程。 要求：滤速快，滤液澄清，产品高收率。要求：滤速快，滤液澄清，产品高收率。 38 发酵液的过滤特性和滤饼的重

19、量比阻发酵液的过滤特性和滤饼的重量比阻： 发酵液大多数属于非牛顿型液体，滤渣为可发酵液大多数属于非牛顿型液体，滤渣为可 压缩性。压缩性。 rB：滤饼的重量比阻。衡量不同发酵液过滤的难易程：滤饼的重量比阻。衡量不同发酵液过滤的难易程 度。度。 1.不可压缩性滤饼，不可压缩性滤饼，rB常数，常数，m=0 2.可压缩性滤饼：可压缩性滤饼：(发酵液属于此类发酵液属于此类) rB=r(p)m 结论：结论：PB 问：若在开始过滤时就迅速提高压差吗？问：若在开始过滤时就迅速提高压差吗？ 39 对于可压缩滤饼，如果过滤介质的阻力相对较小，可对于可压缩滤饼，如果过滤介质的阻力相对较小，可 以忽略不计，则恒压下的

20、过滤方程式为以忽略不计，则恒压下的过滤方程式为 （1-21-2） 式中式中 q q：到瞬间：到瞬间时，通过单位过滤面积的滤液量，时，通过单位过滤面积的滤液量，m m3 3/m/m2 2； P P：过滤压力差，：过滤压力差，PaPa； r rB B：滤饼的质量比阻，：滤饼的质量比阻，m/kgm/kg； X XB B：通过单位体积滤液所：通过单位体积滤液所形成的滤渣质量，形成的滤渣质量，kg/m3； ：过滤时间，：过滤时间，s； ：滤液粘度，：滤液粘度，Pas。 2 2 BB P q rX 40 利用图解法求得，以/ q为纵坐标，以q为横坐标所得的直 线斜率为M，则rB可按下式进行计算： （1-3

21、） 根据滤饼的质量比阻，可以衡量各种不同发酵液过滤 的难易程度。 2 B B MP r X 41 影响过滤速度的因素。影响过滤速度的因素。 菌种菌种 真菌真菌：过滤容易，滤渣呈紧密饼状，易刮下。：过滤容易，滤渣呈紧密饼状，易刮下。 放线菌放线菌：菌丝细而分枝，交织成网状，过滤较难，：菌丝细而分枝，交织成网状，过滤较难， 须经预处理。须经预处理。 细菌细菌：菌体很细小，过滤十分困难，须絮凝处理，：菌体很细小，过滤十分困难，须絮凝处理， 并用特殊的过滤设备。并用特殊的过滤设备。 42 培养基组成培养基组成 影响很大。用黄豆饼粉，花生粉作氮源，影响很大。用黄豆饼粉，花生粉作氮源， 淀粉作碳源会使过滤

22、困难。淀粉作碳源会使过滤困难。 后期加用消沫油或大量未用完的培养基，后期加用消沫油或大量未用完的培养基， 使过滤困难。使过滤困难。 续续 43 发酵工艺发酵工艺 发酵时间：在菌丝自溶前必须放罐，否则过滤困发酵时间：在菌丝自溶前必须放罐，否则过滤困 难。难。 搅拌速度、通气量，接种比例影响微生物的生长搅拌速度、通气量，接种比例影响微生物的生长 特性。低接种量，高搅拌速度有利于生成块状和丸特性。低接种量，高搅拌速度有利于生成块状和丸 团沉淀。团沉淀。 44 45 改善过滤性能的方法改善过滤性能的方法 若难过滤的发酵液，设法改善过滤性能，若难过滤的发酵液，设法改善过滤性能， 降低降低B，提高过滤速度

23、。，提高过滤速度。 方法：方法： 等电点法；等电点法； 蛋白质变性法；蛋白质变性法； 吸附法；吸附法； 凝聚及絮凝法；凝聚及絮凝法； 加入助滤剂；加入助滤剂； 酶解作用。酶解作用。 46 加入助滤剂：加入助滤剂： 助滤剂：不可压缩的多孔微粒，不吸附或很少吸助滤剂：不可压缩的多孔微粒，不吸附或很少吸 附生化物质，使滤饼疏松，有利于过滤。附生化物质，使滤饼疏松，有利于过滤。 种类：硅酸盐粉末，纸浆，珠光岩，珍珠岩种类：硅酸盐粉末，纸浆，珠光岩，珍珠岩 （SiO2） 助滤剂的加入有两种方法： 在滤布上预先铺一层助滤剂(12mm)，该方法， 会使滤速降低，但滤液透明度。 直接加入发酵液中。 47 加入

24、酶加入酶 发酵液中有不溶性的多糖存在，则最好用发酵液中有不溶性的多糖存在，则最好用 酶将它转化为单糖，以提高过滤速度。酶将它转化为单糖，以提高过滤速度。 如：万古霉素发酵液，加如：万古霉素发酵液，加0.0025%的细菌淀粉酶，的细菌淀粉酶， 搅拌搅拌0.5hr，2.5%硅藻土助滤剂，硅藻土助滤剂，5倍。倍。 发酵液染菌的处理：升高温度，增加催化剂发酵液染菌的处理：升高温度，增加催化剂 用量，加助滤剂。用量，加助滤剂。 48 固液分离设备的选择 常用于发酵液的分离设备有： 板框压滤机 鼓式真空过滤机 离心沉降分离机 49 板框压滤机 优点： 板框压滤机的过滤面积大； 过滤推动力(压力差)能较大

25、幅度地进行调整，并能耐受 较高的压力差； 结构简单，价格低， 动力消耗少等优点。 缺点 不能连续操作，设备笨重， 劳动强度大， 卫生条件差， 非生产的辅助时间长，阻碍 了过滤效率的提高。 50 鼓式真空过滤机 优点 能连续操作， 能实现自动化控制 缺点 压差较小，主要适 用于霉菌发酵液的 过滤。 51 离心分离 优点 分离速度快，效率 高， 操作时卫生条件好 等优点， 适合于大规模的分 离过程。 缺点 投资费用高， 能耗较大。 52 离心，与过滤比较 1. 优点：分离速度快、效率高、液相澄 清度好，操作时卫生条件好优点，适 于大规模分离过程 2. 缺点：投资设备高，能耗大，固相干 燥程度不如压

26、滤操作。 有哪些形式离心呢？ 1. 重力沉降（ 自己离心自己） 2. 离心过滤 3. 离心沉降 4. 离心分离 56 57 重力沉降重力沉降 以液固沉降为例，重力沉降过程中固体以液固沉降为例，重力沉降过程中固体 颗粒受到重力，浮力和摩擦力的作用对球形的颗粒受到重力，浮力和摩擦力的作用对球形的 固体颗粒，当固体颗粒，当10-4Re1时时(滞流区滞流区),当重力，当重力， 浮力和摩擦力达到平衡时，球形固体颗粒沉降，浮力和摩擦力达到平衡时，球形固体颗粒沉降， 沉降速度为沉降速度为 L Lsp g gd v 18 )( 2 58 离心沉降离心沉降 1、离心力、离心力 F=ma 2 2 r r v a

27、其中：其中： r：旋转体离旋转轴距离：旋转体离旋转轴距离 ：旋转角速度：旋转角速度 v v：旋转线速度：旋转线速度 n：每秒钟转数：每秒钟转数 59 相对离心力（离心分离因数，离心力强度）相对离心力（离心分离因数，离心力强度） 悬浮粒子受到离心力的作用，将悬浮粒子受到离心力的作用，将 向离心管底部移动，沉降，这个粒子所受到向离心管底部移动，沉降，这个粒子所受到 的离心力与它受到的地球重力相比较，称为的离心力与它受到的地球重力相比较，称为 相对离心力（相对离心力（RCF），也称为分离因子。），也称为分离因子。 g rn g rn g r mg rm F F RCF 22222 4)2( 重力 离

28、心力 从以上公式可看出从以上公式可看出RCF是与沉降的粒子质量无是与沉降的粒子质量无 关的值。关的值。 60 沉降速度及沉降系数沉降速度及沉降系数 2 2 2 2 2 18 )( 18 )( r v r sr dt dr v d s r d dt dr v s s L Lsp L Lsp s 则 令 s为单位离心场力作用下的粒子的沉降速度。为单位离心场力作用下的粒子的沉降速度。 从以上得知：从以上得知：s是溶剂物性的函数，与温度及是溶剂物性的函数，与温度及 溶剂有关。溶剂有关。S=10-13秒秒 61 一些蛋白质的沉降系数一些蛋白质的沉降系数 62 沉降时间沉降时间 下列积分：下列积分： 2

29、sr dt dr 2 1/2 )ln( s rr t 圆形颗粒完全沉降需要的时间圆形颗粒完全沉降需要的时间 63 K是转子的效率因子（通常是转子的效率因子（通常K值为值为101,000 或更大）。与转子大小和速度有关。或更大）。与转子大小和速度有关。 根据厂家提供的最大根据厂家提供的最大K值就可估计在值就可估计在 一定的转速时具有一定沉降系数的某种颗粒一定的转速时具有一定沉降系数的某种颗粒 的沉降时间。的沉降时间。 sKt rr K / )ln( 2 1/2 则 令 BACK 64 按离心形式分按离心形式分 离心过滤：在离心过滤：在有孔转鼓有孔转鼓的离心机中通过的离心机中通过过滤过滤 介质介质

30、分离悬浮液的过程为离心过滤分离悬浮液的过程为离心过滤 离心沉降：利用离心沉降：利用固液两相比重的差异固液两相比重的差异在离心在离心 机机无孔转鼓或管子无孔转鼓或管子中进行悬浮液沉降分离者为中进行悬浮液沉降分离者为 离心沉降。离心沉降。 离心分离：分离不同比重液体的过程为离心离心分离：分离不同比重液体的过程为离心 分离。分离。 65 按离心的转速分 离心方法 差速离心差速离心 区带离心区带离心 66 67 差速离心法：差速离心法： 采用采用逐渐增加离心速度逐渐增加离心速度或或低速和高低速和高 速交替进行速交替进行离心，使沉降速度不同的颗粒，在离心，使沉降速度不同的颗粒，在 不同离心不同离心速度速

31、度及不同离心及不同离心时间时间下分批离心的方下分批离心的方 法。法。 它是利用各种粒子它是利用各种粒子密度密度的不同，因而的不同，因而 在离心力场中其沉降速度亦不同，从而达到分在离心力场中其沉降速度亦不同，从而达到分 离的目的。离的目的。 68 缺点：每次沉降的沉淀粒子不是均一的，在某缺点：每次沉降的沉淀粒子不是均一的，在某 离心力下除了大粒子都沉淀外，部分中粒子和离心力下除了大粒子都沉淀外，部分中粒子和 少部分小粒子也可能沉淀下来，且数目随着离少部分小粒子也可能沉淀下来，且数目随着离 心时间的延长而增加。故不容易得到粒度均匀心时间的延长而增加。故不容易得到粒度均匀 的粒子，需要将沉淀重新悬浮

32、、洗涤，再次离的粒子，需要将沉淀重新悬浮、洗涤，再次离 心，反复数次，才有较好效果。心，反复数次，才有较好效果。 一般用于一般用于 分离分离沉降系数相差较大沉降系数相差较大的粒子。的粒子。 69 70 2、区带离心法、区带离心法 样品在一惰性密度梯度介质中进行离心沉样品在一惰性密度梯度介质中进行离心沉 降或沉降平衡，在一定离心力把颗粒分配到密度梯度降或沉降平衡，在一定离心力把颗粒分配到密度梯度 某些特定位置上，形成不同区带的沉降方法。某些特定位置上，形成不同区带的沉降方法。 根据离心操作条件的不同，分根据离心操作条件的不同，分 差速区带离心差速区带离心和和平衡平衡 区带离心区带离心2种。种。

33、优点；分离效果好，适用范围广，颗粒不易优点；分离效果好，适用范围广，颗粒不易 失活变形。失活变形。 缺点；离心时间长，需要制备梯度，操作缺点；离心时间长，需要制备梯度，操作 复杂。复杂。 BACK 71 原理是原理是 沉降系数不同沉降系数不同的组分在密度梯度中会的组分在密度梯度中会 形成各自不同的区带。离心操作时，形成各自不同的区带。离心操作时，密度梯度密度梯度 中的最大密度小于待分离的目标产物的密度中的最大密度小于待分离的目标产物的密度。 密度梯度中，料液中的各个组分就会由于沉降密度梯度中，料液中的各个组分就会由于沉降 系数的差异而以不同的速率沉降，产生与组分系数的差异而以不同的速率沉降，产

34、生与组分 对应的区带。对应的区带。 平衡区带离心是其密度梯度比差速区带离心的平衡区带离心是其密度梯度比差速区带离心的 密度梯度大密度梯度大，离心后，料液中的高分子溶质在，离心后，料液中的高分子溶质在 与其自身密度相等的溶剂密度处形成稳定的区与其自身密度相等的溶剂密度处形成稳定的区 带，区带中的带，区带中的溶质浓度以该处密度为中心，呈溶质浓度以该处密度为中心，呈 高斯分布高斯分布。 72 差速区带离心法（密度梯度区带离心法）差速区带离心法（密度梯度区带离心法） A：原理原理 把样品铺放在一个事先制备的连把样品铺放在一个事先制备的连 续的密度梯度上，在垂直于轴方向上的近轴续的密度梯度上，在垂直于轴

35、方向上的近轴 处（处（x1）介质密度最小，离轴远处（）介质密度最小，离轴远处（x2）密）密 度最大，但最大密度度最大，但最大密度L L一般小于样品中最小一般小于样品中最小 粒子的密度粒子的密度s。这样，所有的粒子的沉降速。这样，所有的粒子的沉降速 率率dx/dt0。离心一定时间后，沉降颗粒逐。离心一定时间后，沉降颗粒逐 渐分开，最后形成一系列的界面清楚的不连渐分开，最后形成一系列的界面清楚的不连 续的区带。续的区带。 2 2 18 )( x d dt dx L Lsp 73 2.1发酵液的预处理发酵液的预处理 发酵液预处理原因？发酵液预处理原因？ 发酵液中菌体细小、粘度大。粘性杂质多发酵液中菌体细小、粘度大。粘性杂质多 ，难直接过滤，难直接过滤。 对细菌和某些放线菌菌体细小，发酵液粘度大，不能直接对细菌和某些放线菌菌体细小，发酵液粘度大，不能直接 过滤。过滤。 由于菌体自溶，核酸、蛋白质及