4、固体物质的前期预处理技术由于生物反应液的粘度很大,直接分离往往比较困难,因此,常常对其进行预先的前期处理,来提高分离效果。常见的预处理技术有:
(1)使细胞老化凝聚成团,
(2)加热,
(3)改变PH值,
(4)添加化学物质促进凝聚,如加入高分子电解质、氯化钙、胶态粘士。第31页,共69页,星期日,2025年,2月5日(二)初步分离进一步把已经分离的溶液浓缩,提高目的产物浓度的方法,称为初步分离。初步分离的具体方法可以分为:1、蒸发2、萃取3、沉淀4、膜分离第32页,共69页,星期日,2025年,2月5日1、蒸发蒸发是通过加热,使溶液中的水经过汽化除去要提高溶质浓度、为溶质的析出创造条件的一种操作方法。各种代谢物,如氨基酸、抗生素、酶都可以进行蒸发操作。由于生物产品大多数是热敏性物质,所以物料在蒸发器内的停留时间必须尽可能短,同时,还应该昼避免局部液体过热。第33页,共69页,星期日,2025年,2月5日LG系列离心式刮板薄膜蒸发器示意图蒸发设备
(1)连续流动膜式蒸发器,
(2)长管膜式蒸发器,
(3)强制膜式蒸发器,
(4)离心膜蒸发器。第34页,共69页,星期日,2025年,2月5日2、萃取萃取是通过物质在2种溶液之间不同的溶解度,来实现分离的操作方法。萃取的分类(1)有机溶剂萃取(2)双水相萃取第35页,共69页,星期日,2025年,2月5日(1)有机溶剂萃取许多抗生素都能够溶解在有机溶剂之中,如乙酸乙酯、乙酸丁酯、因此,通过萃取,可使得抗生素从水相进入有机相之中,从而实现分离。由于抗生素在有机溶剂之中极不稳定,因此,在保证萃取效率的前提条件下,必须尽量缩短操作时间。有机溶剂萃取设备可使用Podbielniak离心萃取机。第36页,共69页,星期日,2025年,2月5日SFT-150超临界萃取反应仪利用萃取法来提取抗生素,具有质量好、收率高、速度快的优点。双水相萃取法,目前用于进行酶、和蛋白质的提取工艺。第37页,共69页,星期日,2025年,2月5日(2)双水相萃取使用2种互不相溶的高聚物,如聚乙二醇(PEG)、葡聚糖,分别将它们溶于水中形成双水相,利用目的产物在双水相中不同的分配系数而实现分离的方法,称为双水相萃取。萃取之后的目的产物可以通过超滤法进行提纯。双水相萃取材料--------(1)PEG--葡聚糖萃取系统,(2)PEG—磷酸钾萃取系统。第38页,共69页,星期日,2025年,2月5日3、沉淀蛋白质在溶液中具有“等电点”的特性,而且其等电点与溶液PH值有关,PH值大,蛋白质呈负电,PH值小,蛋白质呈正电,当PH=pI(等电点)时,蛋白质不带电荷。蛋白质在PI时的溶解度最小。这是因为蛋白质在水中有均匀分布是由于同性电荷相斥的缘故,当PH=pI时,由于蛋白质分子不带电荷,于是开始相互凝聚、产生沉淀。第39页,共69页,星期日,2025年,2月5日NSG-630浓缩分离机ZHN系列真空浓缩罐第40页,共69页,星期日,2025年,2月5日沉淀和盐折的结合由于沉淀常常导致蛋白质变性而失效。而利用盐溶液就能避免蛋白质的变性,这种方法就称为------盐析法。在不同的盐溶液之中,蛋白质有盐析效应有所不同。按下列顺序递减:
(1)阴离子------柠檬酸盐-3、酒石酸盐-2、SO4-2、F-、IO3-、H2PO4-、醋酸盐-、B2O3-、Cl-、ClO3-、Br-、NO3-、ClO4-、CNS-。
(2)阳离子-------Th+4、Al+3、H+、Ba+2、Sr+2、Ca+2、Mg+2、Rb+、NH4+、K+、Na+、Li+。从离子物性来看,硫酸铵并不是盐析效应最强的盐类,但是由于它在水中的溶解度极大,对盐析十分有利,因此硫酸铵是目前最常用的盐析剂。第41页,共69页,星期日,2025年,2月5日4、膜分离膜分离技术是基于一种半透性薄膜,它能够使得溶液中的某些组分通过,而阻止和截留其它组分的分离方法。膜分离的优点
(1)由于膜分离是纯粹物质粒度大小这一几何特性来进行分离,它不必象萃取、沉淀法那样需加入其它化学物质、也不必象蒸发那样进行加热。因此,产物的生物学特性能够得到完好的保存,
(2)产物的损失量很少,有利于提高得率。膜分离的分类(1)反渗透法(2)超滤法第42页,共69页,星期日,2025年,2月5日(1)反渗透法根据物理化学的原理,当含有溶质A的溶液B与另一渗透液C之间被半透膜隔开的时候,由于系统渗透压的作用,渗透液C便会进入到溶液B之中,这种现象称为渗透现象。形成这种渗透的压力就自然称为渗透压(π)如果在溶液B一方施加压力(⊿P),发现渗透液C进入溶液B的速率就会减小