文档介绍：第二章生物材料的预处理和细胞破碎及固液分离
概述
微生物或动植物细胞在合适的培养基,PH值,温度和通气搅拌(或厌气)等发酵条件下进行生长和合成生物活性物质,因为在其培养(发酵)液中包含了菌(细胞)体,胞内外代谢产物,胞内的细胞物质及剩余的培养基残分等。
不管人们所需要的产物是胞内的还是胞外的或是菌体本身,都首先要进行培养液的预处理和菌体回收,只有将固,液分离开,才能从澄清的滤液中采用物理、化学的方法提取代谢产物,或从细胞出发进行破碎、碎片分离和提取胞内产物。
发酵(培养)结束后,首先将菌体或细胞、固态培养基等固态悬浮颗粒与可溶性组分分离,即固液分离。
如固态悬浮颗粒较粗大,可直接进行。
如固态悬浮颗粒较细小,应先进行预处理。
如产物在胞内,还应先进行细胞破碎。
第一节确定预处理方法的基本条件
一、了解生物活性物质存在的部位
胞外:细胞产生后,分泌到培养液中
胞内:游离在胞浆中、结合在质膜上等
二、稳定性
分离提取时,生物活性物质处于不断变化之中,可被细胞本身的酶所破坏,或为微生物所分解,还可能在制备时受到pH值、酸、碱、温度、金属离子、盐、机械搅拌等的作用。
如青霉素稳定性较差,~,并且低温。
多粘菌素E稳定性较好,、95℃处理,可提高过滤速度。
三、提取工艺对滤液质量的要求
不同工艺路线对滤液要求不同
离子交换法:无机离子、灰分要求低
溶剂萃取法:要求蛋白质含量较低,减轻乳化
直接沉淀法:对滤液质量要求高,需反复过滤,结晶前还要脱色处理。如四环类抗生素。
第二节生物材料的预处理
预处理的目的
(1)改变发酵液的物理性质,以利于固液分离。
主要方法:加热、凝聚和絮凝。
(2)去除发酵液中部分杂质(可溶性胶状物质和无机盐等),以利于后续各步操作。
可溶性胶状物质:杂蛋白、核酸、不溶性多糖等,可使溶液黏度增加,影响固液分离速度及后续操作(如堵塞层析柱头)。
一、菌丝体和蛋白质的处理
(一)等电点沉淀
等电点时蛋白质溶解度最小(调pH)
(二)变性沉淀
变性蛋白质的溶解度较小,而产生沉淀
加热:使蛋白质变性、凝聚,同时降低液体黏度,加快过滤速度
链霉素生产中,采用调pH至酸性(),加热至70℃,维持半个小时的方法来去除蛋白质,能使过滤速度增大10-100倍,滤液粘度可降低1/6。
柠檬酸发酵液,采用加热至80℃以上,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。
(三)加各种沉淀剂沉淀
某些化学试剂能与蛋白质结合形成复合物沉淀。
酸性溶液中:蛋白质能与阴离子成盐形成沉淀,如三***乙酸盐、水杨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐等。
碱性溶液中:蛋白质能与阳离子形成沉淀,如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Pb2+等。
(四)加入凝聚剂(小分子)
可使细胞、细胞碎片及蛋白质等胶体颗粒去除。
凝聚:在某些电解质作用下,使胶体粒子的扩散双电层的排斥电位降低,破坏了胶体系统的分散状态,而使胶体粒子聚集的过程。
胶体稳定的因素:电荷、水化层
电解质能中和电荷、破坏水化层
与蛋白质盐析的机理相同。