發(fā)布時間:2012-09-27 14:56:38
由于發(fā)酵代謝產物的多樣性和每一種代謝產物性質的多樣性,因而提取與精制生物發(fā)酵消泡劑與發(fā)酵產物的方法也是多種多樣的。但是,任何一種提取的方法,都是利用目的物與雜質特性上的差異,采用不同的方法和工藝路線,使目的物與雜質移于不同的相中而得到分離、濃縮及純化。通常目的物的分子量、結構、極性、兩性電解質性質,在各種溶劑中的溶解性、沸點以及對pH、溫度和溶劑等化學藥物的敏感性等都是決定分離、提取與精制的基本因素。
生物發(fā)酵消泡劑及發(fā)酵液是否需要預處理和過濾是根據不同的方法需要而定的。一般說,發(fā)酵液預處理與過濾的目的主要有三種:其一是除去可溶性雜質。在生物發(fā)酵消泡劑及發(fā)酵液的雜質中,對提煉影響較大的是可溶性蛋白質、高價金屬離子和有機雜質等。如用離子交換法提煉時,蛋白質和高價金屬離子的存在會影響樹脂的吸附量;用溶媒萃取法提煉時,蛋白質存在會產生乳化,使溶媒相與水相分離困難;用鈣鹽法提取檸檬酸時,生物發(fā)酵消泡劑及發(fā)酵液中如有過量草酸存在,則會降低檸檬酸鈣鹽的純度;其二是由于發(fā)酵液中含殘?zhí)?,含植物油等消沫劑;或發(fā)酵周期過長,菌體自溶或發(fā)酵液染噬菌體后,使得核酸、蛋白質及其它粘性有機物質增多,粘性增強,都會給過濾造成困難;其三是有些發(fā)酵產物如胞內酶、核酸、蛋白質等是細胞內物質,需要先分離收集菌體細胞,并把細胞破碎后才能進一步提取。
(一)發(fā)酵液的預處理
1.蛋白質的沉淀:可用等電點法、熱沉淀和鹽析法。此外,還有采用加酒精、丙酮等有機溶劑使蛋白質變性沉淀。
2.高價金屬離子的沉淀:如加草酸或磷酸使生成草酸鈣或生成磷酸鈣、鎂沉淀,草酸鈣還能促進蛋白質的凝固。鐵離子加入黃血鹽,形成普魯士藍沉淀而除去。
3.有機雜質的沉淀:生物發(fā)酵消泡劑及發(fā)酵液中的有機雜酸(如葡萄糖酸、草酸和檸檬酸能與Ca2+,Mn2+和Zn2+等陽離子形成膠凝沉淀而充分清除,同時還能吸附包著大量鐵離子、色素等物質)。
4.細胞破碎:破壞細胞理想的方法是僅僅破壞微生物的細胞壁,而對所需產物無破壞作用。破碎細胞的方法很多,有化學法(堿或去污劑裂解、溶劑浸出法)、酶法、物理法(冷凍與加熱交替溶化法、加熱裂解法、滲透壓破裂法和超聲波破裂法)、機械法(振蕩摩擦法、磨碎法、格壓法)和脫水干燥法(溶劑干燥、氣流干燥和冷凍干燥)。
(二)發(fā)酵液過濾
發(fā)酵液的過濾特性受菌種、培養(yǎng)基成分和發(fā)酵狀況等多種因素制約。菌種中細菌過濾最難;其次是放線菌。過濾速度還隨殘?zhí)?、消泡油、菌絲自溶、生物發(fā)酵消泡劑及發(fā)酵液染菌膠粘物質增加而降低。
改善過濾性能的方法是加入一些反應劑或助濾劑。助濾劑是一種不可壓縮的多孔微粒,其作用在于形成一層極為微密的濾層,截留懸浮物質,隔離了可壓縮的膠體物質與過濾介質的直接接觸,保證了過濾作業(yè)的順利進行。工業(yè)上使用的助濾劑是硅藻土(硅酸鹽粉末)、珍珠巖粉、活性炭、紙漿等。加入反應劑的目的在于它們相互作用或和某些可溶性鹽類發(fā)生反應生成不溶性沉淀,其沉淀能防止菌絲粘接成塊狀,沉淀本身也可作助濾劑。例岔口,發(fā)酵液中加入磷酸氫二鈉和氯化鈣,形成磷酸三鈣沉淀,這種新生的磷酸鈣鹽有較大的吸附表面,能將菌體及其它懸浮的粒子相互凝聚而沉降。
本文參考《發(fā)酵微生物學》一書。
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