• 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。 多余的磷酸根离子，还能除去钙、镁离 子。
• (7)凝聚和絮凝
• 凝聚:在中性盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，
而使胶体体系不稳定的现象。
• 絮凝：在高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶 粒形成粗大絮凝团的过程，是以物理集合为主的过程。
电荷。
•
②发酵液中的胶粒子在界面上形成双电层。
• ⑵扩散双电层结构模型：
电荷密度
-+
-+
-
+
-+
-+
-+ -+
-+
-+ -
+ +
+
+ -
+ +
-
+
+ -
-
吸附层 扩散层 吸附层 扩散层
s
+ +
+
-
-
负电荷分布
-
-
+ -
正电荷分布
距固体表面距离
滑动面
d
de
0
图14-1 胶体双电层的构造
17
• 由于
• ⑵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。 • 影响离交法及大网格树脂的吸附能力。 • 产生乳化。 • 影响膜过滤。
• 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
• 2.1.1 高价无机离子的去除方法:
• (1)去Ca2+，加草酸。
• 作用：
•
⑴生成草酸钙沉淀，同时也生成MgC2O4↓
4q
D
扩散层的有效厚度， 即stern面上的电位φ降 低到其值为1/e处的距离 ，不能直接测定。
水的介电常数
21
若溶液中存在i 离子：
1000Dk
4N e2
T•
1 Ci Zi 2
（2—2）
由式（2—1）可知：ξ∝δ，由式（2—2）可知：δ∝ 1
• 2.1.2杂蛋白的去除方法: • (1)酸化，调pH值至等电点。（HCO2、H2SO4、HCl、H3PO4）
• (2)加盐，形成沉淀。 • 酸性溶液：Protein + 阴离子→↓ • 碱性溶液：Protein + 阳离子→↓ •
• (3)加热，使蛋白质变性沉淀，同时μ↓，加快过滤速 度。
• 缺点:原液的色素增多，影响原液质量，只适用于对 热不敏感的生化物质。
• ①吸附作用 正离子被吸附
• ②热运动 正离子有离开表面的趋势
• ①②两相反作用的影响:
•
形成吸附层或紧密层：距离
胶核表面约一个离子半径的stern平面以
内，正离子被紧密束缚在胶核表面。
• 几个名词:
•stern 层 ： 相 距 胶 核 表 面 约 一 个离子半径的平面。 •滑移（动）面：当胶粒在溶液 中作相对运动时，总有一薄层 液体，随着它一起滑移，这一 薄层，厚度比吸附层稍大。
broth can be treated to isolate and purify the product, as a byproduct.
生物反应过程
生物催化剂 灭菌
空气 除菌
检测 控制系统
生物反应器
提取纯化
原材料
机械能、热能
副产品 产品 废弃物
预处理的目的
• ①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）。
14 发酵液预处理和固液分离
凝聚
沉降 絮凝
• 技术手段
其它手段
离心 过滤
固液 分离
1
• Bioseparations usually begin with the separation of biomass from broth .The separation commonly uses filtration or centrifugation as described. In many
• ② 除去部分可溶性杂质。 • ③ 改变滤液的性质（以提高过滤速度）。
2.1 发酵液的预处理
• 发酵液预处理原因？
• ⑴发酵液中菌体细小、粘度大。粘性杂质多
，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 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 会造成滤液浑浊，滤速极慢。
•
• 如: • 链霉素生产中，采用调pH至酸性（pH3.0
），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10100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。
• (4)加有机溶剂，表面活性剂。所处理的 量较小。
• (5)大幅度改变pH值。
• (6)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
生成不溶解的沉淀[CaSO4、AlPO4]。
• 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。 • 沉淀本身可作为 助滤剂。 • 使胶状物和悬浮物凝集。
• 如:
• 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 K2Zn3[Fe(CN)5]2的胶状沉淀来吸附蛋白 质。
稳相互聚集成大粒 子（1mm）。 机理： a 中和粒子表面电荷 b 消除双电层结构
• 絮凝：大分子聚电解质将胶体粒子交联成网状，
形成10mm大小絮凝团的过程
。机理：架桥作用
• 2.1.3.4 凝聚作用:
• ⑴发酵液的带电特性：
•
①发酵液中的胶体粒子表面，一般都带有负
•φs：胶核表面的电位 • φd：stern平面上的电位 •ξ：滑移面上的电位，可测定， 控制胶粒间电排斥作用的电位， 表征双电层的特征
19
• ⑷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。 • 水化层的形成: 依赖于胶体带电。
(5)胶粒发生凝聚的机理
胶体的电动电荷密度 即滑移面电荷密度
•
⑵草酸钙沉淀，能促使蛋白质凝固。
•
(2) 去 Ca2+
Mg2+
，
加
三
聚
磷
酸
钠
Na5P3O10
，
同
时
也
可
去
除
• Na5P3O10 + Mg2+→MgNa3PO10+2Na+
•
（络合物）
• (3) 去Fe3+，加黄血盐，形成普鲁士兰沉淀。
• Fe3++[Fe2+(CN)6]4-+K+=K[Fe2+(CN)6Fe3+]
cases, the desired product is in the broth. Antibiotics, are commonly in the
broth; so are extracellular enzymes, many polysaccharides, and most amino acids. In all these cases, the separated