微生物发酵后发酵液成分通常较复杂，其中大部分是水，其次是微生物或动植物细胞或碎片及少量未用完的华体会体育最新地址，除此之外还有一定量的代谢产物。不管我们所需要的产物是胞内还是胞外，首先都要进行发酵液的预处理和固液分离，才能进行后续操作。

对于胞外产物，可先将菌体或其他悬浮杂质去除，再从澄清的滤液中提取目的产物；

对于胞内产物，首先富集菌体，再进行细胞破碎和碎片分离，然后提取胞内产物。

固液分离常用方法有过滤和离心两种方式。然而对于细菌及某些放线菌，菌体细小，料液粘度大，不能直接过滤。若用高速离心，能耗很大，设备昂贵。若用膜分离技术，易产生膜污染，通量降低。因而，在固液分离前对发酵液进行预处理而使后续的固液分离效果及效率提高不适为一条不错的途径。目前常用的发酵液预处理方法有:加水稀释+加热法、pH法、凝聚和絮凝、加入反应剂及加入助滤剂等。

1、加水稀释和加热法

加水稀释和加热法通常能够降低发酵液的粘度而改变其流动性而更有利于后续固液分离。加热法是最简单、最经济的预处理方法。一般加热的温度采用65-80℃。加热不仅可以增加料液的操作特性，也可以使杂蛋白变性聚集，同时发酵液可获得巴氏灭菌的作用。

然而，热处理方法只适合于对热稳定性的目的产物。另一方面，热处理常常会对发酵液质量产生影响，特别是会使色素增多，同时温度升高常使发酵液中的一些水解酶活力升高，目标产物有受酶水解的危险。

2、pH法

pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH值可改善其过滤特性。对于发酵液中的菌体细胞等蛋白质成分，其等电点都在酸性范围内（pH 4.0-5.5），通过向发酵液中加酸调节发酵液的pH至蛋白质的等电点范围，可促使蛋白质变性凝结成颗粒从而过滤除去；在膜过滤中，发酵液中的大分子物质易与膜发生吸附，通过调整pH值改变易吸附分子的电荷性质，即可减少堵塞和污染；细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在某个pH值下 也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤的进行。

3、加入反应剂

在发酵液中加入反应剂及某些可溶性盐类而不影响目的产物并能与杂质发生反应生成不溶性沉淀，可消除发酵液中某些杂质对过滤的影响，提高过滤速率。如CaSO₄，AlPO₄等，生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构，沉淀同时又可作为助滤剂，且能使胶状物和悬浮物凝固，改善过滤性能。在以多糖为碳源的发酵产物中，发酵液中含有不溶性多糖物质，用酶将其转化为单糖，以提高过滤速率。

4、加入助滤剂

发酵液中的菌体细胞、凝固蛋白等悬浮物往往颗粒细小且受压易变形，直接过滤容易造成滤布等过滤介质的滤孔被堵塞，导致过滤困难。为了改善发酵液的过滤速率，通常在发酵液预处理过程中添加助滤剂。助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。悬浮液中大量的细微胶体粒子被吸附到助滤剂的表面上，改变了滤饼结构，降低了过滤阻力。常用的助滤剂有硅藻土、珍珠岩粉、活性炭、石英砂、石棉粉以及白土等非金属矿物质，以及纤维素(如锯末、甘蔗芯)、淀粉等有机质。矿物质助滤剂的助滤效果良好，但影响滤饼的综合利用。如菌体滤饼中掺入矿物质助滤剂后蛋白质含量降低。

助滤剂的使用方法有三种：一种是在过滤介质表面预涂助滤剂，另一种是将其直接加入发酵液，也可两种方法同时使用。在选择和使用助滤剂时，应根据目的产物、过滤介质和过滤情况选择助滤剂的种类、粒度和添加量的使用。

5、凝聚和絮凝

凝聚和絮凝技术的原理是向发酵液中添加化学药剂，改变菌体细胞及蛋白质等胶体粒子的分散状态，使其聚集成较大的颗粒，便于过滤。凝聚与絮凝常用于黏度大但菌体细小的发酵液的预处理。

凝聚指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度用凝聚值表示。反之离子的价数越高，凝聚值就越小，即凝聚能力越强。

Al³⁺>Fe³⁺>H⁺>Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺>Na⁺>Li⁺

常用凝聚电解质有硫酸铝，氯化铝，三氯化铁，硫酸亚铁，石灰和硫酸锌等。

絮凝指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分子质量可高达数万至一千万以上，它们具有长链状结构，其链节上含有许多活性官能团，包括带电荷的阴离子或阳离子基团以及不带电荷的非离子型基团。目前使用的絮凝剂包括三大类：

• 有机高分子聚合物：如聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍生物；

• 无机高分子聚合物：如聚合铝盐、聚合铁盐等；

• 天然有机高分子絮凝剂:如聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等。

影响絮凝常见因素分析：

（1）高分子絮凝剂的性质和结构对絮凝作用的影响

通常情况下，线型结构的有机高分子絮凝剂，絮凝作用较好。而环状或支链结构的有机高分子絮凝剂的絮凝效果较差。随着高分子絮凝剂分子量增大，链增长，可使架桥效果更明显，所以通常情况下，絮凝剂的相对分子量越大，絮凝作用越好。絮凝剂的相对分子量最好在250000以上。然而分子量也不能超过一定的限度，因为随分子量提高，高分子絮凝剂的水溶性降低，因此分子量的选择也应适当。

（2）絮凝剂的用量对絮凝作用的影响

一般情况下，发酵液中的絮凝剂浓度增加有助于架桥充分，絮凝作用的效果随着絮凝剂用量的增加而增大，当絮凝剂的用量达到一定值时，絮凝作用达到最佳效果。但再增加用量时，絮凝效果反而下降，因为絮凝剂过量时会使形成的絮凝体重新变成稳定的胶体。絮凝剂的用量与溶液中悬浮物的含量有关，所以最佳的絮凝剂用量应通过实验来确定。

（3）pH对絮凝作用的影响

pH值的变化常会影响离子型絮凝剂中功能团的电离度，如由于电离度增大而使絮凝剂链节上相邻离子基团间的静电排斥作用增大，从而使分子链从卷曲状态变为伸展状态，架桥能力提高。一般情况下，阳离子型的絮凝剂适合在酸性和中性的pH值环境中使用；而阴离子型絮凝剂适合在中性和碱性的环境中使用。

（4）温度对絮凝作用的影响

温度过高或过低都对絮凝不利，一般在20～30℃之间为宜。水温过高时，化学反应速度过快，形成的絮凝体细小，并使絮凝体的水合作用增加，同时能量的消耗也增大。水温过低，有些絮凝剂的水解反应变慢，水解时间过长，效率降低；同时温度低，水的粘度变大，也会增加水对絮凝体的撕裂作用，使絮凝体变得细小，不易分离。

（5）搅拌对絮凝作用的影响

絮凝初期，颗粒聚并快，此时搅拌应强一些，絮凝后期，颗粒聚并速度变慢，搅拌应降低。加大搅拌，增加速度梯度有利于颗粒聚并，但太大时，剪切力会导致絮凝体破裂。

未经允许不得转载：hth网页入口»分离纯化：发酵液预处理常用方法（水稀释&加热法、pH法、凝聚、絮凝、反应剂、助滤剂）