色谱技术——细胞分离与破碎

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1、第二章细胞分离与破碎69/2/2021199固液分离的类型1、过滤(重力过滤器、压滤器、真空过滤器)2、离心3、重力沉降9/2/2021299发酵液的组成悬浮液：指固体颗粒在0.1m以上的固液分散体系。生物细胞培养液基本上也是悬浮液。培养液的组成：水70-80%+固体细胞及碎片20-30%(对微生物发酵)+少量的代谢成物+细胞破裂后的内容物+残存的培养基成分9/2/2021399培养液的基本特征A、细胞成分及碎片大小不一，颗粒大小，分离成本。B、固液密度相近，黏度高：沉降和离心分离困难C、固体成分可压缩可变形+高黏度：过滤困难，黏附在滤布，错流过滤形成凝胶层D、动植物细胞抗剪切

2、力差：错流膜过滤和离心等不适E、流变性复杂，非牛顿型流体。青霉素发酵液为卡森型流体，120h链霉素发酵液为拟塑性流体，灰色链丝菌发酵液为塑性流体。这些造成细胞难于分离9/2/2021499备注在高分子液体范畴内，可以粗略地把非牛顿型流体分为：纯粘性流体，但流动中粘度会发生变化，如某些涂料、油漆、食品等。粘弹性流体，大多数高分子熔体、高分子溶液是典型的粘弹性流体，而且是非线性粘弹性流体。一些生物材料，如细胞液，蛋清等也同属此类。流动性质有时间依赖性的流体。如触变性流体，震凝性流体。9/2/2021599对微小而形状多变的微生物细胞，发酵液和其它生物溶液的固液分离就变得复杂了。一般，由于

3、料液通常都是高的非牛顿粘度流体或者是高度可压缩滤饼，发酵液和其它生物溶液是极其难以过滤的，因此，必须对这些生物分离程序进行修改。9/2/2021699预处理预处理的目的:改变发酵液的物理性质(黏度、颗粒大小、颗粒稳定性等)，固液分离速度，分离器分离效率。目标产物转移其中一相(多数为液相)；9/2/20217991、加热最简单、最经济的预处理方法是加热，加热不仅可以增加料液的操作特性，也可以对其进行灭菌。但加热变性的方法只适合于对热稳定性的产物。加热可产生：黏度、促凝聚、固体成分体积、破坏凝胶结构、增加空隙率、去蛋白9/2/20218992、调pH值：方法简单有效、成本低廉p

4、H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可改善其过滤特性。对于氨基酸、蛋白质等两性物质作为杂质存在于液体中时，常采用调pH至等电点使两性物质沉淀。另外，在膜分离中，发酵液中的大分子物质易与膜发生吸附，常通过调整pH，改变易吸附分子的电荷性质，以减少吸附造成的堵塞和污染。此外，细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在某个pH下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于固液分离。9/2/20219993、凝聚和絮凝通过电解质的加入促进原始溶液的凝聚和絮凝主要作用为增大混合液中悬浮粒子的体积，提高固液分离速度，同时可除去一些杂质。9/2/20211099凝聚和絮凝是两种方法，两个概念。

5、凝聚：指在投加的化学物质（铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成１mm大小块状凝聚体的过程。絮凝：指使用絮凝剂（天然的和合成的大分子量聚电解质）将胶体粒子交联成网，形成10mm大小絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。9/2/20211199凝聚：胶体粒子(10-100nm)中性盐促进下脱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，形成絮凝团的过程机理：架桥作用9/2/20211299凝聚和絮凝技术能有效的改变细胞菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态,使其聚集起来,增大体积以便固液分离,常用于菌体细小

6、而且黏度大的发酵液的预处理中.9/2/20211399发酵液的带电现象发酵液中的细胞、菌体或蛋白质等胶体粒子的表面，一般都带有电荷，带电的原因很多，主要是吸附溶液中的离子或自身基团的电离。通常发酵液中细胞或菌体带有负电荷，由于静电引力的作用使溶液中带相反电荷的粒于（即正离子）被吸附在其周围，在界面上形成了双电层。9/2/20211499凝聚剂种类：A、无机盐类：如硫酸铝、明矾、硫酸铁、硫酸亚铁、FeCl3、AlCl3、ZnCl2、硫酸镁等；B、无机碱：如Al(OH)3、Fe(OH)3、Ca(OH)2、CaO等；C、聚合无机盐，如聚合铝、聚合铁。机理：A、破坏双电层，B、水解后胶体吸附

7、，C、氢键结合等。9/2/20211599絮凝剂种类：A、阳离子类，如聚丙烯酰胺(+)、聚苯烯酸二烷基胺乙酯、聚二烯丙基四胺；B、阴离子类，如聚丙烯酸纳、聚苯乙烯磺酸、聚丙烯酰胺(-)；C、非离子类，如聚丙烯酰胺(0)、环氧化乙烯。机理：絮凝剂主要起中和电荷、桥架和网络作用9/2/20211699一种颗粒均匀、质地坚硬的粒状物质，用于扩大过滤表面的适应范围，减轻细小颗粒的快速挤压变形和过滤介质的堵塞。使用方法：A、预涂层；B、按一定比率混合。助滤剂种类：硅