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第三章发酵液预处理与固液分离1.加水稀释法（稀释后要过滤速率提高的百分比要大于加水量）1.降低液体黏度2.加热法2.调整PH（如利用蛋白质的等电点）3.凝聚：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。过滤特性改变凝聚值越小，凝聚能力就越强絮凝：在有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。混凝：包括上述两种方法。4.加入助滤剂（最常见的是硅藻土）5.加入反应剂1.Ca2+:加草酸钠除杂Mg2+:加三聚磷酸钠Ca2+：加黄血盐1.沉淀法2.杂蛋白的除去：2.变性法（有加热法，调PH，加酒精，丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。）3.吸附法(加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白而除去)1.离心公式：Q=vω2ZgdvLS18)(2固液分离手段ctgrrgnZ)(3231322.过滤（1）板框过滤机（适合固体含量在１％—１０％的悬浮液的分离）（２）真空转鼓过滤机（适合固体含量大于１０％）（３）硅藻土过滤机（适合固体含量小于０．１％）第五章细胞破壁细胞破壁１．破壁方法：（１）珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠，石英砂，氧化铝等研磨剂一起快速搅拌或研磨，研磨剂，珠子与细胞之间的互相剪切，碰撞，使细胞破碎。（2）高压匀浆法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎。是大规模细胞破碎的常用方法。（3）超声破碎法（适合实验室用）（4）酶溶法1.外加酶法2.自溶法（1）加热法（2）干燥法（5）化学渗透法2.破碎率的测定（1）直接测定法破碎前利用显微镜计数器直接计数破碎后用染色的方法把破碎的细胞与未受损的细胞分开。即可直接计算破碎率。（2）目的产物测定法通过测定破碎液中目的产物的释放量来估算破碎率。（3）导电率测定法根据导电率随着破碎率的增加而呈线性增加第五章．溶剂萃取与浸取一、溶剂萃取过程的理论基础：——是把目标物质从第一个液相中依靠更强大的溶解力抽提到第二个液相中。如把水相中的醋酸抽提到醋乙酯中。1．萃取溶剂的选择根据萃取目标产物的介电常数，寻找极性相接近的溶剂为萃取溶剂。好的溶剂应满足以下要求：①萃取容量大，单位体积萃取溶剂能萃取大量产物；②选择性好，只萃取产物而不萃取杂物；③有利于相的分散和两相分离，与被萃取相互溶度小，且粘度小，界面传力小④易回收和再生；⑤化学致定性好，不易分解，对设备腐蚀性小；⑥经济性好，价廉易得；⑦安全性好，闪点高，对人体无毒或低毒。二．分配定律和分离因数1）分离因数若原来料液中除溶质A以外，还有溶质B，则萃取剂对溶质A、B的分离能力可用分离因数（B）来表征：平衡后：1萃取液，2萃余液B=（c1A/c1B）/(c2A/c2B)=(c1A/c2A)/(c1B/c2B)=kA/kB若A为产物，B为杂质B=k产/k杂B越偏离于1，产物与杂质越容易分离。三、水相条件对萃取的影响1）PH值k表观分配系数产物的稳定性选择性B=k产/k杂2）温度产物稳定性k3）盐析——无机盐类（硫酸铵、氯化钠等）一般可降低产物在水中的溶解度而使其更易转入有机溶剂相中，另一方面还能减小有机溶剂在水相的溶解度。如提取VB12时，加入（NHa）2so4可促其自水转到有机相。但盐的用量要适宜，防止促杂质一起转至有机相，还要考试成本，必要时可回收。4）带溶剂——能和产物形成复合物，使产物更易溶于有机相中，且该复合物在一定条件下又容易分解。四、乳化和去乳化1、乳化1）乳化——一种液体（分散相）分散在另一种不相混溶的液（连续相）体中的现象。有两种形式：水包油O/W、W/O。在乳浊液中，界面积大，物系的自由能大，故为热力学不稳定系统，时间一长，乳浊液会自行破坏。2）稳定的措施：加入表面活性剂，降低表面传力。影响稳定的因素：①表面活性剂在界面上形成的保护膜的情况。②液滴是否带电（带电、同性互斥，稳）③介质的粘度（粘大，不易聚集，稳）3）乳化给萃取带来的不良影响有机相与水相分层困难，出现两种夹带水相中夹有有机相→产物的丢失有机相中夹有水相→后续精制困难2、破乳化工业生产中，自量物系中的一些物质会成为表面活性剂，使乳化液较稳定。如在发酵液中，蛋白质就成为表面活性剂，且多形成O/W乳化液。破乳方法：①过滤或离心分离②物理法（加电解质中和离子型乳浊液的电荷）③物理法（加热、稀释、吸附等）④顶替法：加入表面活性更大，但因其碳链较短难以形成坚固的保护膜的物质，取代界面上的乳化剂。⑤转型法：向O/W中加入亲油性乳化剂，有转化成W/O倾向，又不稳定，而破乳。第二节浸取一、浸取过程1．过程浸取过程系指出溶媒进入细胞组织溶解、浸取目的产物后，变成浸取液的全部过程。1）浸油：材料与浸取溶剂混合时，溶剂首先附着于材料表面使之润湿，然后通过毛细管和细胞间隙进入细胞组织中。2）溶解：溶剂进入组织后，溶解可溶性成分。3）扩散：溶剂溶解目的产物后，具有较高的浓度，故即形成扩散点，不停地向周围扩散，这是浸取的动力。4）置换：浸取的关键在于保持最大的浓度梯度。用浸取溶剂随时置换材料周围的浓浸取液，是掌握浸出过程和设计浸出器械的关键问题。二、溶剂的选择1）原则：“相似相溶”原理。2）良好溶剂要求：①对目的产物的分配系数KD大且对目的物质的选择性高。②价廉、无毒，无腐蚀性，闪点高，无爆炸性，易于除去和回收。3）产物用途限制：食品（无毒，不能致癌）。3、增溶作用用酶或酸碱催化生物大分子发生水解反应或促使大分子溶解，使原先不溶或难溶性的生物大分子物质向可溶性的、分子量较小的生物物质转变。某些场合下，这些反应不能进行过度。如浸取或胶物质时，过度降解会降低胶体物质的成胶能力。4、固体原料预处理1）恰当地粉碎原料：以缩短固体或细胞内部溶质分子向其表面扩散的距离。过细：粉碎能耗上升有害物质的过度溶出过滤与分离困难固体床层被压实，不利于溶剂渗透和溶质的扩散2）有机溶剂浸取前，对含水物料进行干燥，否则影响浸润过程。第六章超临界流体第一节超临界流体一、临界点横坐标为温度，纵坐标为压力，100—1200的直线为等密度线。固相与液相的界线。介线：固相与气相的界线。沸腾线：液相与气相界线三重点(Tri-Point)：熔融线、升华线、沸腾线；相交点、临界点：二条互相垂直的虚线的交点，其概念可用临界温度和临界压力来解释。1、临界温度——是指高于此温度时，无论加压多大也不能使气体液化。所以沸腾线从三重点到临界温度至。2、临界压力——是指在临界温度，液化气体所需的压力。3、临界点：临界温度与临界压力相交所构成的点。二、超临界流体1、定义：是相图中，状态高于临界温度和临界压力的流体。（即虚线构出的右上角长方形区）。2、特点：在临界点的附近，密度线聚集于临界点周围，压力或温度的小范围变化，就会引起co2密度的大幅度变化。第二节超临界萃取的原理1、定义2、图6-1（a）癸酸熔点31℃，沸点269℃，常温下呈固态。至-196℃，且抽真空。（b）升温至19.5℃，真空不再，因为固体升华成气态，产生压力（3×10-6mn/g）由pv=nRT，可算出癸酸向真空中的溶解度（浓度）为3×10-6g/L。（c）用乙炔[Tc=283k,Pc=50atm]做为超临界（T=292.5,p=82atm）萃取溶剂，此时乙炔密度为0.3g/nl，接近于液体密度，溶解度为7g/l，与（b）比增加了1亿倍。（d）压力温度与（c）同，与（c）不同的是用N2代替了乙炔。由于T=292.5k距Tc=126k较远，等温线较陡，Pr=25.3382，对应的密度很小，0.06g/ml，其溶解复与（b）相近。说明了：①并非所有超临界流体溶剂在同TP下具有相同的溶解复。②溶质在超临界流体中的溶解度，与其密度有关。P越大，溶解越大，P越小，溶解越小。3、原理：由超临界流体的特点相知：在临界点附近（即工作区里），P上升或T下降则溶剂的P大幅度增加，对溶质溶解度大幅度增加，有利于溶质的萃取；而P下降或T上升，则溶剂的P大幅度减小，对溶质的溶解度将大幅度减小，有利于溶质的分离和溶剂的回收。前面我们从能量的角度，分析过溶解过程。溶剂与溶质间的分子作用力强，则溶解得好，此时作用力的大小，与溶剂的分子数量/单位体积，即密度有关，P大，溶解度大。1、定义：超临界萃取是将超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取液。第三节超临界co2萃取一、SC-Co2萃取1）纵坐标为相对含量，横坐标是混合参数（挥发性、分子量、极性、化学物性等构成。）从左→右依次为香精油组分、萜烯类、游离脂肪酸、脂肪、蜡、树脂、色素等。①水蒸气蒸馏法：获得香精油部分（萃取物）②良好的非极性溶剂（甲叉氯）：少许高聚物乘余（萃余物）③SC-co2萃取与压力、温度有关，3Ompa60℃(pB30g/△)与甲叉氯相似。（萃取多，可用其萃余物），p下降、p下降、溶解度下降，分离线左移，也可获得水蒸汽蒸馏的产品（取其萃取物）。2）全萃取物色较深，可通过改变PorT，改变co2萃取能力，来改变萃取物的色度。30mpaco2萃酒花制品绿色，14mpa为黄色。二、超临界co2（简称SC-co2）萃取的优点表6-1为一些超临界萃取溶剂的临界点性质，其中co2在工业上应用广泛。SC-co2优点：①无毒、无腐蚀性、不可燃烧，纯度高且价格低廉。②粘度低SC-co2的粘度是通常有机溶剂粘度的几十分之一，paspas3100.32.031009.003.0扩散系数大（溶质在SC-co2中扩散系数比通常液体中高出50-100倍）传质性能良好，使萃取能在相对较短的时间内完成。③Pc和Tc相对较低，适合于处理某些热敏性生物制品和天然物产品；④适合于得到萃取物的目的，也适合于获得萃取后的余留物质的场合。三、拖带剂作用拖带剂——能增加物质的溶解度和萃取选择性的辅助溶剂。如：co2添加14%丙酮后，甘油酯的溶解度增加了22倍。纯co2几乎不能从咖啡中萃取咖啡因，但加湿（水）的SC-co2因为有极性的H2co3，在一定条件下，能选择地溶解萃取极性咖啡因。第五节SC-co2萃取流程1、萃取工段十分离工段（溶质和co2分离）1）图6-9中，（A）等温条件下，萃取相，PV、膨胀、溶质分离。co2经压缩后再加至萃取槽。2）（B）为等压条件下，萃取相、升温，溶质分离。co2经压缩后再加至萃取槽。3）（C）为萃取相中的溶质由分离槽中的吸附吸附，co2再回到萃取槽中。第七章．双水相萃取技术萃取是最常用的一种液液分离方法，普通的有机溶剂萃取法由于以下原因难于应用于蛋白质分离：1。许多蛋白质都有极强的亲水性，不溶于有机溶剂；2。蛋白质在有机溶剂中易变性失活。第一节．双水相分离理论一．双水相的形成当两种混合物互相混合时，究竟是否分离或混合成一相，取决于：一为体系熵的增加，二为分子间的作用力。，分子量越大，分子间的作用力也越大两种被混合分子间如存在空间排斥力，它们的线团结构无法互相渗透，则在达到平衡后就有可能分为两相，形成双水相。广泛应用的双水相体系有：聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（DEX）体系，PEG/盐等体系。二．相图VT表示上相体积，VB表示下相体积VT/VB=BM/MT当点M向下移动时，系线长度缩短，两相差别减小，到达C点时，系线长度为0，两相间差别消失而成为一相，因此C点为系统临界点。三．物质在两相中的分配1．表面自由能的影响2．表面电荷的影响3．综合考虑4．影响分配平衡的参数（1）聚合物的影响（2）体系中无机盐离子的影响（3）体系pH的影响（4）体系温度的影响（5）体系微生物的影响第八章反胶团萃取第一节概述反胶团的微小界面和微小水相具有两个特异性功能：（1）具有分子识别并允许选择性头国的半透膜的功能；（2）在蔬水性环境中具有使亲水性大分子如蛋白质等保持活性的功能。第二节反胶团的形成一．反胶团的构造当向非极性溶剂中加入表面活性剂时，如表面活性剂的浓度超过一定的数值时，也会在非极性溶剂内形成表面活性剂的聚集体。与在水相中不同的是，非极性溶剂内形成的表面活性剂聚集体，与蔬水性的非极性尾部向外，指向非极性溶剂，而极性头向内，与在水相中形成的微胶团方向相