【正文】 可分為：強堿性、中堿性和弱堿性3，兩性離子交換劑4，選擇性離子交換劑5，吸附樹脂6，電子交換樹脂三、影響離子交換速度的因素1，樹脂顆粒的大?。?，樹脂的交聯(lián)度；3，溶液中離子濃度；4，溫度；5，離子的大小；6，離子價；7，樹脂強弱。交換反應(yīng)都是平衡反應(yīng)，但在層析柱上進行時，由于連續(xù)添加新的交換溶液，平衡不斷按正方向進行，所以可以把離子交換劑上的原子離子全部洗脫下來，同時溶液中的離子全部被交換并吸附在樹脂上。3， 溶液pH值的影響 pH值影響某些化合物的離解度。吸附速度主要與顆粒度和孔徑分布有關(guān)，顆粒度越小，吸附速度就越快，但壓頭損失要增大。五、吸附劑的基本要求1，吸附劑要求顆粒密度小，表面積大，但孔隙也不能太多，否則被吸附物質(zhì)不易被洗脫。2，缺點吸附法選擇性差、收率不高。2，等電點沉淀法的優(yōu)缺點優(yōu)點：很多蛋白質(zhì)的等電點都在偏酸性范圍內(nèi)，而無機酸通常價較廉，井且某些酸，如磷酸、鹽酸和硫酸的應(yīng)用能為蛋白質(zhì)類食品所允許。（4）一種蛋白質(zhì)的溶解度通常會由于另一蛋白質(zhì)的存在而降低。溫度的高低會影響到已沉淀的蛋白質(zhì)復(fù)溶。4，常用的有機溶劑常用的有機溶劑有：乙醇、甲醇、丙酮、異丙醇。在低離子強度或純水中，蛋白質(zhì)溶解度大多數(shù)在一定范圍內(nèi)是隨著溫度增加而增加的。但必須注意在水中或稀鹽溶液中測得的蛋白質(zhì)等電點與高鹽濃度下所測的結(jié)果是不同的。蛋白質(zhì)在不同電解質(zhì)中的鹽析效應(yīng)從圖可知不同鹽類對同一蛋白質(zhì)的鹽所效應(yīng)具有不同的“Ks”值，Ks值可由各種益的鹽析曲線的斜率表示。在進行分離的時候，一般從低離子強度到高離子強度，順次進行。KsI1 這里的I1是蛋白質(zhì)開始沉淀時的離子強度。（2）選擇中性鹽應(yīng)注意的問題使酶沉淀完全、收率高；且有利于酶的提純，而本身又易去除。由于其濃縮作用常大于純化作用，因而沉淀法通常作為初步分離的一種方法，用于從去除了菌體或細胞碎片的發(fā)酵液中沉淀出生物物質(zhì)，然后再利用色層分離等方法進一步提高其純度。真空干燥適用于細菌的干燥。滲透壓沖擊的方法僅對細胞壁較脆弱的菌，或者細胞壁預(yù)先用酶處理，或合成受抑制而強度減弱時才是合適的。 （5）酶解法利用酶反應(yīng)，分解破壞細胞壁上特殊的鍵，從而達到破壁的目的。1，微生物細胞的破碎技術(shù)常見的細胞破碎方法有：機械方法（球磨機、高壓勻漿器、Xpress法、超聲波破碎）和非機械方法（酶解法、滲透壓沖擊、凍結(jié)和融化、干燥法、化學法）（1）球磨機 研磨是常用的一種方法，它將細胞懸浮液與玻璃小珠、石英砂或氧化鋁一起快速攪拌或研磨，使達到細胞的某種程度破碎。一種較好的解決辦法是過濾前在轉(zhuǎn)鼓面上預(yù)鋪一層助濾劑，操作時，用一把緩慢向鼓面移動的刮刀將濾餅連同極薄的一層助濾劑一起刮去，這樣使過濾面積不斷更新，以維持正常的過濾速度。對于菌體較細小，粘度較大的發(fā)酵液，可加入助濾劑或采用絮凝等方法預(yù)處理后進行壓濾。并且在發(fā)酵液中不會引入其它陽離子而影環(huán)環(huán)絲氨酸的離子交換吸附。使得預(yù)覆蓋層的部分孔被堵塞，影響了滲透性。細菌發(fā)酵液的菌體更細小，因此，過濾十分因準，如不用絮凝等方法預(yù)處理發(fā)酵液，往往難以采用常規(guī)過濾的設(shè)備來完成過濾操作。過濾就是將懸浮在發(fā)酵液中的固體顆粒與液體進行分離的過程。在絮凝過程中，常需加入一定的助凝劑以增加絮凝效果。2，雜蛋白質(zhì)的去除方法（1）熱變性（2）沉淀（3）大幅度改變pH3，發(fā)酵液的凝聚和絮凝凝聚和絮凝的概念，過去常?；煜F(xiàn)已趨于明確區(qū)分開來。草酸溶解度較小，故用量大時，可用其可溶性鹽，如草酸鈉。（2）初步分離 ：目的是除去與產(chǎn)物性質(zhì)差異較大的雜質(zhì)，為后道精制工序創(chuàng)造有利條件。培養(yǎng)液中所欲欲提取的生物物質(zhì)濃度很低，但雜質(zhì)含量卻很高，特別是利用基因工程方法產(chǎn)生的蛋白質(zhì)常常伴有大量性質(zhì)相近的雜質(zhì)蛋白質(zhì)。實踐證明，在谷氨酸發(fā)酵中，采用這個方法可獲得較好的效果。同時要把好種子關(guān)，實現(xiàn)嚴格的無菌操作，搞好生產(chǎn)場地的環(huán)境衛(wèi)生。這是因為細菌芽孢較耐干熱而不耐濕熱的緣故。抑菌劑要事先經(jīng)過試驗，確實證明不妨礙生產(chǎn)菌的生長和發(fā)酵才能使用。但也有在發(fā)酵完畢后，將空罐保壓不滅菌就進連消好的培養(yǎng)基，這要根據(jù)各廠的生產(chǎn)菌株特性和生產(chǎn)設(shè)備等具體情況而定。實踐證明：滅菌時泡沫嚴重的，就不易滅透。四、滅菌操作中的有關(guān)問題1，蒸汽和滅菌操作罐壓1公升/厘米2，料溫120℃并維持一定時間是一般實罐滅菌(即培養(yǎng)基的分批滅菌)的操作規(guī)范。生產(chǎn)時各罐的發(fā)酵時間要盡量叉開，使空氣流量均勻。 采用活性炭棉花作為過濾介質(zhì)的空氣過濾器，活性炭受到氣流的沖擊互相碰撞、摩擦而破碎并逐漸灰化，使活性炭的體積減小空間增大，上下兩端的棉花受空氣的頂撞力而逐漸改變位置(見圖714)。6，不合理補料管配置造成的死角不合理的補料管配置 合理的補料管配置7，壓力表安裝不合理形成的死角A：不合理；B：合理三、空氣過濾器 工業(yè)用的空氣除菌系統(tǒng)中的空氣過濾器一般都比較龐大，如果其中的纖維鋪設(shè)不勻，密的部分阻力大，松的部分阻力小，就會使較多的空氣沿著阻力小的部分流出，從而形成短路。 (2)微孔接種法。不銹鋼皮怎樣會鼓起的呢？因為作為襯里的不銹鋼皮較薄，在培養(yǎng)液分批滅菌或空罐滅菌時，發(fā)酵罐經(jīng)加熱后再行冷卻，如果此時不及時通入無菌空氣保持一定壓力，那末會因蒸汽的突然冷凝體積減小而形成真空將襯里吸出，嚴重者造成破裂。大的發(fā)酵罐，為了減少攪拌軸的擺動，罐底裝有底軸承，軸承支架處也容易堆積菌體。發(fā)酵罐及其管路如有死角存在，則死角內(nèi)潛伏的雜菌不易殺死，會造成連續(xù)染菌，影響生產(chǎn)的正常進行。故對于排氣和下水管路要考慮發(fā)酵的特點進行配置，對于容易染菌的場合還是以每臺發(fā)酵罐具有獨立的排氣、下水管路為宜。 （2）法蘭連接法蘭連接密封可靠，壓力、溫度和管徑的適用范圍大，但費用較高。4)檢修方便。操作時用扳手過分關(guān)緊，會使閥桿彎曲，彎曲后的閥桿不僅啟動費力，并且使填料部分不緊密而引起滲漏，操作中需要注意。目前使用的大小閥門大多采用截止閥和橡膠隔膜閥。每年大修時需檢查鋼板減簿的程度。為了及早發(fā)現(xiàn)漏孔予以排除，冷卻管要定期檢查作滲漏試驗。管內(nèi)冷卻介質(zhì)一般為井水或自來水，因水的化學成分和流動時的沖擊以及加熱時蒸汽沖擊的影響，管內(nèi)壁也會引起腐蝕及磨損。此種搖瓶機結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工安裝要求比往復(fù)式高，造價也較貴。據(jù)有關(guān)文獻報導(dǎo)，當沖程為10厘米、往復(fù)頻率為200次/分，分，大氣壓；當沖程為5厘米、往復(fù)頻率240次/分時，分，大氣壓。 （3）搖瓶機 搖瓶機(亦稱搖床)是培養(yǎng)好氣菌的小型試驗設(shè)備或作為種子擴大培養(yǎng)之用，常用的搖瓶機有往復(fù)式(圖72)和旋轉(zhuǎn)式(圖74)兩種。（2）滅菌鍋 滅菌鍋是一種壓力容器，作為培養(yǎng)種子及小型試驗用具的滅菌之用，有立式和臥式兩種。紫外線能穿過石英但不能透過玻璃。種子培養(yǎng)的設(shè)備和裝置有無菌室、滅菌鍋和搖瓶機等。在檢查時如平板上出現(xiàn)的是淺綠色菌落(革蘭氏陰性桿菌)，由于這種菌主要生存在水中，所以發(fā)酵罐的冷卻管或夾套滲漏所引起的可能性較大。另外，采用培養(yǎng)基連續(xù)滅菌系統(tǒng)時，那些用連續(xù)滅菌進料的發(fā)酵罐都出現(xiàn)染菌，可能是連消系統(tǒng)滅菌不徹底所造成的。下面根據(jù)發(fā)酵工廠的生產(chǎn)經(jīng)驗，從一般染菌的現(xiàn)象來分析引起染菌的可能原因。5，季節(jié)染菌率：統(tǒng)計不同季節(jié)的染菌率，可以采取相應(yīng)的措施制服染菌。只要我們思想上重視，對各個因素和環(huán)節(jié)周密考慮、嚴格掌握，是完全可以避免和減少污染的。尤其是無菌程度要求高的液體深層發(fā)酵，污染防止工作的重要性更為突出。平板劃線法的缺點是需經(jīng)較長時間培養(yǎng)(一般要過夜)才能判斷結(jié)果，且操作較繁瑣，但它要比顯微鏡能撿出更少的雜菌。對產(chǎn)品的純度有較大影響。尤其是無菌程度要求高的液體深層發(fā)酵，污染防止工作的重要性更為突出。如污染嚴重，可采取措施提前放罐四，不同染菌途徑對發(fā)酵的影響種子帶菌：種子帶菌可使發(fā)酵染菌具有延續(xù)性空氣帶菌：空氣帶菌也使發(fā)酵染菌具有延續(xù)性，導(dǎo)致染菌范圍擴大至所有發(fā)酵罐培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底：一般為孤立事件，不具有延續(xù)性設(shè)備滲漏：這種途徑造成染菌的危害性較大五，染菌對產(chǎn)物提取和產(chǎn)品質(zhì)量的影響1，對過濾的影響發(fā)酵液的粘度加大；菌體大多自溶；由于發(fā)酵不徹底，基質(zhì)的殘留濃度加度。目前生產(chǎn)上常用的檢查方法有：①顯微鏡檢查；②平板劃線檢查；③肉湯培養(yǎng)檢查。檢查的一般時間或工序見下表。因此，染菌問題是影響產(chǎn)率和后工序操作的主要因素之一，必須予以重視。3，不同品種發(fā)酵的染菌率：統(tǒng)計不同品種發(fā)酵的染菌率，有助于查找不同品種發(fā)酵染菌的原因。但在發(fā)酵生產(chǎn)中，往往因為生產(chǎn)過程的環(huán)節(jié)很多，同時各工廠的生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)品種類和管理措施不盡相同，引起染菌的原因比較復(fù)雜，有時不能及時找出而耽誤了生產(chǎn)。所以對于空氣系統(tǒng)必須定期經(jīng)常檢查。5，從染菌的類型來分析所染雜菌的類型也是判斷染菌原因的重要依據(jù)之一。第四節(jié)發(fā)酵染菌的防止一、種子帶菌的原因及防止1，帶菌的原因（1）無菌室的無菌條件不符合要求；（2）培養(yǎng)基滅菌不徹底；（3）操作不當。無菌室的每個套間一般都用紫外線滅菌。 在種子的無菌條件不要求很高的情況下，可以不采用無菌室而直接用無菌箱進行操作，但無菌要求很高的情況下，即使在無菌室內(nèi)還要用無菌箱操作。 通入蒸汽后使瓶內(nèi)培養(yǎng)基溫度達到121186。 往復(fù)式搖瓶機(圖72)是利用曲柄原理帶動搖床作往復(fù)運動，機身為鐵制或木制的長方形框子，有一層至三層托盤，托盤上開有圓孔備放培養(yǎng)瓶，孔中凸出一三角形橡皮，用以固定培養(yǎng)瓶并減少瓶的震動，傳動機構(gòu)一般采用二級皮帶輪減速，調(diào)換調(diào)速皮帶輪可改變往復(fù)頻率。 旋轉(zhuǎn)式搖瓶機是利用旋轉(zhuǎn)的偏心軸使托盤擺動，托盤有一層或兩層，可用不銹鋼板、銅板、塑料板或木板制造。這些漏孔很小，特別是不銹鋼材料形成的漏孔更小，有時肉眼不能直接覺察，需要通過一定的試漏方法才能發(fā)現(xiàn)。需要將管外壁的污垢鏟除后，將管子烘干，管內(nèi)加水壓，才能發(fā)現(xiàn)滲漏的部位。采用不銹鋼制造的冷卻管，耐腐蝕情況比普通鋼管要好得多，產(chǎn)生漏孔的機會也比普通鋼管少。所以，與發(fā)酵有關(guān)的管路不能同一般化工廠的化工管路完全一樣，而有其特殊的要求。截止閥在使用中經(jīng)常發(fā)生以下兩個問題： ①閥心軋壞。隔膜閥有以下優(yōu)點： 1)嚴密不漏。由于管路受冷熱和震動的影響，活接頭的接口易松動，使密封面不能嚴密而造成滲漏。（三）管路的配置 1，排氣管與下水管發(fā)酵廠中若干發(fā)酵罐的排氣管路大多匯集在一條總的管路上，以節(jié)約管材，下水管亦然。在滅菌操作時，將旁路閥門打開，使蒸汽自由通過。2，渣滓在罐底與用環(huán)式空氣分布管所形成的死角 培養(yǎng)基中如果含有鈣鹽類及固形物，在發(fā)酵罐的攪拌功率較小和采用環(huán)式空氣分布管的情況下，由于在滅菌時培養(yǎng)基得不到強有力的翻動，罐底會形成一層1—2毫米甚至更厚的膜層(圖79)。3，不銹鋼襯里的死角 某些有機酸的發(fā)酵對碳素鋼有腐蝕時，小型發(fā)酵罐通常采用不銹鋼制造。 采用復(fù)合鋼板(將兩種不同材質(zhì)的鋼板軋合為一體的鋼板)制造發(fā)酵罐，因為兩層鋼板緊密結(jié)合在一起，中間沒有空隙，所以不會產(chǎn)生上述問題，是一種理想的材料。另外排氣管的直徑太大，滅菌時蒸汽流速小也會使管中部分耐熱菌不能全部殺死。對于棉花過濾器最合適的充填密度是160~180公斤／米3；玻璃纖維是130~180公斤／米3左右。要根據(jù)發(fā)酵的特點和要求選用合理的空氣流程并選用高效的氣液分離設(shè)備(如氣液過濾網(wǎng))。 超細玻璃纖維紙的周圍密封要可靠，空氣閥和蒸汽閥要緩開緩閉，避免因流速突然升高將過濾紙擊穿。總之，滅菌時蒸汽壓力要求平穩(wěn)，在壓力變動較大時，操作人員需靈活掌握加以控制。有些工廠為了節(jié)約蒸汽，直接進行實罐滅菌而不進行空罐滅菌，他們只有在檢修后或在節(jié)日停工后以及春夏季節(jié)發(fā)酵罐空置了24小時以上時才進行空罐滅菌。中后期染菌，如果雜菌的生長將影響發(fā)酵的正常進行或影響產(chǎn)物的提取時，應(yīng)該提早放罐。 (2)對染菌的罐，在培養(yǎng)液滅菌前先加甲醛進行空消處理。因為噬菌體是專一性的活菌寄生體，不能脫離寄主自行生長繁殖，如果不讓活的生產(chǎn)菌在環(huán)境中生長蔓延也就堵塞了噬茵體的滋生場地和繁殖條件。4)將培養(yǎng)液重新滅菌再接種(噬菌體不耐熱，70~80℃經(jīng)5分鐘即可殺死)。對重組DNA發(fā)酵、精制蛋白質(zhì)的費用可占整個生產(chǎn)費用的80%~90%。由于生物產(chǎn)品品種多，性質(zhì)各異，故用到的單元操作很多，其中如蒸餾、萃取、結(jié)晶、吸附、蒸發(fā)和干燥等屬傳統(tǒng)的單元操作，理論比較成熟，而另一些則為新近發(fā)展起來的單元操作，如細胞破碎、膜過程和色層分離等，缺乏完整的理論，介于兩者之間的有離子交換過程等。去除會影響后續(xù)提取的高價無機離子。（2）鎂離子，可用三聚磷酸鈉它和鎂離子形成可溶性絡(luò)合物，用磷酸鹽處理，也能大大降低鈣離子和鎂離子的濃度。（2）方法在稀溶液中加入電解質(zhì)以促進凝聚和絮凝。例如，采用堿式氯化鋁和陰離子聚丙烯酰胺搭配使用的混凝方法處理2709堿性蛋白酶發(fā)酵液，發(fā)酵液pH對陰離子聚丙烯酰胺絮凝效果的影響如下圖所示。其濾渣呈緊密餅狀物，很容易從濾布上刮下來，故可采用鼓式真空過濾機過濾。2，改善過濾性能的方法發(fā)酵工業(yè)中用于改善發(fā)酵液過濾性能的方法通常有：等電點、蛋白質(zhì)變性、吸附、凝聚和絮凝、加入助濾劑、直接在發(fā)酵液中形成填充凝固劑、酶解作用。一方面作為助濾劑，另一方面還可使某些蛋白質(zhì)凝固。常用于發(fā)酵液的分離設(shè)備有：板框壓濾機、鼓式真空過濾機、離心沉降分離機 （1）板框壓濾機板框壓濾機的過濾面積大，過濾推動力(壓力差)能較大幅度地進行調(diào)整，并能耐受較高的壓力差，故對不同過濾特性的發(fā)酵液適應(yīng)性強，同時還具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低，動力消耗少等優(yōu)點，因此，目前，國內(nèi)廣泛被采用。 （2）鼓式真空過濾機鼓式真空過濾機能連續(xù)操作，并能實現(xiàn)自動化控制，但是壓差較小，主要適用于霉菌發(fā)酵液的過