发酵液相对纯化技术-生物分离与纯化技术

2.1.2　发酵液的相对纯化

1.高价金属离子的去除

发酵液中主要的高价金属离子有Ca^2＋、Mg^2＋、Fe^3＋等。在后续采用离子交换提炼时，这些离子会影响树脂对生化物质的交换容量。

去除Ca^2＋，常采用草酸或草酸钠，反应后生成的草酸钙沉淀在水中溶解度很小，能将Ca^2＋较完全地去除，而且草酸钙沉淀还能促使蛋白质凝固，改善发酵液的过滤性能。

去除Mg^2＋也可用草酸，但草酸镁溶解度大，沉淀不完全，一般加入三聚磷酸钠，它形成三聚磷酸钠镁可溶性配合物后，即可消除对离子交换的影响。

Mg^2＋＋Na₅P₃O₁₀─→MgNa₃P₃O₁₀＋Na^＋

还可加入磷酸盐，使生成磷酸镁盐沉淀而除去。

去除Fe^3＋可加入黄血盐，形成普鲁士蓝沉淀而除去。

4Fe^3＋＋3K₄Fe（CN）₆─→3Fe₄［Fe（CN）₆］₃↓＋12K^＋

2.杂蛋白的去除

可溶性蛋白质的存在，对后续的纯化操作影响很大，如降低离子交换和吸附法提取时的交换容量和吸附能力；在用有机溶剂法或双水相萃取时，易产生乳化现象，使两相分离不清；在常规过滤或膜过滤时，易使过滤介质堵塞或受污染，影响过滤速率等。

除去杂蛋白的方法较多，有沉淀法、吸附法、变性法等。(www.xing528.com)

（1）沉淀法。

蛋白质在酸性溶液中，能与一些阴离子，如三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等形成沉淀；在碱性溶液中，能与一些阳离子，如Ag^＋、Cu^2＋、Zn^2＋、Fe^3＋和Pb^2＋等形成沉淀。还有其他的沉淀方法，如等电点沉淀法、盐析法、有机溶剂沉淀法、反应沉淀法。这些沉淀方法既可作为除杂质的方法，也可以作为提取目标产物的技术手段。

（2）吸附法。

吸附法是加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白而使之除去。例如：在枯草芽孢杆菌发酵液中，加入氯化钙和磷酸氢二钠，两者生成庞大的凝胶，把蛋白质、菌体及其他不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，从而可加快过滤速率。

（3）变性法。

加热，大幅度调节pH值，加乙醇、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等使蛋白质变性，变性蛋白质溶解度较小。例如：在抗生素生产中，常将发酵液pH值调至偏酸性范围（pH2～3）或偏碱性范围（pH8～9）使蛋白质凝固，一般在酸性条件下除去的蛋白质较多。如链霉素生产中，采用调pH值至酸性（pH3.0），加热至70℃，维持30min的方法来使蛋白质变性，能使过滤速度增大10～100倍，滤液黏度可降低1/6。又如柠檬酸发酵液，可加热至80℃以上，使蛋白质变性凝固和降低发酵液黏度，从而大大提高了过滤速度。但采用变性法有一定的局限性，如加热法只适合于对热较稳定的目的产物；极端pH值也会导致某些目的产物失活，并且要消耗大量酸碱；有机溶剂法通常只适用于所处理的液体数量较少的场合。

3.不溶性多糖的去除

当发酵液中含有较多不溶性多糖时，黏度增大，液、固分离困难。酶解法可将混合液中的不溶性多糖物质酶解，使其转化为单糖以提高过滤速度。如在发酵液中加淀粉酶，能将培养基中多余的淀粉水解，可使过滤速度提高5倍以上。

4.有色物质的去除

发酵液中的有色物质可能是微生物在生长代谢过程中分泌的，也可能是培养基（如糖蜜、玉米等）带来的。一般使用活性炭、离子交换树脂等吸附剂来脱色。如柠檬酸发酵液用活性炭脱色、果胶酶发酵液用盐型强碱性阴离子交换树脂脱色等。