第二章预处理
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第二章-样品的采集、保存和预处理
采样后，取一部分水样在现场测定水温、pH、电导 率、溶解氧、氧化还原电位，同时测定气压、气温、 风向、风速和相对湿度等气象因素。
2.1样品的采集和保存
生活污水和工业废水的采集 采集废水样品时，应根据排污口的污染物排放情况，合 理选择采集方法，采集废水样品时，应同时测定流量， 最为确定混合组成比例和排污量计算的依据。根据采样 时间不同，采样方法主要有以下几种：
常用的采样容器有水桶、单层采水瓶、深层采水器、 急流采水器、采水泵等，其选择取决于水体情况。 存放水样的容器常用聚乙烯瓶或桶、硬质玻璃瓶、 不锈钢瓶
2.1样品的采集和保存
食品 食品的检测项目主要有食品的营养成分、功效成分、
鲜度、添加剂及污染物等。
（1）采样方式 ★随机抽样: 总体中每份样品被抽取的几率都相同。如 食品的合格率，分析食品中某种营养素的含量是否符合 国家卫生标准。
2.2 试样的预处理
试样处理的目的：采集的大多数样品是不能直接 测定的，必须 经过适当的物理或化学处理，才能测 定。
使被测组分从复杂的样品分离出来，制成易测定的溶 液形式； 除去对分析有干扰的基体物质； 如果被测组分浓度较低还需进行浓缩或富集； 如果被测组分用选定的方法难以检测还需要进行衍生 化处理使被测组分定量转移成另一种易于检测的化合 物。
❖ 吸收液要求 1）应对被测物有较大的溶解度 2）与其发生化学反应的速度快，吸收率高 3）与后续的分析测定方法相匹配 例：测定空气中的氨气，使用稀硫酸作为吸收液
2.1样品的采集和保存
（2）固体吸附剂阻留法
适用范围：气态和蒸气态污染物
常用吸附剂：硅胶、活性炭、分子筛等。 例如：空气中苯系物、多环芳烃的测定，常使用 活性炭作为吸附剂，然后用CS2洗脱后进行分析 （3）滤纸滤膜阻留法 适用范围：尘粒状气溶胶（不易或不能被液体吸 收），如烟、悬浮颗粒物等。 常用滤纸滤膜：定量滤纸、超细玻璃纤维和有机 化学纤维滤膜。 例如： 测定空气中锰及其氧化物时，用玻璃纤维滤 纸阻留，然后用磷酸溶解
2.1样品的采集和保存
生活污水和工业废水的采集 采集废水样品时，应根据排污口的污染物排放情况，合 理选择采集方法，采集废水样品时，应同时测定流量， 最为确定混合组成比例和排污量计算的依据。根据采样 时间不同，采样方法主要有以下几种：
常用的采样容器有水桶、单层采水瓶、深层采水器、 急流采水器、采水泵等，其选择取决于水体情况。 存放水样的容器常用聚乙烯瓶或桶、硬质玻璃瓶、 不锈钢瓶
2.1样品的采集和保存
食品 食品的检测项目主要有食品的营养成分、功效成分、
鲜度、添加剂及污染物等。
（1）采样方式 ★随机抽样: 总体中每份样品被抽取的几率都相同。如 食品的合格率，分析食品中某种营养素的含量是否符合 国家卫生标准。
2.2 试样的预处理
试样处理的目的：采集的大多数样品是不能直接 测定的，必须 经过适当的物理或化学处理，才能测 定。
使被测组分从复杂的样品分离出来，制成易测定的溶 液形式； 除去对分析有干扰的基体物质； 如果被测组分浓度较低还需进行浓缩或富集； 如果被测组分用选定的方法难以检测还需要进行衍生 化处理使被测组分定量转移成另一种易于检测的化合 物。
❖ 吸收液要求 1）应对被测物有较大的溶解度 2）与其发生化学反应的速度快，吸收率高 3）与后续的分析测定方法相匹配 例：测定空气中的氨气，使用稀硫酸作为吸收液
2.1样品的采集和保存
（2）固体吸附剂阻留法
适用范围：气态和蒸气态污染物
常用吸附剂：硅胶、活性炭、分子筛等。 例如：空气中苯系物、多环芳烃的测定，常使用 活性炭作为吸附剂，然后用CS2洗脱后进行分析 （3）滤纸滤膜阻留法 适用范围：尘粒状气溶胶（不易或不能被液体吸 收），如烟、悬浮颗粒物等。 常用滤纸滤膜：定量滤纸、超细玻璃纤维和有机 化学纤维滤膜。 例如： 测定空气中锰及其氧化物时，用玻璃纤维滤 纸阻留，然后用磷酸溶解
02第二章 生物材料的预处理技术
发酵液的预处理和固液分离 胶体双电层结构
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + -
电荷密度
负电荷分布
-
正电荷分布
吸附层 扩散层 吸附层 扩散层
s
距固体表面距离
滑动面
d
de
0
图14-1 胶体双电层的构造
（一） 凝 聚 Coagulation
凝聚：胶体粒子在中性盐促进下脱稳相互聚集成 大粒子（1mm）
生物分离技术
第二章 生物材料的预处理技术
预处理和固液分离内容
提取生化物质的第一步，分两部分： 发酵液
胞外 上清液/滤液
预处理
固液分离
胞内 富集细胞
发酵液成分很复杂，包含菌（细胞）体，胞内 外代谢产物，及剩余的培养基残分等。 不管人们所需要的产物是胞内还是胞外，都首 先要进行培养液的预处理和固液分离开，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 处，才能从澄清的滤液中提取代谢产物。 对于胞外产物，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。
预处理的目的
预处理的目的：促进从悬浮液中分离固形物的速度， 提高固液分离的效率：
⑴改变发酵液的物理性质，包括增大悬浮液中固体粒 子的尺寸，降低液体黏度。 ⑵ 相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离 子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。 ⑶尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液 相）；
二 预处理-加热
第二章 生物材料预处理技术
杂质多糖的去除方法：
• 酶解法
杂质DNA的去除法： • 核酸酶水解 • 超声波破碎 • 离子交换层析或亲和层析
12
应用实例：发酵液的预处理
一、降低发酵液黏度—加热法
• 将发酵液温度升高到80℃，保温即可将其黏度降 低数十甚至数百倍 二、凝聚沉降分离悬浮物—凝聚剂法 如明矾凝聚法（测产品澄清液浊度）
–双电层（以及带同种电荷）
（图见下页）
–水化层
• 预处理应破坏料液的胶体的稳定性。
3
正电荷分布
负电荷分布
图1 胶体双电层结构
4
一、 凝聚和絮凝技术
（一）凝聚技术
凝聚技术原理：中性盐作用下，中和胶体粒子表面电 荷和脱去其水化层而使胶体粒子沉淀。 中和电荷：一般，菌体或细胞带负电荷，其周围吸附 正电荷，加入中性盐后，阳离子会中和负电荷，减少了 胶体间斥力，胶体粒子由于热运动碰撞而聚集沉淀。 去水化：中性盐离子的水化作用而破坏胶体粒子的水 化层，使胶体粒子能相互碰撞而凝聚沉淀。
5
常用的凝聚剂 金属离子凝聚能力比较
Al 3+ >Fe 3+ >H + > Ca 2+ > Mg 2+ > K + > Na + > Li +
常用的凝聚剂中性盐
Al2(SO4)3·18H2O（明矾）明矾净水原理
AlCl3.6H2O、FeCl较小，分离仍较困难。
水溶性 • 絮凝剂的用量 • 料液的pH值 • 搅拌速度和时间：变速搅拌
9
常用的絮凝剂 人工合成高分子聚合物 聚丙烯酰胺类：用量少（10-6级）、絮凝体粗大、效 果好，速度快，种类多，适用范围广。 聚乙烯亚胺衍生物类。 聚丙烯酸类阴离子絮凝剂和聚苯乙烯类衍生物。 无机高分子聚合物絮凝剂：聚合铜盐，聚合铁盐。 天然有机高分子絮凝剂 壳聚糖，葡聚糖，明胶， 海藻酸钠等 微生物絮凝剂 主要为糖蛋白、黏多糖、纤维素及核酸等高分子物质。 安全，无毒，不污染环境。
• 酶解法
杂质DNA的去除法： • 核酸酶水解 • 超声波破碎 • 离子交换层析或亲和层析
12
应用实例：发酵液的预处理
一、降低发酵液黏度—加热法
• 将发酵液温度升高到80℃，保温即可将其黏度降 低数十甚至数百倍 二、凝聚沉降分离悬浮物—凝聚剂法 如明矾凝聚法（测产品澄清液浊度）
–双电层（以及带同种电荷）
（图见下页）
–水化层
• 预处理应破坏料液的胶体的稳定性。
3
正电荷分布
负电荷分布
图1 胶体双电层结构
4
一、 凝聚和絮凝技术
（一）凝聚技术
凝聚技术原理：中性盐作用下，中和胶体粒子表面电 荷和脱去其水化层而使胶体粒子沉淀。 中和电荷：一般，菌体或细胞带负电荷，其周围吸附 正电荷，加入中性盐后，阳离子会中和负电荷，减少了 胶体间斥力，胶体粒子由于热运动碰撞而聚集沉淀。 去水化：中性盐离子的水化作用而破坏胶体粒子的水 化层，使胶体粒子能相互碰撞而凝聚沉淀。
5
常用的凝聚剂 金属离子凝聚能力比较
Al 3+ >Fe 3+ >H + > Ca 2+ > Mg 2+ > K + > Na + > Li +
常用的凝聚剂中性盐
Al2(SO4)3·18H2O（明矾）明矾净水原理
AlCl3.6H2O、FeCl较小，分离仍较困难。
水溶性 • 絮凝剂的用量 • 料液的pH值 • 搅拌速度和时间：变速搅拌
9
常用的絮凝剂 人工合成高分子聚合物 聚丙烯酰胺类：用量少（10-6级）、絮凝体粗大、效 果好，速度快，种类多，适用范围广。 聚乙烯亚胺衍生物类。 聚丙烯酸类阴离子絮凝剂和聚苯乙烯类衍生物。 无机高分子聚合物絮凝剂：聚合铜盐，聚合铁盐。 天然有机高分子絮凝剂 壳聚糖，葡聚糖，明胶， 海藻酸钠等 微生物絮凝剂 主要为糖蛋白、黏多糖、纤维素及核酸等高分子物质。 安全，无毒，不污染环境。
第二章样品的采集与预处理
（一）吸附色谱—— 利用吸附剂对不同 组分的物理吸附性能的差异 进行分离。吸附力相差越大分离效果越好。 固定相——固体吸附剂 流动相——气体或液体
（二）分配色谱
利用不同组分在两相中的不同分配系数来进行分离。 （溶解度的不同） 固定相——固体支持剂（担体）+固定液 流动相——气体或液体（与固定相不相溶） 纸层析： 纸是支持剂，结合水为固定相，溶剂作为流动相。
（一）浸提法 （从固体中萃取有效成分） 用适当的溶剂将固体样品中某种待测成分浸提 出来，又称“液——固萃取法”。
1. 提取剂的选择 由相似相溶原理选择
选溶剂沸点在45～80℃之间的，低，易挥发； 高， 不易提纯，浓缩，溶剂与提取物不好分离。
选稳定性好的溶剂。
2. 提取方法： 1）振荡浸渍法 2）捣碎法 3）索氏提取法
1. 硫酸磺化法（磺化法）
用浓硫酸处理样品，引进典型的极性官能团 SO3使脂肪、色素、蜡质等干扰物质变成极性较 大，能溶于水和酸的化合物，与那些溶于有机溶 剂的待测成分分开。
主要用于有机氯农药残留物的测定。
2. 皂化法
原理: 酯 + 碱
酸或脂肪酸盐 + 醇
（1） 用于白酒中总酯的测定，用过量的NaOH 将酯皂化掉，过量的碱再用酸滴定，最后由用 碱量来计算总酯。
③有机物分解彻底，操作简单。
缺点
①所需时间长。 ②因温度高易造成易挥发元素的损失。 ③坩埚对被测组分有吸留作用，使测定结 果和回收率降低。
2. 湿法消化
原理：样品中加入强氧化剂，并加热消煮，使 样品中的有机物质完全分解、氧化，呈气态逸 出，待测组分转化为无机物状态存在于消化液 中。
常用的强氧化剂有浓硝酸、浓硫酸、高氯酸、 高锰酸钾、过氧化氢等。
（二）分配色谱
利用不同组分在两相中的不同分配系数来进行分离。 （溶解度的不同） 固定相——固体支持剂（担体）+固定液 流动相——气体或液体（与固定相不相溶） 纸层析： 纸是支持剂，结合水为固定相，溶剂作为流动相。
（一）浸提法 （从固体中萃取有效成分） 用适当的溶剂将固体样品中某种待测成分浸提 出来，又称“液——固萃取法”。
1. 提取剂的选择 由相似相溶原理选择
选溶剂沸点在45～80℃之间的，低，易挥发； 高， 不易提纯，浓缩，溶剂与提取物不好分离。
选稳定性好的溶剂。
2. 提取方法： 1）振荡浸渍法 2）捣碎法 3）索氏提取法
1. 硫酸磺化法（磺化法）
用浓硫酸处理样品，引进典型的极性官能团 SO3使脂肪、色素、蜡质等干扰物质变成极性较 大，能溶于水和酸的化合物，与那些溶于有机溶 剂的待测成分分开。
主要用于有机氯农药残留物的测定。
2. 皂化法
原理: 酯 + 碱
酸或脂肪酸盐 + 醇
（1） 用于白酒中总酯的测定，用过量的NaOH 将酯皂化掉，过量的碱再用酸滴定，最后由用 碱量来计算总酯。
③有机物分解彻底，操作简单。
缺点
①所需时间长。 ②因温度高易造成易挥发元素的损失。 ③坩埚对被测组分有吸留作用，使测定结 果和回收率降低。
2. 湿法消化
原理：样品中加入强氧化剂，并加热消煮，使 样品中的有机物质完全分解、氧化，呈气态逸 出，待测组分转化为无机物状态存在于消化液 中。
常用的强氧化剂有浓硝酸、浓硫酸、高氯酸、 高锰酸钾、过氧化氢等。
经济学第二章时间序列的预处理课件
9
平稳时间序列的意义
时间序列数据结构的特殊性
可列多个随机变量，而每个变量只有一个样 本观察值
平稳性的重大意义
极大地减少了随机变量的个数，并增加了待 估变量的样本容量
极大地简化了时序分析的难度，同时也提高 了对特征统计量的估计精度
10
平稳性的检验（图检验方法）
时序图检验
根据平稳时间序列均值、方差为常数的性质， 平稳序列的时序图应该显示出该序列始终在 一个常数值附近随机波动，而且波动的范围 有界、无明显趋势及周期特征
实际应用的局限性
3
特征统计量
均值 方差
t EX t xdFt (x)
DX t
E(Xt t )2
2
(x t ) dFt (x)
自协方差
(t, s) E( X t t )( X s s )
自相关系数
(t, s) (t, s)
DXt DXs
4
平稳时间序列的定义
30
例2.5时序图
31
例2.5自相关图
32
例2.5白噪声检验结果
延迟阶数 6 12
LB统计量检验
LB检验统计 量的值
75.46
P值 <0.0001
82.57
<0.0001
33
本章结构
平稳性检验 纯随机性检验
1
2.1平稳性检验
特征统计量 平稳时间序列的定义 平稳时间序列的统计性质 平稳时间序列的意义 平稳性的检验
2
概率分布
概率分布的意义
随机变量族的统计特性完全由它们的联合分布函数 或联合密度函数决定
时间序列概率分布族的定义 {Ft1,t2,,tm (x1, x2,, xm )} m(1,2,, m),t1,t2,,tm T
平稳时间序列的意义
时间序列数据结构的特殊性
可列多个随机变量，而每个变量只有一个样 本观察值
平稳性的重大意义
极大地减少了随机变量的个数，并增加了待 估变量的样本容量
极大地简化了时序分析的难度，同时也提高 了对特征统计量的估计精度
10
平稳性的检验（图检验方法）
时序图检验
根据平稳时间序列均值、方差为常数的性质， 平稳序列的时序图应该显示出该序列始终在 一个常数值附近随机波动，而且波动的范围 有界、无明显趋势及周期特征
实际应用的局限性
3
特征统计量
均值 方差
t EX t xdFt (x)
DX t
E(Xt t )2
2
(x t ) dFt (x)
自协方差
(t, s) E( X t t )( X s s )
自相关系数
(t, s) (t, s)
DXt DXs
4
平稳时间序列的定义
30
例2.5时序图
31
例2.5自相关图
32
例2.5白噪声检验结果
延迟阶数 6 12
LB统计量检验
LB检验统计 量的值
75.46
P值 <0.0001
82.57
<0.0001
33
本章结构
平稳性检验 纯随机性检验
1
2.1平稳性检验
特征统计量 平稳时间序列的定义 平稳时间序列的统计性质 平稳时间序列的意义 平稳性的检验
2
概率分布
概率分布的意义
随机变量族的统计特性完全由它们的联合分布函数 或联合密度函数决定
时间序列概率分布族的定义 {Ft1,t2,,tm (x1, x2,, xm )} m(1,2,, m),t1,t2,,tm T
第二章时间序列的预处理
),,(),,(21,,21,,2121m t t t m t t t x x x F x x x F m m τττ+++=第二章 时间序列的预处理 2.1 平稳性检验 2.1.1 特征统计量 一、概率分布对时间序列},{T t X t ∈，,,,,21T t t t N m m ∈∀∈∀ 联合概率分布记为),,(21,,21m t t t x x x F m，由这些有限维分布函数构成的全体记为：},,,),,2,1(),,,({2121,,21T t t t m m x x x F m m t t t m ∈∀∈∀成为序列}{t X 的概率分布族二、特征统计量对时间序列},{T t X t ∈，取T s t ∈∀, 1、均值t t EX =μ为}{t X 在t 时刻的均值函数，},{T t t ∈μ反映},{T t X t ∈每时每刻的平均水平 2、方差2)(t t t X E DX μ-=3、自协方差函数（autocovariance function)和自相关函数(autocorrelatioi function) 定义 ),(s t γ为}{t X 的协方差函数：))((),(s s t t X X E s t μμγ--= 定义),(s t ρ为}{t X 的自相关系数，ACF. st DXDX s t s t ⋅=),(),(γρ2.1.2 平稳时间序列的定义 一、严平稳只有当序列所有的统计性质都不会随着时间的推移而发生变化时，该序列才能被认为是严平稳的。
定义 2.1 设}{t X 为一时间序列，对任意正整数m ，任取T t t t m ∈ ,,21，对任意整数τ 有则称时间序列}{t X 为严平稳时间序列。
二、宽平稳定义 2.2 如果}{t X 满足如下三个条件： （1）任取∞∈ 2,tEX T t 有；（2）任取μμ,,=∈tEXT t 有为常数；（3）任取),(),(T,t -s k T,k s,t,t s k k s t -+=∈+∈γγ有且; 则称}{t X 为宽平稳时间序列。
第二章：原料的预处理制药分离工程
二、细胞破碎评价及应用案例
细胞破碎评价：
细胞破碎率：被破碎细胞的数量占原始细胞数量的百分比
S = N0 − N 100% N0
N0和N主要通过直接和间接两类方式获得
应用案例：紫球藻细胞破碎方法研究
问题：紫球藻藻红蛋白为胞内产物，如何高产率的提取？ 关键：采用何种有效的藻类细胞破碎技术？ 工艺设计：对比反复冻融法和超声波细胞破碎法 反复冻融法破碎细胞方法：
一、 清洗及净选
1. 原料的清洗
2. 原料的净选
滚筒式洗药机
风选机
二、切片与粉碎 (一) 基本要求
切片目的：为了保证煎药或提取质量和效率，或者有利
于进一步炮制和调配
粉粹目的：均化和解离
(二) 基本方法和工艺
切片：切、镑、刨、锉、劈五种类型 粉粹： 干法、湿法、低温和超细粉碎
主要设备： 切片：往复式和旋转式切药机 粉粹：机械式粉碎机、气流粉碎机、
96 29.7 90
65 27.8
-20 478 249 47.9 272 145 46.7 230 116 49.5
-30
478 139
71
278
86 69.2 230
64 72.2
在相同温度下不同密度的细胞破碎率变化不大 而在同一密度下，温度对细胞破碎率的影响很大：随着冻融温 度的降低，细胞破碎率明显增大，-20℃ 时破碎率在50%左右 ，-30℃时破碎率达到70%左右
将三种不同密度的紫球藻藻液分别在-10℃、-20℃、-30 ℃ 温度下进行冻融，采用每次冷冻8 h，37 ℃温水浴中融解5 min 超声波法破碎细胞方法：
方案一 方案二 方案三 方案四
占空比（%） 0 20 50 50
输出功率（W） 135 140 150 150
第二章 生物材料的预处理技术ppt课件
多糖—单糖。 淀粉---α-淀粉酶----单糖
三、去除高价金属离子的技术
1 离子交换法 阳离子交换树脂去除阳离子 土霉素、四环素发酵液通过122#树脂，去除 Fe3+ 2 沉淀法 加阴离子盐与高价金属离子形成不溶性盐沉淀 草酸去除钙离子 三聚磷酸钠去除镁离子 黄血盐去除铁离子
混凝Leabharlann 絮凝的放大第二节 其他去除杂质的技术 一、去除杂蛋白的技术
亚铁氰化锌钾，四环类抗生素生产 氯化钙和磷酸氢二钠，枯草杆菌发酵液 4） 加沉淀剂法 酸性溶液中，蛋白质与一些阴离子 水杨酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等。 碱性溶液中，蛋白质与一些阳离子 Ag+,Cu2+
二、去除杂质不溶性多糖的技 术
絮凝剂种类：
按活性基团在水中解离情况不同：
非离子型：中性多糖、聚乙二醇 阴离子型（含羧基）：聚丙烯酸、海藻 酸 阳离子型（含胺基）：去乙酰基几丁质、 聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺类絮凝剂优点： 用量少、絮凝体粗大、分离效果好、絮 凝速度快、种类多。 新型絮凝剂： 微生物絮凝剂（糖蛋白、粘多糖、纤维 素及核酸），优点：安全、无毒、不污 染环境。
第二章 生物材料的预处理技术
预处理的原因与目的
目的物浓度低，杂质含量高 除去部分杂质，改变料液的物理性质 （pH\黏度等），使后续分离纯化工序能 顺利进行。
第一节 凝聚和絮凝技术
应用范围： 常用于细胞（菌体）细小且粘度大的生物液料的预处 理。 目的： 有效改变细胞、菌体、蛋白质等胶体粒子的分散状态， 使其聚集起来，增大体积，以便于固液分离和降低粘 度。
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第二章 生物样品的预处理
生物样品中往往含有大量有机物、无 机物及各种微量元素等，因此对目标组分 进行初步富集和分离，对干扰组分进行初 步去除等工作都属于预处理。
第二章预处理
种类：
植物或动物细胞培养液、微生物发酵液、动物血液、 乳液和动植物组织提取液等。
特征：
⑴ 目标产物浓度较低，悬浮液大部分是“水”，组 分复杂，是含多种物质的混合物；
珠磨法 压榨 高压匀浆 超声破碎
酶溶法 化学法 物理法
第二章预处理
二、常用的几种破碎方法 ㈠． 组织捣碎
原理：机械运动产生剪切力的作用破细胞
利用高速旋转的叶片所产生的剪切力将 组织细胞破碎。（10000～20000r/min）
⑵ 分离过程易失活，pH、离子度、温度等变化常常 造成产物的失活；
⑶ 性质不稳定，易随时间变化，如受空气氧化，微生 物污染，蛋白水解作用等。
第二章预处理
1.植物组织
植物组织被破坏时，一些目的物和酚 类处混合接触状态，很易发生反应。产物 苯醌和单宁酸类会继续和目的物反应, 使 目的物失去活性。为此去除酚类化合物或 避免反应往往是必须进行的步骤。
1）盐析 2）等电点沉淀 3）加热法 4）有机溶剂沉淀法 5）吸附法 6）其它沉淀法
第二章预处理
•有色物质的去除 常用脱色方法为吸附法
如活性炭吸附、树脂吸附等
第二章预处理
发酵液处理性能的改善
降低发酵液的黏度 加热法和加水稀释法
调节pH值 因pH直接影响发酵液中某些物质的
电离度和电荷性质，通过调节pH值可以 改善过滤特性。
聚苯乙烯和聚丙烯树脂：如基于聚苯乙烯
的离子交换树脂，包括阴离子交换树脂和 阳离子交换树脂。
第二章预处理
氧化酶抑制剂的种类
2-巯基乙醇、二硫苏糖醇(DTT)及二硫赤藓 糖醇(DTE)是常用的抗氧化剂，而抗坏血酸盐则 较少使用。
前三种既是多酚氧化酶的抑制者又是醌的清 除剂；
抗坏血酸盐在低浓度的醌存在下就很易被消 耗，因此须在相对较高的浓度条件下使用 （50mmol/L）。
一、概述
细胞的破碎：
用一定方法（机械法、物理法、化学 法、酶法等）打开细胞壁或膜，使细胞的 内含物有效地释放出来。
第二章预处理
提取： 目的物从胞内转移到外界溶液中
（提取剂）
细胞 （提取剂）
破碎
匀浆
离心
提取液（液体目的物）
沉淀 洗涤 提取物（固体目的物）
第二章预处理
机械法
破碎方法
非机械法
固体剪切力 液体剪切力 干燥处理 溶液作用
对于胞外产物，经预处理应尽可能使目的产物 转移到液相，然后经固液分离除去固相；
对于胞内产物，则应首先收集菌体或细胞，经 细胞破碎后，目的产物进入液相，随后再将细胞碎 片分离。
第二章预处理
3.1 微生物发酵液预处理 主要包括 1）发酵液杂质的去除 2）改善培养液的处理性能
第二章预处理
发酵液杂质的去除
（3）双电层理论
细胞表面本身有电荷，加入的电解质的排斥作用而 促使细胞产生聚并作用。
第二章预处理
3.2 大肠杆菌重组蛋白的提取制备
多拷贝质粒上强启动子过量表达重组蛋白 质使整个细胞的蛋白质表达水平提高,但大多情 形下会导致诸如包含体的不溶性蛋白聚集的形 成.
重组菌E. coli M15(pQE32-AG第N)二外章源预基处因理的诱导表达(A未诱导，B诱导)
发酵成分复杂，对提取影响最大的是高价无 机离子和杂蛋白 主要影响后期离子交换、萃取、膜过滤等……
无机离子的去除
钙离子: 加入草酸(形成沉淀，酸化发酵液，草酸钙还
能促使蛋白质凝固
镁离子: 加入三聚磷酸钠可与之形成可溶性络合物，可
不再干扰离子交换
铁离子: 加黄血盐使其形成普鲁士蓝沉淀
第二章预处理
•可溶性蛋白质的去除：
第二章预处理
植物组织预处理需注意：
⑴ 温度尽可能低；
⑵ 提取液的量要保证“充分浸入”； ⑶ 加入足量酚类吸附剂； ⑷ 加入足量氧化酶抑制剂； ⑸ 搅拌转速要恰当； ⑹ pH要控制在合适范围，一般5.5～7.0 。
第二章预处理
酚类吸附剂的种类：
天然和合成的聚合物：如清蛋白、尼龙粉、 聚乙烯吡咯烷酮-可溶的（PVP）和聚乙烯 聚吡咯烷酮-不溶的（PVPP）
微生物絮凝剂具较好发展潜力，主要以多 糖、多聚氨基酸蛋白质或糖蛋白为主，还 有少量的DNA和脂类絮凝剂；
絮凝效果与加入量、分子量和类型，溶液 的pH值、搅拌速率和时间等因素有关。
第二章预处理
絮凝机理
（1）胶体理论
细菌可看做胶粒，因细胞表面的极性基团引起的表 面吸附…….
（2）高聚物架桥理论
细胞表面分泌的高聚物形成的胞外纤丝通过架桥交 联而使细胞絮凝。
重组蛋白的提取步骤
1．大肠杆菌的酶解 采用溶菌酶或超声破碎方法来破壁
2．包含体的清洗 用溶剂清洗包含体能进一步除去杂蛋白
3．从包含体中溶解重组蛋白（变性） 选择和优化溶解液（一般为尿素和盐酸胍）， 使包含体中重组蛋白溶解
4. 重组蛋白的复性 稀释法、透析法、层析法、分子伴侣等
第二章预处理
第二节 细胞的破碎与提取
第二章预处理
絮凝剂分类
习惯分为： 无机絮凝剂、有机絮凝剂
无机絮凝剂： 无机盐类絮凝剂(如硫酸铝、 硫酸亚铁、氯
化铝等)；无机高分子絮凝剂(如聚合氯化铝、 聚合铝铁等) 有机絮凝剂：
天然高分子 絮凝剂(如淀粉的改性产物)； 人工合成高分子絮凝剂 (如阳离子聚丙烯酰胺)
第二章预处理
无机与有机复合絮凝剂往往效果更好；
第二章预处理
细菌及某些放线菌菌体细小，发酵 液粘度大，往往不能直接过滤，直接用 离心法实现，则能耗很大，应用微滤的 方法，又容易产生膜堵塞。此时可选择 采用细胞絮凝技术。
第二章预处理
细胞絮凝技术
指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥 作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一 种以物理的集合为主的过程。 通常需控制絮凝剂浓度保持在较窄的范围内, 如胶体的颗粒表面吸附大量的高分 子物质,反而 会在表面形成空间保护层。
第二章预处理
2. 动物组织预处理
匀浆化前的预处理 (冷冻) 提取物缓冲液的选择(中性) 蛋白酶抑制剂的添加 保护剂的添加(β-巯基乙醇、EDTA、辅酶等 ) 提取液的澄清 ( 高速离心、沉淀、吸附等)
第二章预处理
3. 微生物物质的提取制备
大多数发酵产物存在于发酵液中，也有少数产 物存在于菌体中，或发酵液和菌体中都含有。
生物样品中往往含有大量有机物、无 机物及各种微量元素等，因此对目标组分 进行初步富集和分离，对干扰组分进行初 步去除等工作都属于预处理。
第二章预处理
种类：
植物或动物细胞培养液、微生物发酵液、动物血液、 乳液和动植物组织提取液等。
特征：
⑴ 目标产物浓度较低，悬浮液大部分是“水”，组 分复杂，是含多种物质的混合物；
珠磨法 压榨 高压匀浆 超声破碎
酶溶法 化学法 物理法
第二章预处理
二、常用的几种破碎方法 ㈠． 组织捣碎
原理：机械运动产生剪切力的作用破细胞
利用高速旋转的叶片所产生的剪切力将 组织细胞破碎。（10000～20000r/min）
⑵ 分离过程易失活，pH、离子度、温度等变化常常 造成产物的失活；
⑶ 性质不稳定，易随时间变化，如受空气氧化，微生 物污染，蛋白水解作用等。
第二章预处理
1.植物组织
植物组织被破坏时，一些目的物和酚 类处混合接触状态，很易发生反应。产物 苯醌和单宁酸类会继续和目的物反应, 使 目的物失去活性。为此去除酚类化合物或 避免反应往往是必须进行的步骤。
1）盐析 2）等电点沉淀 3）加热法 4）有机溶剂沉淀法 5）吸附法 6）其它沉淀法
第二章预处理
•有色物质的去除 常用脱色方法为吸附法
如活性炭吸附、树脂吸附等
第二章预处理
发酵液处理性能的改善
降低发酵液的黏度 加热法和加水稀释法
调节pH值 因pH直接影响发酵液中某些物质的
电离度和电荷性质，通过调节pH值可以 改善过滤特性。
聚苯乙烯和聚丙烯树脂：如基于聚苯乙烯
的离子交换树脂，包括阴离子交换树脂和 阳离子交换树脂。
第二章预处理
氧化酶抑制剂的种类
2-巯基乙醇、二硫苏糖醇(DTT)及二硫赤藓 糖醇(DTE)是常用的抗氧化剂，而抗坏血酸盐则 较少使用。
前三种既是多酚氧化酶的抑制者又是醌的清 除剂；
抗坏血酸盐在低浓度的醌存在下就很易被消 耗，因此须在相对较高的浓度条件下使用 （50mmol/L）。
一、概述
细胞的破碎：
用一定方法（机械法、物理法、化学 法、酶法等）打开细胞壁或膜，使细胞的 内含物有效地释放出来。
第二章预处理
提取： 目的物从胞内转移到外界溶液中
（提取剂）
细胞 （提取剂）
破碎
匀浆
离心
提取液（液体目的物）
沉淀 洗涤 提取物（固体目的物）
第二章预处理
机械法
破碎方法
非机械法
固体剪切力 液体剪切力 干燥处理 溶液作用
对于胞外产物，经预处理应尽可能使目的产物 转移到液相，然后经固液分离除去固相；
对于胞内产物，则应首先收集菌体或细胞，经 细胞破碎后，目的产物进入液相，随后再将细胞碎 片分离。
第二章预处理
3.1 微生物发酵液预处理 主要包括 1）发酵液杂质的去除 2）改善培养液的处理性能
第二章预处理
发酵液杂质的去除
（3）双电层理论
细胞表面本身有电荷，加入的电解质的排斥作用而 促使细胞产生聚并作用。
第二章预处理
3.2 大肠杆菌重组蛋白的提取制备
多拷贝质粒上强启动子过量表达重组蛋白 质使整个细胞的蛋白质表达水平提高,但大多情 形下会导致诸如包含体的不溶性蛋白聚集的形 成.
重组菌E. coli M15(pQE32-AG第N)二外章源预基处因理的诱导表达(A未诱导，B诱导)
发酵成分复杂，对提取影响最大的是高价无 机离子和杂蛋白 主要影响后期离子交换、萃取、膜过滤等……
无机离子的去除
钙离子: 加入草酸(形成沉淀，酸化发酵液，草酸钙还
能促使蛋白质凝固
镁离子: 加入三聚磷酸钠可与之形成可溶性络合物，可
不再干扰离子交换
铁离子: 加黄血盐使其形成普鲁士蓝沉淀
第二章预处理
•可溶性蛋白质的去除：
第二章预处理
植物组织预处理需注意：
⑴ 温度尽可能低；
⑵ 提取液的量要保证“充分浸入”； ⑶ 加入足量酚类吸附剂； ⑷ 加入足量氧化酶抑制剂； ⑸ 搅拌转速要恰当； ⑹ pH要控制在合适范围，一般5.5～7.0 。
第二章预处理
酚类吸附剂的种类：
天然和合成的聚合物：如清蛋白、尼龙粉、 聚乙烯吡咯烷酮-可溶的（PVP）和聚乙烯 聚吡咯烷酮-不溶的（PVPP）
微生物絮凝剂具较好发展潜力，主要以多 糖、多聚氨基酸蛋白质或糖蛋白为主，还 有少量的DNA和脂类絮凝剂；
絮凝效果与加入量、分子量和类型，溶液 的pH值、搅拌速率和时间等因素有关。
第二章预处理
絮凝机理
（1）胶体理论
细菌可看做胶粒，因细胞表面的极性基团引起的表 面吸附…….
（2）高聚物架桥理论
细胞表面分泌的高聚物形成的胞外纤丝通过架桥交 联而使细胞絮凝。
重组蛋白的提取步骤
1．大肠杆菌的酶解 采用溶菌酶或超声破碎方法来破壁
2．包含体的清洗 用溶剂清洗包含体能进一步除去杂蛋白
3．从包含体中溶解重组蛋白（变性） 选择和优化溶解液（一般为尿素和盐酸胍）， 使包含体中重组蛋白溶解
4. 重组蛋白的复性 稀释法、透析法、层析法、分子伴侣等
第二章预处理
第二节 细胞的破碎与提取
第二章预处理
絮凝剂分类
习惯分为： 无机絮凝剂、有机絮凝剂
无机絮凝剂： 无机盐类絮凝剂(如硫酸铝、 硫酸亚铁、氯
化铝等)；无机高分子絮凝剂(如聚合氯化铝、 聚合铝铁等) 有机絮凝剂：
天然高分子 絮凝剂(如淀粉的改性产物)； 人工合成高分子絮凝剂 (如阳离子聚丙烯酰胺)
第二章预处理
无机与有机复合絮凝剂往往效果更好；
第二章预处理
细菌及某些放线菌菌体细小，发酵 液粘度大，往往不能直接过滤，直接用 离心法实现，则能耗很大，应用微滤的 方法，又容易产生膜堵塞。此时可选择 采用细胞絮凝技术。
第二章预处理
细胞絮凝技术
指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥 作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一 种以物理的集合为主的过程。 通常需控制絮凝剂浓度保持在较窄的范围内, 如胶体的颗粒表面吸附大量的高分 子物质,反而 会在表面形成空间保护层。
第二章预处理
2. 动物组织预处理
匀浆化前的预处理 (冷冻) 提取物缓冲液的选择(中性) 蛋白酶抑制剂的添加 保护剂的添加(β-巯基乙醇、EDTA、辅酶等 ) 提取液的澄清 ( 高速离心、沉淀、吸附等)
第二章预处理
3. 微生物物质的提取制备
大多数发酵产物存在于发酵液中，也有少数产 物存在于菌体中，或发酵液和菌体中都含有。