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分离纯化：从分散系（Dispersive system）的角度深刻理解发酵后处理工艺

前言：

分散系在自然界及人类社会各行业中广泛存在，对于液体深层发酵而言，从培养基的配置、发酵过程的变化以及后处理各个工序，大量混合物以分散系状态存在。本文从梳理分散系概念开始逐步拓展到发酵系统中相关技术问题。

分散系

分散系是混合分散体系的简称，把一种（或多种）物质分散在另一种（或多种）物质中所得到的体系，叫做分散系。前者属于被分散的物质，称作分散质；后者起纳容分散质的作用，称作分散剂。

整个分散系的性质会随着分散质粒子大小的改变而改变，我们现阶段了解的分散系有三种：浊液，胶体，溶液。

分散系=分散相（分散质）+分散剂

分散系分类、性质及举例：

发酵与分散系的关系

发酵液中含有有各类无机盐离子（<1nm）；各类蛋白、多肽多糖（1nm<<100nm），细胞碎片、死菌等（100nm<）,则发酵液当属复杂分散系。如下说明：

发酵阶段的泡沫属于液溶胶一类，分散质为空气

后处理过程的发酵醪也是液溶胶，分散质为大蛋白和肽等

发酵阶段的发酵醪同时具有浊液的性质，细胞碎片、活菌等共同组成分散剂。

溶胶分类

胶体特性

丁达尔效应：区分胶体和溶液的最简易的办法就是利用丁达尔效应。一束光透过胶体，从入射光的垂直方向看到一条光亮的“通路”，这种现象就是丁达尔现象或称为丁达尔效应。

电泳现象：对于不同的胶粒，它表面的组成情况不一样，有的胶粒带正电荷，有的胶粒带负电荷。如果在胶体中通入直流电，他们会向阳、阴极移动。但是胶体是呈电中性的。

聚沉作用：带电荷的胶体粒子可以通过加入电解质溶液，加入带相反电荷的胶体或加入电解质可以发生聚沉。不带电荷的胶体粒子可以通过加热而发生聚沉。发生聚沉作用是因为胶体会从均一的状态变成类似于沉淀的凝胶。

介稳性：胶体的稳定性介于溶液和浊液之间，在一定条件下能稳定存在，属于介稳体系。

胶体具有介稳性的两个原因

胶体粒子可以通过吸附而带有电荷，同种胶粒带同种电荷，而同种电荷会相互排斥，不容易发生聚沉。

胶体粒子在不停地做布朗运动，与重力作用相同时便形成沉降平衡的状态。

据以上各类型分散性的特性，发酵液的后处理工艺就会非常容易设计和理解：

1. 对于混合分散系中的浊液分散质，可以通过离心、板框等手段去除；

2. 根据分散质的粒子直径，溶液系统中的盐类能透过几乎所有膜类产品，可以选用不同规格的为滤膜、纳滤膜进行除盐作业；

3. 对于混合分散体系中的胶体部分，则可根据不同胶体分散质（各类酶、肽、多糖等）的介稳性进行操作，通过调整分散体系的温度（热沉淀）、pH（等电点沉淀）或加入定量的电解质（盐析）等进行操作，使目标产物从而得到分离。

4. 对于高纯度要求的产品，仅仅通过分散系的性质原理无法达到纯化目的，需要进一步进行针对工艺设计。

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文章来源：发酵大师网，发酵展周彬整理发布

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