劉賓

（黑龍江辰能生物工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150025）

本文研究對(duì)1，3-PDO發(fā)酵液進(jìn)行絮凝預(yù)處理，探索影響絮凝工藝的各種因素，并研究這些因素對(duì)絮凝工藝的影響大小，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行初步放大實(shí)驗(yàn)。

1 實(shí)驗(yàn)體系與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

1.1.1 殼聚糖（配置濃度為1.0g/L）國(guó)產(chǎn)工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，先稱取0.02g殼聚糖，用100ml濃度為1%（體積百分比）醋酸溶解，攪拌直至溶解均勻。

1.1.2 陽離子型聚丙烯酰胺（配置濃度為1.0g/L）國(guó)產(chǎn)工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，先稱取0.1g聚丙烯酰胺，用100ml蒸餾水溶解，攪拌并加熱至溶解均勻后備用。

1.1.3 考馬斯亮藍(lán)溶液 國(guó)產(chǎn)化工分析純產(chǎn)品，稱取0.1g考馬斯亮藍(lán)粉末，用50ml 95%的乙醇溶解后加入85%的磷酸120ml，定容至 1L。

1.2 發(fā)酵液 1，3-PDO發(fā)酵液的成分復(fù)雜，既有所培養(yǎng)的微生物菌體及殘存的固體培養(yǎng)基，也有未被細(xì)菌完全利用的無機(jī)鹽、蛋白質(zhì)以及細(xì)菌的各種代謝產(chǎn)物。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 發(fā)酵液中菌體絮凝程度的測(cè)定用分光光度計(jì)，以蒸餾水為空白樣，通過測(cè)量在波長(zhǎng)650nm下的吸光度的變化來反應(yīng)菌體的絮凝程度。

1.3.2 發(fā)酵液中粗蛋白與可溶性蛋白的去除程度的測(cè)定 用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定絮凝后發(fā)酵液中蛋白的含量，通過測(cè)定染色后絮凝發(fā)酵液在波長(zhǎng)595nm處的吸光度，得出溶液中蛋白的含量。

1.3.3 基本實(shí)驗(yàn)步驟 將1，3-PDO發(fā)酵液水浴加熱至所需溫度，加入一定體積的濃鹽酸，調(diào)節(jié)至所需的pH值并分成若干等分。在一定的攪拌速度下先后加入兩種絮凝劑，即加入第一種攪拌均勻后再加入第二種，靜置大約30min，取上清液測(cè)其在波長(zhǎng)650nm下的吸光值，另取1ml上清液，稀釋至5ml，加入3ml考馬斯亮藍(lán)溶液迅速攪拌均勻，在波長(zhǎng)595nm下測(cè)其吸光度。

2 具體實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果

2.1 1，3-PDO發(fā)酵液等電點(diǎn)的確定

2.1.1 確定等電點(diǎn)的意義 對(duì)于氨基酸、蛋白質(zhì)兩種物質(zhì)，在酸性條件下帶正電荷，在堿性條件下帶負(fù)電荷，而在某一pH值下凈電荷為零，而按照DLVO理論，微粒表面z電荷為零左右時(shí)絮凝會(huì)快速發(fā)生，此時(shí)溶液的pH值即為等電點(diǎn)。在等電點(diǎn)下，兩性物質(zhì)的溶解度最小，即等電點(diǎn)沉淀原理。

2.1.2 確定等電點(diǎn)的操作。取一定體積的發(fā)酵液，加熱到30℃，分別調(diào)節(jié)pH從3.0-10.5，pH值間隔為0.5，放入離心管中，在5000r/min下離心20min，取上清液，用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)其吸光度，比較不同pH下的蛋白含量，即可得出發(fā)酵液等電點(diǎn)的pH值。

2.1.3 等電點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過以上實(shí)驗(yàn)得知，1，3-PDO發(fā)酵液的等電點(diǎn)在pH3.0附近。這為以后的實(shí)驗(yàn)確定了一個(gè)依據(jù)，即在以后的實(shí)驗(yàn)中只試pH大于或等于3就可以，而不必做pH小于3.0的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)榇藭r(shí)的絮凝劑已經(jīng)不能有效發(fā)揮絮凝橋架作用了。實(shí)驗(yàn)還說明了發(fā)酵液中的z點(diǎn)位為負(fù)值，因?yàn)橹挥羞@樣才會(huì)出現(xiàn)pH值等電點(diǎn)為酸性的情況。

2.2 攪拌速率對(duì)絮凝的影響

在其他條件都相同的條件下，分別實(shí)驗(yàn)200r/min-500r/min轉(zhuǎn)速下的絮凝速率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在不同轉(zhuǎn)速下，發(fā)酵液的絮凝速率無明顯變化，表明攪拌速率并不是影響絮凝速率的主要因素，從節(jié)能的角度考慮，應(yīng)選攪拌速度為200r/min。

2.3 殼聚糖與聚丙烯酰胺復(fù)合使用的絮凝效果

2.3.1 殼聚糖是一種陰離子型絮凝劑，絮凝后沉淀個(gè)體不易過濾，加入一種陽離子絮凝劑-聚丙烯酰胺，使殼聚糖絮凝后的沉淀彼此連接形成大塊沉淀，有利于分離。

2.3.2 復(fù)合絮凝劑的絮凝效果。分別考察在pH6.0和6.5下，殼聚糖用量為0ppm-20ppm，聚丙烯酰胺用量為0ppm-10ppm；殼聚糖用量為0ppm-200ppm，聚丙烯酰胺用量為0ppm-100ppm；常溫和100℃下對(duì)絮凝的效果。

2.3.3 考察結(jié)果。在改變pH值、絮凝劑用量、溫度等條件下，發(fā)現(xiàn)殼聚糖和聚丙烯酰胺共同使用在一定的條件下對(duì)1，3-PDO發(fā)酵液具有良好的絮凝效果。結(jié)果表明，pH值6.0-6.5時(shí)殼聚糖濃度為200ppm，聚丙烯酰胺濃度在100ppm附近，先加絮凝劑后加熱至100℃的絮凝效果最好。

結(jié)語

絮凝工藝的影響因素實(shí)驗(yàn)表明pH值、溫度、絮凝劑用量對(duì)絮凝效果的影響較大（pH3.0、溫度100℃、用量殼聚糖濃度為200ppm，聚丙烯酰胺濃度在100ppm效果最好，但實(shí)驗(yàn)亦顯示，在pH=6.0左右時(shí)，絮凝效果也很好，考慮到節(jié)省原料方面，將工藝參數(shù)定為pH6.0較合適）；攪拌速度對(duì)絮凝效果的影響較小。復(fù)合絮凝劑的絮凝效果明顯好于單一絮凝劑的絮凝效果，而且，復(fù)合絮凝劑絮凝出的絮狀沉淀明顯比單一絮凝劑絮凝出的絮狀沉淀粗大，更易于分離過濾。

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