青霉素萃取過程中的乳化

在青霉素的生產過程中,發酵濾洗液中含有約0.1%的可溶性蛋白質。當進行萃取操作時,通常會加入酸來調整pH值以利于青霉素從水相轉移到有機相中。在這個酸化的過程中,由于溶液的pH值下降至大約2左右,發生了一系列復雜的物理化學變化,就是我們常說的青霉素萃取乳化現象。

首先,一部分具有較低分子量的蛋白質可能會因為達到了它們各自的等電點而沉淀出來。等電點是指蛋白質表面凈電荷為零的那個特定pH值,在這一點上,蛋白質失去了維持其分散狀態所需的電荷排斥力,因此更容易聚集并沉淀。然而,并不是所有的蛋白質都會這樣簡單地分離出來。

對于那些沒有立即沉淀的蛋白質來說,隨著pH值進一步降低到非常酸性的條件(例如pH≈2),這些蛋白質開始經歷結構上的顯著改變,即變性過程。變性導致了蛋白質原有的三維構象被破壞,使得原本隱藏在內部的疏水基團暴露到了外部環境中。這不僅增加了蛋白質對油相的親和力,還極大地改變了它們與周圍介質相互作用的方式。特別是當這些變性的大分子蛋白質遇到有機溶劑時,它們傾向于形成高度螺旋狀而非無規則線團的形態存在于溶液中。

這種由變性蛋白質構成的乳膠體系擁有極高的粘度以及較差的流動性,這意味著它表現出類似于凝膠或半固體物質的行為特征。這樣的性質使得常規過濾方法難以有效去除這些乳化的蛋白質顆粒,從而給后續純化工序帶來了極大的挑戰。此外,形成的乳狀液體系異常穩定,即使經過長時間靜置也很難自然分層,這對提高最終產品純度構成了額外障礙。

為了克服這些問題,工業上往往需要采取更為復雜的處理措施,比如使用特殊的破乳技術、添加特定類型的表面活性劑或者通過使用離心萃取設備等手段加強分離效果,以確保能夠有效地從發酵濾洗液中提取出純凈的青霉素。同時,優化整個生產工藝流程也是減少此類問題發生的關鍵之一。


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