1、溶胀率（%）水分（%）7860934.50.750.850142.25（水）4652四试剂配制1上柱交换液谷氨酸发酵液或等电点母液，含谷氨酸2%左右。配置方法：取工厂购回的谷氨酸干粉180g溶于约1.5l自来水中，再加进约100ml浓盐酸使谷氨酸粉溶解，此时pH约为1.5，最后稀释至9l。2洗脱用碱4%NaOH溶液。其配制方法有两种：、40gNaOH溶液于1l自来水中。工业用碱配成4%浓度（W/W），（约60Be，相对密度1.04）。3再生用酸6%（W/W）盐酸溶液。把大约320ml浓盐酸（36%含量）用自来水稀释至2l。配成约40Be，相对密度1.028的溶液。40.5%茚三酮溶液：0.5g
2、茚三酮溶于100ml丙酮酸溶液中配制成。5离交工艺流程上柱交换液上柱交换水洗杂质及疏松树脂热水预热树脂热碱洗脱收集低流分 高流分 尾流分 （pH1.52.0）（pH2.53.0） （pH911）直接等电点提取谷氨酸在本实验中，低流分和尾流分都弃去不要。六实验步骤1检查离交柱工作状况。检查阀门，管道是否安装妥当，若有渗漏，及时报告。2计算上柱量先测量进水后湿树脂的体积及上柱液总氨当量（其方法见后面附录），再按下式计算上柱量。 根据实践，湿树脂实际交换当量为1.21.3mg当量/ml湿树脂。3上柱交换本实验用顺上柱方式。先把树脂上的水从底阀排走，排至清水高出树脂面5cm左右，同时调节柱底流出液速度
3、，控制其流速为150ml/min左右。然后把上柱液放入高位槽中，开启阀门，进行交换吸附。注意使柱的上下流速平衡，既不“干柱”也要避免上柱液溢出离交柱。前期流速为150ml/min左右，后期流速为130ml/min左右。每流出500ml流出液。用PH试纸及波美比重计测量其PH值及浓度，记录下来。间断用茚三酮溶液检查是否有谷氨酸漏出。如有漏出，应减慢流速。上柱液交换完毕，加入1/3树脂体积的清水将未交换的上柱液全部倒入树脂中交换。4水洗杂质及疏松树脂开启柱底清水阀门，使水从下面入反冲洗净树脂中的杂质，注意不要让树脂冲走。反冲至树脂顶部溢出液清净为止，再把液位降至离树脂面5cm左右，反冲后树脂也被疏
4、松了。5热水预热树脂加入树脂体积1倍左右的6070热水到柱上树脂，柱下流速控制为150180ml/min。6热碱洗脱把水位降至离树脂面5cm左右，接着加入6065的4%NaOH溶液到柱上进行洗脱，用碱量按下式计算：式中：147谷氨酸分子量3被吸附谷氨酸当量数的倍数40NaOH分子量1.044%NaOH的相对密度每收集300ml流出液检查并记录其PH 值及浓度。柱下流速前期130ml/min，后期为150ml/min。到流出液PH2.5（浓度约为0.5Be）时，开始收集高流分，此时应加快流速以免“结柱”。如出现“结柱”，应用热布把玻璃阀门加热使晶溶化。一直收集到pH9为止。流完热碱，用60热水把
5、碱液压入树脂内，开启柱底阀门，用自来水反冲树脂，直至溢出液清亮，PH值为中性为止。7收集把高流分集中到一起，用浓盐酸把全部谷氨酸结晶溶解，测量其总体积及总氨当量。8等电点提取谷氨酸把收集液pH调至3.2左右，稍搅拌使氨酸结晶析出，静置冷却过滤。9树脂再生洗净树脂后，降低液面至树脂面以下5cm左右，然后通入6%盐酸（W/W），对树脂进行再生。用酸量按下式计算：1.8树脂全交换当量，mg当量/ml湿树脂。 1.2树脂全交换当量的倍数 6%盐酸含量36.5盐酸分子量1.0276%盐酸相对密度再生树脂流速控制在130150ml/min。再生毕，离交柱则可处在可交换状态（树脂为H型）。七实验报告（一）
6、实验记录1离交柱状态离交柱树脂型号_732# _，离交柱直径_94_mm，湿树脂高度_435_mm，湿树脂装量_3019_ml，湿树脂装量_ml，湿树脂全交换当量1.8mg当量/ml湿树脂。2上柱液状态含谷氨酸量_180.061g_，总体积_9000_ml，浓度_Be，总氨当量_7497_mg当量。3谷氨酸上柱交换吸附记录表时 间4914192429343944流出液体积（ml）500400流量（ml/min）130100pH值1.515浓度（Be）0.3茚三酮检测反应有无备注离子交换柱颜色变化：4反冲洗柱时间_30_min。5谷氨酸解吸热水温度_60_,热水数量_6000_ml。NaOH_2
7、40 _g 溶解后温度至65洗脱记录表51015202530354045500.5低流分收集液尾液6树脂再生再生剂种类_盐酸_，浓度_2mol/L_，用量_6000_ml，再生过程流速_120_ml/min，再生总时间_50_min.二谷氨酸在732#树脂吸附曲线图（即流出液的pHTBeT或pHVBeV图）三谷氨酸在732#树脂解吸曲线图四离子交换谷氨酸提取率计算五问题讨论1通过所学的离交知识，结合本实验，试分析影响离子交换谷氨酸提取率的主要因素。1. 树脂物理性质：树脂颗粒大小，交联度（交联度越低，扩散越容易）2. 溶液中离子浓度，适当提高浓度可加快扩散；离子大小，半径较小容易扩散3. 温度
8、，提高温度以高粒子扩散系数4. PH，谷氨酸属于两性物质，PH调节至等电点，适合结晶5. 控制离子交换速度，太快交换不充分，太慢浪费时间；洗脱速度也要适当6. 结晶时，合理控制晶点，PH，搅拌速度。7. 实验操作过程中，防止漏液损失谷氨酸；防止柱结，使料液交换困难。2对谷氨酸在732#树脂的吸附以及解吸曲线图进行解释说明。3对本实验存在的问题提出你的意见。1. 由于前组实验洗脱不充分，导致一开始上柱交换时就有谷氨酸洗脱下来。以后做完实验同学们一定要记得进行充分洗脱再生；2. 漏液情况很严重，可以改进一下装置3. 我们组预习不够充分，做的时候手忙脚乱，没有充分掌握实验原理。以后做实验要记得预习4
9、. 结晶后称重，这一步设计的不完善，我们只能用粗糙的办法称取了湿重，造成一定误差；之后的实验可以增加结晶干燥这一步骤5. 用碱液洗脱时，由于配置氢氧化钠的量很大，但是溶解又发出大量的热，这一步骤比较危险；而且氢氧化钠溶解相对困难，这一步骤可以进行改进6. 实验很多装置准备的不充分，有些手忙脚乱，对实验有一定的影响。搭档之间的配合很重要，我们虽然只有两个人可是配合很默契也能完成实验任务。附录一 谷氨酸浓度的测定一原理氨基酸具有酸性的COOH基和碱性的NH2基。它们相互作用而使氨基酸成为中性的内盐，因此不能用氢氧化钠直接滴定当加入甲醛溶液时，NH2基与甲醛结合，从而使其碱性消失，这样就可以用强碱标
10、准溶液来滴定COOH基，便可测定氨基酸含量。二试剂配制140%中性甲醛溶液市售甲醛试剂浓度为40%。以酚酞为指示剂用0.1mol/lNaOH将40%甲醛中和至微红色。使用前中和。20.1mol/lNaOH标准溶液。3、酚酞指示剂三、测定步骤吸取检液2ml于250ml三角烧瓶中，加蒸馏水3040ml和3滴酚酞指示剂，用0.1mol/lNaOH滴至微红色，加入甲醛溶液5ml摇匀，立即用0.1mol/lNaOH滴至微红色，记录加甲醛后耗NaOH的毫升数。四、谷氨酸含量的计算附录二 0.1N氢氧化钠溶液的标定称取4克分析纯氢氧化钠溶于少量已煮沸并放冷的蒸馏水中，弃去下面碳酸钠沉淀物，取上层清液，用上述
11、蒸馏水稀释至1000ml，此溶液浓度约为0.1N，准确浓度可用酚酞作指示剂，用邻苯二甲酸氢钾标定。标定方法如下：取分析纯邻苯二甲酸氢钾在105烘箱内至恒重，准确称取0.5克，共称三份，分别置于250毫升的三角瓶内。加无二氧化碳的蒸馏水100毫升，使邻苯二甲酸氢钾完全溶解，加23滴酚酞指示剂，用0.1N氢氧化钠滴至粉红色为终点。 W1000NNaOH = 204.2V 204.2 邻苯二甲酸氢钾的当量； W 称取邻苯二甲酸氢钾的克数；V 滴定时消耗氢氧化钠的毫升数；实验二 动态作图法测定气升式反应器的溶氧系数一、实验目的：气升式生物反应器是高效低能耗的一种反应器，它是利用空气喷射动能和流体在罐内
12、的重度差造成的流体循环流动，来实现发酵液的搅拌、混合和传氧的。其特点为：结构简单、加工安装方便、密封性能好、染菌机会小、电耗低、流场剪切力小，在某些方面比机械搅拌生物反应器更为优越。应用测氧电极的动态法，可动态测定真实发酵液的溶氧系数Kla，手续简便，可用于发酵过程的控制。本实验学习和掌握动态作图法测定气升式反应器的溶氧系数Kla。二、实验原理：在没有微生物耗氧时，据传质理论可得出气液传质积分式：（为积分常数）向反应器的新鲜自来水通气，溶氧值随时间而不断改变，然后以对t作图，得一直线，其斜率为。三、实验装置实验装置为5升气升式发酵罐，可以控制和显示罐内温度、气体流量。一、 实验方法和步骤：1、
13、用小水桶装4升自来水，加0.5 g作催化剂，加0.35 g去除水中溶解氧，搅拌至完全溶解，用量杯倒入发酵罐中。2、溶氧电极放入发酵罐中。3、观察溶氧仪读数，当溶氧仪读数降至1 mg/l以下时，调节空气流量至设定值,当溶氧升到2mg/L时开始按表记录不同的通气时间及对应的溶氧值至饱和。4、更换自来水，改变通气量，按上述步骤重新测定本实验做三个通气量：转子流量最高量程为6 L/min的罐做：2L/min、4L/min、6L/min.实验记录和结果整理：1， 实验记录：水温30饱和溶氧c*6.1mg/L ,反应器容积5升，装液量4升2,以通气量：2L/min通气量:4L/min6L/min二、 实验
14、结果讨论：1， 试比较本实验测定法与实验一所用的方法的优缺点；气升式发酵罐优点：1.记录数据较多，相对来说减少实验误差，提高准确性。 2. 气升式生物反应器是高效低能耗的一种反应器，结构简单、加工安装方便、密封性能好、染菌机会小、电耗低、流场剪切力小，在某些方面比机械搅拌生物反应器更为优越。缺点：1.氧传递速率较慢，耗时较长； 2. 器外加入药品并进行搅拌，亚硫酸钠易氧化，除氧效果有差异。机械搅拌罐1.药品在反应器内溶解，防止器外氧气进入，提高效率，节能 2.机械搅拌加快溶氧1.耗电量大，剪切力大 2.测量数据有限，容易产生较大误差2，气升式反应器有何优缺点，如何提高其（1）结构简单，基本原理
15、也不复杂，与带搅拌桨的浆式反应器相比能耗较低（2）依靠气体产生定向循环，而非离心泵类机械设备，流动形式确定，液体循环强烈，内部无运动部件，具有较小的剪切应力，能量耗散很均匀，对剪切力敏感物料具有特别重要的意义；（3）与传统的鼓泡塔相比，其可操作量的气体和液体流速范围大得多；（4）供气效率高，升气管中通气可大于鼓泡反应器进气量，有利于好氧类反应；（5）流化效果极佳，可以是固体颗粒，甚至较重的颗粒完全保持悬浮状态。（1）需要非常大的空气吞吐量；（2）相间混和接触较差；（3）当循环的有机体和操作条件发生变化时，底物、营养物和氧的量不能保持一致；（4）混和与通气是耦合问题，也即很难在不改变通气的条件下改善混和状况。
