生物物质的分离与纯化

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1、第十三章　生物物质的分离与纯化1、培养液的预处理2、培养液的固液分离3、细胞的破碎4、生物物质的分离纯化方法5、生物分离工艺介绍教学内容补充内容（一）发酵醪(发酵液)的一般特征利用微生物发酵生产各种发酵产品，由于菌种不同和发酵醪特性不同，其预处理方法和提取、精制方法的选择也有差异。应针对发酵醪的特性来合理选择处理方法，大多数发酵产物存在发酵醪中，也有少数发酵产物存在菌体中，或发酵醪和菌体都含有，例如四环类抗生素。各种发酵产物无论在发酵醪或是在菌中体现往往浓度较低，并与种种的溶解和悬浮的杂质混在一起，要分离提纯发酵产物，首先要针对发酵醪的特性进行预处理。发酵醪的特性一般可

2、归纳为：1、发酵醪大部分是水，一般含量达90%-99%.2、发酵醪中发酵产物浓度较低，尽管由于菌种、原料、工艺条件不同，发酵产物于发酵醪中浓度的高低也有差异，但总的来说发酵醪中发酵产物浓度都是比较低的，除了酒精、柠檬酸、葡萄糖酸等发酵产物浓度在10%以上外，其余的都在10%以下，而抗生素的浓度更低，一般在1%以下。3、发酵醪中的悬浮固体物主要含有菌体和蛋白质胶状物。由于发酵醪中存在一定数量的菌体和蛋白质胶体物质，不仅使发酵醪粘度增加，不利于过滤，而且增加提取和精制后工序的操作困难，在浓缩过程中变得更粘稠，同时容易产生泡沫。采用溶媒萃取法提炼时，蛋白质的存在夺产生乳化，使

3、溶媒相和水相分层困难；采用离子交换法提炼时，蛋白质的存在也会增加树脂的吸附量，加重树脂的负担。4、发酵醪的培养基残留成分中还含有无机盐类，非蛋白质大分子其降解产物对提取和精制均有一定的影响。5、发酵醪中除了发酵产物外，常有其他少量的代谢产物。发酵过程中除了主代谢产物外，尚伴有一些其他的副代谢产物。这些少量的副产物，有时其结构特性与发酵主产物极为近似，这就会给分离提纯操作带来困难。6、发酵醪中还含有色素、热原质、毒性物质等有机杂质。尽管它们的确切组成还不十分明了，但它们对提炼影响相当大。为了保证发酵产品的质量和卫生标准，应通过预处理将色素、热原质、毒性物质等有机杂质先除去

4、。发酵成熟醪中常含有各种样的杂质，而所需要的发酵产物则含量很少。因此，要获得纯净的发酵产物，它的提取与精制过程便成为一个复杂而必不可少的工艺过程。提取和精制的目的在于从发酵液中制取高纯度的、合符质量标准要求的发酵成品。尽管由于菌种、发酵醪的特征及发酵工艺的不同，发酵产物可以多种多样，但从工业发酵范畴来看，从发酵醪中获得产物大致可分为三类：发酵产物的分类补充内容（二）菌体主要以菌体细胞作为发酵产品，如单细胞蛋白、面包酵母、饲料酶母等。此外就是从菌体细胞中提取有用的发酵产物，如由酵母细胞提取辅酶A、核糖核酸等产品。有的抗生素主要存在于菌丝体中，如灰黄霉素产生菌在发酵过程中所

5、产生的灰黄霉素主要在菌丝中，因此，也要从菌丝体中进行提取。酶发酵产物为酶制剂，包括胞外酶和胞内酶。如α-淀粉酶、β-淀粉酶、异淀粉酶、葡萄糖异构酶、葡萄糖氧化酶、右旋糖酐酶、蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、转化酶、蜜二糖酶、柚苷酶、花青素酶、脂肪酶、凝乳酶、氨基酰化酶、天冬氨酸酶、青霉素酰胺酶、磷酸二酰酶、天冬酰胺酶等，均在工业上和医药上发挥作用。代谢产物中间代谢产物包括醋酸、乳、柠檬酸、葡萄糖酸、衣康酸及延胡索酸等。氨基酸发酵产物包括谷氨酸、赖氨酸、色氨酸等。由于对菌种的变异和氨基酸代谢机理的研究日益深入，所以其他氨基酸，除蛋氨酸、胱氨酸、半胱氨酸外，18种氨基酸均可用直接

6、发酵法制造。有机溶剂发酵产物包括酒精、丙酮、丁醇等。核苷酸类物质发酵产物包括肌苷、肌苷酸以及鸟苷酸等。5`-肌苷酸和5`-鸟苷酸均为呈味核苷酸，核酸的微生物包括辅酶A、ATP、辅酶I等均为重要的医药品。抗生素发酵产物包括青霉素、链霉素、四环素、土霉素、金霉素、庆大霉素、新霉素、红霉素及利福霉素等。多糖发酵产物包括右旋糖酐及多糖B-1459等。多糖是医药和工业上重要粘性物质来源之一，右旋糖酐经过部分水解后供代血浆用。多糖B-1459是水溶性、高分子量的胞外异多糖。维生素发酵产物有核黄素、维生素C和维生素B12.甾体氧化的产物为甾体激素，是重要的品。如醋酸可的松、氢化可的松

7、、醋酸泼尼松、氢化泼尼松等促皮质激素及肾上腺皮质激素制剂、黄体酮、甲孕酮（安宫黄体酮）等性激素、炔诺酮等避孕药。问题1、发酵醪有哪些特性？2、发酵醪中获得产物大致可分为、、三类？3、发酵液中的细胞代谢产物有哪些？分别举出2个具体代表产物。生化生产过程的最后一个环节是把目标产物从培养液或反应液中分离提取出来。多数生化产品在生产过程中需经微生物发酵、酶反应过程或动植物细胞大量培养，并通过包括产物回收、粗分离、纯化及精制等处理后，才能符合一定的质量标准。在生物产品生产过程中一般将微生物发酵、酶反应过程或动植物细胞大量培养称为“上游过程”，而与之