《游加工过程概述》PPT课件

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1、第七章发酵产物的分离和精制第一节概述第二节发酵液的预处理和固液分离第三节菌体的破碎第四节纯化第五节成品加工第一节概述发酵产物的分离和精制可称为发酵液后处理、下游加工过程（downstreamprocessing）：对于由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。1.发酵液的特点含水多，产物含量低；含菌体蛋白；溶有原来培养基成分；相当多的副产物和色素；易被杂菌污染或使产物进一步分解；易起泡，粘性物质多。对基因工程产品还应注意生物安全（biosa

2、fety）问题，要防止菌体扩散，一般要求在密封的环境下操作。2.下游加工过程的四个原则时间短；温度低；pH适中（选择在生物物质的温度范围内）；严格清洗消毒（包括厂房、设备及管路，注意死角），这和传统产品抗生素的生产是一致的。3.下游加工过程的一般流程下游加工过程的四个方面：培养液（发酵液）的预处理和固液分离；初步纯化（提取）；高度纯化（精制）；成品加工。下游加工过程的一般流程（沉淀、吸附、萃取、超滤、结晶）发酵液初步纯化细胞碎片分离细胞破碎细胞分离高度纯化成品加工预处理胞外产物（加热、调pH、絮凝）（过滤、离心分离、膜分离）（匀浆、研磨、

3、酶解）（离心分离、双水相萃取、膜分离）（重结晶、离子交换、色谱分离、膜分离）（浓缩、无菌过滤、干燥、成型）胞内产物提取精制——产品的收得率和质量控制。下游工艺过程决定于产品的性质和要求达到的纯度，如产品为菌体本身，则工艺比较简单，只需经过滤、得到菌体，再经干燥就可，如单细胞蛋白的生产。如可以从发酵液直接提取，则可省去固液分离步骤。如为胞外产物则可省去细胞破碎步骤。4.单元操作过滤、离心——固液分离；蒸发、蒸馏、结晶——进一步纯化；萃取——浓缩或提取液相中的成分；离子交换、层析、膜技术、超滤；干燥第二节发酵液的预处理和固液分离目的不仅在于

4、分离细胞、菌体和其它悬浮颗粒（细胞碎片、核酸和蛋白质的沉淀物），还希望除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，以利于后继各步操作。在酸性溶液中，蛋白质与一些阴离子，如三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等形成沉淀；在碱性溶液中，蛋白质与一些阳离子，如Ag+、Cu++、Zn++、Fe+++和Pb++等形成沉淀。一、发酵液预处理（一）菌丝体及蛋白质的处理等电点沉淀热处理变性化学变性加各种沉淀剂沉淀加入凝聚剂加入絮凝剂吸附常用凝聚剂，使胶体不稳定：硫酸铝Al2(SO4)3•18H2O（明矾）；氯化铝AlCl3•6H2O;三氯化铁

5、FeCl3;硫酸亚铁FeSO4·7H2O；石灰；ZnSO4；MgCO3工业上使用的絮凝剂，通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面，形成了较大的絮团。1）有机高分子聚合物，如聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍生物2）无机高分子聚合物，如聚合铝盐、聚合铁盐等3）天然有机高分子絮凝剂，如聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等。（二）多糖如用淀粉酶酶解不溶性多糖，降低发酵液粘度，提高滤速。（三）高价金属离子的去除离子交换法沉淀法Ca2+——草酸、草酸钠，→形成草酸钙沉淀（注意回收草酸）；Mg2+——三聚磷酸

6、钠，→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物；Fe2+——黄血盐，→普鲁士兰沉淀二、发酵液的固液分离重力沉降浮选通气，产生气泡，使固体附着在气泡表面除去。用于固液比重差小、直径5～30μm颗粒的分离，污水处理旋液分离旋风分离器介质过滤离心霉菌和放线菌为丝状菌，体形较大，发酵液采用过滤方法；细菌和酵母菌为单细胞，体形较小，其发酵液采用高速离心分离，如对发酵液进行预处理，也可用过滤进行固液分离。板框过滤机广泛应用于培养基制备的过滤及霉菌、放线菌、酵母菌和细菌等多种发酵液的固液分离。适合于固体含量1-10%的悬浮液的分离。优点：结构简单，装配紧凑，过滤面

7、积大；能耐受较高的压力差，能适应不同过滤特性的发酵液的过滤；辅助设备少、维修方便、价格低、动耗少等。缺点：设备笨重、间歇操作、劳动强度大、卫生条件差、辅助时间多、生产效率低。第三节菌体的破碎为了研究细胞的破碎，提高其破碎率，有必要了解各种微生物细胞壁的组成和结构？微生物革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌酵母菌霉菌壁厚/nm20-8010-13100-300100-250层次单层多层多层多层主要组成肽聚糖（40-90%）多糖胞壁酸蛋白质脂多糖（1-4%）肽聚糖（5-10%）脂蛋白脂多糖（11-22%）磷脂蛋白质葡聚糖（30-40%）甘露聚糖（30

8、%）蛋白质（6-8%）脂类（8.5-13.5%）多聚糖（80-90%）脂类蛋白质细菌破碎的主要阻力来自于肽聚糖的网状结构，网状结构越致密，破碎的难度越大，革兰氏阴性细菌网状结构不及革兰氏阳性细