下游技术 综合.pptx

《下游技术 综合.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、生物工程下游技术第一章绪论下游加工过程在生物技术中的地位组成：下游加工过程是生物技术的重要组成部分，发酵液或反应液需要经过下游加工过程才能成为成品费用：传统发酵工业中下游部分的费用占整个工厂投资费用的60％，而对重组DNA生产蛋白质等基因工程产品，下游加工的费用可占整个生产费用的80％－90％下游技术（工程）（downstreamprocessing）：对于由生物界自然产生的或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

2、的技术。下游加工过程的重要性。（组成、费用和关注程度）生物工业下游技术的发展历程古代酿造业古代酿造业包括酿酒、制酱（油）、醋、酸奶和干酪等。技术原始、家庭式作坊、产物基本不经过后处理而直接使用无下游技术2.第一代生物技术主要指19世纪60年代---20世纪40年代青霉素等抗生素出现之前的生物技术产业。发现了发酵的本质是微生物的作用，掌握了纯种培养技术，生物技术进入近代酿造产业的发展阶段。以20世纪40年代出现的青霉素产品为代表。无菌空气制备技术、大型好氧发酵装置开发一大批通风发酵技术产品相继投入了工业生产，如

3、抗生素（链霉素）、氨基酸（谷氨酸）、有机酸（核酸、柠檬酸）、酶制剂（淀粉酶）、微生物多糖和单细胞蛋白等。3.第二代生物技术以20世纪70年代末崛起的DNA重组技术及细胞融合技术为代表。生物技术在其主要领域：基因工程、酶工程、细胞工程和微生物发酵工程取得了长足进步，一批高附加值的产品开始面世，如乙肝疫苗、干扰素等。80年代，发现了一大批生理功能性物质，如活性糖质、活性肽、高度不饱和脂肪酸等，生物技术在深度和广度上都取得了很大的进展。4.第三代生物技术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

4、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、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）胞外产物提取精制——产品的收得率和质量控制。过程名称原理原料分离剂产物实例传质分离：平衡分离过程蒸发浓缩饱和蒸汽压差液体热液体+蒸汽酶液、糖液、果汁浓缩蒸馏饱和蒸汽压差液体热液体+蒸汽酒精蒸馏萃取两相中溶解度差液体不互溶液体两种液体抗生素抽提结晶过饱和度差异液体冷、热或pH液体+固

5、体氨基酸结晶吸附吸附能力差异气体、液体固体吸附剂固体+气体或液体活性炭脱色离子交换质量作用定律液体固体树脂液体+固体树脂氨基酸分离干燥水分蒸发含湿固体热固体+水蒸汽酶制剂干燥浸取（抽提）溶解度差异固体、液体液体（水）液体+固体麦芽汁制造凝胶过滤分子大小不同液体凝胶液体+固体凝胶蛋白质分离速度差分离电泳电场中迁移度差液体电场液体蛋白质分离渗透蒸发膜中渗透速度差液体膜液体+蒸汽乙醇分离超滤膜中透过速度差液体膜两种液体酶蛋白分离反渗透渗透压液体膜两种液体海水淡化过程名称原理原料分离剂产物实例机械分离：过滤过滤介质孔

6、道小含固液体过滤介质液体+固体麦芽汁过滤沉降密度差含固液体重力固体+液体污泥沉降，酵母沉降离心密度差含固液体离心力液体+固体晶体等分离旋风分离密度差气体+固体或液体惯性力气体+固体或液体淀粉粉尘回收静电除尘荷电颗粒气体+微细颗粒电场气体+固体含尘废气净化第二章下游技术的理论基础第一节下游技术中的物理学过程一、基础物性“分离”可利用各种物质固有性质的差异。物性差异越大，利用价值越大。二、分类以物理学过程为基础的分离操作，大致可分为以下三类：1．平衡分离过程建立在相平衡关系上的。利用相的组成差别进行混合物体系的分

7、离。表2-1为平衡分离的代表性单元操作。2．拟平衡分离操作在混合物体系本身所占有的空间之外加一个能引起物质分离的势能场，在它的作用下，形成分离场如表2-2所示。3．非平衡分离操作除1、2以外的均划归其中，利用物质移动速度差和广义的、基于“屏蔽效应”的分离操作。如表2-3所示。第二节下游技术中的化学过程一、化学性分子识别液液萃取：利用物质在溶剂中溶解度不同的分离。如果在萃取溶剂中加入对原料中目标物质有特异性作用的成分(萃取剂、抽提剂)，能达到高选择性。1．分子间相互作用分子间的相互作用力除了众所周知的范德华力氢

8、键力等，近年来备受注目的分子间作用力是“疏水性”相互作用力，即在水性介质中，各分子的疏水性相互作用的凝聚力，属于热力学性质。2．分子识别最典型：酶和底物的专一性结合。钥匙和锁的关系。只有底物分子才能进入这个口袋。酶分子正是通过对底物的多点识别才显示出它高效、专一的底物识别功能。第三章发酵液的预处理微生物菌体及残存的固体培养基外，还有未被微生物完全利用的糖类、无机盐、蛋白质，以及微生物的各种代谢产物。