发酵产物的提取与分离课件.ppt

《发酵产物的提取与分离课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第9章发酵产物的提取与精制发酵液下游加工是指从发酵产物中分离、纯化产品的过程，是利用产物和杂质的物理化学性质不同提取产物或者从系统中去除杂质的操作。9.1概述1．发酵液的一般特性（1）发酵产物浓度较低，属于稀水溶液系统。（2）成分复杂，含有目的产物、微生物细胞碎片、其他代谢副产物、残留培养基、无机盐等。（3）含有色素、热源物质、毒性物质等有机杂质。（4）发酵产物稳定性低，对热、酸、碱、有机溶剂、酶、机械力等敏感，不适宜条件下易失活或分解。2．提取和精制提取和精制是为了从发酵液中获得高纯度的、符合质量标淮要求的发

2、酵成品。发酵产物存在形式不同，用途各异，产品质量要求不同，分离纯化步骤有所不同。但大多数包括以下四个步骤：发酵液预处理和菌体分离、提取、精制、成品加工。发酵产品后处理过程流程图发酵液预处理和菌体分离是采用凝聚和絮凝等技术，加速固液分离，提高过滤速度。如果是胞内产物，首先要进行细胞破碎，再分离细胞碎片。初次纯化即提取，主要是除去与目标产物性质有很大差异的物质，浓缩产物，提高产品质量。常用方法有沉淀、吸附、萃取等。高度纯化即精制，采用对产品有高度选样性的分离技术，除去与产物理化性质相近的杂质。典型的方法有层析、离子

3、交换等。成品加工是为了获得质量合格的产品，常用浓缩、结晶、干燥等技术方法。9.2发酵液的预处理及菌体分离发酵液预处理及菌体分离是下游加工的第一步操作。目的是改善发酵液的性质，去除部分可溶性杂质，分离菌体和其他悬浮颗粒，以利于提取和精制工序的操作。预处理中常用酸化、加热、加絮凝剂、过滤、离心等方法。1．发酵液的预处理杂质直接影响产品质量和收得率，对提取和精制也有很大影响，特别是高价无机离子和杂蛋白等。高价无机离子会影响树脂对生化物质的交换容量。杂蛋白降低树脂的交换容量和吸附能力，溶剂萃取时引起乳化，堵塞过滤介质，

4、或使滤膜受到污染。（1）高价无机离子的去除：发酵液中主要的无机离子有Ca2+，Mg2+，Fe3+等。钙离子常使用草酸去除。Mg2+可加入三聚磷酸钠，它和Mg2+形成可溶性络合物，可消除对离子交换的影响。Fe3+用黄血盐(亚铁氰化钾)反应生成普鲁士蓝沉淀除去。（2）杂蛋白的去除：①沉淀法：利用蛋白质等电点进行沉淀，或在酸碱性条件下加入阴离子阳离子进行沉淀，或加入中性盐破坏蛋白质水化层进行沉淀。②变性法：加热变性、酸碱变性、有机溶剂变性等。③吸附法：吸附剂和沉淀剂的吸附作用。（3）色素及其他物质的去除常用的脱色方法

5、有离子交换剂、离子交换纤维、活性炭等材料吸附。2．离心过滤与菌体分离菌体分离通常采用离心分离和过滤两种方法。离心分离是在离心力场的作用下，将悬浮液中的固相与液相加以分离，多用于颗粒较小的悬浮液和乳浊液的分离。离心方法有差速离心法、密度梯度离心、等密度离心、平衡等密度离心。细菌和酵母菌发酵液多采用离心分离。霉菌和放线菌多采用过滤分离。过滤的原理是悬浮液通过过滤介质时，固态颗粒与溶液分离。根据机理，过滤可分为澄清过滤和滤饼过滤。澄清过滤中，过滤介质为硅藻土、砂、颗粒活性炭、烧结陶瓷、烧结金属等，它们填充在过滤器内构

6、成过滤层，悬浮液通过滤层时，固体颗粒被滤层颗粒阻拦或吸附，滤液得以澄清。滤饼过滤中，过滤介质为滤布。悬浮液通过滤布时，固体颗粒被滤布阻挡而逐渐形成滤饼。滤饼至一定厚度时即起过滤作用。（1）影响发酵液过滤的因素发酵液属非牛顿性液体，粘度大，过滤速度慢。过滤速度与菌体细胞体积、发酵条件、未利用完的培养基浓度、消沫剂、发酵周期等有关。（2）改善发酵液过滤性能的方法发酵液难过滤时，需改善过滤性能，降低滤饼比阻，提高过滤与分离的速率。改善发酵液性能的方法有调酸、热处理、添加凝聚剂、反应剂、助滤剂等。①调pH：除去蛋白质等

7、两性物质，改变易吸附分子的电荷性质，减少滤膜堵塞和污染。②凝聚与絮凝：形成较大絮团，减少堵塞。③吸附剂法：将细菌吸附在吸附剂上，形成较大的颗粒，减少堵塞。④助滤剂法：助滤剂如硅藻土吸附细菌细胞改变滤饼结构，降低过滤阻力，加快过滤速度。3．细胞破碎与分离微生物的代谢产物如果是胞内物质（如有些酶制剂、干扰素、胰岛素等），那么首先要收集菌体，进行细胞破碎。（1）微生物细胞壁的组成与结构：①细菌细胞壁：肽聚糖。②酵母菌细胞壁比G+菌稍厚，主要成分是葡聚糖、甘露聚糖和蛋白质等。③其他真菌细胞壁主要由多糖组成，如几丁质或纤

8、维素强度比细菌和酵母菌高。（2）常用的细胞破碎方法细胞破碎的方法很多，根据外加作用力的方式可分为机械法和非机械法两大类。前者有珠磨法、高压匀浆法、超声波法、X-press法；后者有酶解法、化学法、物理法、干燥法等。①机械法：高压匀浆法是利用高压使细胞悬液通过针型阀，由于突然减压和高速冲击撞击环，造成细胞破碎；X-press法或Hughespress法是一种改进的高压法，其操作方法是将浓