第九章_微生物工程下游工艺.ppt

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1、微生物工程与设备湖师院生科院第九章微生物工程下游工艺微生物工程下游加工工程概论发酵液的预处理和过滤分离纯化方法微生物工程微生物反应过程（菌种选育、发酵工艺控制等）下游加工过程（发酵产物的提取与精制）先进技术和设备；合理的工艺流程和车间布置第九章微生物工程下游工艺第一节微生物工程下游加工工程概论一、微生物工程下游加工工程的特点和重要性从微生物发酵的发酵液、酶反应的反应液或动植物细胞培养的培养液中分离、精制有关产品的过程。1、定义它是由化学工程的几个单元操作组成，但由于生物物质的特性，有其特殊要求，而且其中某些单元操作在一般化学工业中应用较少。第

2、一节微生物工程下游加工工程概论一、微生物工程下游加工工程的特点和重要性2、特点所提取的代谢产物在培养液（发酵液）中浓度很低，且稳定性差，对热、酸、碱、有机试剂、机械剪切力等十分敏感，易失活或分解。培养液中杂质含量高，特别是利用基因工程方法产生的蛋白质常伴有大量性质相近的杂蛋白质。发酵液是复杂的多相系统，含有细胞、代谢产物和未用完的培养基等。分散在其中的固体和胶状物质，具可压缩性，其密度又和液体相近，加上粘度很大，属非牛顿性液体，使从培养液中分离固体很困难。第一节微生物工程下游加工工程概论一、微生物工程下游加工工程的特点和重要性2、特点下游加工

3、工程的代价昂贵，且回收率不是很高。传统发酵工业(如抗生素、乙醇、柠檬酸)，分离和精制部份占整个工厂投资费用的60%。对重组DNA发酵、精制蛋白质的费用可占整个生产费用的80%~90%。第一节微生物工程下游加工工程概论二、微生物工程下游加工工程的基本原理一些单元操作原理第一节微生物工程下游加工工程概论二、微生物工程下游加工工程的基本原理一些单元操作原理第一节微生物工程下游加工工程概论三、微生物工程下游加工工程的一般程序1、下游加工工程的一般工艺程序按生产过程的顺序分为四大框架步骤：发酵液的预处理和过滤提取精制成品加工第一节微生物工程下游加工工程

4、概论三、微生物工程下游加工工程的一般程序1、下游加工工程的一般工艺程序第一节微生物工程下游加工工程概论三、微生物工程下游加工工程的一般程序2、工艺程序的划分预处理和过滤：除去发酵液中的菌体细胞和不溶性固体杂质。初步纯化：除去与产物性质差异较大的杂质，为后序精制工序创造有利条件。高度纯化：除去与产物的物理化学性质比较接近的杂质。成品加工：成品形式由产品的最终用途决定。第一节微生物工程下游加工工程概论三、微生物工程下游加工工程的一般程序3、选择下游加工工序的原则是胞内产物还是胞外产物原料中产物和主要杂质浓度产物和主要杂质的物理化学特性及差异产品用

5、途和质量标准产品的市场价格废液的处理方法等第二节发酵液的预处理和过滤一、预处理的目的和要求目的分离菌体，将发酵液中的杂质除去，改变滤液性质以利于提取和精制后续各工序顺利进行。2.要求菌体的分离；固体悬浮物的去除；蛋白质的去除；重金属离子的去除；色素、热原质、毒性物质等有机杂质的去除；改变发酵液性质。第二节发酵液的预处理和过滤二、预处理的方法采用理化方法设法增大悬浮液中固体粒子的大小、或降低粘度，以利于过滤。去除会影响后续提取的高价无机离子。1、高价无机离子的去除方法钙离子，可用草酸。草酸溶解度较小，用量大时，可用其可溶性盐，如草酸钠。反应生成

6、的草酸钙还能促使蛋白质凝固，提高滤液质量。但草酸价格较贵，应注意回收。如四环类抗生素废液中，加入硫酸铅，在60℃下反应生成草酸铅。后者在90~95℃下用硫酸分解，经过滤、冷却、结晶后可以回收草酸。镁离子，可用三聚磷酸钠。它和镁离子形成可溶性络合物，用磷酸盐处理，也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。此法可用于环丝氨酸的提取。铁离子，可加入黄血盐，使形成普鲁士蓝沉淀。第二节发酵液的预处理和过滤二、预处理的方法2、可溶性杂蛋白质的去除方法等电点沉淀法：等电点状态，蛋白质溶解度最低加热处理：蛋白质变性，溶解度降低吸附作用:用凝胶吸附蛋白质有机溶剂、金属

7、离子等沉淀蛋白质第二节发酵液的预处理和过滤3、发酵液的凝聚和絮凝二、预处理的方法凝聚：是在中性盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。絮凝：是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶体聚集形成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理的集合为主的过程。机理：电解质将胶体粒子表面上的电荷中和，减少存在于胶体粒子间的静电斥力，使范德华力占优势，这样胶体就会凝聚成较大、较密实的粒子，或在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团使之更容易过滤。第二节发酵液的预处理和过滤3、发酵液的凝聚和絮凝二、预处理的方法第二节

8、发酵液的预处理和过滤3、发酵液的凝聚和絮凝二、预处理的方法方法：在稀溶液中加入电解质以促进凝聚和絮凝。试剂包括酸、碱、简单电解质和合成的高分子电解质。常用的絮凝剂：