生物工业下游技术复习.doc

第一章 绪论 下游技术（工程）：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，最终使其成为产品的技术。 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。 整个下游加工过程应遵循下列四个原则 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。 生物工业下游技术大致可分为以下几大类：（1）固液分离技术（2）细胞破碎技术 （3）初步分离纯化（超滤技术解决了生物大分子对pH、热、有机溶剂、金属离子敏感等难题，在生物大分子的分级、浓缩、脱盐等操作中得到了广泛的使用。）（4）高度分离纯化技术（5）其他新型分离技术（超临界CO2萃取技术在获得天然生物物质方面有着独特的优势。） 一般下游加工过程可分为4个阶段：a培养液（发酵液）的预处理和固液分离；b初步纯化（提取）；c高度纯化（精制）；d成品加工。 下游加工过程的一般流程 产品的收得率和质量控制应是贯穿下游技术工艺过程的主线。 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 清洁生产：清洁生产是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。 包括三方面内容：（1）清洁生产工艺（2）清洁产品（3）清洁能源 清洁生产的标准：技术评价、经济评价、环境评价 技术上可行，符合环保法规，经济上有赢利性 第二章 下游技术的理论基础 分离机理：利用目标产物和杂质之间物理、化学、生物学性质上的差异进行分离。物性差异越大，作为分离基础的实际利用价值越大。 以物理学过程为基础的分离操作，大致可分为： 平衡过程分离：利用相的组成差别进行混合物体系的分离。 b、拟平衡（速度差）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。 c、非平衡分离操作：利用物质移动速度差和广义的、基于“屏蔽效应”的分离操作。 分子识别：酶和底物的专一性结合。钥匙和锁的关系。 环状糊精有一定的分子识别功能。它是由6—8个葡萄糖环状结合而成的低聚糖,筒状，内部具空洞结构。生物食品用它包接或分离一些易挥发性的且不溶于水的呈香呈味物质。 皇冠醚 中心开孔，一些金属离子和氨基酸分子等正好能进入其中。 泡沸石（无机吸附剂）可用做分子筛,对气体分子选择性吸附分离。 亲和色谱：利用某些生物物质之间特异的亲和力进行选择性分离的色谱技术。 操作：吸附、洗涤、洗脱、再平衡化 第三章 发酵液预处理 1、发酵液预处理的目的：改变发酵液物理性质，提高固液分离的效率 2、改善发酵液过滤特性的物理化学方法：a、降低液体黏度 b、调整pH c、凝聚与絮凝 d、加入助滤剂 e、加入反应剂 3、凝聚—指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象；常用的凝聚剂电解质：硫酸铝、氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁 、石灰 絮凝——指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。 絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。目前最常用的絮凝剂是有机合成的聚丙烯酰胺类衍生物。 高价无机离子的去除方法 Ca2+ ——草酸、草酸钠，→形成草酸钙沉淀（注意回收草酸） ； Mg2+——三聚磷酸钠，→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物； Fe2+ ——黄血盐，→普鲁士蓝沉淀 杂蛋白的去除方法：沉淀法、变性法、吸附法 （1）沉淀法：酸碱调节，使蛋白质与盐或离子形成沉淀（2）变性法：加热；大幅度调节PH值；加酒精、丙酮等有机溶液或表面活性剂等（3）吸附法：加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白而除去。 固液分离的方法：重力沉降、浮选、旋液分离、过滤、离心 作业第三题 碟片式离心机是传统离心机，为目前工业上应用最广泛的离心机。分离因数可达1000-20000，最大处理量达到300m3/h，常用于大规模的分离过程。 适用范围：细菌、酵母菌、放线菌、 细胞碎片 GF型(分离型)，用于分离各种乳浊液, 特别适用于二相相对密度差甚微的液一液分离以及含有少量杂质的液一液一固分离。 GQ型（澄清型），用于分离各种难于分离的悬浮液。特别适合于浓度小、粘度大，固相颗粒细，固液重度差较小的固液分离。 管式离心机管式离心机是一种分离