发酵工程韦革宏杨祥第1章45节.ppt

三、下游工程的目的产物的特点 通常是活的有机体或具有生理活性的有机化合物，易失活 相对分子质量较大 在制备液中的浓度往往很低 其制剂易被微生物污染和分解 成分较为复杂，检测困难 质量要求高 四、发酵产物提取精制基本流程 整个分离提取路线一般可分为预处理、固液分离、初步纯化、精细纯化、成品加工5个主要步骤，见图3-8. 图3-8 发酵产品的分离纯化工艺简图 五、发酵产物提取的基本方法 （一）发酵液的预处理、固液分离和细胞破碎 步骤一：酸化、加热、加絮凝剂 步骤二：过滤、离心、微滤 步骤三：细胞破碎 步骤四：离心、萃取 五、发酵产物提取的基本方法 （二）初步纯化（提取） 吸附法 利用吸附剂与目标物质之间的分子引力而将其吸附在吸 附剂上的提取方法，主要用于抗生素等小分子物质的提 取，常用的吸附剂有活性碳、硅藻土、氧化铝、各种吸 附树脂等。 离子交换法 利用离子交换树脂和目标物质之间的化学亲和力，有选 择性地将其吸附上去，再以较少量的洗脱剂将它洗脱下 来的提取方法。 五、发酵产物提取的基本方法 （二）初步纯化（提取） 沉淀法 主要用于蛋白质的提取，要起浓缩作用，而纯化的效果 较差，又有5种类型： （1）盐析 （2）加入有机溶剂 （3）调pH至等电点 （4）加入非离子型聚合物 （5）加入聚电解质 五、发酵产物提取的基本方法 （二）初步纯化（提取） 萃取法 是指利用目标物质在互不相溶的二相溶剂中有不同的溶 解度进行提取的方法。常用萃取方法以下几种： （1）溶剂萃取法，如青霉素的萃取 （2）双水相萃取法 （3）超临界流体萃取 （4）反胶束萃取 五、发酵产物提取的基本方法 （二）初步纯化（提取） 膜过滤法 超滤法（Ultrafiltration, UF） 微滤法（Microfiltration, MF） 反渗透 （Reverse Osmosis, RO） 电渗析法（Elctrodialysis, ED） 五、发酵产物提取的基本方法 （三） 高度纯化（精制） 色谱分离法 是指利用物质在色谱柱中的两个相——固定相和移动相 之间分配情况和运动速度不同而进行分离的精制方法。 结晶法 利用溶剂从过饱和溶液中析出的原理进行分离的方法。 主要低分子量物质的纯化。 五、发酵产物提取的基本方法 （四） 成品加工和发酵废液排放 第一章 发酵工程概述 第四节 发酵工程常见的主要发酵类型 图3-1 微生物工业发酵的主要方式 问题：现代发酵工业的主流是那种形式的发酵？ 一、液体发酵与固体发酵 （一）液体发酵 液体发酵（也称为液体培养），是指将微生物接种到液体培养基中进行的培养的过程。 液体发酵的关键因素：溶解氧浓度（DO值）的维持 液体发酵提高溶氧的方法：浅层培养、振荡培养（Shaking flask culture）、深层培养（Submerged culture）中通入压缩空气、搅拌并在管壁加挡板 实验室常见液体发酵方式 试管液体培养 一、液体发酵与固体发酵 （一）液体发酵 实验室常见液体发酵方式 浅层液体培养 摇瓶培养 台式发酵罐 厌氧菌的培养 一、液体发酵与固体发酵 （一）液体发酵 工业生产中常见的液体发酵方式 浅盘培养（Shallow pan culture） 优点是设备工艺简单，缺点是效率低，劳动强度高，易染菌 发酵罐深层培养 特点与浅盘培养相反。其运作原理见图3-2. 图3-2 机械搅拌式液体深层发酵罐运作原理 一、液体发酵与固体发酵 （二）固体发酵 固体发酵也称为固体培养或固态发酵，就是指利用固体培养基进行微生物的繁殖。微生物贴附在营养基质表面生长，所以又可称为表面培养。 固体发酵的特点：开放式生产 实验室常见的固体培养 主要为斜面和平板，也用克氏扁瓶（kolleflask）和茄子瓶培养。 一、液体发酵与固体发酵 （二）固体发酵 生产中常见的固体培养 主要应用领域集中在传统发酵食品的生产上（如制曲），以及食用菌的和某些酶制剂的生产。 技术特点：通气、保湿、保温、防腐 优点：混菌发酵；缺点：类似浅盘培养 常用的设备非常多样，如曲盘、转鼓、曲槽等；还有很多不需特殊设备的培养方式，如食用菌的袋料栽培、段木栽培等；培养场地一般在曲房中进行，还有地窖等。 图3-3 生产中几种常见固态发酵设备 图3-4 食用菌栽培是固体发酵的一个重要领域 二、厌氧发酵与好氧发酵 厌氧发酵 特点是设备简单，装液量大，排气口水封、培养基预处理以及接种量大。应用范围较小。 酒精发酵罐 啤酒发酵罐 二、厌氧发酵与好氧发酵 好氧发酵 即利用需氧的微生物进行的发酵，多数发酵生产属于有氧发酵，如深层通气搅拌发酵等，现在又出现了一些新的发酵方式，如纯氧发酵。 三、分批发酵与连续发酵 （一）分批发酵 分批发酵 又称分批培养，是指将所有的物料（除空气、消沫剂、调节