9氨基酸提取与精制技术概论.ppt.ppt

第九章 提取与精制技术概论 第一节 氨基酸提取与精制的要求与一般程序 一、氨基酸发酵液的一般特征 1. 发酵液大部分是水，含量一般在80%以上。 2. 发酵液中的目的氨基酸含量一般为5~18%。 3. 发酵液中的悬浮固体物主要含有菌体和蛋白质胶状物。 4. 发酵液含有培养基残留的各种成分，包括糖类、无机盐类、有机色素物质以及消泡剂等。 5. 发酵液中除了目的代谢产物外，常有其他少量的代谢产物。 二、氨基酸提取与精制的要求 1. 条件温和，经分离、纯化后能够保持产物原有的性质。 2. 所采用分离纯化技术的选择性好，能够从发酵液中有效地将目的氨基酸分离出来，分离出来的产品纯度满足质量要求。 3. 氨基酸提取与精制的总收率高。 4. 满足产品质量要求的情况下，尽量降低分离纯化成本。 5. 产物提取与精制过程尽量减少环境污染，并有利于副产物的综合利用。 三、氨基酸提取与精制的一般程序 氨基酸工业中，提取与精制过程是氨基酸浓缩和纯化过程，一般包括发酵液预处理、提取、精制三个步骤。 第二节 菌体分离技术 目前菌体分离的方法主要有离心分离和过滤两种方法。 一、离心分离 离心机的种类很多，按其作用原理不同，离心分离设备可分为两种类型：过滤式和沉降式。由于氨基酸发酵液中的菌体细胞体形小，宜采用沉降式离心设备。沉降式离心有两种基本形式：管式和碟片式。 1. 碟片式离心机 碟片式离心机是沉降式离心机的一种，是目前工业生产应用最广泛的离心机。此机的转速可高达6000~10000 r/min。按卸料方式的不同，碟片式离心机分为人工卸料、自动间歇排料和喷嘴连续排料三种型式。 2. 管式离心机 可以在很高的转速（达15000~50000 r/min）下工作。 二、过滤 按料液流动方向不同，过滤分离菌体的方法可分为常规过滤和错流过滤。常规过滤时，料液流动方向与过滤介质垂直；而错流过滤时，料液流向平行于过滤介质。 1. 常规过滤 常规过滤设备主要是真空鼓式过滤机和加压过滤机（如板框过滤机）。过滤时，固体颗粒被阻截在过滤介质上，形成滤饼，液体则穿过滤饼和过滤介质的微孔。 2. 错流过滤 错流过滤是一种新的过滤方式，也叫切向流过滤、交叉过滤和十字过滤，是一种维持恒压下高速过滤的技术。 第三节 沉淀提取技术 沉淀法是通过加入试剂或改变条件使发酵产物由液相转变为固相的过程。 1. 等电点沉淀法 谷氨酸分子中含有2个酸性的羧基和1个碱性的氨基，是一个既有酸性基因，又有碱性基因的两性电解质。由于羧基离解力大于氨基，所以谷氨酸是一种酸性氨基酸。谷氨酸溶解于水后，呈离子状态存在，其解离方式取决于溶液的pH值，可以有阳离子（GA+）、两性离子（GA±）、阴离子（GA-、GA=）四种离子状态存在，电离平衡随溶液pH的变化而发生改变，见图9-5。 谷氨酸等电点是： 。 在pH 3.22时，谷氨酸离子四种离子离解形式占百分比为[GA+]：[GA±]：[GA-] ：[GA=]＝7.861%：84.24%：7.861% ：2.789×10－6 %，大部分谷氨酸以[GA±]形式存在，[GA=]几乎没有，[GA+]与[GA-]数量相等，此时谷氨酸的氨基和羧基的离解程度相等，总静电荷为零，以偶极离子形式存在。由于谷氨酸分子之间的相互碰撞，通过静电引力的作用，会结合成较大的聚合体而沉淀析出。在等电点时，谷氨酸溶解度最低，而且温度越低，溶解度越低，过量的溶质也便会析出越多。工业生产上，常温等电点法提取谷氨酸的一次收率仅60~70%，而低温等电点法提取谷氨酸的一次收率达80~85%。如果等电点法和其他方法配合使用，例如等电点法与离子交换法组合成提取工艺，其谷氨酸收率可达95%左右。 2. 金属离子沉淀法 利用氨基酸与某些