发酵工程.3.ppt

发酵工程 (3) 6.5 发酵工程的下游技术 从发酵液中分离、纯化目的产物的过程称为下游加工工程（downstream processing）。这一过程由一些化学工程单元组成。 这一过程在整个生产中所占成本较高，传统发酵工厂中占总投资的60%；重组蛋白生产企业这部分费用占生产费用的80%——90%。 6.5.1 发酵工程下游技术概论 1.特点： ①产物在初始料中含量较低,而产品要求纯度高、无菌、无热原； ②含有大量细胞及代谢产物； ③产物稳定性差，易失活变性； ④产物的种类繁多、结构不一、活性各异； ⑤代价昂贵,回收率低。 几种产品在发酵液中的浓度 产品 典型浓度（g/L） 抗生素 25 氨基酸 100 酒精 100 有机酸 100 酶 20 蛋白质 10 6.5.1 发酵工程下游技术概论 2.建立分离纯化工艺的根据 发酵产物其上游过程的各种因素对分离、纯化工艺有影响。包括： 　　①菌种的类型及其代谢特性。 　　②原材料培养基的来源及其质量。 　　③物料中杂质的种类和性质。 ④生产工艺及条件。 　　⑤目的产物特性。 　　⑥产品质量的要求 3. 一般程序 (1). 预处理和固液分离：加速固液相分离 (2). 细胞破碎分离胞内产物 (3). 初步纯化（提取）：除去与目的产物性 质差异很大的杂质 (4). 高度纯化（精致）：除去与产物性质相 似的杂质 (5). 产品加工 生物产品分离纯化的一般步骤 4.分离纯化的技术 ①技术条件温和能保持产物生物活性。 ②选择性好，能从复杂的混合物中有效的将目的产物分离，达到较高的纯化倍数。 ③收率要高。 ④两个技数间能直接衔接, 不需要对物料加以处理。 ⑤纯化过程要快，满足高 生产率的要求。 3）去除色素及其它物质 (1). 色素产生 微生物生长代谢产生，培养基带来 (2) 去除方法 离子交换剂、离子交换纤维、活性炭等吸附 如DEAE-纤维素从含酶溶剂中吸附色素物质时，可同时去除非活性蛋白质 ①常压过滤 靠悬浮液的液位差来进行过滤的，推动力的大小由液位高决定，麦芽法过滤槽和沙滤即属此类设备。推动力不大，过滤缓慢，生产能力低。但设备简单，滤液质量稳定，对于生产能力不大厂的或固体含量小而易过滤的悬浮液仍然采用。 ②加压过滤 它是利用压缩空气或往复泵、离心泵等输送悬浮液所形成的压力作为过滤的推动力。在待过滤悬浮液中，固形物含量为50%左右，而要求滤液较清亮的情况下都可采用这种方法过滤。由于加压过滤的推动力大，所以过滤速度快，适用于滤液黏度大、颗粒度细、可压缩性的各类物料，如发酵液的除菌便可用此法。板框过滤机、气压式过滤机和加压叶片过滤机等都属于这一种。 ③.真空过滤 在过滤介质的滤液一侧建立适当的真空，以增大推动力，压力差通常不超过8.34×104Pa，使滤液通过过滤介质，固体微粒滤机，真空叶片过滤机等，可用于某些发酵液如柠檬酸发酵液的除菌处理。 细胞破碎方法 3.分离纯化的主要方法 1) 沉淀法 利用某些发酵产品与某些试剂形成不溶性的盐或复合物而从发酵滤液或浓缩滤液中沉淀或结晶析出的特性，达到生物物质分离和纯化的目的。 成本低、设备简单、收率高、浓缩倍数高、操作简单。 ①等电点沉淀法 ②盐析法 ③有机溶剂法 ④聚合物沉淀法 ⑤聚电解质沉淀法 ⑥生成盐复合物沉淀法 ⑦热变性和酸变性沉淀法 3.分离纯化的主要方法 2).萃取法 萃取分离法的基本原理 萃取：把某组分从一个液相（水相）转移到互不相溶的另一个液 相有机相）的过程。 反萃取：有机相?水相 萃取过程的本质:将物质由亲水性转化为疏水性的过程 优点： (1).萃取分离法设备简单； (2).分离效果好； 缺点： (1).费时，工作量较大； (2).萃取溶剂常是易挥发、易燃和有毒的物质。 基本原理 固相萃取一种