第五章发酵产物的提取精制.ppt

极性产品用离子交换树脂 非极性产品用萃取 非水溶性化合物或既能溶于水又能溶于有机溶媒的化合物也可用萃取法 关于产物分离提取的三点经验 （1）特点： ①粗提取液中物质成份复杂。 ②欲制备的生物大分子浓度稀。 ③理化性质相近的物质多。 ④希望能除去大部分与目的产物理化性质差异大的杂质。 （2）对所选方法的要求： ①要快速、粗放。 ②能较大地缩小体积。 ③分辨力不必太高。 ④负荷能力要大。 产物分离提取的特点及要求 第四节 发酵产物的精制 分离纯化的原理 分离纯化的程序和方法 产物纯度鉴定 一、分离纯化原理 根据分子形状和大小不同进行分离。如差速离心与超离心、膜分离（透析、 电渗析）、超滤法、凝胶过滤法。 根据分子电离性质（带电性）的差异进行分离。如离子交换法、电泳法、等电聚焦法。 一、分离纯化原理 根据分子极性大小及溶解度不同进行分离。如溶剂提取法、逆流分配法、分配层析法、盐析法、等电点沉淀法、有机溶剂分级沉淀法。 根据物质吸附性质的不同进行分离。如选择性吸附与吸附层析法。 根据配体特异性进行分离。如亲和层析法。 菌体细小且粘度大的发酵液 第十章发酵产物的提取精制 发酵液的特性及下游加工过程概要 发酵液的预处理及固液分离 发酵产物的提取 发酵产物的精制 一、发酵液的特性： 发酵产物浓度低 ，含水量大，处理体积大 微生物细胞颗粒小，相对密度与液相相差不大 细胞含水量大，可压缩性大，一经压缩就会变形 液体流变成分复杂，液相黏度大，容易吸附 产物性质不稳定，不耐热，对酸碱环境敏感，易于受氧化及酶解影响 第一节 发酵液的特性及下游加工过程 二、提取精制——下游加工过程 下游加工所处地位 发酵产品生产中，分离和精制费用占绝大部分，下游加工过程的落后会阻碍发酵工业的发展。 下游加工过程 在发酵过程中，从发酵液中分离、精制有关产品的过程。由独立的单元操作组成。 三、下游加工的原则和要求 原则： 1）快速操作 2）低温环境 3）温和条件，如选择生物物质稳定的pH 4）防止污染，要程序化进行清洗，消毒 5）生物安全性，防止菌体扩散 要求： 1）达到所需的纯度 2）成本要低，得率高 3）工艺过程要简便，对分离物质特性清楚 4）废弃物要易处理，能够做到综合利用（零排放；清洁生产） 5）实验室产品能够放大生产 四、下游加工的流程 下游加工的一般流程，分为四个阶段 发酵液的预处理和固液分离 初步提取分离（粗分离） 纯化精制 成品加工 发酵液 ↓ 预处理（加热、调pH、絮凝、浓缩） ↓ 细胞分离（过滤、离心、错流过滤） ↓ 细胞破碎（匀浆器、球磨机 ） ↓ 细胞碎片分离（离心、双水相萃取） ↓ 初步纯化（沉淀、吸附、离子交换、萃取、超滤） ↓ 高度纯化（沉淀、超滤、层析、结晶） ↓ 成品加工（浓缩、无菌过滤、干燥） 发酵液的预处理 目的：改变发酵液性质，包括黏度、pH值、浓度等，以利于固液分离。 第二节 发酵液的预处理及固液分离 一、发酵液的预处理方法 1）无机离子去除：盐沉淀 Mg2+：三聚磷酸钠 Fe3+：磷酸盐 Ca2+：用草酸（溶解慢）或草酸钠 一、发酵液的预处理方法 2）杂蛋白去除：根据蛋白质是两性物质 加热处理，使蛋白质变性，关键：提取物是否热敏感 大幅度改变pH值，使之下降 加乙醇、丙酮等有机溶剂使蛋白质变性 酸性溶液中：用阴离子化合物，三氯乙酸、水杨酸盐、苦味酸、钨酸鞣酸盐，加入0.5%-0.1% 碱性溶液中：用离子，Ag+,Cu2+,Zn2+,Fe2+,Pb2+ 一、发酵液的预处理方法 3）凝聚和絮凝技术去除菌体——凝聚 凝聚：在中性盐作用下，胶体粒子之间双电子层排斥电位降低，使胶体体系不稳定出现聚集。 功能：细胞聚集，增大体积，易于过滤。 凝聚能力：Al3+、Fe3+、H+、Ca2+、Mg2+、K+、Na 常用凝聚剂：明矾(最好且便宜，但排污水使土壤酸化)、Al2O3、FeCl3、ZnSO4、MgCO3 一、发酵液的预处理方法 3）凝聚和絮凝技术去除菌体——絮凝 凝絮：指在某些高分子絮凝剂存在下，有架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理聚合为主的过程。 常用絮凝剂：聚丙烯酰胺类衍生物：非离子型、阴离子型（羧基）、阳离子型（胺基） 优点：用量少，ppm级（mg/mL），絮凝体粗大，凝絮速度快，种类多，应用范围广。 缺点：有一定的毒性，尤其是阳离子型的毒性强，不能在食品和医药工业中应用