江南大学考研复试 发酵综合第12章.pdf

第十二章 产物的提取与精制 1 第一节 概论 一、下游加工过程在发酵工程中的地位 1，下游加工过程的定义 发酵产品系通过微生物发酵过程、酶反应过程或 动植物细胞大量培养获得。从上述发酵液、反应 液或培养液中分离、精制有关产品的过程称为下 游加工过程(Down stream processing) 。它由一些 化学工程的单元操作组成，但由于生物物质的特 性，有其特殊要求，而且其中某些单元操作一般 化学工业中应用较少。 2 2 ，地位 传统发酵工业(如抗生素、乙醇、柠檬 酸) ，分离和精制部份占整个工厂投资 费用的60% 。 对重组DNA发酵、精制蛋白质的费用可 占整个生产费用的80%~90%。 分离纯化技术落后会阻碍发酵工程技术 的发展。 3 二、发酵下游加工过程的特点 • 培养液(或发酵液)是复杂的多相系统，含有细胞、代 谢产物和未用完的培养基等。分散在其中的固体和胶 状物质，具可压缩性，其密度又和液体相近，加上粘 度很大，属非牛顿性液体，使从培养液中分离固体很 困难。 • 培养液中所欲提取的生物物质浓度很低，但杂质含量 却很高，特别是利用基因工程方法产生的蛋白质常常 伴有大量性质相近的杂质蛋白质。 • 另一个特点是欲提取的生物物质通常很不稳定、遇热 、极端pH 、有机溶剂会引起失活或分解。 • 发酵或培养都是分批操作、生物变异性大，各批发酵 液不尽相同，要求下游加工有一定的弹性。 4 1 概述 一、发酵产物的分类 • 从工业发酵范畴来看，从发酵液中获得的发 酵产物大致可分为三类 ： –1、菌体： –2、酶： –3、代谢产物 5 2008-4-22 2、发酵产物提炼的步骤和方法 •影响提炼方法的因素 –1.产物类型不同，提取、精制的方法不同。 如：分 离菌体胞内酶与代谢产物的方法明显不同； –2.产物类型相同，但结构不同，提取精制方法不同。 –3.产物酸碱性、水溶性等不同，方法不同。 6 2008-4-22 如何着手对一种未知的发酵产品进行提取。 • (1)产品的类型，性质的研究。 –①可大致确定它是属于哪一类型； –②可了解它是一种成分还是几种成分的混合物。 • (2)稳定性研究。 –确定在哪一种条件下进行提取和精制不受破坏，即 确定提取条件。 7 2008-4-22 发酵产物的提取和精制——浓缩纯化，三个步 骤： • (1)预处理：改变发酵液物理性质。 • (2)提取：分离出目的物及其性质相似物。 • (3)精制：除去相似物，精炼目的物。 • (4)后加工：使用要求决定。 8 2008-4-22 • (1)常用提取方法： –离子交换树脂法 –膜分离法 –凝胶层离法 –沉淀法 –吸附法 –溶媒萃取法 • (2)