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文档简介

———下游生物技术的一般工艺流程

人们通常把工业生物技术产品的生产过程比作河流，通常称微生物育种技术为上游技术，称发酵技术为生物反应工程，而发酵液的产物分离到产品的制作技术称为下游技术。由于工业生物技术产品众多，原料广泛，产品性质多样，用途各异，因而分离、提取、精制的技术，生产工艺及相关装备也是多种多样的。根据不同的对象，可采用在生物工业中行之有效的化工单元操作技术，也可采用生物工业中特有的下游新技术。某一具体产品的分离提取工艺还与下列情况有关：

（1）是胞内产物还是胞外产物；

（2）原料中产物和主要杂质浓度；

（3）产物和主要杂质的物理化学特性及差异；

（4）产品用途和质量标准；

（5）产品定位、价格；

（6）废液的处理方法等。

如按生产过程划分，生物工业下游技术大致可分为4个阶段，即预处理、提取（初步分离）、精制（高度纯化）、成品制作。

（胞外产物）（胞内产物）发酵液预处理细胞分离细胞破壁碎片分离提取精制成品制作

一般情况下，原料中产品浓度越低，下游技术的成本越高。下游技术的步骤越多，提取收得率也越低。如整个下游过程包括6步操作，每步操作的分步收率为90%，则总收率仅为（0.9）6100%=53.1%，即使各步操作都相当完善，分步收率均达到95%，经6步操作后，总收率也只有（0.95）*100%=73.5%。因此，尽量减少分离提取的操作步骤，减小损失，对于提高总收率是很重要的。

在条件允许的情况下，重复提取是提高总收率的一个有效方法。如谷氨酸一步等电点结晶提取收率为75%，结晶母液如再经过一次离子交换提取，二次重复提取收率为65%，则总收率为75%＋（1-75%）65%=91.25%。

按生产过程的4个阶段可对下游技术作如下简单归纳：

（1）预处理和固液分离主要技术有过滤和离心。固液分离以除去发酵液中的不溶性固形物杂质和菌体细胞。过滤和离心相比，无论是费用还是运转费用，前者都要小得多，因而首选方法应是过滤。但因发酵液中的不溶性固形物和菌体细胞均是柔性体，细胞个体很小，特别是细菌，过滤时形成的滤饼均是高度可压缩性的，所以造成过滤困难。絮凝技术、助滤剂和合适的过滤设备是技术关键，近年来菌体细胞过滤技术进展较大。离心有离心沉降和离心过滤之分。工业生产物料的多样性，导致了离心机种类、形式、性能的多样性，可借鉴的品种较多。

如果产物在细胞内，收集细胞后就还要进行细胞的破碎和细胞碎片的分离。细胞碎片比细胞更难分离。

（2）提取（初步分离）目的是除去与产物性质差异较大的杂质，为后道精制工序创造有利条件。提取操作中，通常是目的产物要求有较大浓缩比的过程，可选技术也比较多。

（3）精制（高度纯化）目的是去除与产物的物理化学性质比较接近的杂质。通常采用对产物有高度选择性的技术，如色谱分离技术常被使用。结晶特别是重结晶通常也能获得纯度高的产物。

（4）成品制作成品形式与产品的最终用途有关，有液态产品也有固态产品，美观的产品形

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