发酵工程下游加工工程课件

第八章发酵工程下游加工工程(downstreamprocessing)第一节概述一.重要性1.产品分离纯化是最终获得商业产品的环节2.发酵液是复杂的多相系统2.生物产物的特殊特点：浓度、稳定性等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104.投资费用高抗生素、乙醇、柠檬酸占60%纯化蛋白质80~90%5.分离纯化技术落后会阻碍发酵工程技术的发展二.基本原理根据混合物中不同组分分配率的差异将其分配于几个物相中，如溶剂提取、盐析、结晶等或将混合物置于某一物相中（液相），使各组分分配于不同区域，如电泳、超离心、超滤等三.一般程序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.产品加工第二节发酵液的预处理和固液分离一.预处理分离菌体和其它悬浮颗粒去除部分可溶性杂质改变滤液的性质（一）过滤特性的改变

产物浓度低1~10%悬浮颗粒小液相粘度大性质不稳定4.加入助滤剂不可压缩的多孔颗粒硅藻土、纤维素、石棉粉、珍珠粉、白土、炭粒、淀粉等5.加入反应剂消除杂质对过滤的影响新霉素发酵液中加入氯化钙和磷酸钠磷酸钙：助滤剂，使某些蛋白质凝固（二）去除高价无机离子1.Ca2+、Mg2+、Fe2+等影响树脂的交换容量2.用草酸去除钙离子，草酸钙还能促进蛋白质凝固3.三聚磷酸钠与镁形成可溶性络合物Na5P3O10+Mg2+=MgNa3P3O10+2Na+4.黄血盐与铁离子形成普鲁土盐沉淀3K4Fe(CN)6+4Fe3+=Fe4[Fe(CN)6]3+12K+4.盐析亲水胶体，加入碱金属中性盐，脱水剂5.热变性一般蛋白质在70~80C发生不可逆变性如链霉素发酵液在pH3.0，加热到70C保持0.5h后过滤柠檬酸发酵液在80C处理6.加入絮凝剂7.吸附作用（三）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二.发酵液固液分离（一）离心（二）过滤菌种对过滤速度影响很大真菌容易过滤，放线菌则难培养基组成对过滤也有影响2.高压匀浆法（Highpressurehomogenization）

大规模细胞破碎方法高压匀浆器对于酵母等难破碎及高浓度细胞可采用多次循环方法丝状真菌、较小的G+菌，含有包含体（Inclusionbody）的基因工程菌不宜用此法3.超声波破碎（Ultrasonication）杆菌比球菌容易破碎G-比G+容易破碎酵母菌不易破碎实验室较常用的方法，样品温度？？4.酶溶法（Enzymaticlysis）lysozymeproteasecellulasezymolyase

价格高，通用性差，产物抑制的存在自溶法（Autolysis）5.化学渗透法（chemicalpermeation）改变细胞壁或细胞膜的通透性TritonX-100：结合、溶解磷脂，破坏膜脂