發(fā)酵工程下游加工工程課件

第八章發(fā)酵工程下游加工工程(downstreamprocessing)第一節(jié)概述一.重要性1.產品分離純化是最終獲得商業(yè)產品的環(huán)節(jié)2.發(fā)酵液是復雜的多相系統(tǒng)2.生物產物的特殊特點：濃度、穩(wěn)定性等幾種產品在發(fā)酵液中的濃度產品典型濃度（g/L）抗生素25氨基酸100酒精100有機酸100酶20蛋白質104.投資費用高抗生素、乙醇、檸檬酸占60%純化蛋白質80~90%5.分離純化技術落后會阻礙發(fā)酵工程技術的發(fā)展二.基本原理根據混合物中不同組分分配率的差異將其分配于幾個物相中，如溶劑提取、鹽析、結晶等或將混合物置于某一物相中（液相），使各組分分配于不同區(qū)域，如電泳、超離心、超濾等三.一般程序1.預處理和固液分離：加速固液相分離2.細胞破碎分離胞內產物3.初步純化（提?。撼ヅc目的產物性質差異很大的雜質4.高度純化（精致）：除去與產物性質相似的雜質5.產品加工第二節(jié)發(fā)酵液的預處理和固液分離一.預處理分離菌體和其它懸浮顆粒去除部分可溶性雜質改變?yōu)V液的性質1.降低液體粘度稀釋升高溫度2.調節(jié)pH改變某些物質電荷特性3.凝聚與絮凝改變細胞、細胞碎片及溶解大分子物質的分散狀態(tài)4.加入助濾劑不可壓縮的多孔顆粒硅藻土、纖維素、石棉粉、珍珠粉、白土、炭粒、淀粉等5.加入反應劑消除雜質對過濾的影響新霉素發(fā)酵液中加入氯化鈣和磷酸鈉磷酸鈣：助濾劑，使某些蛋白質凝固（二）去除高價無機離子1.Ca2+、Mg2+、Fe2+等影響樹脂的交換容量2.用草酸去除鈣離子，草酸鈣還能促進蛋白質凝固3.三聚磷酸鈉與鎂形成可溶性絡合物Na5P3O10+Mg2+=MgNa3P3O10+2Na+4.黃血鹽與鐵離子形成普魯土鹽沉淀3K4Fe(CN)6+4Fe3+=Fe4[Fe(CN)6]3+12K+4.鹽析親水膠體，加入堿金屬中性鹽，脫水劑5.熱變性一般蛋白質在70~80C發(fā)生不可逆變性如鏈霉素發(fā)酵液在pH3.0，加熱到70C保持0.5h后過濾檸檬酸發(fā)酵液在80C處理6.加入絮凝劑7.吸附作用（三）去除色素及其它物質1.色素產生微生物生長代謝產生，培養(yǎng)基帶來2.去除方法離子交換劑、離子交換纖維、活性炭等吸附如DEAE-纖維素從含酶溶劑中吸附色素物質時，可同時去除非活性蛋白質二.發(fā)酵液固液分離（一）離心（二）過濾菌種對過濾速度影響很大真菌容易過濾，放線菌則難培養(yǎng)基組成對過濾也有影響2.高壓勻漿法（Highpressurehomogenization）

大規(guī)模細胞破碎方法高壓勻漿器對于酵母等難破碎及高濃度細胞可采用多次循環(huán)方法絲狀真菌、較小的G+菌，含有包含體（Inclusionbody）的基因工程菌不宜用此法3.超聲波破碎（Ultrasonication）桿菌比球菌容易破碎G-比G+容易破碎酵母菌不易破碎實驗室較常用的方法，樣品溫度？？4.酶溶法（Enzymaticlysis）lysozymeproteasecellulasezymolyase

價格高，通用性差，產物抑制的存在自溶法（Autolysis）5.化學滲透法（chemicalpermeation）改變細胞壁或細胞膜的通透性TritonX-100：結合、溶解磷脂，破壞膜脂