发酵产物的提取和精制

《发酵产物的提取和精制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章发酵产物的提取与精制内容1.概述2.发酵液的预处理3.固液分离4.细胞破碎5.初步纯化6.精细纯化7.成品加工1.概述发酵产物的提取与精制是发酵工程不可分割的重要组成部分:获得高品质的发酵产品；提取与精制技术的进步及工艺优化可以对发酵工程上游提出新的技术及工艺改进要求。整个下游提取精制加工过程应遵循如下原则：快速操作低温环境温和条件尽可能小的剪切作用和防止污染对于基因工程产品，还应注意生物安全。1.1提取与精制过程的一般工艺流程图5-1目的产物提取与精制过程的一般工艺流程整个分离路线一般可分为以下五个主要步骤：预

2、处理、固液分离、初步纯化、精细纯化、成品加工。预处理：采用加热、调整pH、絮凝等措施和单元操作改变发酵液的理化性质，为固液分离作准备。固液分离：采用珠磨、匀浆、酶溶、过滤、离心等单元操作除去固相，获得包含目的产物的液相，供进一步分离纯化用。初步纯化：采用萃取、吸附、沉淀、离心等单元操作，将目的成分与大部分杂质分离开来。精细纯化：采用层析、电泳、分子蒸馏等单元操作，将目的成分与杂质进一步分离，使产物达到预期标准。成品加工：采用结晶、浓缩、干燥等单元操作，将目的产物加工成适应市场需要的商品。1.2发酵产物提取精制方法的优化

3、与工艺设计目标：产率高、品质优、成本低、操作简便、无环境污染。实现这一目标的基本原则：采用的分离纯化步骤尽可能少，应用单元操作的次序和工艺设计要合理。在纯化方法的选择和设计的过程中，应注意充分总结并参考前人的大量实践结果。在初步选定各个单元操作方法之后，确定各个单元操作的先后次序。一般来说，收率高、纯度稍低的方法在前，纯度高的方法在后。内容1.概述2.原料与预处理3.固液分离4.细胞破碎5.初步纯化6.精细纯化7.成品加工发酵液的特性：①发酵产物浓度低，处理体积大。②微生物细胞的颗粒小，相对密度与液相相差不大。③细胞含

4、水量大，可压缩性大，一经压缩就会变形。④液相黏度大，容易吸附在滤布上。⑤产物性质不稳定。2.1改变发酵培养物的过滤特性改变发酵培养物过滤特性的方法：降低发酵培养物的黏度采用添加絮凝剂调整发酵液培养物pH2.1.1降低液体黏度滤液通过滤饼的速率与液体的黏度成反比，因此降低液体黏度可以提高过滤效率。（1）加水稀释法：能降低液体黏度，但会增加发酵液的体积，加大后续过程的处理量。采用此法时要慎重考虑。（2）加热升温法：可以有效降低液体黏度，提高过滤效率。但加热温度和时间必须控制在不影响目的产物活性的范围内，而且要防止加热导致的

5、细胞溶解，胞内物质外溢，增加发酵液的复杂性和随后的产物分离纯化。（3）酶解法发酵液中如含有多糖类物质，则可用酶将它们降解成寡糖或单糖，以提高过滤效率。2.1.2凝聚与絮凝通过有效地改变菌体细胞和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使其凝聚成较大的颗粒，便于过滤。（1）凝聚：在中性盐的作用下，由于胶体粒子之间双电子层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定出现聚集的现象。发酵液中的菌体细胞或蛋白质等胶体粒子的表面，一般都带有电荷。在生理pH下，发酵液中的菌体或蛋白质常常带有负电荷，由于静电吸引作用，在界面上形成了双电层，这种双电层的结

6、构使胶粒间不容易聚集而保持稳定的分散状态。向胶体悬液中加入某种电解质，在电解质中异电离子的作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，从而相互碰撞而产生凝聚。常用的凝聚电解质有硫酸铝，氯化铝、氧化铁等（2）絮凝：是指在某些高分子絮凝剂存在的情况下，基于架桥作用，使胶粒形成絮凝团的过程。絮凝剂是一种水溶性的高分子聚合物，具有长链结构，其链节上含有相当多的活性官能团，通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，能强烈地吸附在胶粒的表面。当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上产生架桥连接时，就形成了较大的絮团，

7、从而产生絮凝作用。发酵工业适宜的絮凝剂包括：有机高分子类如聚丙烯酰胺类衍生物，无机高分子聚合物絮凝剂如聚合铝盐，以及天然有机高分子絮凝剂如海藻酸类、明胶、几丁质等。（3）混凝：同时包括凝聚和絮凝作用的过程。加入电解质，使悬浮离子间的双电层电位降低，脱稳，凝聚成微粒，然后再加入非离子型和阴离子型高分子絮凝剂凝聚成较大的颗粒，以提高絮凝效果。2.1.3调节发酵液pHpH直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质。对于氨基酸、蛋白质等两性物质，在等电点下，溶解度最小，因此可利用此特性分离或除去两性物质。调整pH也可以改变某些

8、物质的电荷性质，使之转入液相，可以减少膜过滤的堵塞和膜污染。2.1.4加入助滤剂助滤剂可以作为胶体粒子的载体，均匀地分布于滤饼层中，相应地改变滤饼结构，降低滤饼的可压缩性，从而减少过滤阻力。目前发酵工业中常用的助滤剂是硅藻土、珍珠岩粉、活性炭等，其中最常用的是硅藻土。使用方法有两种：一是在过滤介质表面预涂助滤剂，另一种是直接加入到