生物工艺下游技术

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1、冷冻罐-母瓶-子瓶-一级种子-二级种子-发酵罐（上有）-发酵液的预处理与固液分离-提取-精制-成品加工-成品（最后纯化）下游加工过程是生物工程的一个组成部分。生物化工产品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。下游技术：对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。整个下游过程应：时间短，温度低，PH适中（选择在生物物质的温度范围内），严格清洗消毒（包括厂房

2、、设备及管路，注意死角）和传统产品抗生素的生产是一致的。要防止菌体扩散，一般要求密封环境下操作。发酵液预处理：分离菌体和其他悬浮颗粒(细胞碎片、核酸和蛋白质的沉淀物)；除去部分可溶性杂质和改变滤液性质，以利于提取和精制的顺利进行。钙离子，可用草酸，反应生成的草酸钙能促使蛋白质凝固，提高滤液（也称为原液）质量.镁离子，可用三聚磷酸钠它和镁离子形成可溶性络合物，用磷酸盐处理，也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。   Na5P3O10+Mg2+=MgNa3P3O10+2Na黄血盐与铁离子形成普鲁土盐沉淀   3K4Fe(CN)6+4Fe3+=Fe4[Fe(CN)6]3¯

3、+12K+杂蛋白去除方法：热变性、沉淀、大幅度改变pH、加有机溶剂、吸附法凝聚和絮凝技术能有效地改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使聚集起来，增大体积，以便于过滤，常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理中。絮凝技术预处理发酵液的优点不仅在于过滤速度的提高，还在于能有效地去除杂蛋白质和固体杂质，如菌体、细胞和细胞碎片等，提高了滤液质量胶粒能保持分散状态的原因主要是带有相同电荷和扩散双电层的结构。布朗运动凝聚：是在中性盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。絮凝 是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过

4、程，是一种以物理的集合为主的过程。常用的凝聚剂电解质：Al2（SO4）3·18H2O（明矾）；AlC13·6H2O；FeC13；ZnSO4；MgCO3等。絮凝作用：有机高分子聚合物絮凝剂，它们具有长链线状的结构，是一种水溶性的聚合物，分子量可高达数万至一千万以上，在长的链节上含有相当多的活性功能团，可以带有多价电荷（如阴离子或阳离子），也可以不带电性（如非离子型）。它们通过静电引力、范德华分子引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面，一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同颗粒的表面上，产生了架桥联接，生成粗大的絮团，这就是絮凝作用。对于带负电性菌体或蛋白质来说

5、，阳离子型高分子絮凝剂同时具有降低离子排斥点位和产生吸附桥架的双重机理，所以可以单独使用。对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂，则主要通过分子间引力和氢键作用产生吸附架桥，它们常与无机电解质凝集剂搭配使用。过滤操作是借助于过滤介质，在一定的压力差ΔP作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。最常见的高分子聚合物絮凝剂是聚丙烯酰胺类衍生物。根据活性集团在水中解离情况不同分为：非离子型、阴离子型（含有羧基）和阳离子型（含有胺基）三类混凝：首先加入无机电解质，使悬浮粒子间的相互排斥能降低，脱稳而凝聚成微粒，然后，再加入

6、絮凝剂。无机电解质的凝聚作用为高分子絮凝剂的架桥创造了良好的条件，从而，提高了絮凝效果。这种包括凝聚和絮凝机理的过程，常称为混凝。影响絮凝的因素：絮凝剂的添加量、发酵液的pH、絮凝剂的分子量、搅拌转速、搅拌时间固液分离采用过滤（错流过滤）和离心分离。过滤操作是借助于过滤介质，在一定的压力差ΔP作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。离心分离：是借助于离心机旋转所产生的离心力的作用，促使不同大小，不同密度的离子分离的技术。固液分离设备：半框压滤机、鼓式真空过滤机、离心沉降分离机。电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚

7、值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩尔／升），称为凝聚价或凝聚值。发酵液预处理方法：凝聚、絮凝、加热、调pH、高价无机离子的去除、杂蛋白质的去除错流过滤打破了传统过滤的机制，即液体的流向和滤膜相切。微生物细胞壁：1细菌细胞壁：由肽聚糖组成，是难溶性的聚糖链，借助短肽交联而成的网状结构，包围在细胞周围，使细胞具有一定的形状和强度2酵母菌的细胞壁：与细菌不同，酵母细胞壁由特殊的酵母纤维素构成，它的主要成分为葡聚糖与甘露聚糖以及蛋白质等，比革兰氏阳性菌稍厚3真菌细胞壁：较厚主要由多糖组成，其次含有少量蛋白质和脂类。细胞破碎:机械法：1高压匀浆法2X-挤压

8、法3高速珠磨法4超声波振