发酵工程下游加工工程

《发酵工程下游加工工程》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5.上游要为下游创造条件选育不产生杂质的菌种胞内产物变为胞外产物在细胞内形成包含体给目的产物接上特殊“物质”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

2、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1.降低液体粘度稀释升高温度2.调节pH改变某些物质电荷特性3.凝聚与絮凝改变细胞、细胞碎片及溶解大分子物质的分散状态4.

3、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+（三）去除可溶性杂蛋白1.蛋白质等电点沉淀两性物质，稳定性与所带电荷有关酸性溶液中带

4、正电荷，碱性中带负电荷2.酸性溶液中与阴离子物质结合形成沉淀三氯醋酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等3.碱性溶液中与阳离子形成沉淀Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Pb2+等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70~80C发生不可逆变性如链霉素发酵液在pH3.0，加热到70C保持0.5h后过滤柠檬酸发酵液在80C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

5、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第三节微生物细胞破碎一.微生物细胞壁的组成与结构微生物种类，培养基组成影响细胞壁二.常用细胞破碎方法1.珠磨法（beadmill）实验室：Mickle捣碎机、匀浆器Braun中试：胶质膜处理工业：高速珠磨机（High-speedbeadmill）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

6、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，破坏膜脂双层EDTA：对G-菌外膜有破坏作用有机溶剂：分解细胞壁中的脂类变性剂：脲、盐酸胍与水中氢键作用优点：选择性，易于固液分离缺点：通用性差，

7、效率低，毒性6.其他方法X-press法渗透压法（osmoticpressure）反复冻溶法多种方法结合与上游过程结合与下游过程结合