发酵工程下游技术.ppt

第5章 发酵工程下游技术 第1节 概述 第2节 发酵液的预处理 第3节 细胞破碎的原理与技术 第4节 发酵产物的分离纯化原理与技术 第1节 概述 一、发酵工程下游加工过程的特点和重要性 二、发酵工程下游加工过程的基本原理三、发酵工程下游加工过程的一般程序 二、发酵工程下游加工过程的基本原理 生物物质的分离方法与一般化学方法虽然有许多不同特点，但在原理上又有许多是相同的 根据混合物中不同组分分配率的差异，将其分配于可用机械方法分离的两个或几个物相中(如溶剂提取、盐析、结晶等)，或将混合物置于某一物相中(主要是液相)，外加一定的作用力，使各组分分配于不同区域，而达到分离纯化的目的(如电泳、超离心、超滤等)。 第3节 细胞破碎的原理与技术 三、破碎率测定 1、直接测定：染色、细胞计数 2、目的产物测定：与完全破碎率的得率比较。 3、导电率测定。 四、破碎技术发展 1、多种方法结合 2、与菌种和发酵过程结合：引入噬菌体、培养后期加入抗生素、耐高温产品等。 3、与下游分离过程结合。 一、沉淀提取法 它是利用加入试剂或改变条件使发酵产物离开溶液，生成不溶性颗粒而沉降析出。 该方法目前广泛应用于氨基酸、酶制剂及抗生素的提取。 类型及选择 两性电解质的氨基酸----等电点。 碱性的抗生素----酸作为沉淀剂。 酸性抗生素----有机碱形成盐。 各种酶制剂和多肽类蛋白质的抗生素----盐析法。 二、树脂法和吸附法 树脂法和吸附法在生化物质的提取、浓缩、纯化、分离、脱盐、转化、中和及脱色等操作单元上有着广泛的应用。 树脂法 原理是利用树脂与产物结合，让产物保留在树脂上与杂质分开，再从树脂上洗脱产物或让杂质与树脂结合，产物直接流出。 树脂 树脂是一种惰性高分子聚合物 有两大类： 一类：吸附树脂 一类：离子交换树脂 三、蒸馏分离提取法 1、常压蒸馏：一般用于分离沸点在30—150℃间不易分解的混合液 2、加压蒸馏：用于分离沸点很低的混合液， 3、真空蒸馏：当某些物质沸点高，或在高温下蒸馏会引起被分离物的分解变质。 三、蒸馏分离提取法 简单蒸馏：使用部分汽化冷凝操作。 精馏：同时多次地运用部分汽化和部分冷凝的方法使混合液分离，这种操作称为精馏。 特殊蒸馏：包括恒沸蒸馏和萃取蒸馏。 四、萃取法 利用欲萃取得到的成分在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同，使其从一种溶剂转人另一种溶剂而实现分离。萃取效率的高低是以分配定律为基础的。 双水相萃取法two-aqueous phase extraction 天然的或合成的亲水性聚合物水溶液，在与第二种亲水性聚合物混合，并达到一定浓度时，就会产生两相。 双水相体系 某些高聚物之间或高聚物与无机盐之间,在水中以适当的浓度溶解后形成的互不相溶的两相或多相水相体系。 高聚物- 高聚物- 水体系主要依靠高聚物之间的不容性,即高聚物分子的空间阻碍作用,促使其分相。  双水相系统(aqueous two-phase system, ATPS) 超临界流体萃取Supercritical Fluid Extraction 是一项发展很快、应用很广的实用性新技术。 低温下提取，没有溶剂残留和可以选择性分离等特点。 方兴未艾，成果不断问世。 原 理 超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。 在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。 五、分子筛层析法 凝胶过滤是利用凝胶的网状结构根据分子大小进行分离。 凝胶像分子筛一样，将大小不同的分子进行分离，因此凝胶过滤又叫分子筛层析或者尺寸排阻色谱。 视频 六、膜分离技术 膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程。 膜分离近似于筛分过程，依据滤膜孔径的大小而达到物质分离的目的 PEG = 聚已二醇(polyethylene glycol) Kpi = 磷酸钾 DX = 葡聚糖(dextran) * * * * 三、