发酵产物分离纯化.pptxVIP

第六节发酵产物分离过程

FERMENTATIONProcessControlFermentationengineering上游工程UPSTREAMPROCESSES下游工程DOWNSTREAMPROCESSES发酵工程组成

从广义上讲，由三部分组成：

上游工程、发酵工程、下游工程

FERMENTATIONProcessControl上游工程Fermentationengineering

FERMENTATIONProcessControl下游工程Fermentationengineering

发酵生产流程可以分为三个阶段上游：运用多种技术筛选出优良的生产菌种；01中游：人工或计算机控制的发酵设备中进行微生物的大量培养，并分泌有用的代谢物；02下游：将细胞或产物从发酵液中分离纯化出来，从而获得所需的最终产品。03

下游加工过程在生物技术中的地位下游技术（工程）（downstreamprocessing）：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。下游加工过程的重要性。（组成、费用和关注程度）①组成：下游加工过程是生物技术的重要组成部分，发酵液或反应液需要经过下游加工过程才能成为成品；②费用：传统发酵工业中下游部分的费用占整个工厂投资费用的６０％，而对重组ＤＮＡ生产蛋白质等基因工程产品，下游加工的费用可占整个生产费用的８０％－９０％；③关注程度：英国政府工业部于１９８３年发起生物分离计划（ＢＩＯＳＥＰ），专门研究下游加工过程；１９８７年英国化学工业会召开了专门讨论下游加工过程的国际会议；我国也于１９８９年在济南召开了一次专门会议；近十年来国内外有关生物分离或蛋白质纯化的专著陆续出版。

生物产品分离纯化的主要特点目的产物在初始原料中的含量较低;含目的产物的初始物料组成复杂,除了目的产物外，还有大量的细胞、代谢、残留培养基、无机等，特别是产物类似物对目的产物的分离纯化影响很大；

目的产物的稳定性差，具有生物活性的物质对pH、温度、金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等十分敏感，容易是其失活、变性；种类繁多，包括大、中、小分子、结构简单或复杂的有机化合物，以及结构复杂又性质各异的生物活性物质；应用面广，对其质量、纯度要求高，甚至要求无菌、无热源。

一、建立分离纯化工艺的根据

含目的产物的起始物料的特点物料中杂质的种类和性质目的产物特性产品质量的要求

菌种类型及其代谢特性：包括菌种的生物学性质，产物和副产物种类、产物在细胞内所处的位置，表达方式（胞内、胞外、包含体），代谢物种类、产物类似物、毒素和能降解产物的酶类等；原材料和培养基的来源及其质量；生产工艺和条件：包括灭菌方式和条件，生产方式（连续、批式、半连续），生产周期，生产能力，工艺控制条件因素几方式等；初始物料的物理、化学和生物学特性：包括产物浓度、主要杂质种类和浓度、盐的种类和浓度、溶解度、pH、黏度、流体力学性质和热力学性质。

物料中杂质的含量、性质、结构、相对分子质量、电荷性质及数量、生物学特性、稳定性、溶解度、分配系数、挥发性、吸附性能等。

产物的化学、物理和生物学特性，包括化学组成、相对分子质量、等电点、电荷分布及密度、溶解度、稳定性、疏水性、扩散性、扩散系数、分配系数、吸附性能、生物学活性、亲和性、配基种类、表面活性等。

产品质量标准和用途对产品纯度、生物活性、比活的要求。包括允许的杂质种类和最大允许含量，特殊杂质的种类和最大允许量，以及杂质对使用的影响，产品剂型、贮存稳定性等。

培养液（发酵液）的预处理和固液分离；初步纯化（提取）；高度纯化（精制）；成品加工。一般分离纯化过程可分为4个阶段：分离纯化的一般流程

预处理和固液分离：目的是分离发酵液中的菌体细胞和不溶性固体杂质。1初步分离：目的是除去与产物性质差异较大的杂质，为精制工序创造有利条件。2高度纯化：去除与产物的物理化学性质比较接近的杂质。3成品制作：成品形式由产品的最终用途决定。4

下游加工过程的一般流程（沉淀、吸附、萃取、超滤、结晶）发酵液初步纯化细胞碎片分离细胞破碎细胞分离高度纯化成品加工预处理胞外产物（加热、调pH、絮凝）（过滤、离心分离、膜分离)（化学、研磨、酶解）（离心分离、双水相萃取、膜分离）（重结晶、离子交换、色谱分离、膜分离）（浓缩、无菌过滤、干燥、成型）胞内产物提取精制——产品的收得率和质量控制。

二、发酵液预处理与固液分离01、发酵液的预处理02、发酵液的固液分离

目的——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。

1、发酵液的预处理细菌及某些放线菌菌体细小，发酵液粘度大