[课件]微生物下游加工工程PPT

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生物工程下游技术 PPT课件

• Biochemical Engineering Journal
/science/journal/1369703X
• Separation and Purification Technology
/science/journal/13835866
• Journal of Membrane Science
/science/journal/03767388
References-SCI journals
• Enzyme and Microbial Technology
/science/journal/01410229
• Journal of Chemical Technology and Biotechnology
/jpages/0268-2575
References-SCI journals
• Separation and Purification Reviews
• P. A. Belter, E. L. Cussler, W. Hu. Bioseparations: Downstream Processing for Biotechnology. New York: John Wiley & Sons, 1988
• D. Forciniti. Industrial Bioseparations: Principles and Practice. Iowa: WileyBlackwell, 2008
考核方式
• 根据课程基本要求，结合平时成绩、课程论文及笔试（期末考试）三方面进行综合评定。
• 平时成绩20％ • 课程论文20％ • 期末考试60％
主要内容
1. 绪论 2. 下游技术理论基础 3. 发酵液预处理与细胞破碎 4. 沉淀 5. 萃取分离 6. 膜分离 7. 吸附与离子交换 8. 色谱分离 9. 亲和色谱

微生物工程下游加工工程

通过低温冷冻和升华原理，使产物中的水分直接从固态变为气态，达到干燥目的。
产物保存的方法与技术
冷藏保存
将产物保存在低温条件下，抑制微生物的生长和酶的活性，延长保存时间。
冷冻保存
将产物保存在极低温度下，使产物中的水分子形成冰晶，延缓化学反应和生物代谢，延长保存时间。
真空保存
在真空环境下，降低氧气的含量，抑制微生物的生长和酶的活性，延长保存时间。
通过过滤介质将细胞和培养液分离，达到产物浓缩的目的。
超滤法
利用膜的截留作用，使小分子物质透过膜而大分子物质被截留，从而实现产物的浓缩。
沉淀法
通过加入沉淀剂使产物从溶液中析出，达到浓缩的目的。
结晶原理与技术
结晶原理
通过降低溶液的过饱和度或提高溶液的浓度，使溶质从溶液中析出形成晶体。
结晶技术
目标产物的稳定性、提取剂的选择和用量、提取温度和时间等。
微生物发酵产物的分离纯化
分离纯化的方法包括
色谱法、电泳法、结晶法等。
分离纯化过程中需要考虑的因素包括
杂质的去除、产物的回收率和纯度、分离效率和成本等。
提取与分离技术的选择与优化
01
选择合适的提取与分离技术需要考虑目标产物的性质
、杂质的情况、产物的产量和纯度要求等因素。
02
技术优化可以通过实验设计、响应面分析等方法进行
，以找到最佳的工艺参数和操作条件。
03
技术优化可以提高产物的产量和纯度，降低生产成本
和提高经济效益。
03
微生物细胞破碎与产物释放
微生物细胞破碎的方法
01
02
03
机械破碎法
利用物理手段如高速搅拌、超声波等破碎细胞壁，释放细胞内物质。

生物工程下游技术

生物工程下游技术生物工程下游技术生物工程下游技术的定义指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。

实质：是研究如何从混合物中把一种或几种物质分离出来的科学技术。

1.生化工程分离技术预处理结晶干燥离心法：离心过滤、离心沉降、超离心萃取法：有机溶剂、双水相、液膜、反胶团、超临界层析法：凝胶过滤层析、反相层析、亲和、疏水相互作用、聚焦、离子交换膜分离：微滤、超滤、反渗透、透析、电渗透2.生物物质常用的分离技术氨基酸：结晶和离子交换法蛋白质和多肽：离子交换层析、电泳糖类：吸附层析脂质：有机溶剂萃取、超临界流体萃取和层析抗生素：有机溶剂萃取、离子交换、结晶和吸附层析3. 生物分离方法的选择与评价原则：步聚少，次序合理，产品规格（注射，非注射），生产规模，物料组成，产品形式，产品稳定性，危害性，物性：溶解度、电荷、分子大小、功能团、稳定性、挥发性，废水处理4.浓缩率：浓缩程度一般用浓缩率(concentration factor)表达，是一个以浓缩为目的的分离过程的最重要指标。

浓缩率为m，mt=mx则目标产物未得到任何程度的分离纯化。

5.分离因子：分离因子又称分离系数。

产品中目标产物浓度越高，杂质浓度越低，则分离因子越大，分离效率越高。

6. 回收率：无论是以浓缩还是以分离为目的操作过程，目标产物均应以较大的比例回收, 回收率R：生物分离操作多为间歇过程（分批操作），若原料液和产品溶液的体积分别为VC和VP。

1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？2 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？3 分离纯化的回收率与浓缩率如何计算？4 现代生物分离工程研究方向有哪些特点？5 分离纯化指标有哪些?简述pH对发酵液过滤特性的影响，并举例说明。

答：（1） pH直接影响发酵液中某些物质的电离程度和电荷性质，因此适当调节pH值可以改善发酵液的过滤特性。

发酵工程第10讲

液过滤前加入0.025%的淀粉酶。
1.2 凝聚与絮凝 1.2.1 凝聚：加入某种电解质，在电解质异电离子的作用下，胶粒的双电层电位降低，产生凝聚现象。凝聚能力Al3+>Fe3+ >H + >Ca2+ >Mg2+ >K + >Na + 1.2.2 絮凝：絮凝是指在某些高分子絮凝剂的作用下，
基于桥架作用，使胶粒形成较大的絮凝团的过程。发
制备过程中。
3.1 离子交换树脂的原理：离子交换树脂可以分成两部分：一部分是不能移动的高分子基团构成的三维空间
网状骨架，使树脂具有化学稳定的性质；另一部分是
可移动的离子，称为活性离子，它在树脂的骨架中进出，就发生了离子的交换。 3.2 离子交换树脂的结构与分类：根据活性离子进行分类，如果活性离子是阳离子，即这种树脂能与阳离子
2.1.1 单级萃取：只用一个混合器和一个分离器的萃取
称为单级萃取。
2.1.2 多级错流萃取：由几个萃取器串联而成。 2.1.3 多级逆流萃取：料液与萃取剂分别两端加入。
2.2 双水相萃取法：溶媒萃取法难以用在蛋白质的分离上，一方面许多的蛋白质都有极强的亲水性，不溶于有机溶剂，另一方面蛋白质在有机溶剂相中易变性失活。
剂：
硅藻土、珍珠岩粉、石英沙等。
2 去除高价无机离子 Ca2+、Mg2+、Fe2+等影响树脂的交换容量 2.1 用草酸去除钙离子，草酸钙还能促进蛋白质凝固
2.2 三聚磷酸钠与镁形成可溶性络合物
Na5P3O10+Mg2+ =MgNa3P3O10+2Na+ 2.3 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+

生化工程下游技术知识课件第五章溶剂萃取和浸取

03
浸取技术简介
浸取技术的原理
01
浸取技术是一种分离和提取固体物料中可溶性组分的方法，其原理是利用溶剂将固体物料中的可溶性组分溶解，然后通过固
液分离，将溶剂和溶解的组分分离。
02
浸取过程中，溶剂和固体物料在一定条件下充分接触，使可溶性组分从固体物料表面逐渐扩散到溶剂中，形成浓集。
03
浸取过程通常在常温或加热条件下进行，根据不同物料和组分的性质选择合适的溶剂和操作条件。
萃取剂的再生与循环使用
01
萃取剂的再生与循环使用是溶剂萃取技术中的重要环节，通过再生和循环使用可以降低生产成本、减少环境污染。
02
萃取剂的再生方法包括蒸馏、结晶、吸附等，根据不同的萃取剂和分离需求选择合适的再生方法。
03
为了实现萃取剂的循环使用，需要将再生后的萃取剂进行纯化和浓缩，以便再次用于萃取过程。
浸取技术的应用领域
矿物浸取
通过浸取技术提取矿物中的有价组分，如铜、金、银等。
固体废弃物资源化
通过浸取技术提取固体废弃物中的有用组分，实现资源化利用。
植物资源提取
利用浸取技术提取植物中的有用成分，如草药、茶叶、香料等。
环境治理
利用浸取技术处理环境污染问题，如土壤修复、水处理等。
04
溶剂萃取与浸取的比较与选择
进料液与萃取剂的混合。
混合过程中还需注意控制温度、压力等参数，以确保萃取过程
03
的稳定性和安全性。
分相过程
分相过程是将混合后的料液与萃取剂进行分离，使各个组分得到分离。
分相的方法包括静置分层、离心分离等，根据不同的分离需求选择合适的分相方法。
分相过程中需要控制好温度、压力等参数，以获得较高的分离效果和纯度。

第八章产物的分离和纯化

6/4/2024
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3. 凝聚与絮凝
采用凝聚和絮凝技术能有效改变细胞、细胞碎片及溶解大分子物质的分散状态，使其聚结成较大的颗粒，便于提高过滤速率。除此之外，还能有效地除去杂蛋白质和固体杂质，提高滤液质量。因此，凝聚和絮凝是目前工业上最常用的预处理方法之一。常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理。
6/4/2024
22
• 工业上常用的过滤分离设备有板框压滤机、膜过滤机和离心沉降分离机等。
• 这些过滤装置各有其优缺点，根据不同产品的具体实际加以选择。
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23
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24
6 其它方法
• 1. 高价无机离子的去除（ Ca2+ 、 Mg2+ 、 Fe2+等）
6/4溶/202液4 称为萃取液。
52
• 工业上萃取的操作包括三个步骤：
• 一是混合
• 将料液和萃取剂充分混合形成乳浊液，让溶质自料液转入萃取剂中，此过程通常在搅拌罐中进行，也可以在很高速度的管道内混合。
例如：在枯草芽孢杆菌发酵液中，加入氯化
钙和磷酸氢二钠，两者生成庞大的凝胶，把蛋白质、菌体及其他不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，从而可加快过滤速率。
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③变性法
蛋白质由有规则的排列到无规则结构的变化过程成为变性。变性的蛋白溶解性小。
使蛋白质变性的方法有：加热，大幅度调节pH，加酒精等有机溶剂或表面活性剂等。
6/4/2024
2
• 2)、培养液是复杂的多相分散体系：
•
是多相体系，一般情况下，分散介质是水。
分散在其中的固体和胶体物质组成复杂，不仅

《微生物学》PPT课件

营养类型
根据微生物对营养需求的不同，可分为自养型、异养型和兼性营养型。
2024/1/24
12
微生物的生长曲线与测定方法
生长曲线
描述微生物在适宜条件下生长繁殖的四个阶段，即延迟期、对数期、稳定期和衰亡期。
2024/1/24
测定方法
包括直接计数法（如显微镜计数法、平板菌落计数法）和间接测定法（如比浊法、生理指标法等）。
2024/1/24
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20
微生物与环境的相互作用关系
微生物通过代谢活动影响环境，如分解有机物、转化无机物等
环境因素如温度、湿度、pH值等对微生物的生长和代谢具有重要影响
微生物与环境之间存在着复杂的相互作用关系，既有互利共生也有竞争关系
2024/1/24
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微生物在环境保护中的应用
利用微生物处理污水和废气，降低污染物浓度
命名规则
采用双名法，即属名和种名，用斜体拉丁文表示，属名在前，种名在后。例如：Escherichia coli（大肠埃希氏菌）。
2024/1/24
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微生物的鉴定方法与步骤
鉴定方法
表型鉴定（形态学、生理生化特征）、遗传学鉴定（基因型、DNA序列分析）、血清学鉴定（抗原抗体反应）等。
鉴定步骤
采集样品、分离纯化、形态观察、生理生化试验、血清学试验、分子生物学试验等。
遗传物质传递
包括DNA复制、转录和翻译等过程，实现遗传信息的传递和表达。
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04
微生物的代谢与调控
202代谢与呼吸作用
能量代谢途径
ATP合成机制
包括发酵、无氧呼吸和有氧呼吸等，不同微生物采用不同的代谢途径获取能量。
微生物通过底物水平磷酸化和氧化磷酸化两种方式合成ATP，为细胞提供能量。

生物下游技术

高价无机离子当采用离子交换法提取产物时，影响树脂对生化物质的交换容量色素、毒性物质、热原质
2011-3-26
去除杂蛋白
降低发酵液粘度
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二、发酵液的预处理

采用理化方法设法增大悬浮液中固体粒子的大小、或降低粘度，以利于过滤。

去除会影响后续提取的高价无机离子和杂蛋白质
等。
2011-3-26 4
3. 所需目的产物稳定性低
对热、酸、碱、有机试剂、酶以及机械剪切等均敏感，
易失活或分解。
4. 代价昂贵，产品回收率不高，损耗大
如：抗生素、乙醇、柠檬酸的纯化费用占整个工程费用的60%；纯化蛋白质占总费用的80~90%
5. 生物安全问题：热原质、色素、毒性物质
2011-3-26
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+12K+
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2 .杂蛋白质的去除方法
2011-3-26
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2.过滤介质
使滤液通过，截留固体颗粒并支撑滤饼的材料。要求其具有多孔性、耐腐蚀性及足够的机械强度。
无定形颗粒：无烟煤、砂、颗粒活性炭、铁矿砂等成形颗粒：烧结金属、烧结塑料以及用合成树脂粘结的硅砂、塑料颗粒等，做成圆筒形或板状。非金属织补棉：化学纤维、玻璃纤维织品、长纤维滤布、短纤维滤布。金属织布：不锈钢丝或铁丝等的织布。无纺品：纸、毡、石棉板、合成纤维无纺布等。

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疫苗研制原理
利用微生物或其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法制成，用于预防传染病的生物制品。疫苗可以刺激机体产生特异性免疫反应，从而预防相应疾病的发生。
疫苗类型与特点
包括灭活疫苗、减毒活疫苗、亚单位疫苗、基因工程疫苗等。不同类型的疫苗具有不同的特点和适用范围，如灭活疫苗安全性较高，但免疫效果相对较弱；减毒活疫苗免疫效果较好，但存在一定的安全隐患。
微生物防治技术的发展趋势
01
新型疫苗的研发与应用
随着生物技术的不断发展，新型疫苗的研发和应用成为微生物防治领域的重要趋势。如基于mRNA技术的疫苗、重组蛋白疫苗等，具有更高的安全性和有效性。
02 03
微生物组学在防治中的应用
微生物组学是研究微生物群落结构和功能的科学，其在微生物防治领域具有广阔的应用前景。通过解析微生物群落的组成和功能，可以为微生物感染的预防和治疗提供新的思路和方法。
微生物的生长曲线
包括延滞期、对数期、稳定期和衰亡期。
影响微生物生长的因素
温度、pH、氧气、渗透压等。
微生物的代谢类型与特点
微生物的代谢类型
01
包括发酵、呼吸和光合磷酸化等。
微生物的代谢特点
02
代谢旺盛、代谢途径多样、代谢产物独特等。
微生物的次级代谢产物
03
抗生素、维生素、酶等。
微生物的能量转换与物质运
真菌的基本形态
菌丝、孢子等。
真菌的繁殖方式
无性繁殖和有性繁殖。
真菌的结构
细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等。
真菌的特殊结构
菌丝体、子实体等。
其他微生物的形态与结构
原生动物的形态与结构
藻类的形态与结构
单细胞生物，具有细胞膜、细胞质和细胞核。

第六章发酵的下游加工过程

电渗析器的关键部件是离子交换膜，离子交换膜分阳离子交换膜（简称阳膜，它只允许阳离子透过而阻挡阴离子）和阴离子交换膜（简称阴膜，它只允许阴离子透过而阻挡阳离子）两种。电渗析器是利用离子交换膜的选择透过性，在直流电场的作用下使水中的离子有选择地定向迁移，使一部分水中的离子数量减少而另一部分水中的离子数量增多，从而达到分离、浓缩、除盐的目的。
2. 结晶的条件
过饱和（Supersaturation）溶液的形成是结晶的原推动力和首要条件。
（1）浓度：有合适的浓度范围，控制在饱和区以上，过饱
和区以下的介稳区内。（2）纯度：纯度愈高愈易结晶，蛋白质通常不低于50％。
（3）pH值：pI处，缓慢加酸。
（4）温度：低温，溶解度小，有利于结晶。（5）晶种：掌握好时机，在介稳区投晶种。过早：溶化过晚：刺激细小晶核形成
单
宁：提取酶
（3）有机溶剂沉淀法
试剂：丙酮、乙醇、甲醇等亲水溶剂乙醇沉淀多糖：在较高的醇浓度下，降低多糖分子与水之间的亲和力，
使多糖分子之间相互结合形成沉淀。
2.色谱法色谱法也称层析法，将植物色素溶液通过装有CaCO3 吸附剂的柱子，然后用石油醚淋洗，各种色素以不同的速率流动后形成不同的色带而被分开。
（2）加压膜分离根据所截留物质颗粒大小及操作压力的不同，分为：截留颗粒直径微滤 0.2~2m 操作压力 <0.1MPa
超滤反渗透
20A ~0.2 m <20A
0.1 ~1.0MPa 1.0 ~10MPa
1nm=1mm=10A°（埃）
（3）电场膜分离
电渗析（Electrodialysis，ED）在离子交换膜的两侧分别装上正、负电极。
加助滤剂（常用硅藻土等）

生物工程下游技术

生物工程的下游技术上游：菌种，基因工程，分子生物学，遗传学中游：微生物发酵工程，动植物细胞，海洋生物培养下游：生物分离工程生物下游加工过程是指目标产物的分离纯化过程，包括产物提取，产物浓缩，产物纯化，成品化。

生物反应器：生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，是一种生物功能模拟机，如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。

直接测定法细胞干重法：测量细胞浓度的最基本方法。

显微计数法：显微镜和血球计数器。

平板计数法：生理盐水稀释，记录菌斑。

浊度法：波长600-700nm范围测量。

微生物的浓度即菌体浓度的表示方法。

（g/l,kg/m3)间接测定法测定构成细胞的大分子物质来确定细胞浓度。

动物细胞形态成纤维细胞型；上皮细胞型；游走细胞型；多形性细胞型，均属于贴壁依赖型细胞，培养这类细胞时，常需贴附在支持物上生长。

但由于培养环境的变化，细胞形态常发生改变。

悬浮型细胞这类细胞常呈圆形，不贴附在支持物上，呈现悬浮状态生长。

如血液细胞，淋巴组织细胞及肿瘤细胞。

培养这类细胞也可采用微生物培养的方法进行悬浮物培养。

动物细胞培养的环境：温度、PH值、营养成分、溶氧、气体环境、渗透压以及其他因素。

固定化培养是既适用于贴壁依赖性细胞，又适用于非贴壁依赖性细胞的包埋培养方式，具有细胞生长密度高、抗剪切力和抗污染能力强等优点。

由于所培养的细胞的不同，固定化培养的方式也有不同，一般对于贴壁依赖性细胞通常采用胶原包埋，而对于非贴壁依赖性细胞则常用海藻酸钙包埋。

常用的细胞固定化的方法1、吸附：选择适当的条件，将细胞和支持物混合，细胞便贴附在支持物的表面。

2、共价贴附：细胞和支持物通过化学键结合，减少了细胞泄露。

3、离子/共价交联：如果用聚合物（聚氨等）处理细胞悬液，则会在细胞之间形成桥使之絮结。

4、包埋：此法步骤简单，条件温和，细胞和高聚物或单体混合，随着凝胶的形成，细胞嵌入到高聚物网络中。

食品生物工程下游技术ppt课件

• 通常选择萃取能力强、分离程度高的溶剂。
• 用有机溶剂萃取水相中的目标组分时，应调节水相中的pH值、温度、盐浓度等，以提高萃取效果。
22
4.1.2 超临界CO2流体萃取
超临界萃取的技术原理：
• 利用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。
• 所用的中性盐为硫酸铵、硫酸钠、硫酸镁、氯化钠、磷酸二氢钠等，以硫酸铵最常用。
• 盐析得到的沉淀可采用过滤法或离心法与盐溶液分离。
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4.3.3 有机溶剂沉淀法
• 生物大分子溶液中加入一定量的亲水性有机溶剂，使溶质的溶解度降低而沉淀析出，即有机溶剂沉淀法。
• 常用的有机溶剂为乙醇、丙酮、甲醇、异丙醇等。乙醇最常用。
• 压力过滤 • 真空过滤 • 错流过滤
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3.2 细胞破碎
3.2.1常用细胞破碎方法（机械和非机械） • 珠磨法。珠磨机中细胞悬浮液与直径小1mm
的玻璃珠、石英砂等快速研磨，使细胞破碎，使细胞内含物释放出来。 • 高压匀浆法。高压匀浆机由高压泵和匀浆阀组成，细胞悬浮液通过针形孔，在高压驱动使下高速运动并发生剧烈冲击，使细胞破裂。
• 预处理：加热、调整pH、絮凝 • 固液分离：珠磨、匀浆、酶溶、离心 • 初步纯化：萃取、吸附、沉淀、离心 • 精细纯化：层析、电泳、分子蒸馏 • 成品加工：结晶、浓缩、干燥
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1.5 下游工程的质量控制
• 首先确定下游工程的工艺路线和参数，在生产过程中严格执行工艺流程和参数，以保证生产高质量的产品。
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14 下游加工过程概论

（1）发酵液的预处理）方法：目的：方法：离心和过滤目的：除去不溶性物（2）产品的提取和浓缩）方法：萃取、吸附、沉淀、方法：萃取、吸附、沉淀、蒸发（3）产品的精制（提纯））产品的精制（提纯）方法：层析、膜分离、离子交换、沉淀、方法：层析、膜分离、离子交换、沉淀、电泳（4）产品的最后加工）方法：结晶、干燥、方法：结晶、干燥、蒸馏产品提取与精制的目的有何不同?
此外，在目标产物分离纯化工艺的设计中，此外，在目标产物分离纯化工艺的设计中，还需要考虑多种因素：要考虑多种因素：抑制细胞或分泌产物中分解酶的活性， ①抑制细胞或分泌产物中分解酶的活性，防止其消化降解待提纯产物以保持其生物活性。消化降解待提纯产物以保持其生物活性。去除细胞或分泌产物中非目标产物成分， ②去除细胞或分泌产物中非目标产物成分，同时尽量保持较高的目标产物成分的回收率。尽量保持较高的目标产物成分的回收率。 ③优化选择与组合各种分离纯化技术方法以达到最佳提纯效果。最佳提纯效果。 ④对分离纯化过程选用适宜的技术检测手段进行质量控制。质量控制。对分离纯化工艺以及所用的分离纯化介质、 ⑤对分离纯化工艺以及所用的分离纯化介质、设备进行验证。备进行验证。
第14章 14章下游加工过程概论
下游加工过程是生物工程的一个重要组成部分. 下游加工过程是生物工程的一个重要组成部分. 重要组成部分
发酵液、动植物细胞培养液、发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、称为下游加工过程富集生物产品的过程称为下游加工过程
实验室规模：实验室规模：产品用于评价其潜在应用前景的实验研究生物产品小试/中试规模中试规模：生物产品小试中试规模：产品用于产品的评审和开拓市场。和开拓市场。生物产品常规生产规模：生物产品常规生产规模：产品用于规模市场销售，

8第八章-微生物药物的分离与精制

第三个---特点是发酵或培养都是分批操作，且微生物总有一定的变异性，故各批发酵液不尽相同，这就要求下游加工有一定的弹性，特别是对染菌的批号，也要求能处理。
二、微生物工程下游加工的一般过程和单元操作
大多数产品的下游加工过程常常按照生产过程的顺序分为4个步骤，即发酵液的预处理和固液分离、初步纯化(提取)、高度纯化(精制)、最后纯化(成品加工)，见后面图所示
含有细胞、代谢产物和未用完的培养基等。分散在其中的固体和胶状物质，具可压缩性，其密度又和液体相近，加上黏度很大，属非牛顿性液体，使从培养液中分离固体很困难。
培养液中所含欲提取的生物物质浓度很低(几种不同类型产品的浓度示于下表中)，但杂质含量却很高，特别是利用基因工程方法生产的蛋白质，常常伴有大量性质相近的杂质蛋白。从低浓度的混合物中分离纯组分，需要较大的能量。
(3)吸附剂法将吸附剂加到细菌悬浮液中，使细菌细胞吸附在吸附剂上。常用的吸附剂有CaHPO4凝胶、氧化铝凝胶等。
成品加工是为了获得质量合格的产品，常用浓缩、结晶、干燥等技术方法。
第二节发酵液的预处理及固液分离
发酵液的预处理及固液分离是发酵液下游加工的第一步操作。预处理的目的是改善发酵液的性质，去除部分可溶性杂质，分离菌体和其他悬浮颗粒，以利于提取和精制工序的操作。在预处理中常用酸化、加热、加絮凝剂等方法，而固液分离则常用过滤、离心等方法。如果目的产物存在于细胞内，则需要收集菌体或细胞，并对细胞进行破碎。
一、发酵液的预处理
1.高价无机离子的除去发酵液中主要的无机离子有Ca2+，Mg2+，Fe3+
等。
去除钙离子通常使用草酸。草酸为弱酸，对发酵产物破坏作用较小。

第十章发酵工业下游加工过程

分离对象举例脱盐、分子分级甾醇、维生素、肽蛋白质、氨基酸、抗生素、核酸、有机酸蛋白质、核酸蛋白质蛋白质蛋白质、核酸蛋白质、氨基酸蛋白质、氨基酸蛋白质、核酸菌体、菌体碎片菌体、细胞蛋白质、核酸、糖类
四、发酵工业下游技术的一般工艺过程
• 下游加工过程由各种化工单元操作组成。由于生物产品品种多，性质各异，故用到的单元操作很多，其中如蒸馏、萃取、结晶、吸附、蒸发和干燥等属传统的单元操作，理论比较成熟，而另一些则为新近发展起来的单元操作，如细胞破碎、膜过程和色层分离等，缺乏完整的理论，介于两者之间的有离子交换过程等。
根据所加入的沉淀剂的不同，沉淀法可以分为：盐析法等电点沉淀法
有机溶剂沉淀法
非离子型聚合物沉淀法
聚电解质沉淀法
高价金属离子沉淀法
第四节吸附法
• 在发酵工业的下游加工过程中，吸附法应
用于发酵产品的除杂、脱色、有毒物质和抗生素的提纯精制
一、吸附法的原理
• 吸附法是利用吸附剂与杂质、色素物质、有毒物
• 离子交换作用：是指一个溶液中的某一种离子与一个固体中的另一种具有相同电荷的离子互相调换位置，即溶液中的离子跑到固体上去，把固体上的离子替换下来。这里溶液称流动相，而固体称固定相 • 蛋白质、氨基酸、核酸、酶、抗生素
一、基本原理
• 离子交换剂通常是一种不溶性高分子化合物，它的分子中含有可解离的基团，这些基团在水溶液中能与溶液中的其它阳离子或阴离子起交换作用
目的
• 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
一、发酵液的预处理
• 采用理化方法设法增大虚浮液中固体粒子的大小、或降低粘度，以利于过滤 • 去除会影响后续提取的高价无机离子预处理的方法 1、高价无机离子的去除方法 2、杂蛋白质的去除 3、发酵液的凝聚和絮凝

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微生物工程下游加工工程

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发酵工程第10讲

生化工程下游技术知识课件第五章溶剂萃取和浸取

第八章产物的分离和纯化

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生物下游技术

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第六章 发酵的下游加工过程

生物工程下游技术

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14 下游加工过程概论

8第八章-微生物药物的分离与精制

第十章 发酵工业下游加工过程

第六章发酵的下游加工过程

第十章发酵工业下游加工过程