发酵产物的提取及精制概论PPT课件
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• (5)存在少量发酵副产物。 • (6)含其它有机杂质。
2008-4-22
二、醪预处理要求 • (1)菌体的分离 • 过滤或离心。 • 要求：控制周期；过滤时间。 • (2)固性物的去除 • 通过过滤处理，将固形杂质去除。
2008-4-22
• (3)蛋白质的去除： • 等电、变性凝固等 • (4)重金属离子的除去： • (5)其它有机杂质的去除： • (6)改变醪的性质： • (7)调节适当温度：
第九章 发酵产 物的提取及精
制概论
发酵产物的提取及精 制概述
发酵醪的预处理
2008-4-22
宜宾学院生命科学与食品工程系
一、下游加工技术的重要性 ➢ 1.产品分离纯化是最终获得商业产品的环
节。 ➢ 2.投资费用高（抗生素、乙醇、柠檬酸占
60%）。 ➢ 3.分离纯化技术落后会阻碍发酵工程技术
的发展。
2008-4-22
• (1)常用提取方法：
– 离子交换树脂法 – 膜分离法 – 凝胶层离法 – 沉淀法 – 吸附法 – 溶媒萃取法
• (2)常用精制方法： • 除了上述几种外，还含浓缩、结晶、干燥、蒸馏等。其
方法的选择：取决于醪特性、菌种、产物性质。
2008-4-22
三．提取精制过程中要注意的问题： • 防变性和降解； • 防辅基流失； • 防醪中所需产物被分解或挥发；
Fe2＋+金霉素+草酸→草酸铁＋金霉素; • Ca2＋+草酸→草酸钙;
2008-4-22
(2)热处理法：〈热凝固法〉 • 加热使蛋白质凝固， • 不适宜用于热敏感的发酵产品的生产中。
2008-4-22
(3)添加絮凝剂 • 胶体粒子间电荷相同而互斥而不聚沉。 • 利用絮凝剂（分子活性基团多，多点结合、
– 管式 – 蝶式离心机
• (2)过滤式：
– 多种形式分批、自动间隙或连续式
2008-4-22
1）碟式高速离心机结构与工作原理： • 结构 倒锥形多孔碟片金属转鼓。 • 工作原理： • 中心进料，因固液比重不同，在碟片空间内由
于离心力的作用，把醪分成固液两相。
2008-4-22
2008-4-22
2008-4-22
提高过 滤设备 处理能 力途径
2008ห้องสมุดไป่ตู้4-22
提高过 滤速度
物化方法 工艺措施
悬浮液制 备过程中
造成大颗 粒固形物
悬浮液 制备后
固形物颗粒凝固 减少固定膜厚度 添加助滤剂
保持适当的滤饼厚度
采取最大的允许过滤压力
控制适当的悬浮液浓度
固形物颗粒分级过滤
反向过滤
动态过滤 结构措施 挤动过滤
难分离的乳浊液(液液二相分离、液液固三相分离)。
2008-4-22
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(三)过滤 1）影响过滤速度的因素（胶体物存在情况）： • (1)培养基组成及利用程度。 • (2)发酵终点的判定是否正确。 • (3)菌种。
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2）提高过滤设备处理能力的途径： • （1）扩大设备尺寸，增加过滤面积。 • 增大设备规模 • （2）提高过滤速度（强化设备处理能力）
两法兼用。 • b．助滤剂种类、用量要恰当，是取得良
好过滤效果的关键。
2008-4-22
(5)添加反应剂 • 添加能相互反应、或能和某些溶解盐类
反应生成不溶解的沉淀的物质。 •
3CaCl2+2Na3PO4→Ca3(PO4)2↓+6NaCl • 关键在选择合适的反应剂
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(6)添加酶制剂 • 当醪中有不溶解的多糖存在时，加入能使
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几种产品在发酵液中的浓度
产品
抗生素
氨基酸
酒精
有机酸
酶
蛋白质
典型浓度（g/L）
25 100 100 100 20 10
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二、下游加工技术的特点 ➢ 1. 发酵液的复杂性造成分离上的困难性。 ➢ 2. 欲提取的产物通常浓度低且很不稳定。 ➢ 3. 多为分批操作，各批发酵液不尽相同，
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2 发酵醪的预处理 一、发酵醪的一般特征 • (1)水量大； • (2)产物浓度低； • (3)悬浮物以胶体状物(菌体，蛋白)为主； 不利：
– a 不利于过滤。 – b 增加了提取精制等后工序的提取难度。
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• (4)含有无机盐类、非蛋白质大分子杂质及 其降解产物等。
2）管式高速离心机工作原理： • 下部进料，经档板分散于转筒底部，受离心力
作用而上旋，轻液位于筒的中央螺旋向上移动， 菌体则靠近筒壁，经分离盘时，轻液沿轻液孔 进入集液槽。菌体位于转筒壁，停机的时候取 出。
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管式分离机主要分为澄清型和分离型两种。 • 澄清型：
难分离悬浮液的液固分离。 • 分离型：
长链线性结构、高电荷密度）特点而使胶 体粒子沉淀。 • 常用的絮凝剂：聚丙烯酰胺〈PAM〉、 含40000个PAM单体。
2008-4-22
(4)添加助滤剂： • 能形成一层不可压缩的滤层，截留了悬浮
杂质，隔离了细小、易压缩杂质与过滤介质 接触，以形成疏松滤饼。
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注意： • a．方法：预涂层，或醪中直接加入，或
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三．菌体的分离： • (一)菌体与发酵醪的分离方法 • 1.细菌和酵母,采用高速离心。 • (1)细菌 • (2)酵母： • 2.霉菌和放线菌，采用过滤
2008-4-22
(二)离心分离 • 原理：根据发酵液中的物质比重不同，在离心
力场的作用下，将悬浮液中的固相和液相加以 分离。 • (1)沉降式：
要求下游加工有一定弹性。
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1 概述 一、发酵产物的分类 • 从工业发酵范畴来看，从发酵液中获得的
发酵产物大致可分为三类 ： – 1、菌体： – 2、酶： – 3、代谢产物
2008-4-22
发酵产物的提取和精制——浓缩纯化，三 个步骤：
• (1)预处理：改变发酵液物理性质。 • (2)提取：分离出目的物及其性质相似物。 • (3)精制：除去相似物，精炼目的。 • (4)后加工：使用要求决定。
电场与磁性过滤 自动化 扩大设备尺寸，增加过滤面积
3）改善滤饼结构的物理化学方法 具体措施： • 在制备悬浮液过程中或之后，造成大颗粒
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(1)酸化凝结法： • 胶体体系的稳定性与其带电荷有关。在某
pH下，净电荷为0，溶解度最小(pH=pI)。 • 常用酸试剂：草酸、盐酸、硫酸及磷酸。
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二、醪预处理要求 • (1)菌体的分离 • 过滤或离心。 • 要求：控制周期；过滤时间。 • (2)固性物的去除 • 通过过滤处理，将固形杂质去除。
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• (3)蛋白质的去除： • 等电、变性凝固等 • (4)重金属离子的除去： • (5)其它有机杂质的去除： • (6)改变醪的性质： • (7)调节适当温度：
第九章 发酵产 物的提取及精
制概论
发酵产物的提取及精 制概述
发酵醪的预处理
2008-4-22
宜宾学院生命科学与食品工程系
一、下游加工技术的重要性 ➢ 1.产品分离纯化是最终获得商业产品的环
节。 ➢ 2.投资费用高（抗生素、乙醇、柠檬酸占
60%）。 ➢ 3.分离纯化技术落后会阻碍发酵工程技术
的发展。
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• (1)常用提取方法：
– 离子交换树脂法 – 膜分离法 – 凝胶层离法 – 沉淀法 – 吸附法 – 溶媒萃取法
• (2)常用精制方法： • 除了上述几种外，还含浓缩、结晶、干燥、蒸馏等。其
方法的选择：取决于醪特性、菌种、产物性质。
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三．提取精制过程中要注意的问题： • 防变性和降解； • 防辅基流失； • 防醪中所需产物被分解或挥发；
Fe2＋+金霉素+草酸→草酸铁＋金霉素; • Ca2＋+草酸→草酸钙;
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(2)热处理法：〈热凝固法〉 • 加热使蛋白质凝固， • 不适宜用于热敏感的发酵产品的生产中。
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(3)添加絮凝剂 • 胶体粒子间电荷相同而互斥而不聚沉。 • 利用絮凝剂（分子活性基团多，多点结合、
– 管式 – 蝶式离心机
• (2)过滤式：
– 多种形式分批、自动间隙或连续式
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1）碟式高速离心机结构与工作原理： • 结构 倒锥形多孔碟片金属转鼓。 • 工作原理： • 中心进料，因固液比重不同，在碟片空间内由
于离心力的作用，把醪分成固液两相。
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提高过 滤设备 处理能 力途径
2008ห้องสมุดไป่ตู้4-22
提高过 滤速度
物化方法 工艺措施
悬浮液制 备过程中
造成大颗 粒固形物
悬浮液 制备后
固形物颗粒凝固 减少固定膜厚度 添加助滤剂
保持适当的滤饼厚度
采取最大的允许过滤压力
控制适当的悬浮液浓度
固形物颗粒分级过滤
反向过滤
动态过滤 结构措施 挤动过滤
难分离的乳浊液(液液二相分离、液液固三相分离)。
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(三)过滤 1）影响过滤速度的因素（胶体物存在情况）： • (1)培养基组成及利用程度。 • (2)发酵终点的判定是否正确。 • (3)菌种。
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2）提高过滤设备处理能力的途径： • （1）扩大设备尺寸，增加过滤面积。 • 增大设备规模 • （2）提高过滤速度（强化设备处理能力）
两法兼用。 • b．助滤剂种类、用量要恰当，是取得良
好过滤效果的关键。
2008-4-22
(5)添加反应剂 • 添加能相互反应、或能和某些溶解盐类
反应生成不溶解的沉淀的物质。 •
3CaCl2+2Na3PO4→Ca3(PO4)2↓+6NaCl • 关键在选择合适的反应剂
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(6)添加酶制剂 • 当醪中有不溶解的多糖存在时，加入能使
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几种产品在发酵液中的浓度
产品
抗生素
氨基酸
酒精
有机酸
酶
蛋白质
典型浓度（g/L）
25 100 100 100 20 10
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二、下游加工技术的特点 ➢ 1. 发酵液的复杂性造成分离上的困难性。 ➢ 2. 欲提取的产物通常浓度低且很不稳定。 ➢ 3. 多为分批操作，各批发酵液不尽相同，
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2 发酵醪的预处理 一、发酵醪的一般特征 • (1)水量大； • (2)产物浓度低； • (3)悬浮物以胶体状物(菌体，蛋白)为主； 不利：
– a 不利于过滤。 – b 增加了提取精制等后工序的提取难度。
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• (4)含有无机盐类、非蛋白质大分子杂质及 其降解产物等。
2）管式高速离心机工作原理： • 下部进料，经档板分散于转筒底部，受离心力
作用而上旋，轻液位于筒的中央螺旋向上移动， 菌体则靠近筒壁，经分离盘时，轻液沿轻液孔 进入集液槽。菌体位于转筒壁，停机的时候取 出。
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管式分离机主要分为澄清型和分离型两种。 • 澄清型：
难分离悬浮液的液固分离。 • 分离型：
长链线性结构、高电荷密度）特点而使胶 体粒子沉淀。 • 常用的絮凝剂：聚丙烯酰胺〈PAM〉、 含40000个PAM单体。
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(4)添加助滤剂： • 能形成一层不可压缩的滤层，截留了悬浮
杂质，隔离了细小、易压缩杂质与过滤介质 接触，以形成疏松滤饼。
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注意： • a．方法：预涂层，或醪中直接加入，或
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三．菌体的分离： • (一)菌体与发酵醪的分离方法 • 1.细菌和酵母,采用高速离心。 • (1)细菌 • (2)酵母： • 2.霉菌和放线菌，采用过滤
2008-4-22
(二)离心分离 • 原理：根据发酵液中的物质比重不同，在离心
力场的作用下，将悬浮液中的固相和液相加以 分离。 • (1)沉降式：
要求下游加工有一定弹性。
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1 概述 一、发酵产物的分类 • 从工业发酵范畴来看，从发酵液中获得的
发酵产物大致可分为三类 ： – 1、菌体： – 2、酶： – 3、代谢产物
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发酵产物的提取和精制——浓缩纯化，三 个步骤：
• (1)预处理：改变发酵液物理性质。 • (2)提取：分离出目的物及其性质相似物。 • (3)精制：除去相似物，精炼目的。 • (4)后加工：使用要求决定。
电场与磁性过滤 自动化 扩大设备尺寸，增加过滤面积
3）改善滤饼结构的物理化学方法 具体措施： • 在制备悬浮液过程中或之后，造成大颗粒
2008-4-22
(1)酸化凝结法： • 胶体体系的稳定性与其带电荷有关。在某
pH下，净电荷为0，溶解度最小(pH=pI)。 • 常用酸试剂：草酸、盐酸、硫酸及磷酸。