发酵产物的提取与精制

2、絮凝作用 絮凝是指使用絮凝剂（通常是天然或合成的大分子 量聚电解质），在悬浮粒子之间产生架桥作用而使 胶粒形成粗大的絮凝团的过程。 常用的絮凝剂 聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚胺衍生物、氯化钙、 磷酸氢二钠


絮凝技术预处理发酵液的优点不仅在于过滤 速度的提高，还在于能有效地去除杂蛋白质 和固体杂质，如菌体、细胞和细胞碎片等， 提高了滤液质量



发酵醪预处理的要求:
（1）菌体的分离 （2）固体悬浮物的去除


（3）蛋白质的去除
（4）重金属离子的去除


（5）色素、热原质、毒性物质等有机杂质的去除
（6）改变发酵醪的性质 （7）调节适宜pH值和温度
预处理的方法
1，凝聚和絮凝技术 2，杂蛋白质的去除 3，高价无机离子的去除方法
（一）凝聚和絮凝技术
目

的
（1）改变发酵液的物理性质，促进悬浮液中分
离固形物的速度，提高ຫໍສະໝຸດ Baidu液分离器的效率

（2）尽可能使产物转入便于后处理的某一相中
（多数是液体）

（3）去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步
操作。
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。
影响絮凝的因素
絮凝剂的添加量
发酵液的pH
絮凝剂的分子量
搅拌转速
搅拌时间
絮凝剂加量对絮凝效果(滤速)的影响 料液中，絮凝 剂浓度增加有 助于架桥充分， 但是过多的加 量反而会引起 吸附饱和，在 每个胶粒上形 成覆盖层而使 胶粒产生再次 稳定现象。
发酵液pH对阴离子聚丙烯酰胺絮凝效果的影响 溶液pH的变化常会影响离子型絮凝剂中功能团的电 离度，从而影响分子链的伸展形态。电离度增大， 由于链节上相邻离子基团间的电排斥作用，而使分 子链从卷曲状态变为伸展状态，所以架桥能力提高。

（一）影响过滤速度的因素
1、发酵液中粒子的直径 2、发酵液黏度

培养基的组成
3，高价无机离子的去除方法 钙离子，可用草酸。 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。此法 可用于环丝氨酸的提取。 铁离子，可加入黄血盐，使形成普鲁士 蓝沉淀。
二、发酵液的固液分离
微生物发酵液中含有大量菌体、细胞或细胞 碎片以及残余的固体培养基成分。 固液分离是指将发酵液（或培养液）中的悬 浮固体，如细胞、菌体、细胞碎片以及蛋白 质等的沉淀物或它们的絮凝体分离除去
高度纯化 ：去除与产物的物理化学性质比较接近的杂质。 成品制作 ：成品形式由产品的最终用途决定。
选择下游加工工艺的原则：
是胞内产物还是胞外产物


原料中产物和主要杂质浓度
产物和主要杂质的物理化学特性及差异 产品用途和质量标准 产品的市场价格 废液的处理方法等
第一节 发酵醪的预处理和菌体分离
一般工艺过程 一般说来，下游加工过程可分为4个 阶段：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。


工艺过程的划分：
预处理和固液分离 ：目的是除去发酵液中的菌体细胞
和不溶性固体杂质。
初步分离 ：目的是除去与产物性质差异较大的杂质，为
后道精制工序创造有利条件
第七章
产物的提取与精 制
概论


下游加工过程在发酵工程中的地位 下游加工过程的定义 发酵产品系通过微生物发酵过程、酶反应过 程或动植物细胞大量培养获得。从上述发酵液、 反应液或培养液中分离、精制有关产品的过程 称为下游加工过程(Down stream processing)。它由一些化学工程的单几操作 组成，但由于生物物质的特性，有其特殊要求， 而且其中某些单元操作一般化学工业中应用较 少。




1、凝聚作用 凝聚是指在某些电解质作用下，破坏细胞、菌体和 蛋白质等胶体粒子的分散状态，使胶体粒子聚集的 过程。 凝聚剂主要是一些无机类电解质，由于大部分被处 理的物质带负电荷（如细胞或菌体一般带负电荷）， 因此工业上常用的凝聚剂大多为阳离子型，分为无 机盐类、金属氧化物类。 常用的无机盐类凝聚剂有：Al2（SO4）318H2O （明矾）、AlCl36H2O、FeCl3、ZnSO4、MgCO3： Al(OH)3、FeSO4、Ca(OH)2或石灰等。
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。
（二）杂蛋白质的去除方法



1．等电点沉淀 蛋白质在等电点时溶解度最小，能沉淀而除去。 2．变性沉淀 使蛋白质变性的方法有：加热、大幅度改变pH，加有机溶 剂（丙酮、乙醇等）、加重金属离子如Ag＋ 、Cu2＋ 、 Pb2＋ 等、加有机酸如三氯乙酸、水杨酸、苦味酸、鞣酸、 过氯酸等及表面活性剂。 3. 加各种蛋白质沉淀剂 加入某些化学试剂使蛋白质与之形成复合物沉淀 4．吸附 在发酵液中，加入一些反应剂，它们互相反应生成的沉淀 物对蛋白质具吸附作用而使其凝固。 预处理的方法
地位 传统发酵工业(如抗生素、乙醇、柠 檬酸)，分离和精制部份占整个工厂 投资费用的60%。 对重组DNA发酵、精制蛋白质的费 用可占整个生产费用的80%~90%。

下游加工过程的特点

1、成分复杂：细胞、代谢产物、残余培养基


2、产品浓度低：传统发酵一般1～10％
3、失活问题 4、不稳定性 5、纯度和生物安全问题 6、收率低：50％左右
凝聚和絮凝能有效改变细胞、菌体和蛋白质 等胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，使 它们聚集成可分离的絮凝体，再进行分离。 常用于细小菌体或细胞（分泌胞外产物）、 细胞的（分泌胞内产物）碎片以及蛋白质等 胶体粒子的去除。 但是应当注意，凝聚和絮凝是两种方法，两 个概念，其具体处理过程也是有差别的。