文档介绍：第十章微生物工程 下游加工工程
提纲
一、微生物工程下游加工工程的特点
和重要性
二、微生物工程下游加工工程的基本原理
三、微生物工程下游加工工程的一般程序
四、微生物工程下游加工工程的常用分离、
纯化方法
第一节微生物工程下游加工 工程的特点和重要性
一、微生物工程下游加工工程的特点:
1、杂质:粗原料中带入大量的不参与发酵过程的可溶性杂质和不溶性悬浮物,给下游过程的分离提取带来了不小的困难,增加了下游操作成本,包括发酵废液的处理成本。
2、产品浓度很低:一些新兴生物技术产品,待处理物料中产品浓度很低,往往低于杂质含量,如L—%,%,每千克产品中核黄素仅含几克、胰岛素仅含几十毫克,而且对热、PH、有些甚至对光不稳定。
第一节微生物工程下游加工 工程的特点和重要性
3、易挥发和氧化:用萃取技术提取有效成分(风味物质)时,如啤酒花需要先进行粉碎,一般粉碎机的机械冲击点处温度高达300℃左右,风味物质极易挥发和氧化造成损失。
4、小分子产品:因分子结构简单,性质相对稳定, 分离技术的可选范围较大。
5、大分子产品:如酶蛋白,除具有一级结构外,还具有一定立体构象的二、三级结构,甚至于四级结构,才呈现出生物活性。为保持分离操作后这些生物活性物质的功能,甚至过度增加剪切率的操作也是不适合的。
第一节微生物工程下游加工 工程的特点和重要性
6、产物为菌体细胞时:当发酵液进入旋转构件,以及菌体泥浆排出时存在的附加剪切力也会导致菌体死亡。
7、产品的稳定性:生物活性物质的活性还易受温度、pH、金属离子、无机盐浓度、有机溶媒等环境因素的影响。制约了下游技术的可选范围。
8、产品安全性:当生物技术产品是食品或药物时,溶媒的使用受到一定的限制,应考虑它们在品质或气味上是否污染产物。萃取及色谱的分离介质甚至于膜分离技术中膜材料的选择,有时也受到限制。
第一节微生物工程下游加工 工程的特点和重要性
二、微生物工程下游加工工程的重要性:
很多工业生物技术产品,包括现代发
酵工业产品,其质量的优劣、成本的高低、
竞争力的大小,往往与下游技术直接相关。
第二节微生物工程下游加工 工程的基本原理
一、以物理学过程为基础的分离操作:
(速度差)分离操作
3 .非平衡分离操作
二、以化学学过程为基础的分离操作:
2 .分子识别
三、以生物学过程为基础的分离操作:
1、特异性相互作用(锁钥关系)
2、亲和色谱
第三节微生物工程下游加工 工程的一般程序
第四节微生物工程下游加工 工程的常用分离、纯化方法
一、过滤法
二、沉淀法
三、萃取法
四、吸附法
五、离子交换法
六、结晶法
一、过滤法
原理:悬浮液通过过滤介质时,固态颗粒与溶液分离。
过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤两种。
澄清过滤:所用的过滤介质为硅藻土、砂、颗粒活性炭、玻璃珠、塑料颗粒等,填充于过滤器内即构成过滤层;也有用烧结陶瓷、烧结金属、粘合塑料及用金属丝绕成的管于等组成的成型颗粒滤层。
滤饼过滤:过滤介质为滤布,包括天然或合成纤维织布、金属织布,及毡、石棉扳、玻璃纤维纸、合成纤维等无纺布。
滤饼过滤按推动力的不同可以分为四种,即重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。