第九章 微生物工程下游工程
第 九 章 微生物工程下游工程
一、微生物工程下游工程概论 1、微生物工程下游工程的特点 g发酵液是复杂的多相系统 所需产物在培养液中浓度较低 矿普遍存在下游工程代价高，回收率较低等问题
1、微生物工程下游工程的特点 发酵液是复杂的多相系统 所需产物在培养液中浓度较低 普遍存在下游工程代价高，回收率较低等问题 一、微生物工程下游工程概论
2、微生物工程下游工程的一般程序 采用凝聚和絮凝技术加速固、 发酵液的预处理和过滤 液分离；如产物在细胞内， 还要进行细胞破碎 提取 提取（初步纯化)目的是除去与目标产 物性质差异大的杂质 0 精制（高度纯化）是采用对产品有高度 精制 选择性的分离技术，除去与产物化学性 质和物理性质相近的杂质 0 成品加工 最终获得质量合格的产品
2、微生物工程下游工程的一般程序 成品加工 发酵液的预处理和过滤 提取 精制 采用凝聚和絮凝技术加速固、 液分离；如产物在细胞内， 还要进行细胞破碎 提取（初步纯化）目的是除去与目标产 物性质差异大的杂质 精制（高度纯化）是采用对产品有高度 选择性的分离技术，除去与产物化学性 质和物理性质相近的杂质 最终获得质量合格的产品
3、主要操作单元： >絮凝 >沉淀 >离心 >层析 >过滤 >结晶 >细胞破碎 >干燥 >萃取
3、主要操作单元： ➢絮凝 ➢离心 ➢过滤 ➢细胞破碎 ➢萃取 ➢沉淀 ➢层析 ➢结晶 ➢干燥
二、发酵液预处理和过滤 一)发酵液的预处理 1、目的： 改变发酵液的物理性质，加快悬浮液中固形物沉降的 速度；尽可能使产物转入便于以后处理的相中；能够除去 部分杂质。 发酵液中杂质多且成分复杂，其中对纯化影响最大的是 高价无机离子(Ca2+、Mg2+、Fe3+等)和杂蛋白等
一）发酵液的预处理 1、目的： 发酵液中杂质多且成分复杂，其中对纯化影响最大的是 高价无机离子(Ca 2+ 、Mg 2+ 、Fe 3+等)和杂蛋白等 改变发酵液的物理性质，加快悬浮液中固形物沉降的 速度；尽可能使产物转入便于以后处理的相中；能够除去 部分杂质。 二、发酵液预处理和过滤
2、高价无机离子的去除 钙离子的去除： ⊕常用草酸与钙离子生成草酸钙沉淀 φ草酸为弱酸，对发酵产物的破坏较小，草酸钙沉淀还 能促进蛋白质凝固，有利于提高滤液的过滤速度； Φ草酸的溶解度较小，需大用量时，可用草酸钠取代； 草酸价格较高，生产上一般需回收
2、高价无机离子的去除 钙离子的去除： 常用草酸 与钙离子生成草酸钙沉淀 草酸为弱酸，对发酵产物的破坏较小，草酸钙沉淀还 能促进蛋白质凝固，有利于提高滤液的过滤速度； 草酸的溶解度较小，需大用量时，可用草酸钠取代； 草酸价格较高，生产上一般需回收
镁离子的去除： Φ常用三聚磷酸钠与镁离子形成可溶性络合物，即可消 除对离子交换的影响 NasP3010+Mg 2+MgNa3P3010+2Nat 铁离子的去除： Φ常用黄血盐与铁离子形成普鲁氏蓝沉淀 3K Fe(CN)+4Fe 3+=FealFe(CN)Gl3+12K+
镁离子的去除： 常用三聚磷酸钠 与镁离子形成可溶性络合物，即可消 除对离子交换的影响 Na5P3O10 + Mg 2+ = MgNa3P3O10 + 2Na+ 铁离子的去除： 常用黄血盐与铁离子形成普鲁氏蓝沉淀 3K4Fe(CN)6 + 4Fe 3+ = Fe4 [Fe(CN)6 ]3↓ + 12K+
3、可溶性杂蛋白的去除 杂蛋白的存在会降低离子交换树脂和大网格树脂的吸 附量，如采用溶剂萃取，会发生乳化，影响两相分离。此 外，在常规过滤和膜过滤时，还会使滤速下降，使膜受到 污染
3、可溶性杂蛋白的去除 杂蛋白的存在会降低离子交换树脂和大网格树脂的吸 附量，如采用溶剂萃取，会发生乳化，影响两相分离。此 外，在常规过滤和膜过滤时，还会使滤速下降，使膜受到 污染
1)沉淀法 矿调等电点 因羧基的电离度比氨基大，所以大多数蛋白质的等电点都在 酸性范围pH4.0-5.5) 矿但仅靠调等电点还不能使大部分蛋白质沉淀 蛋白质是两性物质，在酸性溶液中，能与一些阴离子物质如 三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐和过氯 酸盐等形成沉淀；在碱性溶液中，能与一些阳离子如Ag、 Cu2+、Zn2+、Fe3+、Pb2+等形成沉淀
1）沉淀法 调等电点 因羧基的电离度比氨基大，所以大多数蛋白质的等电点都在 酸性范围(pH4.0-5.5) 但仅靠调等电点还不能使大部分蛋白质沉淀 蛋白质是两性物质，在酸性溶液中，能与一些阴离子物质如 三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐和过氯 酸盐等形成沉淀；在碱性溶液中，能与一些阳离子如Ag+ 、 Cu 2+ 、Zn 2+ 、Fe 3+ 、Pb 2+等 形成沉淀
2)变性法（变性蛋白溶解度较小） 矿最常用加热法 加热不仅能使蛋白变性，还可降低液体黏度，提高过滤速率； 矿其他方法 大幅度调节pH,加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂 变性法存在一定的局限 如加热法只适用于对热较稳定的目的产物；极端H也会导致某 些目的产物失活，且需消耗大量酸碱，而有机溶剂法通常只适 用于所处理的液体数量较少的场合
2）变性法(变性蛋白溶解度较小） 最常用加热法 加热不仅能使蛋白变性，还可降低液体黏度，提高过滤速率； 其他方法 大幅度调节pH，加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂 变性法存在一定的局限 如加热法只适用于对热较稳定的目的产物；极端pH也会导致某 些目的产物失活，且需消耗大量酸碱，而有机溶剂法通常只适 用于所处理的液体数量较少的场合