第十二章 产物的提取与精制 第一节 概论 一、下游加工过程在发酵工程中的地位 1，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。 2，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%。 二、发酵下游加工过程的特点 培养液(或发酵液)是复杂的多相系统，含有细胞、代谢产物和末用完的培养基 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，加上粘度 很大，属非牛顿性液体，使从培养液中分离固体很困难。 培养液中所欲欲提取的生物物质浓度很低，但杂质含量却很高，特别是利用基 因工程方法产生的蛋白质常常伴有大量性质相近的杂质蛋白质。 另一个特点是欲提取的生物物质通常很不稳定、遇热、极端 pH、有机溶剂会引 起失活或分解。 发酵或培养都是分批操作、生物变异性大，各批发酵液不尽相同，要求下游加 工有一定的弹性。 三、分离过程的机理与分离操作 1，物理性质 （1）力学性质：重力、离心力、筛分； （2）热力学性质：状态变化、相平衡； （3）传质性质：粘度、扩散、热扩散； （4）电磁性质：电泳、电渗析、磁化； 2，化学性质 （1）化学热力学；化学平衡； （2）反应动力学：反应速率； （3）光化学性质：激光激发、离子化； 3，生物学性质 （1）分子识别：生物亲和作用、生物学识别； （2）输送性质：生物膜输送； （3）反应、响应、控制：酶反应、免疫系统