发酵工程下游加工过程概论.pptx
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《发酵工程下游加工过程概论.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《发酵工程下游加工过程概论.pptx(36页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第十二章第十二章 发酵工程下游加工过程简介发酵工程下游加工过程简介一、发酵工程下游加工过程概论一、发酵工程下游加工过程概论 1、发酵工程下游加工过程的特点、发酵工程下游加工过程的特点 1 1)所需产物在培养液中浓度较低,且稳定性差)所需产物在培养液中浓度较低,且稳定性差2 2)普遍存在下游工程代价高,回收率较低等问题)普遍存在下游工程代价高,回收率较低等问题发酵液发酵液是复杂的多相系统是复杂的多相系统2、发酵工程下游加工过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、采用凝聚和絮凝技术加速固、液分离;如产物在细胞内,还液分离;如产物在细胞内,还要进行细胞破碎要进行细
2、胞破碎提取(初步纯化)目的是除去与目标产提取(初步纯化)目的是除去与目标产物性质差异大的杂质物性质差异大的杂质精制(高度纯化)是采用对产品有高度精制(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质和物理性质相近的杂质最终获得质量合格的产品最终获得质量合格的产品3、主要操作单元:絮凝絮凝离心离心过滤过滤细胞破碎细胞破碎萃取萃取沉淀沉淀层析层析结晶结晶干燥干燥二、发酵液预处理和过滤二、发酵液预处理和过滤为什么要对发酵液进行预处理?为什么要对发酵液进行预处理?预处理的目的是什么?预处理的目的是什么?发酵液的基本特性发酵液的基本
3、特性 产物浓度低产物浓度低 具有极性具有极性 黏度大黏度大 表面张力大表面张力大 性质不稳定性质不稳定一)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是高价无机离子无机离子(Ca(Ca 2+2+、Mg Mg 2+2+、Fe Fe 3+3+等等)和和杂蛋白杂蛋白等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;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;(一般为液相)尽可能使产物转入便于以后处理的相中;(一般为液相)能够除去部分杂质。能够除去部分杂质。2、高价无机离子的
4、去除镁离子的去除:镁离子的去除:常用草酸常用草酸 与钙离子生成草酸钙沉淀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;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,生产上一般需回收草酸价格较高,生产上一般需回收钙离子的去除:钙离子的去除:铁离子的去除铁离子的去除:常用三聚磷酸钠常用三聚磷酸钠 与镁离子形成可溶性络合物与镁离子形成可溶性络合物 Na Na5 5P P3 3O O10
5、10+Mg +Mg 2+2+=MgNa =MgNa3 3P P3 3O O1010+2Na+2Na+常用黄血盐常用黄血盐 与铁离子形成普鲁氏蓝沉淀与铁离子形成普鲁氏蓝沉淀3K3K4 4Fe(CN)Fe(CN)6 6+4Fe +4Fe 3+3+=Fe =Fe4 4Fe(CN)Fe(CN)6 6 3 3+12K+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,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,使膜受到污染在常规过
6、滤和膜过滤时,还会使滤速下降,使膜受到污染。1 1)沉淀法)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都在酸性范围(pH4.0-5.5)(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,能与一些阳离子如过氯酸盐等形成沉淀;在碱性溶液中,能与一些阳离子如AgAg+、Cu C
7、u 2+2+、Zn Zn 2+2+、Fe Fe 3+3+、Pb Pb 2+2+等等 形成沉淀形成沉淀2 2)变性法)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;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:大幅度调节大幅度调节pHpH,加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂,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;极端如加热法只适用于对热较稳定的目的产物;极端pHpH也会导致某些目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的产物失活,且需消
8、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。液体数量较少的场合。3 3)吸附法)吸附法 加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白而将其除去 如四环素生产中,采用黄血盐和硫酸锌的协同作用生成亚如四环素生产中,采用黄血盐和硫酸锌的协同作用生成亚铁氰化钾的胶状沉淀来吸附蛋白;铁氰化钾的胶状沉淀来吸附蛋白;在枯草芽孢杆菌发酵中,加入氯化钙和磷酸氢二钠,两者在枯草芽孢杆菌发酵中,加入氯化钙和磷酸氢二钠,两者生成庞大的凝胶,把蛋白质、菌体及其他不溶性粒子吸附并生成庞大的凝胶,把蛋白质、菌体及其他不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去包裹在其中而除去 凝凝聚聚和和絮絮凝凝都都是是发发酵酵液液预预处处理
9、理的的重重要要方方法法,其其处处理理过过程程就就是是将将化化学学药药剂剂预预先先投投加加到到悬悬浮浮液液中中,改改变变细细胞胞、菌菌体体和和蛋蛋白白质质等等粒粒子子的的分分散散状状态态,破破坏坏其其稳稳定定性性,使使它它们们聚聚集集成成可可分分离的絮凝体,再进行分离。离的絮凝体,再进行分离。发酵液预处理的方法发酵液预处理的方法凝聚和絮凝凝聚和絮凝 凝凝聚聚指指在在投投加加的的化化学学物物质质(如如水水解解的的凝凝聚聚剂剂:铝铝、铁铁的的盐盐类类或或石石灰灰等等)作作用用下下,胶胶体体脱脱稳稳并并使使粒粒子子相相互互聚聚集集成成1mm大大小小块块状状凝凝聚聚体体的的过程。过程。电电解解质质的的凝
10、凝聚聚能能力力可可用用凝凝聚聚值值表表示示,即即使使胶胶粒粒发发生生凝聚作用的最小电解质浓度(凝聚作用的最小电解质浓度(mmol/L)。)。一一般般反反离离子子的的价价数数越越高高,凝凝聚聚值值越越小小,即即凝凝聚聚能能力力越强。越强。如如 Al3+Fe3+H+Ca2+Mg2+K+Na+Li+絮絮凝凝指指使使用用絮絮凝凝剂剂(通通常常是是天天然然或或合合成成的的大大分分子子量量聚聚电电解解质质)将将胶胶体体粒粒子子交交联联成成网网,形形成成10mm10mm大小絮凝团的过程。大小絮凝团的过程。其其中中絮絮凝凝剂剂主主要要起起架架桥桥作作用用,工工业业上上使使用用到到的的有有聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺类
11、类衍衍生生物物、聚聚合合铝铝盐盐、海海藻藻酸酸钠钠、壳聚糖等,目前最常用的是聚丙烯酰胺类衍生物。壳聚糖等,目前最常用的是聚丙烯酰胺类衍生物。1)板框(plate and frame)压滤机板框过滤机结构图板框过滤机结构图 1-1-尾板尾板 2-2-滤框滤框 3-3-滤板滤板 4-4-主梁主梁 5-5-头板头板 6-6-紧压装置紧压装置二)发酵液过滤常用设备板框过滤机板框过滤机Plate shifter1500 x 1500 Filter Press Cloth washing1)板框(plate and frame)压滤机2)带式压滤机二)发酵液过滤常用设备 发酵后期要少加消泡剂和少进行补料,
12、防止消泡剂和发酵后期要少加消泡剂和少进行补料,防止消泡剂和未用完的培养基增加过滤难度;未用完的培养基增加过滤难度;菌体自溶前放罐可防止因菌体自溶释放出的代谢产物菌体自溶前放罐可防止因菌体自溶释放出的代谢产物增加发酵液黏度增加发酵液黏度影响发酵液过滤的因素影响发酵液过滤的因素1 1)菌体细胞体积)菌体细胞体积 真菌菌丝体较粗大,发酵液不需特殊处理,易过滤;真菌菌丝体较粗大,发酵液不需特殊处理,易过滤;放线菌菌丝细而分支,交织成网格状,较难过滤,放线菌菌丝细而分支,交织成网格状,较难过滤,发酵液需经预处理,凝固蛋白质等胶体物质,提高过滤发酵液需经预处理,凝固蛋白质等胶体物质,提高过滤速度;速度;细
13、菌菌体更小,发酵液如不经絮凝等预处理,很难用细菌菌体更小,发酵液如不经絮凝等预处理,很难用常规过滤设备进行过滤操作。常规过滤设备进行过滤操作。2 2)培养基组成)培养基组成黄豆饼粉、花生饼粉等会增加过滤难度黄豆饼粉、花生饼粉等会增加过滤难度3 3)放罐时机)放罐时机当发酵液中有不溶性多糖时,会使发酵液的黏度增大而影响当发酵液中有不溶性多糖时,会使发酵液的黏度增大而影响过滤速度;可用酶将其转化成可溶性单糖,提高滤速。过滤速度;可用酶将其转化成可溶性单糖,提高滤速。提高过滤性能的方法提高过滤性能的方法1 1)加助滤剂)加助滤剂 助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒,能使滤饼疏松,从助滤剂是一种不可压缩的
14、多孔微粒,能使滤饼疏松,从而增加滤速;而增加滤速;常用硅藻土、珍珠岩等;常用硅藻土、珍珠岩等;加入方法有两种:加入方法有两种:a)a)预先在滤布上铺上一层预先在滤布上铺上一层1-2mm1-2mm厚的厚的助滤剂;助滤剂;b)b)直接把助滤剂加入发酵液中。直接把助滤剂加入发酵液中。2 2)添加填充凝固剂)添加填充凝固剂如如CaSOCaSO4 4、AlPOAlPO4 4等本身就是助滤剂,且能使胶状物和等本身就是助滤剂,且能使胶状物和悬浮物凝固悬浮物凝固3 3)酶解法)酶解法(沉淀、吸附、萃取、超滤、结晶)(沉淀、吸附、萃取、超滤、结晶)发酵液发酵液初步纯化初步纯化细胞碎片分离细胞碎片分离细胞破碎细胞
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 发酵 工程 下游 加工 过程 概论
![提示](https://www.taowenge.com/images/bang_tan.gif)
限制150内