生物工程下游技术复习学习PPT教案.pptx

生物工程下游技术复习

第一章生物工程下游技术概述*什么是生物工程下游技术?
也称为下游工程或下游加工过程，是对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。

下游技术产品的特性？
1.有些产品，在待处理物料中浓度很低，比杂质含
量还低，分离、纯化较困难。
2.小分子产品因分子结构简单，性质相对稳定，分
离技术可选范围较大。
3.产品性质限制下游技术的可选范围。
4.产品共存物有可能引起产物的破坏和降解，导致
发酵液的变质，给下游操作带来不必要的困难。

下游技术的一般工艺过程？
（1）产物的预处理和固液分离过滤、离心、加热、调PH、絮凝，
（2）提取（初步分离）
目的是除去与产物性质差异较大的杂质，得到目标产物含量较高提取物的过程。沉淀、吸附、萃取、超滤、结晶。
（3）精制（高度纯化）
目的是去除与产物的物理化学性质比较接近的杂质。通常采用对产物有高度选择性的技术，如色谱分离技术。
（4）成品制作
浓缩、干燥、无菌过滤、成型。成品形式与产品的最终用途有关。

*具体的产品分离提取需考虑的问题?
（1）是胞内产物还是胞外产物；
（2）原料中产物和主要杂质浓度；
（3）产物和主要杂质的理化学特性及差异；
（4）产品用途和质量标准；
（5）产品的市场价格；
（6）废液的处理方法等。

第二章发酵液的预处理

微生物发酵液的特性？
发酵产物浓度较低，大多为1%-10%，悬浮液中大部分是水；
悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；
固体粒子可压缩性大（细胞在很大程度上属于可压缩的粘稠物料）；
液相粘度大；
性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影响。

*改变发酵液过滤特性的主要方法有哪些？
其简要机理如何？
改善发酵液过滤特性的物理化学方法有：调酸（等电点）、热处理、电解质处理、添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加反应剂及添加助滤剂等。
①降低液体粘度
根据流体力学原理，滤液通过滤饼的速率与液体的粘度成反比，可见降低液体粘度可有效提高过滤速率。

②调整pH
pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，从而改善其过滤特性。
③凝聚与絮凝
是目前工业上最常用的预处理方法之一。
凝聚是指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。
絮凝则是在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。

④加入助滤剂
悬浮液中大量的细微胶粒被吸附在助滤剂表面，从而改变滤饼结构，过滤阻力下降了。
⑤加入反应剂
加入某些不影响目的产物的反应剂，可消除发酵液中某些杂质对过滤的影响，从而提高过滤速率。

*除去发酵液中杂蛋白的常用方法有哪些？
（1）沉淀法：蛋白质是两性电解质。
在酸性溶液中，能与一些阴离子如三氯乙酸盐、水杨酸盐等形成沉淀；
在碱性溶液中，能与一些阳离子如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。
（2）变性法：蛋白质从有规则的排列变成不规则结构的过程称为变性。

①加热。不仅使蛋白质变性，同时降低液体粘度，提高过滤速率。
②调PH；
③加有机溶剂如酒精、丙酮等。

（3）吸附法加入某些吸附剂或沉淀剂吸
附杂蛋白而除去。

*发酵液预处理的目的是什么？主要有那几
种方法？
预处理的目的：
分离细胞、菌体和其它悬浮颗粒（细胞碎片、核酸和蛋白质的沉淀物），
除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，以利于后继各步操作。
调酸（等电点）、热处理、电解质处理、添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加反应剂及添加助滤剂等。

区别澄清过滤和滤饼过滤？
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、粘合塑料等组成的成型颗粒滤层。
当悬浮液通过时，固体颗粒被阻拦或吸附在滤层的颗粒上。
过滤介质起着主要的过滤作用。适合于固体含量少于0.1g/100ml、颗粒直径在5-100um的悬浮液的过滤分离，如河水、麦芽汁、酒类和饮料等的澄清。

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、石棉板、玻璃纤维纸、合成纤维等无纺布。
当悬浮液通过过滤布时，固体颗粒被滤布所阻拦而逐渐形成滤饼（或称滤渣），当滤饼至一定厚度时即起过滤作用。
悬浮液本身形成的滤饼起着主要的过滤作用。适合于固体含量大于0.1g/100ml的悬浮液的