【正文】 三、典型生物產(chǎn)品的分離實例 在實際應(yīng)用中，生物產(chǎn)品分離過程中常用的幾種操作方法，是相互組合，配合使用的，最終使生物產(chǎn)品達到所規(guī)定的分離指標(biāo)。 23:25 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 典型生物化工品的生產(chǎn)工藝舉例 生產(chǎn)工藝過程 右圖是胞內(nèi)酶的分離，在分離過程中，分別使用了過濾、沉淀、滲析、超濾、層析、離心、勻漿及冷凍干燥等單元操作． 右圖是青霉素生產(chǎn)的流程，由圖表明，對青霉素的分離，需要使用過濾、蒸發(fā)、萃取、結(jié)晶、離心及冷凍干燥等操作。 右圖是乳酸的分離，它也使用了多種單元操作，致最終獲得要求的產(chǎn)品。 23:25 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 乳酸傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝 乳酸 雜酸、糖 乳酸產(chǎn)品 共沸蒸餾 甲醇 乳酸甲酯 乳酸 甲醇廢液 H2SO4 水蒸氣 乳酸 水 乳酸產(chǎn)品 SMB色譜 新分離工藝 雜酸、糖 在線分離工藝 23:25 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 23:25 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 清潔生產(chǎn)工藝 谷氨酸鈉發(fā)酵液 SMB色譜 離交 、 脫色 、 濃縮 循環(huán)發(fā)酵 谷氨酸鈉 產(chǎn)品液 谷氨酸鈉 產(chǎn)品 廢糖水 水 谷氨酸銨發(fā)酵液 等電沉淀 麩酸 母液 離子交換 高濃餾份 廢水 H2SO4 冷凍 HCl Na2CO3 CO2 脫色 濃縮結(jié)晶 谷氨酸鈉產(chǎn)品 現(xiàn)行工藝 硫銨廢液 23:25 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 收率： 88%～ 90% 其中等電部分～ 75%，離交部分～ 20% 消耗： NH4OH、 600kg H2SO4 、 250Kg HCl 三廢 ： 20 噸有機廢水 (酸、堿多 )干固物～ 2噸 收率： 95% 消耗： 25Kg HCl 三廢 ： 2 噸有機廢水 生產(chǎn)每噸味精比較 23:25 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 第三節(jié) 生化產(chǎn)品分離技術(shù)的發(fā)展 ? 一、膜技術(shù)推廣的 應(yīng)用 ? 二、親和層析的推廣 應(yīng)用 ? 三、優(yōu)質(zhì)層析介質(zhì)的 研究 ? 四、上游技術(shù)對分離技術(shù)的 影響 ? 五、發(fā)酵與提取相 結(jié)合 23:25 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 一、膜技術(shù)推廣的應(yīng)用 隨著膜本身質(zhì)量的改進和膜裝置性能的改善．在生化產(chǎn)品分離過程的各個階段，將會越來越多地使用膜技術(shù)。 例如 : 某公司在提取頭抱菌素 c的過程中，研究利用微濾進行發(fā)酵液的過濾；利用超濾去除雜質(zhì)蛋白和色素；利用反滲透進行濃縮，最后結(jié)合 HPLC進行精制，制得純度達 93％的成品 c 23:25 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 二、親和層析的推廣應(yīng)用 利用生物親和力可使分離的選擇性大大提高，在下游加工過程的各個階段，都正在使用或有可能使用親和技術(shù)，除親和層析外，還有親和分配、親和沉淀、利用親和力的膜過濾等。利用單抗的免疫吸附層析，選擇性最理想，但介質(zhì)的價格太高，急需研究改進。 23:25 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 三、優(yōu)質(zhì)層析介質(zhì)的研究 色層分離中主要困難之一是層析介質(zhì)的機械強度差，以天然糖類為骨架的介質(zhì)，目前已研究出高交聯(lián)度或能與無機介質(zhì)相結(jié)合的產(chǎn)品。 23:25 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 四、上游技術(shù)對分離技術(shù)的影響 生化工業(yè)從原料到產(chǎn)品是一個整體，上游技術(shù)必須考慮到下游提取的難易及成本。 例如， 將原來是胞內(nèi)的產(chǎn)物變?yōu)榘猱a(chǎn)物 (或使處于圍膜間隙 )；在細胞中高水平的表達形成細胞內(nèi)的包涵體，在細胞破碎后即可在低離心力下沉淀，因而容易分離；利用基因工程方法，使尿抑胃素上接幾個精氨酸殘基，使其堿性增強，而易為陽離子交換劑所吸附等。 23:25 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 五、發(fā)酵與提取相結(jié)合 在發(fā)酵過程中，把產(chǎn)物除去以避免反饋抑制作用 如： 利用半透膜的發(fā)酵罐、在發(fā)酵罐中加入吸附樹脂等。 23:25 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 碟式離心機 碟式離心機是立式離心機的一種，轉(zhuǎn)鼓裝在立軸上端，通過傳動裝置由電動機驅(qū)動而高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組互相套疊在一起的碟形零件 碟片。碟片與碟片之間留有很小的間隙。懸浮液（或乳濁液）由位于轉(zhuǎn)鼓中心的進料管加入轉(zhuǎn)鼓。當(dāng)懸浮液（或乳濁液）流過碟片之間的間隙時，固體顆粒（或液滴）在離心機作用下沉降到碟片上形成沉渣（或液層）。沉渣沿碟片表面滑動而脫離碟片并積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑最大的部位，分離后的液體從出液口排出轉(zhuǎn)鼓。碟片的作用是縮短固體顆粒（或液滴）的沉降距離、擴大轉(zhuǎn)鼓的沉降面積，轉(zhuǎn)鼓中由于安裝了碟片而大大提高了分離機的生產(chǎn)能力。積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的固體在分離機停機后拆開轉(zhuǎn)鼓由人工清除，或通過排渣機構(gòu)在不停機的情況下從轉(zhuǎn)鼓中排出。 23:25 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 影響分配的系數(shù) 聚合物的分子量 聚合物的濃度 鹽類 pH值 分子量越小，蛋白質(zhì)容易分配于富含該聚合物的相中。 ?當(dāng)接近分配的臨界點蛋白質(zhì)均勻分配于兩相中，分配系數(shù)接近 1； ?成相聚合物的總濃度或聚合物 /鹽濃度的比例增加時，系統(tǒng)遠離平衡點，此時兩相性質(zhì)的差別增加，蛋白質(zhì)容易趨向于某一極。 鹽濃度增加促使蛋白質(zhì)兩極分化 對物質(zhì)解離度影響 23:26 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 蒸 發(fā) 單效、多效 精 餾 簡單、共沸、抽提、反應(yīng) 萃 取 簡單、分級、反應(yīng) 吸 附 變壓、變溫 結(jié) 晶 熔化、溶媒 膜 色 譜 選取順序 物理分離 傾析、聚結(jié)、過濾、除沫 23:26 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 23:26 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 方法選擇的基本原則 1)、 盡可能簡單 、 低耗 、 高效 、 快速 。 2)、分離步驟盡可能少。 Why? A)、 φn 總回收率 ， λn 各單元回收率 。 分離步驟越多 ， 回收率越低；如 φ10 = = ，φ5 = = B)、 分離步驟多 ， 設(shè)備投入大 ， 人員物資消耗大 ， 生產(chǎn)周期長 。 3)、 避免相同原理的分離技術(shù)多次重復(fù)出現(xiàn) 。 比如 ， 分子篩和超濾技術(shù)按分子量大小分離 ， 重復(fù)應(yīng)用兩次以上 ， 意義就不大了 。 23:26 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 4)、 盡量減少新化合物進入待分離的溶液 。 A)、 引起新的化學(xué)污染； B)、 蛋白質(zhì)的變性失活 5)、 合理的分離步驟次序 。 原則是：先低選擇性 ， 后高選擇性；先高通量 ， 后低通量；先粗分 ， 后精分；先低成本 ，后高成本 。 23:26 生化分離技術(shù)（ 20222022下學(xué)期 ) 生化分離技術(shù) 長沙環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物技術(shù)及應(yīng)用教研室 設(shè)計前應(yīng)了解的信息 ㈠在設(shè)計前 ， 首先要掌握的產(chǎn)物物化性質(zhì) ， 主要包括： (1)、 溶解度及影響因素 ， 包括溫度 、 pH值 、 有機溶劑和鹽等； (2)、 分子量和分子形狀 。 對于高分子物質(zhì)非常有意義； (3)、 沸點和蒸汽壓 。 對于熱穩(wěn)定的小分子物質(zhì)非常有意義； (4)、 極性大小； (5)、 分子電荷及影響因素 ， 包括 pH值和鹽等； (6)、 功能團 。 功能團為萃取劑和特異性吸附的選擇提供依據(jù)； (7)、 免疫原性 。 設(shè)計親和色譜； (8)、 穩(wěn)定性及其影響因素 ， 包括溫度 、 pH值 、 毒性試劑等 (如青霉素低 pH不穩(wěn)定 )； (9)、 等電點 pI；