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技術(shù)文章
發(fā)酵產(chǎn)物分離的特點
閱讀：258 發(fā)布時間：2022-9-15
從發(fā)酵醪中獲得的發(fā)酵產(chǎn)物大致可分為菌體和代謝產(chǎn)物兩類。發(fā)酵醪具有的一般特征包含：1含水量高，一般可達90~99%；2產(chǎn)品濃度低；3懸浮物顆粒小，密度與液體相差不大；4固體粒子可壓縮性大；5液體黏度大，大多為非牛頓型流體；6產(chǎn)物性質(zhì)不穩(wěn)定。
工業(yè)生產(chǎn)上，發(fā)酵產(chǎn)物的分離過程包括：發(fā)酵液的預(yù)處理→提取→精制三個步驟。由于發(fā)酵液體積大，發(fā)酵液中的發(fā)酵產(chǎn)物濃度低，一步操作遠遠不能滿足要求，而需要好幾步操作。
預(yù)處理的目的是改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)，促進懸浮液中分離固形物的速度，提高固液分離器的效率；盡可能使產(chǎn)物轉(zhuǎn)入便于后處理的某一相中（多數(shù)是液體）；去除發(fā)酵液中部分雜質(zhì)，以利于后續(xù)各步操作。預(yù)處理主要去除以下的內(nèi)容物：菌體的分離；固體懸浮物的去除；蛋白質(zhì)的去除；重金屬離子的去除；色素，熱原質(zhì)，毒性物質(zhì)等有機雜質(zhì)的去除；改變發(fā)酵醪的性質(zhì)；調(diào)節(jié)適宜PH值和溫度。
預(yù)處理的常用方法有：1加熱法。降低懸浮液的黏度，除去某些雜蛋白，降低懸浮物的最終體積，破壞凝膠狀結(jié)構(gòu)，增加濾餅的空隙度。2調(diào)節(jié)懸浮液的PH。通過調(diào)節(jié)發(fā)酵醪PH到蛋白質(zhì)的等電點使蛋白質(zhì)沉淀，同時絡(luò)合重金屬離子；常用的酸化劑有草酸，鹽酸，硫酸和磷酸。3凝聚和絮凝。即在投加的化學(xué)物質(zhì)（比如水解的凝聚劑，像鋁，鐵的鹽類或石灰等）作用下，膠體脫穩(wěn)并使粒子相互聚成1㎜大小塊狀凝聚體的過程。常見的凝聚延津劍合無機類電解質(zhì)，大多為陽離子；無機鹽類如硫酸鋁、明硯、硫酸鐵、、三氯化鐵、氯化鋁、硫酸鋅、、鋁酸鈉；金屬氧化物類如、氫氧化鐵、氫氧化鈣、石灰；聚合無機鹽類如聚合鋁、聚合鐵。4添加助濾劑。一般為惰性助濾劑，其表面具有吸附膠體的能力，并且由此助濾劑顆粒形成的濾餅具有格子型結(jié)構(gòu)，不可壓縮，濾孔不會被全部堵塞，可以保持良好的滲透性。常用的助濾劑：硅藻土、膨脹珍珠巖、石棉、纖維素、未活化的碳、爐渣、重質(zhì)碳酸鈣等。5添加反應(yīng)劑。添加可溶解的鹽類，生成不溶解的沉淀；生成的沉淀能防止菌絲體黏結(jié)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)；沉淀本身可作為助濾劑，還能使膠狀物和懸浮物凝固。
預(yù)處理除去發(fā)酵產(chǎn)物的雜質(zhì)后，進行提取和精制。發(fā)酵產(chǎn)物的初步分離方法大多采用的是離心分離及過濾。后幾步操作所處理的體積小了，操作要容易些。常用的提取方法有離子交換樹脂法、離子交換膜法、凝膠層析法、沉淀法、溶媒萃取法、吸附法等；精制過程包括蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶、干燥及蒸餾等單元操作。
對于某些發(fā)酵產(chǎn)品在提取和精制過程中要注意防止變性和降解現(xiàn)象的發(fā)生，過酸、過堿、高溫、劇烈的機械作用、強烈的輻射等都可能導(dǎo)致大分子活性喪失和不穩(wěn)定。因此，在提取和精制過程中要注意避免PH值過高或過低，避免高溫、激烈攪拌和產(chǎn)生大量泡沫，避免和重金屬離子及其他蛋白質(zhì)變性劑接觸。有必要用有機溶劑處理的，必須在低溫下，短時間內(nèi)進行。有些酶以金屬離子或小分子有機化合物為輔基，在進行提取和精制時，要防止這些輔基的流失。此外，在發(fā)酵液中，除所需要的酶以外，常常還同時存在蛋白酶，為防止發(fā)酵醪中所需的酶被蛋白酶所分解，要及早除去蛋白酶或使其失活。
發(fā)酵產(chǎn)物分離的特點為：1無固定操作方法可循；2生物材料組成非常復(fù)雜；3分離操作步驟多，不易獲得高收率；4發(fā)酵液中所含目的物濃度很低，而雜質(zhì)含量卻很高；5分離進程必須保護化合物的生理活性；6生物活性成分離開生物體后，易變性、破壞；7基因工程產(chǎn)品，一般要求在密封環(huán)境下操作。
工業(yè)生產(chǎn)上，發(fā)酵產(chǎn)物的分離過程包括：發(fā)酵液的預(yù)處理→提取→精制三個步驟。由于發(fā)酵液體積大，發(fā)酵液中的發(fā)酵產(chǎn)物濃度低，一步操作遠遠不能滿足要求，而需要好幾步操作。
預(yù)處理的目的是改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)，促進懸浮液中分離固形物的速度，提高固液分離器的效率；盡可能使產(chǎn)物轉(zhuǎn)入便于后處理的某一相中（多數(shù)是液體）；去除發(fā)酵液中部分雜質(zhì)，以利于后續(xù)各步操作。預(yù)處理主要去除以下的內(nèi)容物：菌體的分離；固體懸浮物的去除；蛋白質(zhì)的去除；重金屬離子的去除；色素，熱原質(zhì)，毒性物質(zhì)等有機雜質(zhì)的去除；改變發(fā)酵醪的性質(zhì)；調(diào)節(jié)適宜PH值和溫度。
預(yù)處理的常用方法有：1加熱法。降低懸浮液的黏度，除去某些雜蛋白，降低懸浮物的最終體積，破壞凝膠狀結(jié)構(gòu)，增加濾餅的空隙度。2調(diào)節(jié)懸浮液的PH。通過調(diào)節(jié)發(fā)酵醪PH到蛋白質(zhì)的等電點使蛋白質(zhì)沉淀，同時絡(luò)合重金屬離子；常用的酸化劑有草酸，鹽酸，硫酸和磷酸。3凝聚和絮凝。即在投加的化學(xué)物質(zhì)（比如水解的凝聚劑，像鋁，鐵的鹽類或石灰等）作用下，膠體脫穩(wěn)并使粒子相互聚成1㎜大小塊狀凝聚體的過程。常見的凝聚延津劍合無機類電解質(zhì)，大多為陽離子；無機鹽類如硫酸鋁、明硯、硫酸鐵、、三氯化鐵、氯化鋁、硫酸鋅、、鋁酸鈉；金屬氧化物類如、氫氧化鐵、氫氧化鈣、石灰；聚合無機鹽類如聚合鋁、聚合鐵。4添加助濾劑。一般為惰性助濾劑，其表面具有吸附膠體的能力，并且由此助濾劑顆粒形成的濾餅具有格子型結(jié)構(gòu)，不可壓縮，濾孔不會被全部堵塞，可以保持良好的滲透性。常用的助濾劑：硅藻土、膨脹珍珠巖、石棉、纖維素、未活化的碳、爐渣、重質(zhì)碳酸鈣等。5添加反應(yīng)劑。添加可溶解的鹽類，生成不溶解的沉淀；生成的沉淀能防止菌絲體黏結(jié)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)；沉淀本身可作為助濾劑，還能使膠狀物和懸浮物凝固。
預(yù)處理除去發(fā)酵產(chǎn)物的雜質(zhì)后，進行提取和精制。發(fā)酵產(chǎn)物的初步分離方法大多采用的是離心分離及過濾。后幾步操作所處理的體積小了，操作要容易些。常用的提取方法有離子交換樹脂法、離子交換膜法、凝膠層析法、沉淀法、溶媒萃取法、吸附法等；精制過程包括蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶、干燥及蒸餾等單元操作。
對于某些發(fā)酵產(chǎn)品在提取和精制過程中要注意防止變性和降解現(xiàn)象的發(fā)生，過酸、過堿、高溫、劇烈的機械作用、強烈的輻射等都可能導(dǎo)致大分子活性喪失和不穩(wěn)定。因此，在提取和精制過程中要注意避免PH值過高或過低，避免高溫、激烈攪拌和產(chǎn)生大量泡沫，避免和重金屬離子及其他蛋白質(zhì)變性劑接觸。有必要用有機溶劑處理的，必須在低溫下，短時間內(nèi)進行。有些酶以金屬離子或小分子有機化合物為輔基，在進行提取和精制時，要防止這些輔基的流失。此外，在發(fā)酵液中，除所需要的酶以外，常常還同時存在蛋白酶，為防止發(fā)酵醪中所需的酶被蛋白酶所分解，要及早除去蛋白酶或使其失活。
發(fā)酵產(chǎn)物分離的特點為：1無固定操作方法可循；2生物材料組成非常復(fù)雜；3分離操作步驟多，不易獲得高收率；4發(fā)酵液中所含目的物濃度很低，而雜質(zhì)含量卻很高；5分離進程必須保護化合物的生理活性；6生物活性成分離開生物體后，易變性、破壞；7基因工程產(chǎn)品，一般要求在密封環(huán)境下操作。