第九章发酵产物后处理
发酵后处理(制药)
发酵制药后处理发酵结束后的发酵液组成情况非常复杂，处理措施与化学合成法明显不同。
通常情况下，发酵液中目标物浓度很低，而杂质含量却很高，成份远较化学反应母液情况复杂，大量菌体细胞、培养基、各种蛋白质胶状物、色素、金属离子和其它代谢物等混杂其中，使得发酵液的预处理对于目标物的最终获取非常必要。
1、发酵液预处理的目的是使发酵液中的蛋白质和某些杂质沉淀，以增加滤速，过滤的目的是使菌丝体与发酵液分离，以便从发酵液或菌丝体中提取目标物。
预处理阶段主要去除两大类杂质：可溶性黏胶状物质(核酸、杂蛋白、不溶性多糖等)和无机盐（不仅影响成品炽灼残渣，还会影响离子交换法提取目标物的收率）。
确定预处理方法前，首先要明确目标物存在于胞内（菌体）还是胞外（发酵液），以确定弃去和收集的对象；还要结合目标物的稳定性等特点，选择预处理的pH、温度和化学试剂等。
对于菌丝体及杂蛋白的处理一般可采用等电点沉淀、变性沉淀、沉淀剂沉淀、加入絮凝剂、加入凝聚剂、吸附以及酶解法去除不溶性多糖等措施，对提取效果和成品质量影响较大的无机杂质主要是Ca2+、Mg2+、Fe3＋等高价金属离子，可采用离子交换法、沉淀法等措施去除。
加入的预处理试剂除要考虑到处理效果外，还要考虑低毒性、利于环保以及易于从终产品中除去等因素，申报时应说明所采取的措施及加入的试剂，必要时在成品质量研究中检测其残留量。
液－固分离是发酵液预处理的重要步骤，通常采用板框压滤、真空过滤以及离心分离等措施，过滤是各种措施中普遍存在的一个环节，为提高过滤效果、提高滤液质量，通常加入助滤剂，选择助滤剂时除考虑其效果和成本外，无毒，惰性，不与滤液和目标物产生化学反应对于终产品的质量和安全性尤为重要。
预处理后的滤液是生产过程中重要的中间产物，类似于化学反应中的中间体，有必要制订其质量控制标准，比如，一般情况下要澄清、有一定浓度、pH适中，需要说明的是，后续的提取工艺不同，对滤液的质量要求不同，如离子交换法提取目标物时对无机离子、澄清度等方面要求较严格，溶媒法提取时要求滤液蛋白含量较低。
发酵后处理的工艺流程
发酵后处理的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 压榨。
将发酵醪液压榨分离出葡萄汁和葡萄渣。
发酵后处理(制药)
发酵制药后处理发酵结束后的发酵液组成情况非常复杂，处理措施与化学合成法明显不同。
通常情况下，发酵液中目标物浓度很低，而杂质含量却很高，成份远较化学反应母液情况复杂，大量菌体细胞、培养基、各种蛋白质胶状物、色素、金属离子和其它代谢物等混杂其中，使得发酵液的预处理对于目标物的最终获取非常必要。
1、发酵液预处理的目的是使发酵液中的蛋白质和某些杂质沉淀，以增加滤速，过滤的目的是使菌丝体与发酵液分离，以便从发酵液或菌丝体中提取目标物。
预处理阶段主要去除两大类杂质：可溶性黏胶状物质(核酸、杂蛋白、不溶性多糖等)和无机盐（不仅影响成品炽灼残渣，还会影响离子交换法提取目标物的收率）。
确定预处理方法前，首先要明确目标物存在于胞内（菌体）还是胞外（发酵液），以确定弃去和收集的对象；还要结合目标物的稳定性等特点，选择预处理的pH、温度和化学试剂等。
对于菌丝体及杂蛋白的处理一般可采用等电点沉淀、变性沉淀、沉淀剂沉淀、加入絮凝剂、加入凝聚剂、吸附以及酶解法去除不溶性多糖等措施，对提取效果和成品质量影响较大的无机杂质主要是Ca2+、Mg2+、Fe3＋等高价金属离子，可采用离子交换法、沉淀法等措施去除。
加入的预处理试剂除要考虑到处理效果外，还要考虑低毒性、利于环保以及易于从终产品中除去等因素，申报时应说明所采取的措施及加入的试剂，必要时在成品质量研究中检测其残留量。
液－固分离是发酵液预处理的重要步骤，通常采用板框压滤、真空过滤以及离心分离等措施，过滤是各种措施中普遍存在的一个环节，为提高过滤效果、提高滤液质量，通常加入助滤剂，选择助滤剂时除考虑其效果和成本外，无毒，惰性，不与滤液和目标物产生化学反应对于终产品的质量和安全性尤为重要。
预处理后的滤液是生产过程中重要的中间产物，类似于化学反应中的中间体，有必要制订其质量控制标准，比如，一般情况下要澄清、有一定浓度、pH适中，需要说明的是，后续的提取工艺不同，对滤液的质量要求不同，如离子交换法提取目标物时对无机离子、澄清度等方面要求较严格，溶媒法提取时要求滤液蛋白含量较低。
第九章发酵产物后处理
（二）研究的意义
1、发酵产物后处理关系到发酵工业的经济效益： 在发酵产品的生产中，分离和精制过程所需的费用占 成本的很大部分。如传统发酵工业（如抗生素、乙醇、 柠檬酸），分离和精制部分占整个工厂投资费用的60%， 而对重组DNA发酵、精制蛋白的费用可占整个工厂生产 费用的89%～90%。因此，下游加工过程的落后有可能 会阻碍发酵工业以及酶、动植物细胞工程的发展。 2、下游加工过程的先进与否将关系到整个生物技术产 业兴衰。 发酵产物后处理的研究开发已逐步成为一个新的和重 要的科技领域和产业。许多国家都很重视下游加工过 程。 3、清洁生产与下游加工技术密切相关。随生物技术产 业规模的扩大，废水污染问题越来越突出，它与下游 加工技术密切相关。
（二）目标产物测定法
细胞破碎后，通过测定破碎液中目的产 物的释放量来估算破碎率。 通常是将破碎后的细胞悬浮液用离心法 分离细胞碎片，测定上清液中目的产物 （如蛋白质或酶）的含量或活性，并与 100%破碎率所获得的标准数值比较，计 算其破碎率。
（三）导电率测定法
细胞破碎后，大量带电荷的内含物被释 放到水相，使导电率上升，并且它随破 碎率的增加而呈线性增加。
三、下游工程的特点
（一）发酵液的特点 （二）下游工程后处理技术的特点 （三）下游工程目的产物的特点
（一）发酵液的特点
（p40）
1、发酵液大部分是水，一般含水量达到 90%～99%，发酵产物浓度较低。 2、发酵液中的悬浮固形物主要是菌体和蛋白 质的胶状物质。 3、发酵液中还有培养基的残留成分，如无机 盐、蛋白质、其他大分子杂质及其降解产物。 4、发酵代谢副产物，特别是与发酵产物的结 构相似。 5、色素、热源质、毒性物质等有机杂质。
二、发酵产物的固液分离
第9章发酵产物的提取与分离剖析
• （2）盐酸盐法：在发解液中加入盐酸，使 氨基酸成为氨基酸盐酸盐析出，再加碱中和 到氨基酸的等电点，使氨基酸沉淀析出。 • （3）金属盐法：在发酵液中加入重金属盐， 使难溶的氨基酸金属盐沉淀析出。沉淀经溶 解后，调pH值至氨基酸等电点，使氨基酸 沉淀析出。 • 谷氨酸提取
①等电点——锌盐法：谷氨酸与硫酸锌(ZnSO4· 7H2O)，生 成谷氨酸锌盐沉淀。 ②钙盐法提取谷氨酸：
2．膜分离技术
• 其实质是物质通过膜的传递速度不同而得 到分离。 • 优点：过程一般较简单，操作方便，费用 较低，效率较高，无相变，可在常温下操 作，既节能又特别适用于热敏性物质的分 离纯化。
（1）膜分离技术分类
• ①透析：是利用膜两侧浓度差，使溶质从 浓度高的一侧，通过膜孔扩散到浓度低的 一侧，从而实现分离的过程。 • ②电渗析：是一种以电位差为推动力，利 用离子交换膜选择性地使阴离子或阳离子 通过的性质，达到从溶液中分离电解质目 的。
• 优点是分辨能力比盐析法高，一种溶质只 在一个比较窄的有机溶剂范围内沉淀；沉 淀不需脱盐；有机溶剂密度低，与沉淀物 密度差大，容易进行固液分离；而且有机 溶剂容易蒸发，不会在成品中残留，因此 适用于食品、药品的制备。 • 其缺点是容易引起蛋白质变性失活，并且 有机溶剂易燃、易爆，对安全要求较高。
• ②非机械法： • 酶解法是利用酶反应分解破坏细胞壁成分 的特殊化学键，达到使细胞破碎的目的。 分为外加酶法和自溶法（常采用加热或干 燥法）。 • 渗透压冲击法是将细胞先放入高渗透压的 介质中，在达到平衡后，介质被突然稀释， 或将细胞转入水或缓冲液中，水就会迅速 进入细胞内，致使细胞膨胀，引起细胞壁 的破裂。
发酵产物提取与精制工作
发酵产物的提取和精制工作
（2）杂蛋白的去除：
• ①沉淀法：利用蛋白质等电点进行沉淀， 或在酸碱性条件下加入阴离子阳离子进行 沉淀，或加入中性盐破坏蛋白质水化层进 行沉淀。
• ②变性法：加热变性、酸碱变性、有机溶 剂变性等。
丁质或纤维素强度比细菌和酵母菌高。
发酵产物的提取和精制工作
（2）常用的细胞破碎方法
• 细胞破碎的方法很多，根据外加作用力的 方式可分为机械法和非机械法两大类。
• 前者有珠磨法、高压匀浆法、超声波法、 X-press法；
• 后者有酶解法、化学法、物理法、干燥法 等。
发酵产物的提取和精制工作
• ①机械法：
• （3）含有色素、热源物质、毒性物质等有 机杂质。
• （4）发酵产物稳定性低，对热、酸、碱、 有机溶剂、酶、机械力等敏感，不适宜条件 下易失活或分解。
发酵产物的提取和精制工作
2．提取和精制
• 提取和精制是为了从发酵液中获得高纯度 的、符合质量标淮要求的发酵成品。
• 发酵产物存在形式不同，用途各异，产品 质量要求不同，分离纯化步骤有所不同。
• 发酵液属非牛顿性液体，粘度大，过滤速 度慢。
• 过滤速度与菌体细胞体积、发酵条件、未 利用完的培养基浓度、消沫剂、发酵周期 等有关。
发酵产物的提取和精制工作
（2）改善发酵液过滤性能的方法
• 发酵液难过滤时，需改善过滤性能，降低 滤饼比阻，提高过滤与分离的速率。
• 改善发酵液性能的方法有调酸、热处理、 添加凝聚剂、反应剂、助滤剂等。
活性炭、烧结陶瓷、烧结金属等，它们填充 在过滤器内构成过滤层，悬浮液通过滤层时， 固体颗粒被滤层颗粒阻拦或吸附，滤液得以 澄清。 • 滤饼过滤中，过滤介质为滤布。悬浮液通过 滤布时，固体颗粒被滤布阻挡而逐渐形成滤 饼。滤饼至一定厚度时即起过滤作用。
发酵工艺优化及发酵液后处理的研究论文
发酵工艺优化及发酵液后处理的研究论文引言发酵工艺是一种常用的生物工艺方法，广泛应用于食品工业、制药工业、环境工程等领域。
优化发酵工艺可以提高发酵产物的质量和产量，同时减少生产成本。
然而，发酵过程中会生成大量的发酵液，其中含有未被完全利用的废液和代谢产物，需要进行后处理才能达到环境友好和资源回收的目的。
本论文旨在研究发酵工艺优化及发酵液的后处理方法。
发酵工艺优化发酵工艺的优化目标是提高发酵产物的质量和产量。
在实际操作中，发酵工艺优化的关键是确定合适的培养基成分、控制发酵条件和优化微生物的生长环境。
培养基成分选择合适的培养基成分对发酵工艺的优化起着至关重要的作用。
培养基成分的选择应考虑到微生物对营养物质的需求。
常见的培养基成分包括碳源、氮源、无机盐和微量元素。
通过优化培养基成分的配比，可以提高微生物的生长速度和产物的产量。
发酵条件控制发酵条件的控制涉及到pH值、温度、氧气供给和搅拌速度等因素。
不同的菌株对这些因素的要求有所不同。
通过对发酵过程中这些因素的控制，可以调节微生物的代谢路径，从而提高产物的产量和纯度。
微生物生长环境优化微生物的生长环境对发酵工艺的影响很大。
微生物的生长环境包括温度、pH 值、氧气供给和营养物质等。
通过对微生物生长环境的调节，可以改变微生物的代谢途径和酶的产生，从而优化发酵工艺。
发酵液后处理发酵液后处理是将发酵液进行处理，以达到环境友好和资源回收的目的。
常见的发酵液后处理方法包括离心、过滤、蒸发和结晶等。
离心离心是将发酵液进行离心分离，分离出胞外物质和纯化产物的一种方法。
离心可以根据物料的密度差异将物料分离出来，从而得到高纯度的产物。
过滤过滤是将发酵液通过滤网分离出固体颗粒的方法。
过滤的主要目的是去除悬浮物和微生物，得到澄清的发酵液。
蒸发蒸发是将发酵液进行加热蒸发，使其浓缩的一种方法。
蒸发可以使发酵液中的水分减少，从而得到高浓度的产物。
结晶结晶是将发酵液通过温度调节和添加结晶剂的方法，使溶解的物质结晶出来。
发酵后加工工艺流程
发酵后加工工艺流程发酵后的加工工艺流程是指将经过发酵的原料进一步加工成最终产品的过程。
发酵是食品加工中一种重要的生物技术，它能够改善原料的口感、营养价值和保鲜性。
发酵后的加工工艺流程一般分为几个步骤。
首先是发酵产物的处理。
发酵后的原料产物一般会呈现芳香的味道和醇厚的口感，但同时也会含有一定的杂质。
因此，在加工之前，需要对产物进行处理，以便滤去杂质和不良成分。
一般可以通过过滤、沉淀、蒸馏等方法进行处理，以确保产物的纯度和质量。
其次是发酵产物的分离。
发酵后的原料产物中，可能会存在着产酸菌、产气菌、酵母菌等不同种类的微生物。
为了保证产品的质量和稳定性，需要将这些微生物进行分离。
分离方法可以采用离心、过滤、渗透、电泳等多种手段，以获得纯净的菌种。
接下来是发酵产物的调整。
发酵产物可能会呈现出酸度过高或过低、味道过浓或过淡等问题，因此需要对其进行调整。
调整方法一般有稀释、浓缩、调料添加等。
通过调整，可以使产品的口感和味道更加符合消费者的需求。
然后是发酵产物的加热处理。
发酵产物中可能仍存在一些不良微生物或酶活性，加热处理可以有效地杀菌和去除酶活性，以保证产品的安全性和稳定性。
加热方法一般有煮沸、高压杀菌、蒸汽灭菌等，根据产品的特点和要求选择适当的加热方法。
最后是发酵产物的包装和储存。
经过上述处理后，发酵产物可以进行包装。
包装的目的是保护产品的卫生、延长保质期和提高产品的销售价值。
包装方法可以根据产品的特性选择，常见的包装形式有罐装、瓶装、袋装等。
同时，还需要将产品储存在合适的环境中，以避免过高或过低的温度、湿度对产品的质量产生不良影响。
综上所述，发酵后的加工工艺流程包括发酵产物的处理、分离、调整、加热处理、包装和储存等步骤。
这些步骤可以有效地提高产品的质量和安全性，满足消费者的需求。
在实际加工过程中，还需要根据具体产品的要求和特点，进行相应的技术调整和工艺优化，以获得更好的加工效果。
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（即下游加工）
p39-46
本章内容：
第一节 下游加工过程概论 第二节 发酵液的预处理和固液分离 第三节 细胞破碎 第四节 发酵产物的初级纯化 第五节 发酵产物的精制 第六节 成品加工 第七节 发酵废液的排放
目的要求
了解发酵产物后处理的意义 掌握发酵产物后处理的基本过程 掌握发酵产物后处理常见处理方法及原理 了解发酵工业废液的特点及其处理的方法
5、成分复杂。
6、其目的产物往往参与人体机能的精细调节， 任何性质和数量的偏差将造成严重影响。
四、下游加工的基本要求
1、操作简单费用低。 2、提取率高，能够达到要求纯度，废液
中最终产品含量低。 3、不影响产品质量。 4、提取所用试剂对设备腐蚀性小。 5、产生废物能够处理，对环境污染少。
五、下游加工的基本流程 （p41～42）
几个问题：
1、发酵产物后处理的重要性 2、发酵产物后处理的一般过程 3、发酵产物后处理常用的方法
第一节 下游加工过程概论
一、 下游工程 二、 下游加工的目的及研究意义 三、 下游工程的特点 四、 下游加工的基本要求 五、 下游工程加工的基本流程
发酵产物的后处理
一、下游工程
下游工程:
（一）下游加工的目的
目的：
发酵液中杂质含量较多，代谢产物的浓度较低， 低浓度的发酵产品不能直接作为工业生产的原 料或产品。
获得合格生化产品，保证发酵产品的质量和卫 生标准，并且不浪费其它有用的物质。
必需对需要的生化产品进行分离和纯化等下游 加工。
发酵产物的产量主要取决于发酵工程的上游技术—— 菌种和发酵，而其质量、收率和成本则决定于下游工 程——提取（初步纯化）和精制。
一、发酵液的预处理
（一）发酵液预处理的目的
1．改变发酵液的性质，以利于固液分离。
如通过酸化、加热以降低发酵液的黏度，以及加入絮凝剂使细 胞或溶解的大分子聚结成较大的颗粒以促进细胞的絮凝。
2．分离细胞、菌体或其它悬浮颗粒（细胞碎片、核 酸和蛋白质沉淀物）。
3．除去部分可溶性杂质和改变滤液以利于后续各步 操作。
各种层析、电泳措施
无菌过滤、超滤、结晶 冷冻干燥、喷雾干燥
下游加工的单元操作
➢ 发酵液的预处理和固液分离 ➢ 高度纯化（精制）
➢ 初步纯化（提取） • 吸附法 • 离子交换法 • 沉淀法
• 色谱分离 • 结晶 ➢ 成品加工
• 溶剂萃取法
• 浓缩
• 双水相萃取法
• 无菌过滤和去热原
• 超临界流体萃取 • 超滤法
（二）研究的意义
1、发酵产物后处理关系到发酵工业的经济效益： 在发酵产品的生产中，分离和精制过程所需的费用占
成本的很大部分。如传统发酵工业（如抗生素、乙醇、 柠檬酸），分离和精制部分占整个工厂投资费用的 60%，而对重组DNA发酵、精制蛋白的费用可占整个 工厂生产费用的89%～90%。因此，下游加工过程的 落后有可能会阻碍发酵工业以及酶、动植物细胞工程的 发展。 2、下游加工过程的先进与否将关系到整个生物技术产 业兴衰。 发酵产物后处理的研究开发已逐步成为一个新的和重要 的科技领域和产业。许多国家都很重视下游加工过程。 3、清洁生产与下游加工技术密切相关。随生物技术产 业规模的扩大，废水污染问题越来越突出，它与下游加 工技术密切相关。
三、下游工程的特点
（一）发酵液的特点 （二）下游工程后处理技术的特点 （三）下游工程目的产物的特点
（一）发酵液的特点
（p40）
1、发酵液大部分是水，一般含水量达到 90%～99%Байду номын сангаас发酵产物浓度较低。
2、发酵液中的悬浮固形物主要是菌体和蛋白 质的胶状物质。
3、发酵液中还有培养基的残留成分，如无机 盐、蛋白质、其他大分子杂质及其降解产物。
从发酵液或培养液中分离、精制有关产 品的过程，称为下游工程。（或下游技 术、下游加工过程、或生化分离和纯化 过程）。
它是由一些化学工程的单元操作组成。 由于发酵产品种类繁多，性质各异，其 单元操作很多，如蒸馏、结晶、吸附等。
二、下游加工的目的及研究意义
（一）下游加工的目的 （二）下游加工的研究意义
发酵液
预处理
细胞分离
成品加工
高度纯化
细胞破碎 细胞碎片分离
初步纯化
胞外产物
产物后处理方法
发酵液
预处理
加热、调pH、絮凝
细胞分离
细胞破碎 提取
细胞碎片分离
初步纯化
高度纯化 精制
成品加工
沉降、离心分离，过滤 、错流过滤
高压匀浆、珠磨、超声、酶 解、化学渗透、渗透压冲击 离心、萃取、过滤、错流过滤
沉淀、萃取、离子交换 吸附、超滤
• 干燥
第二节 发酵液的预处理 和固液分离
(p41～43)
目的: 1）分离细胞、菌体和其它悬浮颗粒 2）除去部分可溶性杂质 3）改变滤液性质
总之，达到固液分离，提高产物浓度和 质量。
常用的方法（p41） ：
调节pH、加热、过滤、离心分离、沉降 及倾析等。
预处理属于初级分离阶段，主要影响产 物的收率。但在某种意义上也影响产品 的纯度，因为，如在初级分离中除去大 部分杂质，特别是对产品精制有干扰的 杂质，将使精制较容易，纯度也提高。
4、发酵代谢副产物，特别是与发酵产物的结 构相似。
5、色素、热源质、毒性物质等有机杂质。
（二）下游工程后处理技术的特点
（p40）
1、下游工程技术难度大 因为，目标成分在发酵液中的含量低，但其
他成分的含量和数量都大大超过目标成分， 极大的增加了分离工作的难度。 2、发酵液是复杂的多相体系 有机体、菌体、胶体、固体、液体、细胞内、 细胞外。在分离中要充分考虑这些因素。 3、目标成分的稳定性较差。因此，要在产物 后处理中采用较为温和的分离技术措施。 4、由于产品纯度要求高，在分离中损失较大， 甚至超过20%。所以寻找新的、特异性强的分 离技术是下游加工的趋势。
（三）下游工程目的产物的特点
（p41）
1、一般多为有生理活性的有机化合物，这些 物质往往不稳定、易变性、易失活。
2、相对分子质量较大。
3、目的成分在制备液中的浓度很低，但产品 要求的纯度却很高（95%以上）。附加值高。
4、含有目的产物的生物制剂中亦含有丰富的 营养成分，易被微生物污染和分解。