发酵产物分离纯化
微生物发酵产物的纯化与提取技术
微生物发酵产物的纯化与提取技术微生物发酵技术在生物医学和制药领域中具有重要地位，可以制备出多种生物活性产物，如抗生素、激素、酶、细胞因子和疫苗等。
这些产物广泛用于医疗、环保、农业和制造业等领域。
其中，微生物发酵产物的纯化和提取技术是制备过程中的重要环节，可以降低产品成本、提高产品质量和效益。
本文将介绍微生物发酵产物的纯化与提取技术及其应用。
一、微生物发酵产物的纯化技术1. 色谱法色谱法是一种基于样品分子在不同介质中的亲和性和相互作用力差异而分离纯化的方法。
包括大小分子筛法、离子交换法、亲和层析法、凝胶过滤法和气相色谱法等。
这些方法常用于制备高纯度、高效率的蛋白质、核酸、多糖和小分子化合物等。
2. 逆流式管柱法逆流式管柱法是一种通过透析膜和离子交换树脂对混合产物进行分离、纯化的方法。
该方法具有操作简单、高效率、高选择性和易于自动化的优点，适用于制备高纯度的生物活性物质。
3. 溶剂萃取法溶剂萃取法是一种基于样品分子在溶剂中的亲和性差异来分离产物的方法。
溶剂萃取法适用于对于可溶性较好、有机相和水相分配系数大的混合产物进行分离、纯化。
常用的溶剂有乙酸乙酯、苯、氯仿和正己醇等。
二、微生物发酵产物的提取技术1. 超声波提取法超声波提取法是一种通过超声波振荡原理来破坏细胞壁，并将目标产物提取至溶液中的方法。
该方法具有操作简单、高效率、无需使用有毒有害溶剂和耗时的传统提取方法的优点，适用于提取蛋白质、酶、多糖、黄酮类和生物碱等。
2. 溶菌酶提取法溶菌酶提取法是一种通过水解细菌细胞壁中的脂多糖骨架，将目标产物溶解出来的方法。
该方法具有选择性好、成本低、规模化生产能力强的优点，适用于提取抗生素、酶和蛋白质等。
3. 水萃取法水萃取法是一种基于植物纤维素和蛋白质等产物在水相中的亲和性和相互作用力差异而进行的提取方法。
水萃取法具有操作简单、效率高、物料成本低廉和对人体无毒无害的特点，适用于提取多糖、酶、黄酮类、生物碱和氨基酸等。
简述发酵产物分离与纯化的一般流程
简述发酵产物分离与纯化的一般流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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生物发酵产物的分离与提纯
生物发酵产物的分离与提纯随着科技的不断发展，生物技术的应用越来越广泛。
生物发酵工艺是一种将微生物用于工业生产的方法，它可以大规模合成各种有机物、制备药品、食品、饲料及化工产品。
但是，在面对液态发酵产物或者分离纯化复杂混合物时，我们不得不面对一些分离提纯的困难。
因此，如何有效地分离提纯生物发酵产物成为了一个值得研究的问题。
一、分离生物发酵产物的方法基本上，生物发酵产物分离的方法可以分为两类：物理方法和化学方法。
1、物理方法物理方法是指利用产物的物理性质（如电性质、磁性质、温度等）进行分离提纯的方法。
（1）过滤分离法过滤是通过将混合物通过限制孔径大小的分离膜，进行分离提纯的方法。
其主要适用于固态物质的分离。
（2）离心分离法离心分离是将混合物置于离心机内，通过离心作用把混合物分离开的方法。
其主要适用于分离液态或半固态物质。
（3）蒸馏分离法蒸馏分离法是将混合物加热到沸腾，利用不同物质在不同温度下的沸点差异，把混合物组分分离开来。
2、化学方法化学方法是指通过对混合物中的分子进行化学改变，使得分离成分发生变化而达到分离提纯的目的。
（1）沉淀法沉淀是指通过化学反应，在混合物中加入一定的物质，使得其产生不相溶的固体颗粒沉淀下来。
沉淀可以通过离心或者过滤的方法进行分离提纯。
（2）萃取法萃取法是指通过溶剂把混合物中想要提取的成分萃取出来。
（3）层析分离法层析分离法是指将混合液置于吸附剂上，通过对吸附剂的选择和操作条件的调节来实现分离。
二、生物发酵产物的提纯方法生物发酵产物的提纯方法主要有以下几种：1、压力液相色谱技术压力液相色谱技术是一种基于分子大小、化学性质、电荷和亲和力的分离技术，其操作简单，分离效果好，且提纯效率高，成本较低。
该技术可以用于分离和提纯各种生物发酵产物，如蛋白质、荷尔蒙和抗生素等。
2、凝胶过滤法凝胶过滤法通过将混合物置于凝胶中，通过物质分子大小的差异实现分离。
它可以分离和提纯各种生物分子，如DNA、RNA、酶和蛋白质等，但是对大分子的分离效果不佳。
第八章产物的分离和纯化
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3. 凝聚与絮凝
采用凝聚和絮凝技术能有效改变细胞、细 胞碎片及溶解大分子物质的分散状态，使其聚 结成较大的颗粒，便于提高过滤速率。除此之外， 还能有效地除去杂蛋白质和固体杂质，提高滤 液质量。因此，凝聚和絮凝是目前工业上最常用 的预处理方法之一。常用于菌体细小而且粘度 大的发酵液的预处理。
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• 工业上常用的过滤分离设备有板框压 滤机、膜过滤机和离心沉降分离机等。
• 这些过滤装置各有其优缺点，根据不 同产品的具体实际加以选择。
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6 其它方法
• 1. 高 价 无 机 离 子 的 去 除 （ Ca2+ 、 Mg2+ 、 Fe2+等）
6/4溶/202液4 称为萃取液。
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• 工业上萃取的操作包括三个步骤：
• 一是混合
• 将料液和萃取剂充分混合形成乳浊液， 让溶质自料液转入萃取剂中，此过程通常 在搅拌罐中进行，也可以在很高速度的管 道内混合。
例如：在枯草芽孢杆菌发酵液中，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包裹在其中而 除去，从而可加快过滤速率。
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③变性法
蛋白质由有规则的排列到无规则结构的变化过程成为变性。变 性的蛋白溶解性小。
使蛋白质变性的方法有：加热，大幅度调节pH，加酒精等有机 溶剂或表面活性剂等 。
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• 2)、培养液是复杂的多相分散体系：
•
是多相体系，一般情况下，分散介质是水。
分散在其中的固体和胶体物质组成复杂，不仅
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密度/（kg/m3） 适用
干 湿
240~280 7.5~10
吸水率
备注
硅藻 土 珍珠 岩
130~190
250%
110~150
240~260
7.5
常用于抗 生素等提 取
• （二）细胞分离及破碎 • 固液分离操作常用方过程才能进一步进行产物 的提取分离，细胞分离往往是生物分离 的辅助步骤。 • 细胞破碎手段主要有机械法、酶法、物 理法和化学法等四大类。
• （二）萃取分离技术
• 溶剂萃取 • 双水相萃取 • 超临界萃取
• 1、溶剂萃取
• 利用欲提取的组分在溶剂中与原料液中 溶解度的差异来实现分离目的。
• 单级萃取 • 多级萃取
• 2、双水相萃取
• 用于蛋白质和核酸等生物大分子提取 • 常用的双水相有：PEG－葡聚糖和PEG －无机盐（磷酸盐、硫酸盐）。 • 双水相不仅可用于澄清发酵液处理，而 且还可以从含有菌体的原发酵液或细胞 匀浆中直接提取蛋白质。
• 3、使用助滤剂 • 发酵液中的胶体微粒被吸附到助滤剂微 粒上，而后者是不可压缩的，因而使压 缩性高的微生物菌体形成的滤饼可压缩 性大大降低，故可大大提高过滤速率。 • 常用助滤剂有硅藻土、珍珠岩等，对于 单细胞蛋白生产以及产物不能含硅的场 合，可使用淀粉作助滤剂。
常用助滤剂物化特性及助滤性能
• 3、盐析沉淀
利用各种生物分子在浓盐溶液中溶解度 的差异，通过向溶液中引入一定数量的 中性盐，使目的物或杂蛋白以沉淀析出， 达到纯化的目的。 • 优点：经济，不需特殊设备，操作简单， 安全，较少引起变性。通常蛋白质的分 离采用此法。
• 对于蛋白质的盐析沉淀，盐类选择原则为：
• （1）阴离子的沉淀效果顺序为： 柠檬酸根离子>PO33->SO42->CH3COO->Cl->NO3• （2）阳离子的沉淀效应顺序为NH4+>K+>Na+ • （3）加入固态盐类，以减少溶液的稀释。 • （4）加入盐的浓度应根据蛋白质大概浓度采用实 验或经验公式确定。
微生物技术应用：第四章 微生物发酵产物的分离与纯化
三、分离纯化方法的综合运用与工艺优化
应作好工序间的衔接工作，从加工产物质量、 产物收率与纯度的平衡、时间与经济性等角度出 发，对影响工艺流程整体纯化效果的加工条件进 行优化：
1 收率与纯度之间的平衡 2 经济性考虑 3 工艺放大 4 纯化过程中对产品的检测
1 收率与纯度之间的平衡
发酵产品有效成分分离纯化过程中，产品的 纯度与产率之间是一对矛盾的关系。比如，微生 物发酵产物为药品时，其有效成分的纯度是衡量 其质量优劣的重要指标，特别是非肠道药物，其 纯度的高低直接关乎用药的安全性。纯化产品产 率的提高往往伴随着纯度的下降，反之对产品纯 度要求的提高意味着纯化成本的提高和产物收率 的降低。
微生物发酵产物的分离纯化
第二节 分离纯化技术
一、细胞破碎技术 二、沉淀分离纯化技术 三、离心分离纯化技术 四、膜分离纯化技术 五、层析分离纯化技术 六、萃取技术 七、冷冻干燥技术
第二节 分离纯化技术
一、细胞破碎技术
（一）发酵液的预处理和固液分离 目的：分离菌体和其他悬浮颗粒(细胞碎片、核 酸和蛋白质的沉淀物)；除去部分可溶性杂质和 改变滤液性质，以利于提取和精制的顺利进行。 方法：高价无机离子的去除方法，杂蛋白质的去 除，发酵液的凝聚和絮凝。
一、建立分离纯化工艺的根据
1.微生物发酵产物的特点
➢另一个特点是欲提取的生物物质通常很不 稳定，遇热、极端pH、有机溶剂会引起失 活或分解。
➢发酵或培养都是分批操作、生物变异性大， 各批发酵液不尽相同，要求下游加工有一 定的弹性。
一、建立分离纯化工艺的根据
2.原理
（1）物理性质 ① 力学性质：重力、离心力、筛分； ② 热力学性质：状态变化、相平衡； ③ 传质性质：粘度、扩散、热扩散； ④ 电磁性质：电泳、电渗析、磁化；
发酵产品分离纯化的一般过程
发酵产品分离纯化的一般过程
首先，在发酵生产过程中，微生物或酵母等生物体产生的目标产物通常存在于发酵液中。
为了提取这些目标产物，首先需要将微生物细胞破碎。
这可以通过机械破碎、超声波破碎或化学方法来实现。
细胞破碎后，产物与发酵液中的其他组分混合在一起。
接下来是固液分离的步骤，通过离心、过滤或沉淀等方法将产物与发酵液中的固体颗粒或其他杂质分离开来。
这一步骤可以去除细胞残渣、蛋白质、DNA、RNA等杂质，从而得到相对纯净的目标产物。
随后是蛋白质纯化的过程，通常使用离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析等方法，将目标产物与其他蛋白质分离开来，以获得更纯净的产物。
在蛋白质纯化的基础上，还需要进行浓缩和干燥的步骤。
浓缩可以通过膜分离、冷冻干燥等方法，将产物的体积减小，浓缩产物中的目标物质。
最后，干燥可以将产物转化为固体形式，延长其保存期限。
总的来说，发酵产品的分离纯化过程是一个复杂的过程，需要经过多个步骤，包括细胞破碎、固液分离、蛋白质纯化、浓缩和干燥等，以获得纯净的目标产物。
这些步骤需要根据具体的产物特性和生产要求进行选择和优化，以确保最终获得高纯度的发酵产品。
发酵产物分离纯化
2、溶剂萃取法
利用不同物质在不同的溶剂中具有不同的溶 解度的原理来进行不同物质的分离纯化。
一般采用有机溶剂萃取法
适用于抗生素等小分子物质的分离纯化
3、双水相萃取法
双水相系统是指某些高聚物之间或高聚物 与无机盐之间在水中以适当的浓度溶解会 形成互不相溶的两水相或多水相系统。通 过溶质在相间的分配系数的差异而进行萃 取的方法即为双水相萃取。
（1）盐析法
中性盐的加入，破坏了蛋白质、酶的胶体 性质，中和微粒上的电荷，促使蛋白质等 的沉淀，多用于提取各种蛋白质和酶。
中性盐一般为硫酸铵。
（2）有机溶剂沉淀法
与水互溶的有机溶剂（乙醇、丙酮等） 能使蛋白质在水中的溶解度显著降低。
多用于生物小分子、多糖、核酸和蛋白 质等产品的提取。
有机溶剂在这个过程的主要作用：
易于进行连续化操作。 相分离过程温和 ,生化分子如酶不易受到破
坏。 选择性高、收率高。 操作条件温和。
4、吸附法
吸附作用：固体表面的分子或原子具有不 饱和的剩余力，即存在表面力，所以它们 能够吸附外界物质，使这些外界物质在吸 附剂表面形成多分子层或单分子层，而降 低固体表面能，使自身达到稳定状态。一 般将物质从流体相浓缩到固体表面的过程 成为吸附作用。
降低溶液的介电常数，因为分子间的静电 引力和溶剂的介电常数成反比，加入有机 溶剂，蛋白质分子间的引力增加，溶解度 降低。
有机溶剂的另一作用是部分地引起蛋白质 脱水而沉淀。
（3）等电点沉淀法
调节溶液pH至等电点处，可使两性电解质 所带净电荷为零，相邻分子之间由于没有静 电斥力而趋于沉淀。
适用于氨基酸、蛋白质和其他两性物质的沉 淀分离。
③ 生物破碎法
加酶促进法 利用生物酶消化溶解细胞壁和细胞膜的方法。