微生物工程工艺原理_发酵产物的提取与精制方法(精选)

第六章发酵产物的提取与精制一、概述二、发酵液的预处理及菌体分离三、发酵产物的提取和精制四、发酵产品的成品加工微生物经过适当条件培养后，菌体大量繁殖，合成并积累了相当浓度的代谢产物，这时便可以进入下游工程。

发酵液的下游加工是指从发酵产物中分离、纯化产品的过程。

它是利用产物和杂质的物理化学性质不同，提取产物或者从系统中去除杂质的操作。

第一节概述一、发酵液的一般特性微生物发酵生产各种发酵产品时，由于多用原料、菌种、工艺过程等的不同，所以预处理、提取、精制方法也有差异。

发酵产物大多存在于发酵液中，少数存在于菌体内。

要分离提纯发酵产物，首先要针对发酵液的特性进行预处理。

发酵液一般具有以下特性：1、发酵液中发酵产物浓度较低，属于稀水溶液系统。

2、发酵液中成分复杂，除发酵产物外，还含有微生物细胞碎片、代谢产物、残留的培养基、无机盐等。

特别是少量的代谢产物，结构特性与发酵产物相近，给分离提纯带来困难。

3、发酵液中还含有色素、热源物质、毒性物质等有机杂质，影响发酵产品的质量。

4、发酵产物稳定性低，对热、酸、碱、有机溶剂、酶、机械力等敏感，在不适宜的条件下容易失活或分解。

二、提取和精制过程提取和精制是为了从发酵液中获得高纯度的、符合质量标准要求的发酵产品。

由于发酵产物存在形式不同，用途各异，而且对产品的质量有不同的要求，所以分离纯化步骤可以有不同的组合，但大多数产品的下游工程过程，常常按照生产过程的顺序分为四个步骤，（如P76图6-1）即发酵液的预处理和菌体分离、提取、精制、成品加工。

发酵液的预处理和菌体分离是采用凝聚和絮凝等技术，加速固-液两相分离，提高过滤速度。

发酵产品如果是胞内产物，首先要进行细胞破碎，再分离细胞。

初步纯化即提取，主要是除去与目标产物性质有很大差异的物质，使产物浓缩以及产品质量提高。

常采用方法有沉淀、吸附、萃取等。

高度纯化即精制，采用对产品有高度选择性的分离技术，除去与产物理化性质相近的杂质。

第一节萃取第二节吸附第三节离子交换法第四节膜分离法第五节层析法第六节浓缩第七节沉淀法第八节结晶第九节干燥第十节蒸馏第十章发酵产物的提取与精制方法1 萃取一、原理•以分配定律为基础。

即，物质因溶解度不同，从一种溶剂转入另一溶剂而被分离。

•分配定律：在恒温、恒压下，一种物质在两种溶剂中的分配浓度比是常数。

常数中溶质的浓度下层溶剂中溶质的浓度上层溶剂===BA C CB A K )()(•为了提出经过多次操作后,能较完全地提取物质的结论，我们不妨假设：•原溶液体积为：V(ml)•被提取物质的总重量：W0(g)•每一次提取所用的提取液的体积：S(ml)(萃取液的体积)。

•提取一次后，被提取物质在原溶液中剩余量：W1(g)•由此有：•在提取过程中，经一次提取后分配系数K的表达式为：SKV KVW W SW W V W K +⋅=⇒-=01101)()(经过第二次提取后，分配系数的表达式为：20212212)()()(SKV KV W W S KV KVW W SW W V W K +⋅=⇒+⋅=⇒-=•依次类推：可得经几次提取后，原溶液中残留物质量W n 。

nn SKV KV W W )(0+⋅=•如果知道某物质的分配系数和给定的提取率，则可计算出能达到此条件的最适萃取次数。

二、常用溶媒萃取工艺（1）单级提炼法（2）多次提炼法（3）多极对流萃取•萃余相顺序通过各级，并与新鲜溶剂接触进行萃取，传质推动力大，萃取效果好；•各级所得萃取相分别排出，然后汇集在一起脱除溶剂得萃取液，溶剂回收循环使用，溶剂回收设备简单；•因每级均加入新鲜溶剂，故溶剂耗用量大，回收费用高，而且萃余液组分浓度低。

一、下游加工技术的重要性➢1.产品分离纯化是最终获得商业产品的环节。

➢2.投资费用高（抗生素、乙醇、柠檬酸占60%）。

➢3.分离纯化技术落后会阻碍发酵工程技术的发展。

（4）分馏萃取右边重相富集溶质左边萃取相从重相中萃取溶质（5）微分萃取（塔式萃取）溶媒逆流萃取，溶质随流动相连续变化可用较少的萃取剂达到较高的萃取率，应用较广①喷淋塔优点：•结构简单，塔体内除各流股物料进出的连接管和分散装置外，别无其它内部构件。