微生物工程下游加工工程-1

d. 对于含有半胱氨酸的蛋白，在增溶时应 加入还原剂（如DTT、GSH、β-ME）打开蛋 白质中所有二硫键，对于没有二硫键的目 标蛋白有时也应使用还原剂，因为含二硫 键的杂蛋白会影响包涵体的溶解。 e. 同时还应加入金属螯合剂，如EDTA或 EGTA，用来螯合Cu2+、Fe3+等金属离子以 防止其与还原状态的巯基发生氧化反应。
优点： ① 一定的选择性； ② 细胞外形完整，核酸释放少，有利于进一 步分离过程 缺点：（只能用于实验室） ① 产物抑制造成效率低下； ② 溶酶价格高； ③ 通用性差， 不易确定最佳条件；
6、微波加热法
• 机理：微波加热导致细胞内极
性物质，尤其是水分子吸收微波 能，产生大量热量，使胞内温度 迅速上升，液态水汽化产生的压 力将细胞膜和细胞壁冲裂，形成 微小孔洞，进一步加热可导致细 胞内部和细胞壁水分减少，细胞 收缩，表面出现裂纹。
缺点：复性活性回收率低，而且难与杂蛋白分
离。稀释法大大增加溶液体积，不利于后续的
分离纯化，且处理量太大，不利于工业放大 ；
透析法耗时长，易形成无活性蛋白质聚集体； 超滤法在膜上聚集变性，易造成膜污染。
2、高蛋白浓度下的复性方法：
（一个成功的复性过程在于能够在高蛋白浓度下仍
能得到较高的复性率。）
①缓慢地连续或不连续地将变性蛋白加入到 复性缓冲液中,使得蛋白质在加入过程中或 加入阶段之间有足够的时间进行折叠复性。 因为完全折叠的蛋白通常不会与正在折叠 的蛋白一起聚集。
团状、丝状真菌、 几乎所有的微生物 较小革兰阳性菌不 细胞，包括含有包 宜，包含体不宜 含体的基因工程菌 的破壁
X-Press挤压机，把浓缩的细胞悬液冷却 至-25～-30℃，形成冰晶，用500MPa以上

生物工程下游技术生物工程下游技术的定义指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。

实质：是研究如何从混合物中把一种或几种物质分离出来的科学技术。

1.生化工程分离技术预处理结晶干燥离心法：离心过滤、离心沉降、超离心萃取法：有机溶剂、双水相、液膜、反胶团、超临界层析法：凝胶过滤层析、反相层析、亲和、疏水相互作用、聚焦、离子交换膜分离：微滤、超滤、反渗透、透析、电渗透2.生物物质常用的分离技术氨基酸：结晶和离子交换法蛋白质和多肽：离子交换层析、电泳糖类：吸附层析脂质：有机溶剂萃取、超临界流体萃取和层析抗生素：有机溶剂萃取、离子交换、结晶和吸附层析3.生物分离方法的选择与评价原则：步聚少，次序合理，产品规格（注射，非注射），生产规模，物料组成，产品形式，产品稳定性，危害性，物性：溶解度、电荷、分子大小、功能团、稳定性、挥发性，废水处理4.浓缩率：浓缩程度一般用浓缩率(concentrationfactor)表达，是一个以浓缩为目的的分离过程的最重要指标。

浓缩率为m，mt=mx则目标产物未得到任何程度的分离纯化。

5.分离因子：分离因子又称分离系数。

产品中目标产物浓度越高，杂质浓度越低，则分离因子越大，分离效率越高。

6.回收率：无论是以浓缩还是以分离为目的操作过程，目标产物均应以较大的比例回收,回收率R：生物分离操作多为间歇过程（分批操作），若原料液和产品溶液的体积分别为VC 和VP。

1生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？2设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？3分离纯化的回收率与浓缩率如何计算？4现代生物分离工程研究方向有哪些特点？5分离纯化指标有哪些?简述pH对发酵液过滤特性的影响，并举例说明。

答：（1）pH直接影响发酵液中某些物质的电离程度和电荷性质，因此适当调节pH值可以改善发酵液的过滤特性。

（2）氨基酸和蛋白质在酸性条件下带正电，碱性条件下带负电，等电点时净电荷为零，两性物质在等电点下的溶解度最小，等电点沉淀法在生物工业分离中广泛使用。

微生物工程微生物工程：指采用现代工程技术手段，操纵微生物的某些特定功能，为人类出产有用的产物，或直接把微生物应用于工业出产过程的一种技术。

拮抗作用：当多种物质联合作用时，此中的一种物质会通过必然渠道降低另一种物质的作用〔通常是有害作用〕，使机体维持平衡状态。

例如当人体血糖含量较高时，胰岛素分泌增加，胰高血糖素分泌减少，两种激素桔抗作用使血糖的含量降低。

当血糖含量较低时，胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加，成果是使血糖的含量升高。

生物测定：操纵某些生物对某些物质(如维生素、氨基酸)的特殊需要，或对某些物质(如激素、抗生素、药物等)的特殊反响来定性、定量测定这些物质的方法。

载体：可以插入核酸片段、能携带外源核酸进入宿主细胞，并在此中进行独立和不变的自我复制的核酸分子。

质粒：细胞中独立于染色体之外，能够独立复制的共价闭合环状DNA.菌落原位杂交：是将细菌从培养平板转移到硝酸纤维素滤膜上，然后将滤膜上的菌落裂菌以释出DNA。

将DNA烘干固定于膜上与放射性同位素标识表记标帜过的探针杂交，放射自显影检测菌落杂交信号，并与平板上的菌落对位。

效价：抗生素的计量单元，是抗生素等生物成品有效成分含量上下的指标，可以通过仪器的方法测得。

复制起始位点：指在DNA转录时RNA聚合酶与之结合，起始转录的特定核苷酸序列，决定转录起始位点和转录频率。

BOD〔生物需氧量〕：通常暗示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。

水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。

半持续发酵：指在发酵过程的后期周期性地放出局部含有产物的发酵液，然后再补加不异体积的新鲜培养基的发酵方法。

这种发酵可以重复屡次。

半持续发酵semi-continuous fermentation：是指在补料－分批发酵的根底上，间歇地放掉局部发酵液的培养方法。

补充发酵：指在发酵过程中以必然的速率排出成熟的发酵液，同时以不异的速率参加新鲜培养基，使整个发酵过程根本维持在稳按期的发酵方法。

电场
含尘废气净化
五、生物工业下游技术的发展动态
——成本、质量、环保将是该技术发展方向和动力 成本、质量、
1. 传统术经过改造提高后， 适合于大规模工业化生产的传统技术经过改造提高后， 适应面更宽，效率会更高，仍然显示出强劲的生命力。 适应面更宽，效率会更高，仍然显示出强劲的生命力。 各种新型高效的过滤机械和离心机械的问世， 各种新型高效的过滤机械和离心机械的问世，结晶理 论和离子交换技术的新进展，提高了产品的收率、 论和离子交换技术的新进展，提高了产品的收率、质量 和生产效率。 和生产效率。
对基因工程产品还应注意生物安全（biosafety）问题， 对基因工程产品还应注意生物安全（biosafety）问题， 要防止菌体扩散，一般要求在密封的环境下操作。 要防止菌体扩散，一般要求在密封的环境下操作。
三、生物工业下游技术的发展历程
1. 古代酿造业
古代酿造业包括酿酒、制酱（ ）、醋 酸奶和干酪等。 古代酿造业包括酿酒、制酱（油）、醋、酸奶和干酪等。技术原 家庭式作坊、产物基本不经过后处理而直接使用，无下游技术。 始、家庭式作坊、产物基本不经过后处理而直接使用，无下游技术。
生物工业下游技术
主讲 陈世伟
第一章
绪论
一、下游加工过程在生物技术中的地位
下游技术（工程） 下游技术（工程） （downstream processing）：对于由 ） 生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、 生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组 织培养的、 织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原 经提取分离、加工并精制目的成分， 料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产 品的技术。 品的技术。
2. 新技术的研究开发