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第十二章发酵液的预处理和过滤一、下游加工过程：通过微生物发酵过程、酶反应过程或动植物细胞大量培养获得的发酵液、反应液或培养液中分离、精制有关产品的过程称为下游加工过程(Down stream processing)用适当的方法将含量较小的初级产物从反应液或细胞中初步提取出来，再进一步精制加工，得到合格产品的过程。
下游加工的重要性①发酵混合物产品：如啤酒、葡萄酒、各种发酵饮料等。
只需经固--液分离和无菌处理即可。
成本一般为10％左右。
②小分子产品、非活性的大分子产品和细胞产品：即传统发酵工业产品，如乙醇、有机酸、氨基酸、抗生素、维生素、单细胞蛋白等。
这类产品分离的投资占整个工厂投资的60％左右，生产成本占30％左右。
③生物活性物质产品：如重组DNA(基因工程)产品、精制蛋白质产品。
这类产品的分离与精制相当复杂，其下游加工过程的费用可占整个生产费用的80％-90％。
二、下游加工过程的特点①发酵液是复杂的多相系统：含有细胞、代谢产物和残余培养基等，使得发酵液的固-液分离很困难。
②目的产物在发酵液中的含量低：传统发酵一般为1％-10％，活性物质产品则为0.01％-1％，而杂质含量很高，基因工程法生产的蛋白质，杂蛋白。
③产物收率低：由于起始浓度低，杂质多，而成品要求纯度高，因此常需好几步分离操作，其结果使产品的收率下降。
酶制剂收率一般为70％左右,精制收率不到50％；基因工程产品，收率达30％-40％.④产物易于失活：遇热、极端pH、有机溶剂、某些金属离子等都会引起失活或分解，对于大分子的蛋白质产品，其活性还受剪切力的影响。
⑤发酵过程不稳定：在发酵培养过程中，由于生物的变异性大，各批发酵液中有效物质浓度，残余培养基等杂质含量，以及杂菌感染程度等不尽相同。
⑥生物安全问题：对于某些基因工程产品，应注意生物安全问题，即要防止菌体的扩散，特别对前几步操作，要求在密封环境下进行。
下游加工过程的一般流程1、一般说来，下游加工过程可分为4个阶段：培养液(发酵液)的预处理和固液分离；初步纯化(提取)；高度纯化(精制)；成品加工。
第三章发酵液的预处理教学基本要求：1. 掌握预处理的概念。
2. 熟悉固液分离方法。
时间安排：3学时。
教学形式：本章以讲授为主，中间部分进行部分提问，采用PPT课件讲课。
教学内容：通常发酵液和生物溶液是高粘度的和非牛顿流体，必须进行预处理。
一、预处理的目的：1、改变发酵液的理化性质：(黏度、颗粒、颗粒稳定性等)，固液分离速度，分离器分离效率。
2、目标产物转移其中一相(多数为液相)；。
3、去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作。
二、预处理的方法1、加热法：最简单和最廉价的处理方法。
破坏凝胶结构、降低液体黏度、加速聚集。
去蛋白。
2、调节悬浮液的PH值：方法简单有效、成本低廉。
适当的PH值促进聚集。
3、凝聚和絮凝：凝聚：破坏溶质胶体颗粒表面的双电层，破坏胶体系统的分散状态，使胶体粒子聚集的过程。
大小：1mm大小。
絮凝：在絮凝剂高分子聚合电解质的作用下，胶体颗粒和聚合电解质交连成网，形成10 mm大小的絮凝团过程。
絮凝剂主要起中和电荷、桥架和网络作用凝聚剂种类：无机盐类：Al2(SO4)3.18(H2O)，AlCl3.6(H2O)，FeCl3，ZnSO4，MgCO3金属氧化物：Al(OH)3、Fe(OH)3、Ca(OH)2、石灰等。
聚合无机盐：聚合铝、聚合铁等。
絮凝剂种类：阳离子型、阴离子型或非离子型天然聚合物：多糖类物质、海藻酸钠、明胶等人工合成聚合物：聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍生物、聚丙烯酸类等。
三、固液分离法类型：过滤、离心、重力沉降、气悬浮（一）过滤1概念：在一定的压力差下，将固液悬浮液通过一多孔性介质而实现固液分离的过程。
原理——筛分。
2、过滤介质无定形颗粒：颗粒活性炭、沙、无烟煤成形颗粒：烧结金属、烧结塑料非金属织物：尼龙、玻璃纤维金属织物：不锈钢丝网无纺品：纸、石棉3、助滤剂一种颗粒均匀、质地坚硬的粒状物质，用于扩大过滤表面的适应范围，减轻细小颗粒的快速挤压变形和过滤介质的堵塞。
第三章发酵液预处理介绍第一节发酵液预处理的意义发酵液预处理是指在微生物发酵过程中对发酵液进行一系列阶段性加工处理的过程，其目的是为了提高发酵液的品质和产量，并为后续的纯化和提取工艺提供更好的条件。
发酵液中包含有各种生物活性物质，如细胞酶、蛋白质、多糖、有机酸等，这些物质的存在对发酵液的利用和后续处理造成了一定的困难。
因此，在发酵过程中，通过一系列预处理措施的引入，能够有效地提高发酵液的品质，使得后续的纯化、分离和提取工艺更加顺利进行。
第二节发酵液预处理的主要方法1.发酵液的过滤在发酵过程中，微生物会产生大量的菌体、代谢产物等物质，通过过滤可以将这些悬浮在发酵液中的物质进行分离。
过滤可以采用不同的方法，如微孔滤膜、滤布、滤纸等，根据发酵液中悬浮物质的大小和特性选择合适的过滤方式。
2.发酵液的沉淀通过沉淀可以将发酵液中的颗粒物质和胶状物质分离出来，常用的沉淀剂包括铝盐、聚合物等。
沉淀剂的选择需要根据发酵液的特性来确定，同时需要考虑沉淀剂的剂量和沉淀时间等因素。
3.发酵液的调节发酵过程中可能会出现pH值过高或过低的情况，需要进行调节。
通常采用的方法是加入酸碱，将发酵液的pH值调节到适宜的范围内。
同时，还可以通过添加营养物质，如氮源、磷源等，来调节发酵液中的营养成分。
4.发酵液的浓缩发酵液中的微生物和代谢产物通常是以溶液的形式存在，为了将其纯化和提取，需要将发酵液进行浓缩。
常用的方法包括真空浓缩、膜浓缩等，根据发酵液的性质选择合适的浓缩方式。
第三节发酵液预处理的应用案例1.青霉素的生产青霉素是一种重要的抗生素，用于治疗各种感染病症。
青霉素的生产过程中，需要对发酵液进行一系列的预处理。
首先，通过过滤将发酵液中的微生物和悬浮颗粒物进行分离。
然后，采用酸碱调节的方法，将发酵液的pH值调节到适宜的范围。
最后，通过真空浓缩将发酵液中的青霉素进行提取和纯化。
2.乳酸的生产乳酸是一种重要的有机酸，广泛应用于食品、医药和化妆品等领域。
