酵產(chǎn)物分離純化課件

1、FERMENTATIONProcess ControlFermentation engineering上游工程上游工程UPSTREAM PROCESSES下游工程下游工程DOWNSTREAM PROCESSESUPSTREAM PROCESSES- genetics, cell - inoculum development- media formulation- sterilization- inoculationFERMENTATIONProcess Control上游工程上游工程Fermentation engineeringDOWNSTREAM PROCESSES- product ex

2、traction, purification & assay- waste treatment-by product recoveryFERMENTATIONProcess Control下游工程 Fermentation engineeringv下游技術（工程）下游技術（工程） （downstream processing）：對于由）：對于由生物界自然產(chǎn)生的或由微生物菌體發(fā)酵的、動植物細胞組生物界自然產(chǎn)生的或由微生物菌體發(fā)酵的、動植物細胞組織培養(yǎng)的、酶反應等各種生物工業(yè)生產(chǎn)過程獲得的生物原織培養(yǎng)的、酶反應等各種生物工業(yè)生產(chǎn)過程獲得的生物原料，經(jīng)提取分離、加工并精制目的成分，最終使其成

3、為產(chǎn)料，經(jīng)提取分離、加工并精制目的成分，最終使其成為產(chǎn)品的技術。品的技術。v下游加工過程的重要性。（組成、費用和關注程度）下游加工過程的重要性。（組成、費用和關注程度）組成：下游加工過程是生物技術的重要組成部分，發(fā)酵液或反應組成：下游加工過程是生物技術的重要組成部分，發(fā)酵液或反應液需要經(jīng)過下游加工過程才能成為成品；液需要經(jīng)過下游加工過程才能成為成品；費用：傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)中下游部分的費用占整個工廠投資費用的費用：傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)中下游部分的費用占整個工廠投資費用的，而對重組生產(chǎn)蛋白質(zhì)等基因工程產(chǎn)品，下游加工的費，而對重組生產(chǎn)蛋白質(zhì)等基因工程產(chǎn)品，下游加工的費用可占整個生產(chǎn)費用的；用可占整個生產(chǎn)費用的；

4、關注程度：英國政府工業(yè)部于年發(fā)起生物分離計劃（關注程度：英國政府工業(yè)部于年發(fā)起生物分離計劃（），專門研究下游加工過程；年英國化學工業(yè)），專門研究下游加工過程；年英國化學工業(yè)會召開了專門討論下游加工過程的國際會議；我國也于年會召開了專門討論下游加工過程的國際會議；我國也于年在濟南召開了一次專門會議；近十年來國內(nèi)外有關生物分離或蛋白在濟南召開了一次專門會議；近十年來國內(nèi)外有關生物分離或蛋白質(zhì)純化的專著陸續(xù)出版。質(zhì)純化的專著陸續(xù)出版。分離純化的一般流程分離純化的一般流程培養(yǎng)液（發(fā)酵液）的預處理和固液分離；培養(yǎng)液（發(fā)酵液）的預處理和固液分離；初步純化（提取）；初步純化（提取）；高度純化（精制）；高度純

5、化（精制）；成品加工。成品加工。一般分離純化過程可分為一般分離純化過程可分為4 4個階段：個階段：下游加工過程的一般流程下游加工過程的一般流程（沉淀、吸附、萃取、超濾、結(jié)晶）（沉淀、吸附、萃取、超濾、結(jié)晶）發(fā)酵液發(fā)酵液初步純化初步純化細胞碎片分離細胞碎片分離細胞破碎細胞破碎細胞分離細胞分離高度純化高度純化成品加工成品加工預處理預處理胞外產(chǎn)物胞外產(chǎn)物（加熱、調(diào)（加熱、調(diào)pH、絮凝）、絮凝）（過濾、離心分離、膜分離（過濾、離心分離、膜分離)（化學、研磨、酶解）（化學、研磨、酶解）（離心分離、雙水相萃取、膜分離）（離心分離、雙水相萃取、膜分離）（重結(jié)晶、離子交換、色譜分離、膜分離）（重結(jié)晶、離子交換

6、、色譜分離、膜分離）（濃縮、無菌過濾、干燥、成型）（濃縮、無菌過濾、干燥、成型）胞內(nèi)產(chǎn)物胞內(nèi)產(chǎn)物提取提取精制精制產(chǎn)品的收得率和質(zhì)量控制產(chǎn)品的收得率和質(zhì)量控制。 細胞的破碎方法細胞的破碎方法 按所用方法屬性分為物理法（勻漿按所用方法屬性分為物理法（勻漿 法、珠磨法、超聲法）、化學法（滲透法、珠磨法、超聲法）、化學法（滲透沖擊、增溶法、脂溶法）、生物法（酶沖擊、增溶法、脂溶法）、生物法（酶溶法）。溶法）。 物理破碎法物理破碎法 a 高壓勻漿法高壓勻漿法 b 高速珠磨法高速珠磨法 c 超聲破碎法超聲破碎法 d 反復凍融法反復凍融法 e 冷熱交替法冷熱交替法 化學破碎法化學破碎法a 滲透沖擊滲透沖擊

7、利用滲透壓的變化破碎細胞。利用滲透壓的變化破碎細胞。b 增溶法增溶法 利用表面活性劑等化學試劑的增溶作用，增加細利用表面活性劑等化學試劑的增溶作用，增加細胞壁和膜的通透性使細胞破碎。胞壁和膜的通透性使細胞破碎。c 脂溶法脂溶法 許多有機溶劑能與細胞壁和膜上的脂質(zhì)作用，導許多有機溶劑能與細胞壁和膜上的脂質(zhì)作用，導致細胞壁膨脹、破裂，釋放出胞內(nèi)物質(zhì)。致細胞壁膨脹、破裂，釋放出胞內(nèi)物質(zhì)。Ion exchange chromatography等電點：當溶液在某一定等電點：當溶液在某一定pH環(huán)境中，使蛋白質(zhì)所帶正、負電環(huán)境中，使蛋白質(zhì)所帶正、負電荷相等，凈電荷為零，在電場中不向陽極也不向陰極移動。荷相等

8、，凈電荷為零，在電場中不向陽極也不向陰極移動。H2O+PCOO-NH2H+OH_PNH3+COO-PNH3+COOHH+OH-pH pIpH pIpH=pI酸性氨基酸酸性氨基酸pI7,堿性氨基酸堿性氨基酸pI 7。蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)pI與所含氨基酸與所含氨基酸種類和數(shù)量有關，若蛋白質(zhì)中堿性種類和數(shù)量有關，若蛋白質(zhì)中堿性Aa較多較多,其其pI偏堿。偏堿。pH與與pI的差值越大，帶電量越大，與交換劑的結(jié)合力越強。的差值越大，帶電量越大，與交換劑的結(jié)合力越強。 負電荷負電荷正電荷正電荷伴刀豆球蛋白伴刀豆球蛋白A能結(jié)合含能結(jié)合含-D-吡喃甘露糖苷吡喃甘露糖苷或或 -D-吡喃葡萄糖苷的糖蛋白。吡喃葡萄糖苷的糖蛋白。 麥胚凝集素可以特異的與麥胚凝集素可以特異的與N-乙酰氨基葡萄乙酰氨基葡萄糖或糖或N-乙酰神經(jīng)氨酸結(jié)合，可以用于血型糖蛋白乙酰神經(jīng)氨酸結(jié)合，可以用于血型糖蛋白A、紅細胞膜凝集素受體等的分離。、紅細胞膜凝集素受體等的分離。洗脫時只需用相應的單糖或類似物，就可以將洗脫時只需用相應的單糖或類似物，就可以將待分離的糖蛋白洗脫下來。待分離的糖蛋白洗脫下來。5）輔酶）輔酶 核苷酸及其許多衍生物、各種維生素等是核苷酸及其許多衍生物、各種維生素等是多種酶的輔酶或輔助因子，利用它們與對應酶多種酶的輔酶或輔助因子，利用它們與對應酶的親和力可以對多種