生物工程下游综述.docx

~ PAGE \* MERGEFORMAT13 ~ 第一章 绪论 1、对于有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、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制的目的成分，最终使其成为产品的的技术。 2、生物工业下游技术一般工艺过程 发酵液→预处理→细胞分离→细胞破壁→碎片分离→提取（初步纯化）→精制（高度纯化）→成品制作 发酵液→预处理→细胞分离→细胞破壁→碎片分离→提取（初步纯化）→精制（高度纯化）→成品制作 加热 调pH 絮凝 过滤 离心 膜分离 匀浆法 研磨法 酶解法 离心 双水相 膜分离 沉淀 吸附 萃取 超滤 结晶 （重）结晶 离子交换 色谱分离 膜分离 浓缩 干燥 无菌过滤 成型 胞外产物 胞内产物 3、按生产过程可对下游技术作如下归纳： ①预处理和固液分离 ②提取（初步分离） ③精制（高度纯化） ④成品制作 第三章 发酵液预处理 1、微生物发酵液的特点 ①发酵产物浓度较低，大多为1%～10%，悬浮液中大部分是水； ②悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大； ③固体粒子可压缩性大； ④液相粘度大，大多为非牛顿型流体； ⑤性质不稳定，随时间变化。如易受空气氧化、微生物污染等影响。 2、对于氨基酸、蛋白质等两性物质，在酸性条件下带正电荷，在碱性条件下带负电荷。 3、在生理pH值下，发酵液中的菌体或蛋白质常常有负电荷。 4、凝聚：在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降。而胶体体系不稳定的现象。 5、絮凝：在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。 6、凝聚作用：向胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质中异电离子作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集的现象。 7、电解质的凝聚能力可用凝聚值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（mmol/L）称为凝聚值。 8、凝聚能力次序：AL3+＞Fe3+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+＞Li+ 9、对絮凝剂的化学结构一般有两方面要求： ①一方面要求其分子必须含有相当多的活性官能团，使之能和胶粒表面相结合； ②另一方面要求必须具有长链的线性结构，一边同时与多个胶粒吸附形成较大的絮团，但相对分子质量不能超过一定限度，以使其具有良好的溶解性。 10、絮凝剂可分为非离子型、阴离子型、阳离子型。 11、工业上使用的絮凝剂分为以下三类： ①有机高分子聚合物（聚丙烯酰胺类衍生物最常用） ②无机高分子聚合物 ③天然有机高分子絮凝剂 12、絮凝效果与絮凝剂的加量、相对分子质量和类型、溶液的pH、搅拌转速和时间等因素有关。 13、选择和使用助滤剂的要点如下： ①根据目的产物选择助滤剂品种 ②根据过滤介质和过滤情况选择助滤剂品种 ③粒度选择 ④使用量的选择 14、不同性状的发酵液应选择不同的固液分离方法与设备。 15、离心机按作用原理不同可分为：沉降式、过滤式、分离式 按操作方式：间歇式、半连续式、连续式 按结构特点：管式、吊篮式、转鼓式、碟式 按用途：分析用、制备用、分析—制备用 按转速：常速、高速、超高速 16、过滤的原理是悬浮液通过过滤介质时，固态颗粒与溶液分离。根据过滤机理的不同，过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤两种。 17、澄清过滤：当悬浮液通过滤层时，固体颗粒被阻拦或吸附在滤层的颗粒上，使滤液得以澄清。 18、滤饼过滤：过滤介质为滤布，当悬浮液通过滤布时，固体颗粒被滤布所阻拦而逐渐形成滤饼。 19、板框过滤机的优点是：结构简单，装配紧凑，过滤面积大；过滤的推动力能大幅度调整，并能耐受较高的压力差，因而固相含水分低，并能适应不同过滤特性的发酵液的过滤；辅助设备少、方便维修、价格低和动力消耗少。 缺点是：设备笨重、间歇操作、劳动强度大、卫生条件差、辅助时间多和生产效率低。 20、在一般过滤中，滤液的流动方向与滤饼基本垂直，称为封头过滤。 21、切向流过滤：又称错流过滤、交叉过滤和十字流过滤，是一种维持恒压下高速过滤的技术。 第五章 溶剂萃取和浸取 1、溶剂萃取：利用一种溶质组分在两个互不相溶的液相中竞争性溶解和分配性质上的差异来进行分离操作的。 2、溶剂萃取的优点：比化学沉淀法分离程度高；比离子交换法选择性好、传质快；比蒸溜法能耗低。另外他生产能力大、周期短、便于连续操作、容易实现自动化控制等。 3、浸出：用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程称为浸取，也叫浸出。 4、萃取是通过溶质在两个液相之间的竞争性溶解而实现的。 5、从能量变化角度可将溶解过程分为： ①溶质B各质点的分离 ②溶剂A在溶质B的作用下形成可容纳B质点的空位 ③溶质质点B进入溶剂A形成的空位 6、溶剂萃取的依据是“相似相溶”原则。 7、良好溶剂要满足以下几方面要求：