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下游生物技术的一般工艺流程

 更新时间:2023-02-08 点击量:837
下游生物技术的一般工艺流程
    人们通常把工业生物技术产品的生产过程比作河流,通常称微生物育种技术为上游技术,称发酵技术为生物反应工程,而发酵液的产物分离到产品的制作技术称为下游技术。
     由于工业生物技术产品众多,原料广泛,产品性质多样,用途各异,因而分离、提取、精制的技术,生产工艺及相关装备也是多种多样的。根据不同的对象,可采用在生物工业中行之有效的化工单元操作技术,也可采用生物工业中*的下游新技术。某一具体产品的分离提取工艺还与下列情况有关:
  1. 是胞内产物还是胞外产物;

(2)原料中产物和主要杂质浓度;
(3)产物和主要杂质的物理化学特性及差异;
(4)产品用途和质量标准;
(5)产品定位、价格;
(6)废液的处理方法等。
如按生产过程划分,生物工业下游技术大致可分为4个阶段,即预处理、提取(初步分离)、精制(高度纯化)、成品制作。

(胞外产物)(胞内产物)发酵液→预处理→细胞分离→细胞破壁→碎片分离→提取→精制→成品制作
一般情况下,原料中产品浓度越低,下游技术的成本越高。下游技术的步骤越多,提取收得率也越低。如整个下游过程包括6步操作,每步操作的分步收率为90%,则总收率仅为(0.9)6×100%=53.1%,即使各步操作都相当完善,分步收率均达到95%,经6步操作后,总收率也只有(0.95)*×100%=73.5%。因此,尽量减少分离提取的操作步骤,减小损失,对于提高总收率是很重要的。
在条件允许的情况下,重复提取是提高总收率的一个有效方法。如谷氨酸一步等电点结晶提取收率为75%,结晶母液如再经过一次离子交换提取,二次重复提取收率为65%,则总收率为75%+(1-75%)×65%=91.25%。
按生产过程的4个阶段可对下游技术作如下简单归纳:
(1)预处理和固液分离  主要技术有过滤和离心。固液分离以除去发酵液中的不溶性固形物杂质和菌体细胞。过滤和离心相比,无论是投资费用还是运转费用,前者都要小得多,因而
初选方法应是过滤。但因发酵液中的不溶性固形物和菌体细胞均是柔性体,细胞个体很小,特别是细菌,过滤时形成的滤饼均是高度可压缩性的,所以造成过滤困难。絮凝技术、助滤剂和合适的过滤设备是技术关键,近年来菌体细胞过滤技术进展较大。离心有离心沉降和离心过滤之分。工业生产物料的多样性,导致了离心机种类、形式、性能的多样性,可借鉴的品种较多。
如果产物在细胞内,收集细胞后就还要进行细胞的破碎和细胞碎片的分离。细胞碎片比细胞更难分离。
(2)提取(初步分离)  目的是除去与产物性质差异较大的杂质,为后道精制工序创造有利条件。提取操作中,通常是目的产物要求有较大浓缩比的过程,可选技术也比较多。
(3)精制(高度纯化)  目的是去除与产物的物理化学性质比较接近的杂质。通常采用对产物有高度选择性的技术,如色谱分离技术常被使用。结晶特别是重结晶通常也能获得纯度高的产物。
(4)成品制作 成品形式与产品的最终用途有关,有液态产品也有固态产品,美观的产品形态也是产品档次的一个标志。
   苏州阿尔法的14提供的实验仪器、实验器材和生物试剂广泛应用于生物反应器培养、培养产物的下游工艺等。