发酵工程下游工程技术知识点

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1、第十二章 发酵工程下游工程技术第一节 发酵液的预处理与固-液分别1.1 概述发酵产物的提取与精制属于发酵工程的下游加工技术。上游加工下游加工下游加工亦称发酵后处理，是指从发酵液或酶反响中分别纯化目的产物并加工成成品的过程。在多数状况下是从稀的发酵液中回收目的产物，整个过程有多项单元操作组成，其中有很多是经典的化工单元操作。一、下游加工过程的重要性1. 获得商业产品的关键环节。2. 促进发酵工程上游加工技术或工艺的改进。3. 拥有市场竞争力的重要保证。二、下游加工过程的特点1. 发酵液是简洁的多相系统，属非牛顿液体，从中分别所需产品困难大。2. 发酵产品在培育液中具有浓度低，稳定性差，对酸碱等外

2、界环境格外敏感，简洁失活。3. 下游加工过程代价昂贵，产品回收率不是很高。4. 发酵过程简洁，要求下游加工工艺应具有相当的适应性，以确保最终产品的纯度和质量。三、下游加工的原则和要求原则： 1短时间内处理2） 分别时尽量低温3） 选择生物物质稳定的 pH4） 要程序化进展清洗，消毒，包括厂房，设备，管路要求：1到达所需的纯度2） 本钱要低，得率高3） 工艺过程要简便，对分别物质特性清楚4） 废弃物要易处理，能够做到综合利用零排放；清洁生产5） 试验室产品能够放大生产四、下游加工工程的一般流程1. 粗分别阶段（1） 发酵液的预处理和固-液分别。（2） 产物的初分别。2. 纯化精制阶段（3） 产物

3、的高度纯化。（4） 成品加工。1.2 发酵液的预处理与固-液分别一、发酵液的一般特征1. 含水量高，一般可达 9099%，处理体积大。2. 产品浓度低。3. 悬浮物颗粒小，密度与液体相差不大。4. 固体粒子可压缩性大，一压缩就变形。5. 液体黏度大，大多为非牛顿型流体。易吸附在滤布上。6. 产物性质不稳定，不耐热、酸碱敏感、易被氧化、易被微生物污染及酶分解。二、发酵液预处理的目的和要求1. 预处理的目的（1） 转变发酵液的物理性质，促进悬浮液中分别固形物的速度，提高固液分别器的效率；（2） 尽可能使产物转入便于后处理的某一相中多数是液体；（3） 去除发酵液中局部杂质，以利于后续各步操作。2.

4、发酵液预处理的要求:（1） 菌体的分别（2） 固体悬浮物的去除（3） 蛋白质的去除（4） 重金属离子的去除（5） 色素、热原质、毒性物质等有机杂质的去除（6） 转变发酵液的性质（7） 调整适宜 pH 值和温度三、发酵液预处理的方法1. 降低液体的黏度2. 絮凝法3. 重力法4. 等电点法5. 参与助滤剂6. 参与反响剂1 降低液体黏度（1） 加水稀释法承受加水稀释法虽然能降低液体黏度，但是会增加发酵液的体积，因此加大后续过程的处理量。稀释后过滤速率提高的百分比必需大于加水比才算真正有效，即假设加水一倍，则稀释后液体的黏度必需下降 50%以上，才能有效提高过滤效率。（2） 加热法上升温度可以降低

5、悬浮液的黏度，除去某些杂蛋白，降低悬浮物的最终体积，破坏凝胶状构造、增加滤饼的空隙度，提高过滤效率。不适用热敏性的物质，而且要防止加热导致细胞溶解，胞内物质外溢。（3） 添加酶制剂 比方：加酶将多糖转化为单糖2. 分散和絮凝法分散和絮凝的概念:分散是在高价无机盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理的集合为主的过程。(集中双电层的构造模型图分散原理：电解质将胶体粒子外表上的电荷中和，削减存在于胶体粒子间的静电斥力，使范德华力占优势，这样胶体就会分散成较大、较密实的粒子。常用的分散方法

6、：在稀溶液中参与电解质以促进分散。试剂包括酸、碱、简洁电解质和合成的高分子电解质。常用的分散剂Al2(SO4)3.18H2O，AlCl3.6H2O，FeCl3，ZnSO4，MgCl2阳离子对负电荷的胶粒分散力气次序为：Al3+Fe3+H+Ca2+Mg2+K+Na+Li+絮凝原理：在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团使之更简洁过滤。絮凝剂通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，猛烈地吸附在胶粒的外表。当一个高分子聚合物的很多链节分别吸附在不同的胶粒外表上，产生桥架连接时，就形成了较大的絮团，这就是絮凝作用。絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分子质量可高达数万至一千

7、万以上，长链状构造，其链节上含有很多活性官能团，包括带电荷的阴离子如-COOH或阳离子如-NH2 基团以及不带电荷的非离子型基团。常用的絮凝剂：明胶、甲基纤维素、多聚丙烯酸、聚胺衍生物、氯化钙、磷酸氢二钠影响絮凝的因素：絮凝剂的添加量；发酵液的 pH；絮凝剂的分子量；搅拌转速；搅拌时间3. 重力法在工业上用的较多的主要是离心和过滤。过滤常用板框真空吸滤或电动筛等，离心和过滤能否顺当进展取决于很多因素。一般温度高，压力大，发酵液粘度小，滤布选用适当，助溶剂适宜， 搅拌都可以提高过滤速度。4、等电点法蛋白质一般以胶体状态存在于发酵液中。胶体粒子的稳定性和其所带电荷有关。蛋白质在某一 pH 下，净电

8、荷为零，溶解度最小，称为等电点。因此可利用此特性分别或去除良性物质。羧基的电离度比氨基大，故蛋白质的酸性性质通常强于碱性，因而很多蛋白质的等电点都在酸性范围内pH 4.05.5。5、添加助滤剂：一般为惰性助滤剂：是一种颗粒均匀、质地坚硬、不行压缩的粒状物质作用：助滤剂外表具有吸附胶体的力气，并且由此助滤剂颗粒形成的滤饼具有格子型构造，不行压缩，滤孔不会被全部堵塞，可以保持良好的渗透性使用方法1：在滤布上预涂，作为过滤介质使用2：按确定比例混入待滤的悬浮液中常用的助滤剂：硅藻土、膨胀珍宝岩、石棉、纤维素、未活化的碳、炉渣、重质碳酸钙6、添加反响剂：添加可溶解的盐类，生成不溶解的沉淀。1.3 固-

9、液分别过程及设备简介目的：收集胞内产物的细胞或菌体，分别除去液相，或者是收集含生化物质的液相，分别除去固体悬浮物，如细胞、菌体、细胞碎片、蛋白质的沉淀物和它们的絮凝体等。意义：固-液分别过程下游加工的重要环节，用于发酵液的预处理和生物产品的纯化、精制等环节。方法：常用的方法有过滤、离心。此外还有膜分别、双水相萃取和扩张床吸附等方法。影响发酵液固-液分别的主要因素：菌体的大小、外形及发酵液的黏度，还有发酵液的温度、pH 值、加热时间等。1. 过滤定义：用过滤介质将悬液中的固形颗粒与液体分别的过程。常用的过滤方式：加压过滤和真空过滤典型设备主要有：板框压滤机和鼓式真空过滤机2、离心定义：基于固体颗

10、粒和四周液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分别过程。离心分别方法：(1) 差速离心工业上最常用的离心分别方法定义：在密度均一的介质中由低速到高速逐级离心，用于分别不同大小的细胞和细胞器。对象：混合样品中各沉降系数差异较大的组分。(2) 密度梯度离心多用于生化争论原理：用确定的介质在离心管内形成一连续或不连续的密度梯度，将细胞混悬液或匀浆置于介质的顶部，通过重力或离心力场的作用使细胞分层、分别。分类：1移动区带离心2等密度离心常用密度梯度物质：蔗糖、甘油、CsCl、NaBr 1移动区带离心含几个组分的样品在足够高的离心场中离心时，每种颗粒都到达其最大沉降速度，这时样品开头

11、分别。离心管的上层渐渐形成透亮的上清液，并形成对应于样品各组分的一系列浓度界面， 界面的移动相对于每种组分来说是特征的。用于分别密度相近而大小不等的细胞或细胞器。此法所承受的介质密度较低，介质的最大密度应小于被分别生物颗粒的最小密度。2等密度离心细胞或细胞器在连续梯度的介质中经足够大离心力和够长时间则沉降或漂移到与自身密度相等的介质处，并停留在该层到达平衡，从而将不同密度的细胞或细胞器分别。离心机分类：离心分别1优点：分别速度快，效率高，操作时卫生条件好等优点，适合于大规模的分别过程。2缺点：投资费用高，能耗较大。3.其他固-液分别方法（1） 膜分别：利用不同组分通过膜的传递速度不同而得以分别

12、的方法。（2） 双水相萃取：利用不同组分在双水相安排系数不同进展分别方法。（3） 扩张床吸附：将固-液分别合目的产物吸附合并成一步进展的一种分别方法。影响固液分别的因素：1、微生物种类真菌的菌体大，固液分别简洁，可承受真空转鼓式过滤或板框过滤； 细菌和细胞碎片小，固液分别较难，固液分别前要进展预处理。2、发酵液黏度固液分别速度与黏度成反比。3、其它因素培育基组成、发酵周期、发酵液的 pH 值、温度和加热时间等其次节下游提纯过程2.1 微生物细胞的裂开微生物的代谢产物假设是胞内物质如有些酶制剂、干扰素、胰岛素等，那么首先要收集菌体，进展细胞裂开。1. 微生物细胞壁的组成与构造：（1） 细菌细胞壁

13、：（2） 酵母菌细胞壁比 G+菌稍厚，主要成分是葡聚糖、甘露聚糖和蛋白质等。（3） 其他真菌细胞壁主要由多糖组成，如几丁质或纤维素强度比细菌和酵母菌高。2. 常用的细胞裂开方法细胞裂开的方法很多，依据外加作用力的方式可分为机械法和非机械法两大类。亦可按所用方法的属性分为物理法、化学法和生物法三类。物理裂开法：高压匀浆法、挤压法、高速珠磨法、超声波法； 化学裂开法：渗透冲击法、增溶法。生物裂开法：酶溶法。（1） 物理裂开法 高压匀浆法大规模细胞裂开的常用方法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞裂开。适用范围：适用于酵母菌、大肠杆菌、巨大芽孢杆菌和黑曲霉等。不适

14、用于高度分枝的微生物。特点：在操作方式上，可以承受单次通过匀浆器或屡次循环通过等方式，也可连续操作。 挤压法X-press 法将浓缩的菌体悬浮液冷却至-25至-30形成冰晶体，利用 500 MPa 以上的高压冲击，冷冻细胞从高压阀小孔中挤出访之裂开。原理：细胞裂开是由于冰晶体在受压时的相变，包埋在冰中的细胞变形所引起的。主要用于试验室中。优点：适用的范围广、裂开率高、细胞碎片的粉碎程度低以及活性的保存率高。缺点：对冷冻-融解敏感的生化物质不适用。 高速珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂直径小于 1mm 一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠子与细胞之间的相互剪切

15、、碰撞，使细胞裂开，释放出内含物。缺点：裂开中产生的热量，需承受冷却措施。优点：可连续操作 超声波裂开法超声波裂开也是应用较多的一种裂开方法。通常承受的超声波裂开机在 15-25 千赫kHz的频率下操作。原理：在超声波作用下液体发生空化作用，空化泡的急剧膨胀压缩和内向爆破产生冲击弹性波， 将声能转化为机械能，形成粘性消散涡流，假设液体旋涡小于细胞尺寸，产生不同密度移动， 当细胞的动能超过细胞壁强度时，至使细胞裂开。特点：杆菌比球菌易裂开，革兰氏阴性菌细胞比革兰氏阳性菌易裂开，酵母茵效果较差。菌体浓度太高或介质黏度高，均不利于超声波裂开。最大问题是在超声过程中声波被溶液吸取产生大量热量，不能准时

16、将热量移出，细胞悬浮液的温度急剧上升，导致酶和其它生物活性物质变性失活。因此，在试验室中往往实行连续裂开的方法，即经短时间裂开，冷却降温，再进展裂开，经屡次反复到达裂开目的。因此在细胞裂开过程中，有效冷却是关键。也因大容量容器的声波传递和散热困难，限制了超声裂开的大规模应用。（2） 化学裂开法定义：利用化学试剂转变细胞壁或膜的构造或完全破除细胞壁形成原生质体后，在渗透压作用下使细胞膜裂开而释放胞内物质的方法。优点：对产物的释出选择性好，细胞外形较完整、碎片少、核酸等胞内杂质释放少，便于后步分别等优点，故使用较多。缺点：简洁引起活性物质失活破坏；化学试剂的参与，常会给随后产物的纯化带来困难，并影

17、响最终产物纯度。 渗透压冲击原理：将细胞放在高渗透压的介质中如确定浓度的甘油或蔗糖溶液，到达平衡后，转入到渗透压低的缓冲液或纯水中，介质被突然稀释，或者将细胞转入水或缓冲液中，由于渗透压的突然变化，水快速进入细胞内，引起细胞壁的裂开。特点：较温存的一种裂开方法，操作也简洁。应用：仅对细胞壁较脆弱的菌，或者细胞壁预先用酶处理，或合成受抑制而强度减弱时才是适宜的。 增溶法:原理：利用某些化学试剂如有外表活性剂等，增加细胞壁或膜的通透性，而使细胞裂开的方法。该法取决于化学试剂的类型以及细胞壁膜的构造与组成。常用的外表活性剂有 SDS、EDTA、Triton X-100，有机溶剂有甲苯、乙醇、异丙醇、

18、盐酸胍和尿素。化学渗透法优点：对产物释放有确定的选择性，可使一些较小分子量的溶质如多肽和小分子的酶蛋白透过，而核酸等大分子量的物质仍滞留在胞内；细胞外形完整，碎片少，浆液粘度低，易于固液分别和进一步提取。缺点：通用性差；时间长，效率低；有些化学试剂有毒 。（3） 生物裂开法常用的生物裂开法主要是酶溶法。利用生物酶分解破坏细胞壁上特别的键，从而到达破壁的目的。酶溶法的优点：选择性释放产物，条件温存，核酸泄出量少，细胞外形完整。缺点：溶酶价格高，溶酶法通用性差不同菌种需选择不同的酶，产物抑制的存在。溶菌酶是应用最多的酶，它能专一地分解细胞壁上糖蛋白分子的-1, 4 糖苷键，使脂多糖解离， 经溶菌酶

19、处理后的细胞移至低渗溶液中使细胞裂开。利用溶解细胞壁的酶处理菌体细胞，使细胞壁受到局部或完全破坏后，再利用渗透压冲击等方法破坏细胞膜，进一步增大胞内产物的通透性。利用溶酶系统处理细胞时必需依据细胞壁的构造和化学组成选择适当的酶，并确定相应的次序。酶溶法的优点：选择性释放产物，条件温存，核酸泄出量少，细胞外形完整。酶溶法的缺点：溶酶价格高，溶酶法通用性差，产物抑制的存在。2.2 浓缩技术浓缩过程是发酵工业提取与精制过程常用的单元操作。浓缩的目的是将低溶质浓度的溶液通过除去溶质变为高溶质浓度的溶液。它广泛用于有机酸、氨基酸、核苷酸、酶制剂及抗生素等发酵工业产品的提取分别过程。常用的浓缩技术有蒸发浓

20、缩法、冷冻枯燥法、吸取浓缩法。1蒸发浓缩法蒸发浓缩法概念及原理蒸发是工业发酵生产过程中常用的发酵产品浓缩方法之一。蒸发的目的是使溶液中的溶剂在确定的温度和压力下加热后汽化除去，从而提高溶液中溶质的浓度。这里所指的溶液是由不挥发的溶质与液体溶剂所组成，蒸发过程只有溶剂汽化而溶质不汽化。蒸发浓缩装置的设计蒸发是溶液外表的溶剂分子获得的动能超过了溶液内溶剂分子间的吸引力脱离液面进入空间 的过程。蒸发快慢与温度、蒸发面积及液面蒸汽分子密度等因素有关。因此，蒸发浓缩装置常依据加热、扩大液体外表积、减压、和加速空气流淌等因素而设计蒸发浓缩装置的分类常用的蒸发浓缩过程可分为常压蒸发浓缩和真空减压蒸发浓缩过程

21、。依据构造型式不同，常压蒸发设备有中心循环管式蒸发器、横管式蒸发器、夹套式蒸发器、夹套带搅拌外循环蒸发器、强制循环蒸发器等，真空减压蒸发设备依据二次蒸气的利用的状况，可分为单效蒸发和多效蒸发。(2) 冷冻浓缩法冷冻浓缩法：是工业发酵中生物大分子和具有生理活性的发酵产品浓缩常用的一种有效方法。冷冻浓缩法原理：在冷冻时水分结成冰，盐类及发酵产品不进入冰内而留在冰外，浓缩时先将待浓缩的溶液冷冻使之变成固态，然后缓慢的融解，利用溶剂与溶质熔点的差异而到达除去大局部溶剂的目的。如酶制剂和蛋白质。(3) 吸取浓缩法吸取浓缩法：是一种通过吸取剂直接吸取出去溶液中溶剂分子使溶液浓缩的方法。应用吸取浓缩法时要求

22、吸取剂不与溶液起化学反响，而且对大分子类的发酵产品不起吸取作用，易于溶液分开，吸取剂除去溶剂后能重复使用。2.3 沉淀技术沉淀定义：通过转变条件或参与某种试剂，使发酵产物离开溶液，生成不溶性颗粒而沉降析出的过程。作用：浓缩作用大于纯化作用，是初步分别的一种手段。优点：沉淀法具有设备简洁、本钱低、原料易得、收率高、浓缩倍数高和操作简洁等优点。缺点：过滤困难、产品质量较低、需要重精制。1. 盐析原理：高浓度中性盐存在下，使生物分子在水溶液中溶解的溶解度降低而产生沉淀的方法，多用于蛋白质酶的分别。常用的盐类是硫酸铵。优点：本钱低，不需要特别昂贵的设备。操作简洁、安全。对很多生物活性物质具有稳定作用。

23、2. 等电点沉淀原理：利用两性电解质在低离子强度下，调整至等电点，可使各种两性电解质所带净电荷为零， 能大大降低其溶解度，形成沉淀。不同的两性电解质具有不同的等电点，从而将其分别开。优点：操作简洁，试剂消耗少，引入杂质少。缺点: 不能完全沉淀析出，常与盐析法、有机溶剂沉淀法或其他沉淀剂一起协作使用，以提高沉淀力气和分别效果。应用：主要用于在分别纯化流程中去除杂蛋白，而不用于沉淀目的物。等电点操作时要留意：溶液中离子的种类和浓度对生物分子等电点的影响。等电点四周的盐溶作用。目的产物的不稳定性。3. 有机溶剂沉淀定义：与水互溶的有机溶剂乙醇、丙酮等能使蛋白质在水中的溶解度显著降低。多用于生物小分子

24、、多糖、核酸和蛋白质等产品的提取。机理：降低溶液的介电常数，由于分子间的静电引力和溶剂的介电常数成反比，参与有机溶剂， 蛋白质分子间的引力增加，溶解度降低。常用有机溶剂：乙醇、甲醇、丙酮等。优点：区分力气比盐析法高，一种溶质只在一个比较窄的有机溶剂范围内沉淀；沉淀不需脱盐；有机溶剂密度低，与沉淀物密度差大，简洁进展固液分别；有机溶剂简洁蒸发，不会在成品中残留，适用于食品、药品的制备。缺点：简洁引起蛋白质变性失活，并且有机溶剂易燃、易爆，对安全要求较高。4. 非离子型多聚物沉淀定义：水溶性的非离子多聚物如聚乙二醇PEG、葡聚糖右旋糖酐硫酸钠等，可用于沉淀分别蛋白质尤其是不稳定的蛋白质、DNA 和

25、 RNA 等。应用最多的是 PEG。机制：多聚物与有机溶剂相像，能降低水化度使蛋白质沉淀；与大分子形成复合物，发生共沉淀作用等优点：其操作条件温存，不易引起生物大分子的变性，沉淀效能高，很少量的沉淀剂就可以使相当多的生物大分子沉淀，且沉淀后的多聚物也简洁除去，无毒、不行燃，对大多数蛋白质有保护作用。应用：广泛用于蛋白质、核酸、细菌和病毒等的分别纯化。2.4 离子交换层析技术定义：利用离子交换剂上的可交换离子与四周介质中被分别的各种离子间的亲和力不同，经过交换平衡到达分别的目的的一种柱层析法。在以离子交换剂为固定相，液体为流淌相的系统中进展。优点：灵敏度高，重复性、选择性好，分析速度快等优点，是

26、当前最常用的层析法之一。（1） 离子交换剂的组成构造及其特性（2） 离子交换树脂的外形构造示意图2.5 凝胶色谱技术凝胶过滤法又称为分子筛层析，是利用凝胶的网状构造为固定相，依据分子大小进展分别的一种方法。凝胶过滤所用的介质是由交联葡萄糖、琼脂糖或聚丙烯酰胺形成的凝胶珠。凝胶珠的内部是多孔的网状构造。单个凝胶珠本身象“筛子”，不同类型凝胶的筛孔的大小不同。凝胶过滤层析过程示意图典型的凝胶类型交联葡聚糖凝胶：Sephadex 聚丙烯酰胺凝胶：Sephacryl琼脂糖凝胶：Sepharose 和 Bio-Gel其它：有机凝胶 Sepharon，交联聚醚 Toyopeal，纤维素凝胶，改性刚性填料等

27、。2.6 亲和层析技术定义：利用生物分子物质具有的特异的亲和力而进展分别的一种层析技术。很多生物大分子具有与其构造相对应的特异分子可逆结合的特性，如抗原与抗体、酶与底物或抑制剂、激素与受体等，这种结合往往是特异的而且是可逆的，生物大分子间的这种结合力称为亲和力。（1） 亲和层析的根本特点纯化过程简洁、快速，且分别效率高特别适用于分别纯化一些含量低、稳定性差的生物大分子纯化倍数大，产物纯度高必需针对某一分别对象制备专一的配基及寻求稳定的层析条件价格相对较昂贵；在洗脱中，交联在层析介质上的配基可能脱落并进入产品中，从而造成不良影响，如抗体、染料等配基。选择并制备适宜的亲和吸附剂是亲和层析能否取得成

28、功的关键之一。它包括基质和配体的选择、基质的活化、配体与基质的偶联等。依据配体对待分别物质的亲和性的不同，可以将其分为两类：特异性配体和通用性配体。 特异性配体一般是指只与单一或很少种类的蛋白质等生物大分子结合的配体。如生物素和亲和素、抗原和抗体、酶和它的抑制剂、激素受体等，它们结合都具有很高的特异性，用这些物质作为配体都属于特异性配体。配体的特异性是保证亲和层析高区分率的重要因素。通用性配体一般是指特异性不是很强，能和某一类的蛋白质等生物大分子结合的配体，如各种凝集素可以结合各种糖蛋白，核酸可以结合 RNA、结合 RNA 的蛋白质等。通用性配体对生物大分子的专一性虽然不如特异性配体，但通过选

29、择适宜的洗脱条件也可以得到很高的区分率。通用配体还具有构造稳定、偶联率高、吸附容量高、易于洗脱、价格廉价等优点，所以在试验中得到了广泛的应用。基质一般不能直接与配体连接，偶联之前需要活化。基质的活化是指通过对基质进展确定的化学处理，使基质外表外表上的一些化学基团转变为易于和特定配体结合的活性基团。不同的基质有不同的活化方法。亲和层析纯化生物大分子通常承受柱层析的方法。（2） 洗脱方法非特异性洗脱：转变缓冲液的 pH、离子强度、介电常数或温度使物质构象转变，浓缩、洗脱后马上中和稀释或透析，使蛋白质快速恢复到自然构造特异性洗脱：再次利用生物学特异性只洗脱和配基专一作用的酶，不洗脱由于非专一吸附上去

30、的杂蛋白，特异性强。（3） 再生亲和层析拄可在一次层析后用大量洗脱剂连续洗涤，然后再用平衡缓冲液平衡，经处理后的层析柱能再次使用。（4） 亲和层析的应用分别和纯化区分化学或遗传学上修饰的酶纯化亲和标记的活性中心肽段和蛋白质构造争论纯化人工合成的多肽和蛋白质解释酶作用机理第三节发酵产物的成品加工3.1 结晶技术定义：物质从液态或气态形成晶体的过程，是制备高纯度固体物质特别是小分子物质的重要方法之一。结晶是溶质从溶液中析出形成相的过程，只是同类分子离子才能排列成晶体，具有高度的选择性。结晶过程本钱低、设备简洁、操作便利，以广泛应用于氨基酸、抗生素、维生素、味精等制品的精制。1. 结晶过程的分析（1

31、） 结晶形成的过程：过饱和溶液的形成前提晶核的形成晶体的生长以过饱和度为推动力（2） 结晶与温度、浓度的关系饱和曲线：表示物质溶解度与温度的关系1. 稳定区(不饱和区)：不会发生结晶2. 不稳定区(过饱和区)：结晶能自动生成3. 介稳区：结晶不能自动进展，向处于介稳区的溶液中参与晶体，能诱导结晶产生，晶体能生长。2. 结晶的方法（1） 冷却结晶（2） 浓缩结晶（3） 化学反响结晶（4） 盐析结晶3. 晶核的形成晶核：过饱和溶液中生成的微小晶体粒子，是晶体生长过程的核心。成核是一个相变过程， 即在母液相中形成固相小晶芽。晶核的大小粗估为数十纳米至几微米。晶核形成时需要消耗确定的能量才能形成固-液

32、界面。在过饱和溶液中，能量在某一瞬间、某一区域大于某一能阈值时，才有利于晶核的形成。4. 晶体的生长一旦晶核形成后，就形成了晶液界面，在界面上就要进展生长，即组成晶体的原子、离子要依据晶体构造的排列方式积存起来形成晶体。5. 打算晶体生长形态的外因温度；杂质；过饱和度；粘度；结晶速度；涡流全部这些外因是通过内因起作用的。3.2 产物的枯燥枯燥通常是指将潮湿固体，半固体或浓缩液中的水分或溶剂蒸发除去的过程。目的：除去水分，便于保存、包装和运输。留意：保持其活性，养分价值及药效。在枯燥系统中，枯燥介质与被枯燥物质的温度呈动态的平衡关系。从枯燥的这一特点，可得到以下共识：枯燥过程受：传热规律，水分性

33、质，水气运转和转化的影响。枯燥物料不愿定是液态，水分的运动和汽化可能受到物料层的影响。水分未到达沸点就汽化，其蒸汽压比四周汽体压强小。蒸汽能否大量排出，要受四周汽体条件的影响。枯燥是传热和传质相结合的操作，枯燥速度由传热速率和传质速率共同把握。1. 影响枯燥速率的因素（1） 湿物料的性质和外形主要是指物料的物理构造导热性能，化学组成、外形和大小打算水的存在状况，物料层的厚度、水分的结合方式。（2） 湿物料本身的温度一般来说，越高，速度越快(温度越高，水分运动速率越快)。（3） 枯燥介质的温度通常：越高，速度越快，不能无限制的提高，应低于物料的变质(分解、焦化、熔融)温度。枯燥介质的进出口温差越

34、小，枯燥 V，但热的利用效率下降。（4） 枯燥介质和被枯燥物料的接触状况和枯燥器类型喷雾、沸腾等不同而异。2. 工业发酵中常用的枯燥过程（1） 喷雾枯燥：物料雾化，水分急速蒸发特点：快速优质自动化，连续化昂贵，耗能可得无菌粉末态产品，可通过转变操作条件把握粉末物理性质常见应用方式：压力喷雾枯燥；离心喷雾枯燥；气流喷雾枯燥（2） 气流枯燥特点：枯燥强度大，时间短；设备简洁，生产力气大，可整合多工序几种气流枯燥器：长管式气流枯燥流程；短管式气流枯燥流程；旋风式气流枯燥流程。（3） 沸腾枯燥原理：气流使固液两相脉动或湍动，水分挥发特点对物料及其中颗粒的物理特性有确定要求；快速，物料短时受热；传热系数大，生产力气高；设备简洁，自动化；可调整物料受热时间；纵向返混；停留时间不均设备与应用：依据物料特性选用加料器；单层沸腾枯燥流程；喷雾沸腾造粒枯燥流程。（4） 冷冻枯燥原理：低温低压升华水分特点：保持产品活性、形态、溶解度；效率低，投入大；设备构造：冷冻局部；真空局部；去除水汽局部；加热局部。（5） 真空枯燥负压下加热去除水分；低温枯燥；快速；可回收溶剂；无空气氧化；设备分为间歇式和连续式