Összegzés - postfermentatsionnoe izolálása termékek

A termelés biotechnológiai eljárások nagyon különböznek a kémiai folyamatokat. Az első különbség az, hogy a biotechnológiai használ több összetett szervezet anyag - biológiai, különösen mikrobiális sejtek, állati és növényi szövettenyészet, valamint olyan enzimeket és mások [1].
A fő elemei, hogy össze biotechnológiai folyamatok biológiai szer (például egy mikrobiális sejttenyészetben, kiválasztott elvének megfelelően törzs feldolgozhatóság, ami képes megtartani a morfológiai és biokémiai tulajdonságainak a fermentációs eljárás), a szubsztrátum, a berendezés és a terméket [2].
Biotechnológiai eljárások osztható biológiai (használatán alapuló eukarióta és prokarióta), biokémiai (használata enzimek) és bioanalogichnye (kémiai szintézis anyagok hasonló szerkezetű celluláris metabolitok).
E munka a lépést biotechnológiai eljárás, úgy postfermentativnoe izolálása szempontjából.

Bármilyen biotechnológiai eljárás három alapvető lépésből áll: predfermentatsionnuyu, erjesztés és postfermentatsionnuyu. A áramköri megvalósításának biotechnológiai eljárások az 1. ábrán látható.
Predfermentativnaya szakaszban magában foglalja az összes kapcsolódó folyamatokat a tárolás és előkészítés a termelő tenyészet (inokulum) előkészítése táptalajok, fermentációs berendezések, előkészítése a víz és a levegő. Nagy figyelmet ebben a szakaszban utal, hogy a karbantartási és előkészítése tiszta tenyészet. Ipari törzs meg kell felelnie az alábbi főbb jellemzők:

stabilitást a morfológiai jellemzői a fiziológiai aktivitás a termelési;
nagyobb növekedési sebesség és a bioszintézis;
széles körű rezisztenciát kölcsönöz a káros környezeti tényezők (pH, hőmérséklet, keverés közben);
mérsékelt igényeket az áramforrás;

Amikor képező innokulyata használat méretezés elve, a növekvő biomassza kis térfogatú edényekben, és véget az egymást követő fermentáló.
Ezt követi a fermentációs lépés [1]. A fermentációs eljárás - a folyamat keresztül végezzük, a mikroorganizmusok tenyésztéséhez, amely alatt van egy kölcsönhatás termelő a szubsztrátum és képződését a kívánt termékeket. Lépést egy reaktorban és biokémiai folyamatokat lehet követni:

biotranszformációs (változás a szerkezeti képlet alapján az intézkedés az enzimatikus aktivitás a mikrobás sejtek vagy kész enzimek)
Biocatalysis (kémiai átalakulások fordulnak elő a használata biokatalizátorok, enzimek)
Bio-oxidációs (fogyasztás szennyeződések vagy mikroorganizmusok társulva arobnyh körülmények között)
erjedés,
biocomposting (csökkenti a káros szerves anyagok mikroorganizmusok egyesület szilárd hulladék,
bioszorpció (szorpciós káros szennyeződések a gázok vagy folyadékok mikroorganizmusok által)
bakteriális kimosódás (oldódási folyamat a vízben oldhatatlan fémvegyületek oldott állapotban az intézkedés alapján specifikus mikroorganizmusok)
Biológiai lebomlás (megsemmisítése káros vegyület) [3].

Során batch fermentáció nőtt tenyészet áthalad egy sorozat egymást követő lépéseket tartalmazza: a lag-fázis, exponenciális, lassú növekedés, helyhez kötött és haldokló. A kívánt termékek képződnek az exponenciális fázisban (primer metabolitok - enzimek, aminosavak, vitaminok) és az álló (szekunder metabolitok - antibiotikumok, alkaloidok, hormonok, toxinok.). Ahhoz, hogy a folyamat optimalizálása, és megkapjuk a maximális kimeneti elvét alkalmazó eltérés kultúra rendszerek.
Folyamatos fermentáció biológiai objektumok végezzük stacioner körülmények, amikor a mikrobiális populáció és a termékek homogén aktivitást.
Az erjesztés során képződnek komplex keverékeit tartalmazó sejtek, extracelluláris metabolitok, a maradék koncentrációja a kiindulási szubsztrát. Ebben az esetben a kívánt termék alacsony koncentrációban, és sok közülük instabil vegyületek. Mindez jelentősen korlátozza a későbbi állomás cím szerinti kinyerési és a tisztítási szakaszban postfermentatsionnoy [1]. Lépésben hajtjuk postfermentatsionnuyu megszerzése késztermék piacképes terméket obehvredivanie hulladékok és melléktermékek [1].
A tenyészet folyadék képződik a fermentációs eljárásban, egy komplex, több-fázisú rendszer: vizes fázis tartalmazza a termelő sejtben, a metabolikus termékek, nem fogyasztott összetevői a tápközeg, a legkisebb zsírcseppek légbuborékok [1].
A tartomány a kapott termékek biotechnológiai módszerekkel, változatos. A termelési volumen az első helyen a mikroorganizmusok által termelt. Ezek a termékek három csoportba sorolhatók:

biomassza, amely lehet a kívánt terméket (fehérje odnokletchnyh), vagy használják a biológiai ágens (biometanogenez, bakteriális vyshelachivanie fémek);
primer metabolitok - kis molekulatömegű vegyületek, szükséges a mikroorganizmusok növekedésének építőkövei a makromolekulák, koenzimek (aminosavak, vitaminok, szerves savak);
szekunder metabolitok (idiolity) - ezt a vegyületet nem szükséges a mikroorganizmusok növekedésének és nem kapcsolódik a növekedést (antibiotikumok, alkaloidák, hormonok, toxinok és a növekedés).

Ezzel összefüggésben az új biotechnológiai módszerekkel (Enzyme Engineering, celluláris és géntechnológia) spekktor céltermékei folyamatosan pótoljuk. Közülük, növekvő által elfoglalt terület a diagnózis és a kezelés szerek (monoklonális antitestek, vakcinák, szérumok, hormonok, antibiotikumok módosított) [2].

Elválasztása a tenyészet folyékony fázisok

A céltól függően a végtermék (az egészségügyi, műszaki alkalmazásokhoz, a mezőgazdaság és így tovább. D.), lokalizálása a végtermék (vagy tenyészetből folyadék) és annak természet postfermentatsionnoy lépésben alkalmazandó különböző berendezések, módszerek az izolálás és tisztítás (ábra. 2 ). A legtöbb munkaigényes, a termék izolálása felhalmozódik a sejtekben [1].

Leggyakrabban, a kívánt termék vagy a biomassza, vagy folyékony. Mindkét esetben először meg kell osztani a fázisban. Attól függően, hogy a biomassza és a folyadék tulajdonságai különböző eljárások BT ezekre a célokra.

ülepítés (elválasztás a gravitáció);
szűréssel (áthaladó szuszpenziót a porózus anyagot, amely a biomassza megmaradnak);
szeparálással, centrifugálással (elválasztás a centrifugális erő);
mikroszűrés, ultraszűrés (a szuszpenziót átnyomtuk membránnal kis pórusméretű, kapok mentes szuszpendált részecskék oldat);
koaguláció (hozzátéve, hogy a felfüggesztés a reagensek, amelyek elősegítik az agglomerátumok képződését sejt, amelyet ülepítéssel elválasztjuk);
flotációs (Capture mikrobiális biomassza habbuborékok és izoláljuk azt a hab frakció) [3].

Módszerek a biomassza szétesés

A kivonat a kívánt termékeket a sejteken belül a mikroorganizmus vagy a készítmény állati vagy növényi szövetek, először arra van szükség, hogy végezzen szétesését sejt biomassza. Ezt az eljárást úgy végezzük, hogy a fizikai, kémiai és enzimatikus módszerekkel.
Között fizikai módszerek gyakran használják:

Ballisztikus módszerek. A módszer abban áll, hogy a biomasszát ütközéses vagy kopás. Ez kerül egy hengeres dob, forgatható tengely körül, és gyöngyökkel töltött merev anyagból (fémből vagy porcelán). Amikor a dob forgása and roll golyó érintse a biomassza agglomerát, és fúj elég gyakran előfordulnak, és különböző irányokba. Ez vezet a megsemmisítése a sejtfalakat és kapjunk homogén, viszkózus oldat kotoromnahoditsya cellatartalom.
Extrudálás. Ennek lényege eljárás abban a tényben rejlik, hogy a felfüggesztés a sejttömeget kénytelen nagy nyomás alatt egy szűk nyíláson keresztül a kamrában a környezeti nyomás. Ebben az esetben, mivel a nagy nyomásesés víz elérje a sejtek gyorsan ki őket, és így elpusztítja a sejtfalat.
Az ultrahangos mező. Így sejtek tapasztalható váltakozó tömörítése és a nyújtás, csavaró különböző irányban, amely a végén vezet szakadás a sejtfal és annak lebomlási [1].

A kémiai módszerek közé sejtpusztulás:

Hidrolízis (megsemmisítése sejtfalak hatására vegyi anyagok és a hőmérséklet);

Között enzimatikus eljárásokkal sejtroncsolási izoláltunk:

Enzimatikus hidrolízis (bontása sejtfalak hatására az enzimek magasabb hőmérsékleten);
Autolízis (használhatja a saját enzimjei annak pusztulás).

Izoláljuk a kívánt terméket

Miután az előzetes művelet citocid, ki kell választania a kívánt terméknek a kapott oldatot. Sushestvuet számos megközelítést frakcionálásával keverékek:

Só-frakcionálással alapuló oldhatósági különbség a terméket só oldatok különböző koncentrációkban. Általában erre a célra alkalmazott szulfátok, nátrium-foszfátok, kálium-és ammónium.
Frakcionálása hozzáadásával szerves oldószerek, fokozatosan növelve a koncentrációt. A legtöbb esetben, a csapadékok etanol és aceton. Az is lehetséges, hogy használja a metanol, izopropanol, dioxán, etil-acetát és mások.
Frakcionálással semleges nagy molekulájú vegyületek. A polimer oldatok általában nagyobb a viszkozitása, ugyanakkor polimereket használjuk, hogy a forma oldatok minimális viszkozitás frakcionálására célra. Ezek közül a polietilén-glikol volt a legkényelmesebb. Abban az esetben, bizonyos polimerek, problémák merülnek fel, amikor azokat elválasztjuk a célfehérje. Ez általában úgy történik, gélszűréssel molekulaszitával vagy a fehérjét kicsapjuk a sós oldatból úgy, hogy a polimer oldatban marad [1].

Emellett az ilyen eljárások a kívánt terméket izoláljuk, mint:

Adszorpciós (transzlációs termék oldjuk a folyadék a szilárd fázishoz annak szorpciós szilárd hordozón);
Ioncserélő (átadása ionok be a szilárd fázisú és szennyeződések adszorpcióval szilárd hordozót);
Desztilláció, kijavítása (a keverék alacsony forráspontú komponenseket);
Ultraszűrés, nanoszűrés és a fordított ozmózis (izolálására, nagy molekulatömegű vegyület - fehér, polinukleotidok és polipeptidek);
Centrifugálással, ultracentrifugálással (izolálására használt vírusok, sejtalkotók, makromolekuláris vegyületek) [3].

Tisztítás termék

Megvitatása módszerek kaphatunk viszonylag durván tisztított készítmények. Számos célra, például tisztítás elegendő, és azt kell használni, mert az egyszerű eljárást használó technológia olcsó reagensek termékeket eredményezhet alacsony költségek mellett. Néha azonban arra van szükség, s így igen tisztított készítmények (például, átvételét a termékek alkalmazása a gyógyászatban mint terápiás vagy diagnosztikai szerek, valamint a kutatás a molekuláris biológia, biokémia célra, Bioorganic Chemistry and t. D.) [1].
stb