Фракционирование экстрактов биомассы
Полученные с помощью биосинтеза (ферментации) продукты всегда оказываются в сложной смеси с другими продуктами жизнедеятельности той же биосинтетической системы, будь то культура клеток микробов, клеток животных или растений или даже целый организм. Важнейшей задачей биотехнологии является очистка целевого продукта из этой сложной смеси. Целевой продукт может находиться либо внутриклетки, либо вне ее – в культуральной жидкости. Отделяя клеточнуюмассу от культуральной жидкости, мы частично обогащаем целевойпродукт, удаляя из содержащей его смеси соответствующие компоненты – внеклеточные или внутриклеточные соответственно. Однако сложность смеси, в которой оказывается продукт, остается все еще высокой.
В случае если он находится внутри клеток, последние необходимо разрушить, после чего мы переходим к фракционированию многокомпонентного раствора; если же мы имеем дело с внеклеточным продуктом,то сразу можем приступать к фракционированию раствора, что, по сути,является первым этапом очистки целевого продукта. Эта задача является фактической задачей на разделение суспензии и имеет несколько вариантов инженерного решения.
Разделение суспензий.
Одним из способов разделения суспензийявляется седиментация – разделение культуры как дисперсной системына дисперсную фазу и дисперсионную среду (в нашем случае – клеткипродуцента и культуральную жидкость). Разделение фаз в простейшемслучае может быть достигнуто длительным отстаиванием, в процессекоторого клетки продуцента, отличающиеся по плотности от культуральной жидкости, рано или поздно либо выпадут в осадок, либовсплывут. Однако при осуществлении биотехнологических процессовобразуются системы, в которых дисперсная фаза состоит из мелких частиц, мало отличающихся по плотности от дисперсионной среды. Крометого, поскольку мы имеем дело с живой системой, в которой продолжаются биохимические системы, возможно понижение концентрациицелевого продукта за счет деградации его клеточными ферментами. Всеэто приводит к необходимости ускорить процесс разделения системы.
|
|
|
Для этого используют центрифуги (центрифугирование). С их помощьюможно решить следующие технологические задачи:
Ø разделение суспензии на осадок и раствор;
Ø разделение эмульсий на две жидкие фазы различной плотности.
Центрифуги используют как в лабораториях, так и в промышленном производстве. Лабораторные центрифуги представляют собой аппараты периодического действия, в которые загружается определенноеколичество разделяемой смеси, производят в заданных условиях процесс разделения, останавливают и выгружают жидкую фазу и осадок. Впромышленности чаще применяют центрифуги непрерывного действия,позволяющие перерабатывать за один цикл объемы разделяемой смеси,значительно превышающие вместимость ротора.
|
|
|
Скорость осаждения можно регулировать путем подбора соотношения плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды. Одним из вариантов использования этого принципа является центрифугированиев градиенте плотности растворителя. Для этого в состав растворителявводят компонент, дающий растворы высокой плотности. Чаще всегоиспользуются сахароза, некоторые специальные полимеры (фиколл –сополимер сахарозы и эпихлоргидрина, перколл – коллоидные частицысиликагеля, покрытые поливинилпирролидоном) или растворы солей(CsCl, Cs2SO4, CsI и другие соли цезия).
Другие способы разделения суспензий.
Клетки микроорганизмовможно просто отфильтровать от культуральной жидкости, что и используется при стерилизации питательных сред. Но если при стерилизации требования к содержанию микробных клеток в фильтрате оченьвысоки, то при отделении клеток от культуральной жидкости, после выращивания микробной культуры, эти требования гораздо ниже. Эти обстоятельства позволяют использовать при фильтрационном разделениитехнологической культуры материалы более грубые по размерам пор,но обладающие высокой механической прочностью и пропускной способностью. К такого рода материалам относится, в частности, тканьПетрянова (по имени советского ученого-химика). Для осуществленияфильтрации применяется специальная аппаратура – вакуумные фильтрыбарабанного типа, фильтр-прессы, на которых фильтрация идет поддавлением. Существуют также фильтрующие центрифуги, в которыхцентробежная сила используется для продавливания жидкости черезслой фильтрующего материала.
|
|
|
В некоторых случаях при разделении микробных суспензий используют технику флотации, когда в культуру добавляют относительнонебольшое количество несмешивающейся с водой жидкости в мелкораздробленном состоянии. На поверхности раздела капелек этой жидкости и воды сорбируются клетки культуры, и после расслаивания эмульсии микробную массу удается сконцентрировать.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 638; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!