Выделение целевых продуктов

Завершающая стадия биотехнологического процесса -выделение целевого продукта. Стадия выделения продукта существенно зависит от того, накапливается продукт в клетках или он выделяется в культуральную жидкость, или же продуктом является сама клеточная масса (рис.3.1). Наиболее сложно выделение продукта, накапливающегося в клетках. Для этого клетки необходимо разрушить и далее целевой продукт очищают от массы компонентов разрушенных клеток. Выделение продукта облегчается, если он выделяется в культуральную жидкость.

Первым этапом выделения целевого продукта является разделение культуральной жидкости и биомассы - сепарация. Иногда сепарации предшествует специальная обработка культуры - изменение pH, нагревание, добавление коагулянтов и др.

Методы сепарации

  • 1. Флотация - применяется, если клетки продуцента из-за низкой смачиваемости накапливаются в верхних слоях жидкости. Флотацию широко используют для выделения дрожжевых клеток. Процесс флотирования клеток осуществляется путем вспенивания культуральной жидкости. Вместе с пеной из культуральной жидкости удаляется и основная масса дрожжей.
  • 2. Фильтрация - простой и широко применяемый процесс разделения твердых частиц и жидкости при помощи пористой фильтрующей перегородки, скорость которого зависит от пористости фильтрующего материала и давления. Фильтрование при помощи вакуумных насосов существенно ускоряет процесс.
  • 3. Центрифугирование - метод основан на осаждении взвешенных в жидкости частиц с применением центробежной силы. Центрифугирование требует более дорогостоящего оборудования, чем фильтрование. Поэтому его используют, если:
    • а) суспензия микроорганизмов фильтруется медленно;
    • б) поставлена задача максимального освобождения культуральной жидкости от содержащихся частиц;
    • в) необходимо наладить непрерывный процесс сепарации в условиях, когда фильтры рассчитаны только на периодическое действие.

Выделение продукта из клеток

Если целевой продукт содержится в самих клетках, то проводят разрушение клеток - дезинтеграцию - физическими, химическими и ферментативными методами.

К физическим методам можно отнести разрушение клеток под действием ультразвука, замораживания-оттаивания, встряхивания со стеклянными бусами, продавливания через узкое отверстие под высоким давлением, раздавливания замороженной клеточной массы, растирания в ступке, осмотического шока, сжатия клеточной суспензии с последующим резким снижением давления (декомпрессию).

К химическим методам дезинтеграции относят разрушение клеток с помощью толуола, бутанола и других химических соединений.

При использовании ферментативной дезинтеграции клеток используют ферменты, способные разрушать определенные структурные компоненты клеточных стенок микроорганизмов. Например, для разрушения бактериальных клеток применяют лизоцимы яиц, бактерий, актиномицетов или грибов. Для разрушения дрожжей и плесневых грибов используются фосфо-манназа и бета-глюконаза или применяют автолиз. Автолиз -разрушение клеток дрожжей или плесневых грибов под действием собственных гидролитических ферментов. Для этого суспензию клеток инкубируют при 35-45 °C.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >