ÔN TẬP LÊN MEN CHƯƠNG 6 PHƯƠNG PHÁP THU HỒI, TINH SẠCH

CHƯƠNG 6 CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HỒI, TINH SẠCH VÀ THU HỒI SẢN PHẨM SAU LÊN MEN Nội dung ‘1 Các phương pháp thu hồi sản phẩm Phương pháp loại bỏ tế bào vi sinh vật và chất rắn 4 phương pháp Lọc, ly tâm, T.

CHƯƠNG 6: CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HỒI, TINH SẠCH VÀ THU HỒI SẢN PHẨM SAU LÊN MEN Nội dung: ‘1 Các phương pháp thu hồi sản phẩm: Phương pháp loại bỏ tế bào vi sinh vật chất rắn: ‘2 Các phương pháp tinh sản phẩm: Có giai đoạn: phương pháp: Lọc, ly tâm, Tách bọt, kết tủa Trong đó: Tạch bọt kết tủa → Cơng nghệ sinh học (sản xuất protein, chất kháng sinh, ) Công nghệ thực phẩm sửa dụng: Lọc Ly tâm 2.1 Giai đoạn đầu tinh sạch: - PP phá vỡ tế bào (dùng cho sp nội bào): pp vật lý, hóa học, học - PP thu hồi tách sp (dùng cho sp bào): Kết tủa, chiết chất lỏng – lỏng, thu hồi dung môi chất dễ bay 2.2 Giai đoạn tinh kỹ thuật sắc ký: → Phương pháp đại cho sản phẩm tinh khiết → CNSH để sx thuốc dược phẩm ‘3 Các phương PP kết tinh, sấy phun, đơng khơ pháp hồn thiện sản phẩm: Sản phẩm đến tay người tiêu dùng đưa vào bảo quản lâu dài Các Phương pháp thu hồi sản phẩm: Mục đích: Mục đích thu hồi sản phẩm tách sản phẩm mong muốn khỏi môi trường lên men Cơng đoạn xử lý thực lọc, ly tâm (tách chất rắn có kích thước lớn tế bào vi sinh vật), dùng enzyme phá thành tế bào, tách phân đoạn, bay hơi, sấy… Cách thức thu hồi Cách thức thu hồi phụ thuộc vào thời gian thu hoạch, đặc điểm hóa học chất thu hồi, lựcion, thành phần môi trường nuôi cấy phụ thuộc: Trong dịch lên men thường chứa sản phẩm trao đổi chất, có sản phẩm mục tiêu với nồng độ thấp (nếu sản phẩm ngoại bào), tế bào sống, tếbào tự phân, chất lại mơi trường ni cấy Vì thành phần chất dịch lên men đa dạng, lại nhạy cảm với yếu tố bên ngồi nên gây khó khăn cho trình thu hồi Nếu thu enzyme ngoại bào lượng dịch có chứa enzyme cần phải xử lý sau thu nhận dịch lên men, hiệu suất thu hồi enzyme khó phán đốn gây hạn chế cho việc tính tốnphương thức thu hồi Sự hình thành chất màu trình lên men gây trở ngại cho thu hồi chúng liên kết với resin giống enzyme Nếu dư chất phá bọt dịch lên men gây ảnh hưởng đến hệ thống lọc tinh Khi lượng ion môi trường sản xuất cao dẫn đến việc cần phải pha lỗng dịch trước đưa vào cơng đoạn xử lý Để tránh biến đổi chất lượng, trình thu hồi cần thực nhanh Kỹ thuật thiết bị lựa chọn cần dựa đặc điểm môi trường lên men, nồng độ đặc tính lý hóa sản phẩm lên men, yêu cầu thị trường mục đích sử dụng, chất lượng sản phẩm lực công nghệ, lực tài nhà sản xuất Trong số trình lên men thu hồi sản phẩm protein tái tổ hợp kháng thể đơn dịng, chi phí thu hồi sản phẩm chiếm 80-90% tổng chi phí xử lý Chi phí cao đơi ảnh hưởng đến mục tiêu chung số trình lên men Tại thời điểm thu hồi sinh khối, môi trường cịn chứa vi sinh vật, mảnh tế bào số sản phẩm trao đổi chất khác Tất yếu tố có xu hướng làm tăng khó khăn việc phục hồi sản phẩm Để đảm bảo cho việc thu hồi tốt sản phẩm, tốc độ hoạt động yếu tố quan trọng sản phẩm lên men có tính chất khơng bền Do đó, thiết bị chế biến phải loại có kích thước phù hợp để đảm bảo mơi trường dùng để thu hoạch xử lý khoảng thời gian định thích hợp Cũng cần lưu ý bước thiết bị sử dụng không đạt hiệu quản 100% có xuống cấp sản phẩm Ngay tỷ lệ thu hồi mỗibước cao, ví dụ 90% sau bước thu khoảng 60% sản phẩm ban đầu Vì vậy, số lượng bước máy móc thiết bị sử dụng cần đạt số lượng tối thiểu để thu hồi sản phẩm Việc chọn quy trình Sản phẩm thu nhận sản phẩm nội bào (các protein hay enzyme nằm tế bào) hay sản phẩm ngoại bào (là sản phẩm thu hồi sản phẩm tiết môi trường); dựa vào tiêu chí Nồng độ sản phẩm dịch lên men; sau: Các tính chất vật lý hóa học sản phẩm (để đưa phương án thu hồi tối ưu cho trình tinh sau); Mục đích sử dụng sản phẩm; Độ tinh khiết thấp chấp nhận được; Mức độ nguy sinh học sản phẩm môi trường lên men; Các tạp chất môi trường lên men; Giá thị trường sản phẩm Loại bỏ tế bào vi sinh vật chất rắn có kích thước lớn mục đích giai đoạn đầu q trình thu hồi sản phẩm ngoại bào Hệ thống máy lọc máy ly tâm thường sử dụng cho mục đích Tiếp theo dịch lên men phân đoạn chiết tách nhờ đưa vào hệ thống phân đoạn chính, hệ thống lọc tinh, hệ thống đảo chuyển áp suất thẩm thấu, hấp phụ, trao đổi ion, lọc gel, sắc ký, chiết tách hệ dịch lỏng - lỏng, chiết tách dịch lỏng hai pha đông tụ Sau phân đoạn có chứa sản phẩm mong muốn tinh chế cách đông tụ phân đoạn Để đạt độ tinh cao nên dùng kỹ thuật sắc ký kết tinh để thu hồi sản phẩm Để vận hành xử lý nhanh với quy trình đơn giản thay đổi số đặc tính dịch lên men nhờ số kỹ thuật sau: Tuyển chọn chủng vi sinh vật không sinh sắc tố tạo sản phẩm trao đổi không mong muốn; Tối ưu điều kiện lên men để làm giảm sản xuất sản phẩm trao đổi chất khơng mong muốn Thu hồi xác thời điểm sinh tổng hợp sản phẩm cao; Kiểm soát pH sau thu hồi; Xử lý nhiệt độ sau thu hồi; Bổ sung chất gây kết tụ; Dùng enzyme phân hủy thành tế bào Lưu ý lên men thu hồi sản phẩm hai giai đoạn liên tục q trình có tác động tương hỗ Các yếu tố liên quan bao gồm thời gian thu hoạch, sản xuất phân tử màu, lực ion thành phần môi trường nuôi cấy Dịch với khối lượng lớn cần phải xử lý sau thu nhận dịch lên men, hiệu suất thu hồi enzyme khơng dự đốn được, điều gây khó khăn cho việc thiết lập kế hoạch thu hồi sản phẩm Các sắc tố gây trở ngại lớn cho quy trình thu hồi chúng liên kết với resin giống enzyme Chất phá bọt lại dịch lên men làm ảnh hưởng đến hệ thống lọc tinh nhựa trao đổi ion sử dụng giai đoạn trình thu hồi tinh Cần có thử nghiệm để lựa chọn chất phá bọt thích hợp cho lên men Phần giới thiệu hình thức thu hồi sản phẩm lên men thông qua việc loại bỏ tế bào vi sinh vật chất rắn (bằng phương pháp lọc, ly tâm, tách bọt, kếttủa), (ii) bảo quản vi sinh vật sau tách (iii) cô đặc , tinh , bảo quản thu hồi sản phẩm lên men dạng khác Các phương pháp Các tế bào vi sinh vật chất khơng hịa tan tách khỏi môi trường nuôi cấy cách lọc ly tâm Do tế bào thu hồi sản phẩm vi khuẩn có kích thước nhỏ nên sử dụng thêm chất trợ lọc để cải thiện tốc độ lọc Phương pháp xử lý nhiệt keo tụ sử dụng kỹ thuậtđể tăng tốc độ lắng ly tâm Chất keo tụ dùng để hỗ trợ thu hồi sản phẩm Chitosan polyacrylamide sử dụng làm đông tụ mảnh vụn tế bào protein hòa tan dịch lên men 1.1 Lọc: Lọc q trình phân riêng hỗn hợp khơng đồng mặt kích thước qua lớp lọc Các phân tử có kích thước lớn kích thước lỗ lớp lọc giữ lại bên trên, dung dịch xuyên qua lọc áp suất dư so với áp suất bên vật ngăn Phương pháp sử dụng để thu sinh khối chủng vi sinh vật có kích thước tế bào lớn Tế bào vi sinh vật lớn, lọc càngnhanh hiệu suất lọc cao Tuy nhiên phương pháp lọc thường áp dụng trường hợp thu nhận sinh khối tảo kích thước lớn, cịn chủng vi sinh vật khác kích thước nhỏ, lọc khơng hiệu Lọc trình phổ biến sử dụng tất quy mô để tách hạt lơ lửng khỏi chất lỏng khí, sử dụng mơi trường xốp giữ lại hạt cho phép chất lỏng khí qua Yếu tố ảnh ‘1 Các tính chất dịch lọc, đặc biệt độ nhớt mật độ nó; hưởng đến việc lựa ‘2 Bản chất hạt rắn, đặc biệt kích thước hình dạng chúng, đặc điểm phân bố kích thước; chọn thiết bị phù ‘3 Tỉ lệ chất rắn/lỏng; hợp để đáp ứng ‘4 Sự cần thiết phải thu hồi phần rắn lỏng hai; yêu cầu quy định ‘5 Quy mô hoạt động; với chi phí tổng thể ‘6 Điều kiện vơ trùng hay không; tối thiểu, bao gồm: ‘7 Áp suất chân khơng để đảm bảo tốc độ dịng chảy chất lỏng Phân loại: Dựa hoạt động trình lọc, chia loại lọc lọc liên tục lọc không liên tục - Trong lọc liên tục chất cặn dịch lọc xả liên tục không bị gián đoạn - Lọc không liên tục chất cặn dịch lọc thu theo đợt trình lọc Để trình lọc đạt hiệu quả, tùy thuộc vào loại sản phẩm mà sử dụng cấp lọc khác Dựa tính chất q trình lọc chia cấp lọc là: - Lọc thô loại bỏ lượng lớn chất rắn - Lọc tinh, lọc khuẩn, siêu lọc, lọc nano, lọc thẩm thấu ngược loại lượng nhỏ chất rắn Lọc thơ: Lọc thơ: Mục đích loại bỏ chất rắn lơ lửng thơ có dung dịch lỏng Cơ sở hoạt động dựa áp lực đẩy qua màng lọc với dòng chảy cố định để thu giữ tái tạo nguồn chất lỏng việc loại bỏ cặn Kích thước hạt loại bỏ từ 50-2000 micron (là dạng hạt mà mắt thường nhìn thấy được) Lọc tinh Lọc tinh: Mục đích loại bỏ hạt chất rắn lơ lửng có kích thước nhỏ so với giai đoạn lọc thơ Q trình xử lý dùng cho kích thước hạt loại bỏ dao động từ 1-50 micron Lọc MF Lọc khuẩn hay gọi vi lọc (MF - Micro Filtration): Là q trình lọc vật lý, chất lỏng bị nhiễm truyền qua lớp màng có kích thước lỗ đặc biệt nhỏ để ngăn chặn tạm thời, loại bỏ vi sinh vật hạt lơ lửng từ trình tinh chất lỏng Quá trình thường sử dụng kết hợp với quy trình tách khác siêu lọc thẩm thấu ngược để cungcấp dịng sản phẩm mong muốn Kích thước hạt loại bỏ từ 0,1-0,9 micron Siêu lọc Siêu lọc (UF - Ultra Filtration): Là loạt màng lọc có khả chịu áp lực làm giảm gradient nồng độ thông qua màng bán thấm Chất rắn lơ lửng hịa tan số phân tử có kích thước lớn giữ lại, nước chất tan với trọng lượng phân tử thấp lọc qua màng bán thấm Quá trình tách sử dụng ngành công nghiệp, tập trung cho giải pháp phân tử, đặc biệt giải pháp protein Công nghệ không khác so với công nghệ vi lọc, hai thực trình lọc dựa khả giữ lại hạt Điểm khác khả tách màng, tạo khả hấp thụ, khuếch tán chất Màng xác định khối lượng phân tử cắt (MWCO -) màng tế bào sử dụng Kích cỡ hạt loại bỏ từ 0,010,09 micron Lọc Nano Lọc nano: Là trình sử dụng màng lọc loại bỏ chất rắn hòa tan nước với mục đích làm mềm nước loại bỏ việc khử trùng sản phẩm Đây phương pháp sử dụngrộng rãi ứng dụng chế biến thực phẩm sữa khả khử khống Kích thướchạt loại bỏ từ 0,001-0,009 micron Lọc thẩm thấu Lọc thẩm thấu ngược (RO-): Là công nghệ sử dụng để loại bỏ phần lớn chất gây ô nhiễm từ nguồn nước cách đẩy nước ngược áp lực qua màng bán thấm Q trình loại bỏ nhiều loại phân tử ion, bao gồm vi khuẩn Được sử dụng q trình cơng nghiệp sản xuất nước uống Kết chất tan giữ lại phía áp lực màng sản phẩm tinh khiết phép sang phía bên màng Để có tính chọn lọc, lớp màng không cho phép phân tử lớn ion qua lỗ màng cho phép thành phần nhỏ (dung môi) qua màng cách tự Sự chuyển động dung môi tinh khiết điều khiển để giảm lượng tự hệ thống cách cân nồng độ chất tan bên màng, tạp áp suất thẩm thấu Kích thước hạt loại bỏ 0,0001-0,0009 micron Chất trợ lọc: Chất trợ lọc sử dụng phổ biến để lọc vi khuẩn chất lơ lửng mịn gel Khi trộn với huyền phù tế bào ban đầu, giúp cải thiện độ xốp lớp lọc giúp tốc độ dịng chảy nhanh Ngồi ra, cịn có tác dụng tác nhân giúp lỗ lọc thơng thống hơn, ngăn ngừa tượng bít tắc lỗ lọc Chất trợ lọc loại bột mịn dùng để hỗ trợ trình lọc cách tạo thành lớp bã bổ sung bề mặt lọc, làm tăng khả giữ pha rắn giảm trở lực pha lỏng Các yêu cầu chất ‘1 Trên bề mặt lọc phải tạo lớp bã có độ xốp lớn (e = 0.85 – 0.90), kích thước lỗ xốp bé ‘2 Bề mặt riêng bột trợ lọc khơng q lớn (vì bề mặt riêng lớn kích thước hạt bé trở lực lớn) trợ lọc: ‘3 Giới hạn thành phần cỡ hạt bột trợ lọc phạm vi hẹp (hạt đồng nhất) ‘4 Khối lượng riêng bột trợ lọc không lớn (KLR lớn làm phân lớp dịch huyền phù) ‘5 Độ nén áp suất khơng cao ‘6 Khơng hịa tan phải trơ mặt hóa học pha lỏng dịch huyền phù Cách sử dụng chất ‘1 Hoà bột trợ lọc vào huyền phù (khoảng 0,01-4%), cách thường dùng cho hệ thống lọc liên tục trợ lọc: theo cách ‘2 Phủ lớp bột trợ lọc lên bề mặt màng lọc với độ dày khoảng từ 0,8-2,5mm tương ứng với khối lượng khoảng 0,10,75kg/m2 Cách thường dùng trường hợp lọc gián đoạn (theo mẻ) Các loại bột trợ lọc ‘1 Diatomit: Được sử dụng rộng rãi để dùng cho q trình trợ lọc Do cấu trúc diatomit có lỗ xốp lớn nhiều khoảng thường dùng bao trống nên vật liệu có khả thấm hút cao Diatomit có tính trơ mặt hố học, suất lọc cao (tốc độ lọc lớn), có khả gồm: diatomit, tách hạt chất rắn có kích thước < 0,5mm Diatomit nhẹ chịu nén, giữ 90% perolit, amiang, khoảng trống thường dùng perolit mùn cưa, than hoạt ‘2 Perolit: Là loại khoáng chất gốc dung nham núi lửa trông giống thủy tinh, perolit đượcsử dụng làm chất trợ lọc Perolit tính, … đặc thơ diatomit nên giữ lại hạt tạp chất có kích thước >1 mm ‘3 Nhóm zeolit: Clinoptilolit loại zeolit sử dụng nhiều q trình lọc có khả giữ hạt tạp chất lỗ xốp hay bề mặt thơ ráp ‘4 Cellulose: Là vật liệu hữu phù hợp cho việc lọc sơ chất lỏng đòi hỏi độ tối ưu, sử dụng làm chất kết dính Cấu trúc sợi cellulose tạo thành bánh lọc thấm tốt, có khảnăng hấp thụ trầm tích, hạt mịn cách an toàn hiệu Hỗ trợ lọc cellulose có ưu điểm sau: khả hấp phụ cao, tính thấm cao, tuổi thọ dài ‘5 Amiang (hay gọi asbestos) tên gọi chung loại sợi khoáng silicat, thường hay dùng làm bánh lọc cho mơi trường có chứa citric acid Do có nhiều khuyến cáo khơng an tồn sử dụng vật liệu nên chúng lựa chọn ‘6 Bột talc silicat magie hydrat tự nhiên, có chứa lượng nhỏ silicat nhơm Bột talc thường sử dụng dược phẩm chất trợ lọc, thường làm dạng phụ gia trộn tạo huyển phù trước trình lọc Cách bổ sung chất Bổ sung chất trợ lọc vào dịch lên men thực theo cách: kỹ thuật phủ (pre- coating) kỹ thuật trộn (body mix) trợ lọc vào dịch lên ‘- Kỹ thuật phủ chất trợ lọc trộn lên tạo thành dịch huyền phù lọc trước sau dịch cần lọc tiến hành lọc ‘- Kỹ thuật trộn tỷ lệ nhỏ chất trợ lọc (0,1-,.5%) thêm vào bùn lọc Bùn tuần hoàn qua lọc men: thu dịch lọc suốt Các thiết bị lọc: ‘1 Lọc theo mẻ dựa nguyên lý áp suất: lọc lá, lọc lọc khung ‘2 Lọc theo mẻ dựa nguyên lý trọng lực: lọc trống quay, đĩa quay ‘3 Nguyên lý chân không: trống quay, đai, đĩa quay ‘- Trong trinh thu hồi, tốc độ thời gian ly tâm cần quan tâm ‘- Mặc dù lọc phương pháp dễ sử phịng thí nghiệm quy mơ sản xuất, có nhược điểm vi khuẩn giữ lại bánh lọc trộn với lượng đáng kể chất trợ lọc Do đó, việc thu hồi vi khuẩn từ môi trường nuôi cấy mà khơng có tạp nhiễm chất trợ lọc quan tâm Mặt khác, ly tâm cho phép thu chất lỏng nuôi cấy sinh vật, không bị thay đổi diện vật liệu ngồi ‘- Trong q trình thu hồi, tốc độ thời gian ly tâm cần quan tâm Máy ly tâm thường chạy tốc độ tối đa cho phép làm tăng hiệu phân tách Tuy nhiên, lý kinh tế, điều lúc thực được, đặc biệt thu hồi sản phẩm với thể tích lớn Phân loại: ‘- Máy ly tâm liên tục hoạt động cách dòng vật chất liên tục vào máy cặn lắng thu thập chất bề mặt Máy ly tâm chia thải liên tục thành loại: máy ly tâm liên tục máy ly tâm gián đoạn 1.2 Ly tâm ‘- Máy ly tâm không liên tục loại hoạt động không liên tục, nạp lại lần chạy với môi trường lên men thu hồi Máy ly tâm sử dụng cho phòng thí nghiệm: Sử dụng ly tâm số dịch lọc có đặc tính như: 1.3 Tách bột: Máy ly tâm dùng cho lên men phịng thí nghiệm với dung tích từ 10 ml đến lít loại không liên tục từ khoảng 200 ml đến nhiều lít cho loại máy ly tâm liên tục Các nhà sản xuất có xu hướng cung cấp máy đa năng, làm lạnh, có khả sử dụng loạt góc đầu xoay, số trường hợp sử dụng rotor hoạt động liên tục Vi sinh vật hạt có kích thước nhỏ tách khỏi mơi trường lên men cách sử dụng máy ly tâm Mặc dù máy ly tâm có chi phí cao nhiều so với lọc, nhiên lại cần thiết lọc số dịch lọc có đặc tính như: ‘- Lọc chậm khó khăn; ‘- Các tế bào vật chất lơ lửng khác phải thu lại mà không phép sử dụng chất trợ lọc; ‘- Cần phải phân tách liên tục theo tiêu chuẩn vệ sinh cao ‘- Phương pháp số nhà nghiên cứu sử dụng để thu thập sinh vật từ môi trường ‘- Vi sinh vật đưa lên bề mặt khơng khí bị vướng vào bọt bọt liên tục hình thành ‘- Sau thu thập, bọt thu gọn sinh vật phục hồi dạng huyền phù tập trung ‘- Bằng cách sử dụng chất hoạt động bề mặt cation ethyl hexadecyl dimethylammonium bromide, Grief Wang (1967) nghiên cứu phân tách bọt sáu loài vi khuẩn, Escherichia coli, Proteus vulgaris, Serratia marcescens, Bacillus cereus Bacillus subtilis Thiết bị sử dụng cho kỹ thuật phá bọt đơn giản giá thành thấp bao gồm ống trụ Pyrex 9,6cm x 82cm (Hình 6.1) Khí nitơ phun vào xi lanh thơng qua thiết bị sục khí thủy tinh thiêu kết có độ xốp 50m Bọt hình thành loại bỏ liên tục từ cổng nằm độ cao khoảng 20cm so với mức huyền phù vi khuẩn ban đầu, tức khoảng 35cm so với đáy xi lanh Bước thực theo kỹ thuật Rubin &cs (1966) cách sử dụng loại máy làm lạnh để tinh chỉnh kích thước bong bóng khí tạo máy phun nước chất keo tụ (như phèn) để làm đông tụ vi khuẩn trước thu thập Gaudin & cs (1962) nghiên cứu ảnh hưởng NaCl muối vơ khác q trình tuyển E coli tìm thấy chất để hỗ trợ việc thu nhận vi sinh vật đáng kể Sơ đồ dòng chảy cho phương pháp tách bột 1.4 Kết tủa: Điểm đẳng điện: Bản chất: Tác nhân: Sau q trình lên men cơng nghiệp, việc thêm chất keo tụ vào môi trường lên men để hỗ trợ khử nước điều phổ biến ‘- Việc sử dụng chất keo tụ thực rộng rãi ngành xử lý nước thải để loại bỏ tế bào vi sinh vật chất keo lơ lửng ‘- Khi tế bào vi sinh vật tụ lại thành khối, có mật độ với tế bào riêng lẻ, chúng lắng đọng nhanh đường kính hạt tăng lên (định luật Stokes) Q trình lắng đọng đạt cách tự nhiên với chủng men bia lựa chọn, đặc biệt thùng lên men làm lạnh vào cuối trình lên men, dẫn đến việc làm bia cách tự nhiên Vi sinh vật dung dịch thường giữ đơn vị riêng biệt theo ba cách Đầu tiên, bề mặt chúng tích điện âm để đẩy Thứ hai, thành tế bào ưa nước chúng hình thành lớp vỏ liên kết với tế bào hoạt động rào cản để tập hợp Cuối cùng, hình dạng bất thường thành tế bào (ở cấp độ phân tử), trở ngại không gian đóng góp phần Phần lớn chất keo tụ sử dụng đa điện giải, hoạt động cách trung hịa điện tích tương tác kỵ nước để liên kết tế bào với Kết tủa thực giai đoạn khác trình thu hồi sản phẩm Đây trình cần thiết để làm giàu sản phẩm, làm giảm khối lượng vật liệu xử lý Từ thu số sản phẩm loại bỏ số tạp chất từ dịch lên men Phương pháp kết tủa sử dụng tương đối rộng rãi để thu nhận phân tử sinh học, đặc biệt protein enzyme Có nhiều cách khác để tủa, tác nhân sử dụng phổ biến để làm kết tủa chất cần thiết bao gồm acid, bazơ, muối, dung môi hữu cơ, polymer không ion, điểm đẳng điện, ion kim loại Kết tủa axit Acid bazơ để sử dụng để thay đổi pH dung dịch đạt đến điểm đẳng điện hợp chất, pH pI Khi bazo: khơng có điện tích tổng thể phân tử độ hịa tan bị giảm Kết tủa muối ‘- Đây phương pháp phổ biến để kết tủa protein enzyme Một protein enzyme chứa nhóm thay đổi khác khả hòa tan protein, enzyme tùy thuộc vào nhiều yếu tố: đặc tính lý hóa tự nhiên protein, enzyme pH, nhiệt độ, nồng độ muối, phân cực dung môi… ‘- Các muối amoni natri sunfat sử dụng để thu hồi phân đoạn protein vừa làm trung hòa điện vừa loại bỏ lớp vỏ hydrate phân tử protein mà khơng làm ảnh hưởng đến hoạt tính cấu trúc enzyme protein Các protein khác bị kết tủa với nồng độ muối khác nhau, dùng muối nồng độ khác để tách riêng protein khỏi hỗn hợp chúng Ở nồng độ muối thấp, tính tan protein tăng nhẹ Ở nồng độ muối cao, tính tan protein giảm mạnh ‘- Hiệu kết tủa protein muối anion khác khác nhau, xếp theo thứ tự tăng dần sau: thiocyanate → nitrate → acetate/chloride → sulphate → phosphate → citrate Kết tủa dung Dextran kết tủa khỏi nước dùng cách thêm methanol Ethanol acetone lạnh sử dụng cho kết môi hữu cơ: tủa protein thay đổi tính chất điện mơi dung dịch Ngun tắc phương pháp dựa vào trình solvat hóa nước nhữngprotein mang điện tích Sự ưa nước giảm nồng độ dung môi tăng, giảm số điện môi dung dịch Các phân tử xung quanh vùng kỵ nước phân tử protein bị thay cácphân tử dung môi, làm cho phân tử protein tiến gần tạo nên lực tương tác tĩnh điện lưỡng cực Phân tử protein tập hợp lại kết tủa Lực đẩy phần kỵ nước phân tử protein không đáng kể chúng bị bao quanh phân tử dung môi Kết tủa ‘- Các polyme không ion polyethylen glycol (PEG) sử dụng q trình kết tủa protein tương tự polymer không ion: dung môi hữu Nguyên tắc phương pháp cho thêm chất không ion vào dung dịch protein làm cho số lượng phân tử nước tương tác với protein giảm xuống Các chất thường sử dụng dextran polyethylen glycol ‘- Quá trình tương tác cấu tử protein xảy dung dịch protein có nồng độ cao, hay pH mơi trường vượt ngồi điểm đẳng điện Tuỳ thuộc vào trọng lượng phân tử củaprotein mà chọn loại polymer khơng ion thích hợp bổ sung vào dung dịch protein Tươngtự trường hợp tủa protein phương pháp điểm đẳng điện, giá trị pH định (sau thêm polymer không ion) khả hịa tan protein giảm xuống Kết tủa Nguyên tắc phương pháp dựa nguyên tắc mức độ kết tủa protein phụ thuộcvào pH dung dịch protein Ở phương pháp điểm pH thấp, protein tích điện dương nhóm amide bị proton hóa (thu nhận proton), pH cao, protein tích điện âm nhóm đẳng điện: carboxyl phân tử protein bị proton (mất H+) Tại giá trị pI (Isoelectric point - điểm đẳng điện), protein khơng tích điện, điều làm giảm tính tan protein (độ hòa tan protein thấp nhất) protein khơng cịn khả tương tác với mơi trường, đó, phân tử protein tách khỏi môi trường kết tủa Kết tủa Ion kim loại gắn với phần phân tử protein Ưu điểm phương pháp kết tủa protein ion kim loại: dung dịch lỗng Các ion kim loại chia làm ba nhóm: (1)Các ion Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Zn2+ Cd2+ gắn chặt vào acid carboxylic hợp chất có chứa nitrogen; (2) Các ion Ca2+, Ba2+, Mg2+ Pb2+ gắn với nhóm chức acid carboxylic; (3) Các ion Ag2+, Hg2+, Pb2+ gắn chặt với nhóm có chứa lưu huỳnh Giới thiệu chung: CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT TINH SẠCH SẢN PHẨM Vào cuối q trình lên men, mơi trường lên men cuối cùng, cịn gọi dịch lên men bình lên men chứa sản phẩm đích lưu trữ tế bào chủ (sản phẩm nội bào) lơ lửng trực tiếp môi trường nuôi cấy (sản phẩm ngoại bào) Dịch lên luôn phải trải qua giai đoạn lọc hay ly tâm để thu hồi dịch lọc hay sinh khối, sau thu hồi sản phẩm cách chiết, siêu ly tâm hay kết tủa Giai đoạn gọi giai đoạn đầu thu hồi hay tinh giai đoạn đầu Tổng quan: Cơ sở thực dựa năm quy tắc tự nghiệm (heuristic rules) là: Tinh sản phẩm sinh học cần xác định rõ tinh cho mục đích nghiên cứu hay tinh để sản xuất thương mại Thông thường, sản phẩm cho ứng dụng công nghiệp không yêu cầu độ tinh khiết cao Mặt khác, sản phẩm trị liệu y học cần phải đạt độ xác tiêu chuẩn cao độ tinh khiết chí lên đến độ đồng Tùy thuộc vào mức độ tinh khiết cần thiết, giao thức tinh sản phẩm phát triển Ngoài ra, việc lựa chọn quytrình phụ thuộc nhiều vào đặc tính sản phẩm mục tiêu thành phần không mong muốn (tạp chất) Quy trình tách tinh lựa chọn phải không ảnh hưởng đến chất cấu trúc sản phẩm mục tiêu ‘1 Tạp chất dễ loại bỏ nên loại bỏ trước tiên ‘2 Tạp chất nhiều nên loại bỏ ‘3 Quy trình phân tách phải có tính chọn lọc cao cách tập trung vào khác biệt lớn tính chất sản phẩm mục tiêu tạp chất Các tính chất bao gồm dạng vật lý (rắnhoặc lỏng), kích thước, mật độ, độ hịa tan (trong nước dung mơi), điện tích ion, tính kỵ nướcvà liên kết thụ thể (ligand) đặc hiệu ‘4 Quy trình sử dụng lực tách khác nên chọn thực theo trình tự tối ưu ‘5 Các bước tinh đòi hỏi khắt khe tốn nên thực sau CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN ETYLIC Hồ hố: gạo trương nở chuyển thành cơm ? Vì phải trải cơm để nguội rắc men vào → Để tạo đk Hiếu Khí cho nấm mốc nấm men hoạt động: Nấm mốc chuyển hoá tinh bột thành đường, Nấm men làm tăng sinh khối Rắc men Lên men Cho vào chum bọc vải đỏ để Ủ lên men qt Ủ, ban đầu kk chum, nấm men & nấm mốc hoạt động - Hàm lượng rượu có thấp 12-15% Chưng cất ngưng tụ - Thu sp rượu với nồng độ cao - HH hơi: rượu, andehit, chất thơm, rượu đa chức Phân biệt cồn & rượu ▸Cồn: kn dùng để dung dịch rượu etanol có nồng độ cao >50% Cồn Thực phẩm Đượng sử dụng để đốt Pha thành rượu để uống Cồn Công nghiệp Sử dụng để làm xăng sinh học Sạch, lỡ có lẫn tạp chất khơng Nồng độ tinh khiết uống DD etanol có nồng độ cao Chưa khơng cần loại bỏ tạp chất Lên men (Nguyên liệu: từ đường nguyên liệu biến đổi thành Sẽ sx đường hoá học đường) Sau lên men phải chưng cất: nghiêm ngặt, loại bỏ (metanol: độc, gây nguy hiểm , rượu đa chức) ▸Rượu - Chỉ hợp chất có gốc - OH - Trong cs, loại đồ uống có chứa etanol với nồng dộ thấp