Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

Автор Н.С. Егоров, В.Д.Самуилов, А.В. Олескин

рименяют более высокоскоростные центрифуги и фильтры с меньшим диаметром пор (часто мембранные), чем при сепарации клеток. В большинстве биотехнологических процессов клеточные стенки отбрасывают как балласт, но возможно и промышленное получение компонентов клеточных стенок как целевого продукта.

§ 3, Отделение и очистка продуктов

Выделение целевого продукта из культуральной жидкости или гомогената разрушенных клеток проводят путем его осаждения, экстракции или адсорбции.

Осаждение растворенных веществ возможно физическими (нагревание, охлаждение, разбавление или концентрирование раствора) или химическими воздействиями, переводящими отделяемый продукт в малорастворимое состояние. Так, в присутствии соединений калия пенициллин переводят в кристаллический осадок. Белки отделяют добавлением сульфата аммония или органических растворителей (этанола, ацетона). Нуклеиновые кислоты осаждают с помощью полииминов, основные группы которых вступают во взаимодействие с их фосфатными группами. Важной современной модификацией метода является аффинное осаждение (см. ниже).

Экстракцию можно подразделить на твердо-жидкофазную, при которой продукт из твердой фазы переходит в жидкую, и жидко-жидкофазную — перевод продукта из одной жидкой фазы в другую.

К твердо-жидкофазной экстракции относится простое обливание твердого образца водой с целью извлечения из него растворимых веществ, например солей металлов из руд, подвергнутых бактериальной обработке, или растворимых продуктов из массы субстрата (соломы и т.д.) при твердофазном культивировании. Широко применяют органические растворители, в частности экстракцию клеточной массы ацетоном, переводящим в раствор ряд липидных и белковых компонентов.

Жидко-жидкофазная экстракция органическим растворителем часто применяется для извлечения из культуральной жидкости антибиотиков, витаминов, каротиноидов, липидов, некоторых гидрофобных белков. Витамин В12 экстрагируют фенолом и его производными (крезол, другие алкилфенолы, галогениды), высокоспецифичным экстрагирующим растворителем служит бензи-ловый спирт, особенно в щелочных условиях. Такие фосфолипиды, как фосфатидилэтаноламин или фосфатидилхолин, извлекают путем экстракции хлороформом.

Эффективность экстракции может быть повышена: i) переходом от однократной обработки экстрагирующим агентом к многократной, когда растворитель, насыщенный экстрагированным продуктом, заменяют свежим растворителем; 2) выбором оптимального растворителя, т. е. повышением коэффициента распределения целевого продукта между водной и органической фазами — этот коэффициент показывает, во сколько раз растворимость продукта в одной из несмешивающихся фаз выше, чем в другой; 3) нагреванием экстрагирующего агента и (или) экстрагируемой жидкости, содержащей продукт; 4) понижением давления в аппарате для экстракции, что позволяет вести эффективную экстракцию при невысокой температуре, избегая связанных с нагреванием затрат и риска инактивации продукта.

Полностью избежать нагревания, губительного для многих ценных веществ, позволяют методы холодовой экстракции (криоэкстракции). Она как бы нивелирует различие между твердым субстратом и культуральной жидкостью, поскольку и то и другое находится в замороженном состоянии. Криоэкстракция осуществляется растворителями, кипящими при низких темпе-

нз

ратурах и находящимися при комнатной температуре в газообразном состоянии.

Для экстракции неполярных органических соединений можно использовать жидкий пропан или бутан (температуры кипения —42 и —0,5°С соответственно). При последующем осторожном нагревании до ~0°С кипящий растворитель улетучивается и продукт остается в чистом виде. Органические кислоты, в том числе твердые, малорастворимые в воде, могут быть извлечены из замороженного образца жидким аммиаком (температура кипения —33,5°С) в виде солей аммония. Этот процесс служит примером экстракции, сопряженной с химической реакцией.

Криоэкстракция может использоваться в комбинации с крио-консервацией клеток. Урожай клеток длительное время хранится без потери свойств в условиях глубокого замораживания. Затем одна часть его направляется на экстракцию целевого продукта, другая — на инокуляцию биореактора для нового производственного процесса, третья остается в криобанке.

Экстрагирующий агент может находиться не в жидком, а газообразном состоянии (жидко-газофазная или твердо-газо-

разделяемая смесь

Рис. 12. Катионообменная хроматография (Схематизировано: не показано проникновение катионов в поры частиц геля, изображено лишь поверхностное электростатическое взаимодействие катионов с частицами. Наряду с гелем часто используют ионообменные смолы): а, б — две стадии процесса; / —- частицы геля; 2 — стенка колонки фазная экстракция). Наиболее широко применяется водяной пар.

Адсорбция — распространенный метод отделения продукта — рассматривается как частный случай экстракции, при которой экстрагирующим агентом является твердое тело. Она заключается в связывании вещества поверхн

страница 41
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77

Скачать книгу "Биотехнология. Проблемы и перспективы" (4.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(17.10.2017)