固液分离助力“大肠杆菌”上下游分离工艺开发

上海戴宝机械

  “管式离心机”在生物行业分离大肠杆菌的应用                  

随着生物技术的飞速发展，管式离心机作为一种重要的分离设备，在生物行业中扮演着日益重要的角色。本文综述了管式离心机的固液分离收菌工艺，可助力下游产品的快速开发，常见大肠杆菌上下游工艺分享（发酵、收集菌体、破壁、二次离心、纯化层析）。
一、引言
大肠杆菌 也被称为 E.coli，是一种直杆状、棒状的细菌，它大约2微米，菌体直径大约0.25——1微米，算是一种中等大小的杆菌了。

大肠杆菌

作为生物实验中常用的微生物之一，E.coli是目前应用比较广的外源基因表达体系，E.coli的遗传背景和生物特性研究已相当彻底，有很多不同抗药性、不同营养依赖型和不同校正突变型的菌种供选择应用，可以根据不同的载体而选择不同的菌种；其繁殖能力强，培养简单、操作方便、遗传稳定；大规模发酵成本低，具有巨大的生产潜力；且下游工艺简单、易于控制。其分离与纯化对于后续的生物学研究具有重要意义。
二、工作原理
当混合物（如乳浊液）进入离心机的转鼓时，由于转鼓的高速旋转，会产生强大的离心力场。这个离心力场会使得料液沿转鼓内壁向上流动，从而实现液体的分离。在这个过程中，密度较大的固体颗粒会沉积在转鼓的内壁上，形成沉渣层，而密度较小的液体则会通过转鼓上部的出口排出。


三、实际应用效果评估
安徽某企业大肠杆菌在发酵培养后涉及的菌体分离工艺


上游工艺

• 将带有目标质粒的大肠杆菌发酵液需要在洁净区的发酵罐中发酵完成
  

   
菌体收集

• 采用管式离心机进行离心收集
  

   

• 将待处理的大肠杆菌发酵液使用蠕动泵通过进料管进入管式离心机的转鼓内。
• 在转鼓内，发酵液受到高速旋转产生的离心力作用，固体颗粒(包括大肠杆菌)和液体开始分离。
• 通过调整转速和离心时间等参数，可以实现对大肠杆菌的高效分离。
• 分离后澄清的液体可以通过出口排出，大肠杆菌可以通过打开转鼓取出。
  

离心物料	进料流量	单次离心时间	单次卸料时间
大肠杆菌发酵液	约60L/H(小时)	40min	30min
分离量	固渣量	固含率	离心次数
40L	3KG	约7.5%	1次

在实际生产过程中，菌种经培养、发酵等工艺处理后得到所需的菌体，这类菌体通常具有较高的粘性，普通的过滤方法不能完全提取菌体，回收率低，并且提取后的菌体水分也高。戴宝管式离心机可完全提取此类菌体，回收率高，活性好，提取后的菌体水分更低，为后续的下游制剂提供了高质量的产品。
下游工艺

• 加缓冲液搅拌，进入台式离心机二次离心
• 取固渣进入均质机破壁，获得包涵体
• 进入进入冷冻离心机再次离心，再取固渣进行裂解复性，将其反应为活性蛋白质
• 最后纯化层析，制作干扰素蛋白质
  

五、管式离心机分离大肠杆菌的优势

• 菌体采集率高，菌体水分少。
• 操作简便，有效提高了生产效率。
  

六、结论
上游工艺大肠杆菌发酵液中的杂质很多，其中有些杂质不仅直接影响成品质量和得率，同时对后续的提取和精制有很大的影响，因此，在前期预处理时，也必须采用适当方法使这些杂质沉淀，用管式离心机固液分离以利于后面的提取、精制过程能够顺利进行。用于大肠杆菌发酵液固液分离的主要是离心分离，我们采用离心机高速旋转产生的离心力来实现发酵液的固液分离，离心机分离大肠杆菌具有分离速度快、分离效率高，液体澄清度好等优点。

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学习了，谢谢提供分享。