Лекція № 2
план:
1. Первинні і вторинні метаболіти мікроорганізмів. Біотехнологічні основи культивування мікроорганізмів.
2. Технологічні основи виділення та концентрування біопрепаратів і продуктів мікробного синтезу
питання №1
Культивування мікроорганізмів і клітин різних тканин пов'язано з особливостями асиміляції, дисиміляції, росту і розмноження представників трьох царств живої природи: тварин, рослин і мікроорганізмів. Культури представників зазначених родин різні за формою і змістом. При вирішенні ряду питань біотехнології ветеринарних препаратів зазвичай мають справу з культурами мікроорганізмів (бактерій, грибів, вірусів), а також з культурами тканинних клітин, отриманих з органів або тканин тварин або людини.
Вce живі організми на нашій планеті утворюють різні сполуки первинного метаболізму, такі, як вуглеводи, білки, ліпіди, вітаміни та інші речовини, необхідні для росту і розвитку. Їх зміст і склад залежать від генетичних характеристик об'єктів, стадії онтогенезу і умов зростання.
Крім первинних метаболітів, у деяких організмів (переважно рослин) здійснюється синтез званих вторинних метаболітів, до яких відносяться алкалоїди, терпеноїди, стероїди, фенольні сполуки, ціаногенние глікозиди та ін. Ці низькомолекулярні речовини в багатьох випадках характерні для окремих видів рослин, а їх синтез в значно ший ступеня видоспецифичен, ніж синтез первинних метаболітів.
Основні шляхи синтезу вторинних з'єднань і їх зв'язок з первинним обміном речовин (по С.С. Медведєву, 2004)
Промисловий біотехнологічний процес, в якому виробництва комерційних продуктів використовують клітинні системи або мікроорганізми, зазвичай включає три ключові стадії:
- підготовчу (обробка сировини, використовуваного в якості джерела поживних речовин, і приготування, якщо це необхідно, поживних середовищ);
- біотехнологічну (зростання мікроорганізмів-мішеней у великому - зазвичай обсягом понад 100 л - біореакторі (ферментація) з подальшим утворенням потрібного метаболіти, наприклад антибіотика, амінокислоти або білка (біотрансформація));
- отримання готової продукції (очищення цільового продукту від компонентів культурального середовища або від клітинної маси).
Технологічне обладнання промислового призначення
Початком досліджень по культивуванню мікроорганізмів є 1830 рік, коли Каньяр де Латур, Кютцінг і Шван встановили, що у багатьох бродильних процесах «винні» зростання і розмноження дріжджів та інших мікроорганізмів. Лібіх і багато інших хіміки були противниками такої думки, що загальмувало ці дослідження на 20 років. У 1850 році Луї Пастер, досліджуючи фізіологію дріжджів і бактерій, ввів асептичні методи досліджень і на мінімальних живильних середовищах довів, що спіртово-, молочно, уксусно- і маслянокислое бродіння викликаються різними мікроорганізмами, що володіють різними потребами в поживних речовинах і кисні.
Перша найбільш повноцінна сфера була приготовлена учнем Л. Пастера Роленомв 1869 році для грибів роду Aspergillus.
Хоча в розпорядженні Л. Пастера не було методу чистих культур, але йому з учнями вдалося, користуючись елективних середовищами, довести потребу мікроорганізмів в головних і другорядних компонентах середовища і в джерелах енергії.
У 1870 році Р. Кох ввів в практичну мікробіологію метод чистих культур, які гарантували отримання на запропонованих ним щільних поживних середовищах чистих культур тільки певних видів бактерій.
Потреба в складних речовинах, необхідних для мікроорганізмів і іменованих в даний час «факторами зростання», вперше встановив Вільде в 1901 році. Він довів, що вітамін В є одним з факторів, необхідних для росту дріжджів.
На перших етапах мікробіологічних дослідженні культивування мікроорганізмів здійснювали в пробірках або колбах шляхом вирощування їх на поверхні щільних або рідких середовищ. Для більш об'ємного промислового культивування мікроорганізмів з метою отримання з них різних біопрепаратів стали переходити на використання скляного посуду великої місткості (матраци, бутлі). Причому, в такому посуді вирощували мікроорганізми головним чином на щільних агарових середовищах. Хоча щодо поживних компонентів бульйони не відрізняються від агарових середовищ, але в рідких поживних середовищах вихід бакмасси був нижче, ніж в агарових середовищах. Пов'язано це з тим, що в рідких середовищах аерація мікроорганізмів без примусової подачі кисню була значно гірше.
ГЛИБИННИЙ СПОСІБ КУЛЬТИВУВАННЯ МІКРООРГАНІЗМІВ
Новим етапом в культивуванні мікроорганізмів з'явився застосований в 1933 році Клюйвер і Пергін спосіб струшування колб з рідким середовищем на гойдалках з примусовою подачею стерильного повітря. На цій основі було розроблено так званий глибинний метод вирощування мікроорганізмів. Метод глибинного вирощування мікроорганізмів був запропонований спочатку для культур аеробних грибів, в подальшому він став використовуватися для вирощування інших мікроорганізмів з метою виробництва антибіотиків, вітамінів, ферментів, вакцин, антигенів та інших біопрепаратів. Все більшого значення отримання культур мікроорганізмів у великих кількостях спонукало інтерес до створення промислових установок великої місткості з примусовою аерацією культури мікробів і автоматичним регулюванням всіх технологічних процесів. Такі установки або реактори називалися ще ферментерами, так як в них вирощувалися мікроорганізми з використанням їх ферментативних властивостей при отриманні антибіотиків, ферментів і інших речовин мікробного синтезу.
Глибинний метод вирощування в промислових умовах патогенних мікроорганізмів вперше був застосований Н. Е. Лебедєвим в 1950 році. Впровадження його в промислове виробництво стало великим досягненням в мікробіології, яка дала можливість отримати велику кількість бактеріальної маси за короткий час. Із застосуванням інтенсивної аерації швидкість розмноження мікроорганізмів буває ще вище. Так, на синтетичних середовищах накопичення мікроорганізмів бактерій кишкової групи за 14 годин культивування із застосуванням примусової аерації складає 25 млрд / мл, на м'ясних середовищах 50-60 млрд / мл, в той час як при культивуванні цих же мікробів і на тих же середовищах без аерації , тобто в стаціонарних (стані спокою) умовах, кількість мікробів не перевищує 1-2 млрд / мл. Така велика різниця в накопиченні біомаси пояснюється тим, що при аерації практично відсутня початкова стаціонарна фаза, фа за негативного прискорення розмноження стає більш тривалою. В умовах аерації бактерії відразу починають інтенсивно розмножуватися, переходячи в фазу прискореного розмноження і логарифмічну фазу.
Для вирощування мікроорганізмів в промислових умовах в даний час застосовують реактори з барбатера і металевими мішалками для диспергування повітря. Розмішування живильного середовища і її аерацію слід розглядати як єдиний процес, так як рівномірно аерувати всю культуральну рідину у великих ємностях, не вдаючись до розмішуванню, неможливо.
Значний інтерес представляє питання про зв'язок між інтенсивністю споживання кисню мікроорганізмами і його змістом в середовищі. Відомо, що кисень погано розчиняється у воді. Вода при 20 ° С містить тільки 0,0009% кисню, при 37 ° С у воді, що стикається з повітрям, міститься 0,0007% кисню. У зв'язку з цим в живильне середовище надходження кисню повинно бути дуже інтенсивним. Швидкість надходження кисню в будь-яку частину культуральної рідини повинна бути не менше швидкості його споживання. В іншому випадку відбудеться місцеве або тимчасове збіднення середовища киснем, що викличе пошкодження мікробних клітин.
На загальну швидкість споживання кисню можуть впливати кількість вуглеводів, азоту, мінеральних солей і факторів росту, а також продуктів метаболізму.
Вивчення розвитку бактерій різних груп показало, що в процесі глибинного вирощування є істотні відмінності в ступені споживання вуглецевих і азотистих речовин. Вони інтенсивно споживаються при аерації культуральної рідини, тому, щоб процес росту і розмноження не припинявся швидко, потрібно в процесі культивування додатково вводити вуглецеві і азотисті сполуки, а при необхідності і інші стимулятори росту мікроорганізмів. Додавання поживних речовин, особливо вуглеводних (глюкоза) і біологічних стимуляторів, підсилює інтенсивність розмноження, що і призводить до збільшення концентрації мікроорганізмів в момент знімання їх біомаси.
Одним з факторів, що впливають на інтенсивність розмноження бактерій, є pH середовища. Тому її корекція в процесі вирощування мікроорганізмів є обов'язковою.
Глибинний спосіб культивування в біопромишленності є основним при виробництві більшості біопрепаратів. Він здійснюється, як правило, в реакторах (ферментерах) великої місткості.
Їх поділяють на дві групи: по конструкції і за принципом перемішування культуральної рідини
Спрощені схеми біореакторів різних типів (по Б. Глік і Дж. Пастернаку, 2002):
А - реактор з механічним перемішуванням; Б - барботажна колона; В - ерліфтний реактор з внутрішньою циркуляцією; Г - ліфтние реактор із зовнішнім циркуляцією. Стрілки вказують напрямок потоку культурального середовища
У биореакторах, що відносяться до першої групи, перемішування клітин відбувається шляхом аерування повітрям. Це барботажний тип біореактора, при якому процес перемішування суспензії здійснюється піднімаються бульбашками повітря. У разі барботажних біореакторів зазвичай отримують хороші ростові характеристики для великого числа клітинних культур. Однак складність підтримки суспензії в гомогенному стані при високих концентраціях біомаси клітин звужує сферу їх застосування.
Кілька великих значень максимальної концентрації клітинної біомаси можна досягти при застосуванні ерліфтних біореакторів, в яких створюються спрямовані циркуляційні потоки. У ерліфтних биореакторах перемішування суспензії здійснюється за рахунок застосування спеціальної конструкції, що створює градієнт щільності (як правило, це конструкція з внутрішнім циліндром).
Друга група біореакторів є апарати з застосуванням механічних перемішують. Біореактори цього типу дозволяють вивчати рослинні клітинні популяції в дуже широкому діапазоні концентрацій біомаси клітин. Разом з тим стресовий вплив пристроями, на клітинну популяцію часто обмежує їх застосування.
TEXHOЛОГІЯ ГЛИБИННОГО СПОСОБУ культивування МИКРООРГАНИЗМОВ
Технологічний процес глибинного вирощування мікроорганізмів в реакторах складається з наступних етапів:
1) підготовка реактора до посіву;
2) відбір штамів мікроорганізмів і робота з ними;
3) приготування Матрова культури для засіву живильного середовища;
4) посів Матрова культури в реактор з живильним середовищем для отримання виробничої расплодкі мікроорганізмів;
5) вирощування мікроорганізмів і контроль за ходом процесу культивування.
Сучасні реактори виготовляються з нержавіючої сталі і являють собою досить складний апарат, в який здійснюють закачування відповідної для культивованого мікроба живильного середовища.
Реактор має сорочку для нагрівання парою та охолодження водою з відповідною запірною арматурою. Усередині реактора є турбінна механічна або електромагнітна мішалка зі скошеними лопатями, що обертаються зі швидкістю 150- 200 об / хв, і трубка для подачі повітря. На кришці реактора є отвори для подачі й відведення повітря трубок, термометра, приладу, що вимірює pH, оглядове вікно, вікно для освітлення і отвір для вставляння чотирьох сифонів, службовців для внесення посівного матеріалу, взяття проб, внесення пеногасителя, глюкози і інших поживних речовин, а при необхідності і факторів росту. Сучасні реактори оснащені різними вимірювальними пріборамі-
Регулювання температури здійснюється автоматично. Реєстрація її, а також вимірювання pH здійснюються за допомогою електронного потенціометра.
При глибинному вирощуванні мікроорганізмів їх культури можуть перебувати в періодичних, або «закритих», і хемостатного (безперервних) - «відкритих» - системах.
Періодичне культивування - це аналог вирощування клітинних культур в колбах на гойдалці. Періодичну культуру можна розглядати як замкнуту систему, яка в своєму розвитку проходить чотири фази - початкову, експонентну, стаціонарну і відмирання. Умови існування культури в усіх цих фазах різні.
Переваги періодичних систем:
- низька ціна апарату і системи управління;
- гнучкість, т. Е. Можливість напрацювання в одному біореакторі різних продуктів;
- час культивування можна довільно міняти;
- процес менш схильний до інфікування, мутацій ток внаслідок відсутності протоки і припливу через відносно малого часу ферментації;
- процес зручний для отримання малих кількостей продукту;
- умови культивування можна підтримувати в оптимумі як у фазі росту біомаси, так і у фазі біосинтезу продукту, причому оптимальні умови для біомаси та продукту можуть бути різні;
- процес зручний для реалізації біосинтезу вторинних метаболітів.
недоліки:
- необхідність приготування посівного матеріалу
- велике непродуктивне час ферментації;
- в зв'язку з частою стерилізацією швидше зношуються вимірювальні прилади, особливо датчики величини рН.
- продуктивність по біомасі та продукту часто нижче, ніж при безперервному процесі
Проточне (безперервне) культивування характеризується постійним додаванням в біореактор свіжої живильного середовища і постійним відбором або суспензії (відкрите проточное культивування), або відпрацьованої середовища (закрите проточное культивування). Безперервна культура являє собою відкриту систему, яка прагне до встановлення динамічної рівноваги. Для мікроорганізмів створюються незмінні умови середовища. Проточне культивування конструктивно складніше і підтримується автоматичним регулюванням, так як пов'язано з включенням в схему біореактора додаткових пристроїв перистальтичних насосів, розділових пристроїв і ін.
У практиці мікробіологічних досліджень широко застосовують два різновиди відкритого проточного культивування: хемостатного і турбідостатний методи.
Хемостатного метод культивування клітин базується на використанні біореактора, в який з постійною швидкістю подається живильне середовище і одночасно ж швидкістю (наприклад, слив за рівнем) відбирається клітинна суспензія. При цьому обсяг вирощуваної суспензії залишається постійним. Хемостат складається з посудини-культиватора, в який з особливого резервуара надходить постійною швидкістю живильний розчин. Завдяки аерації і механічному перемішуванню, в культиватор створюються оптимальні умови для постачання клітин киснем і більш швидкого і рівномірного розподілу поживних речовин, що надходять з новими порціями розчину. Зростання культури в хемостате контролюється концентрацією субстратів. На такому обмеженні швидкості росту концентрацією одного з необхідних субстратів заснована стабільність системи.
Розвиток хемостатного культивування відкрило можливість управляти процесом, контролюючи зростання і поведінку мікроорганізмів, а при необхідності - втручатися в цей процес, змінюючи швидкість росту до поставлених меж шляхом впливу на таку культуру зовнішніми факторами. В даний час інтерес до безперервного культивування зростає як в нашій країні, так і за кордоном. Однак, незважаючи на переваги хемостатного культур, в біологічній промисловості при виробництві вакцин з хвороботворних мікробів вони не отримали ще достатнього застосування. Такі культури застосовуються при виробництві дріжджів і деяких продуктів мікробного синтезу (амінокислоти, антибіотики та ін.).
Проведення методу безперервного культивування мікроорганізмів в умовах максимального виходу продукції може бути досягнуто з застосуванням математичного експерименту (МПЕ). Але для цих цілей необхідно використовувати ЕОМ.
Турбідостатний метод передбачає вимір концентрації клітинної біомаси в біореакторі і її автоматичну підтримку на постійному рівні шляхом зміни швидкості протоки. Робота турбідостата заснована на підтримці постійної щільності суспензії, або постійної каламутності. Датчик каламутності регулює через керуючу систему надходження живильного розчину. У посудині для культивування всі поживні речовини містяться в надлишку, і швидкість росту культури наближається до максимальної.
Турбідостат використовують при швидкостях протоку, близьких до максимальної питомої швидкості росту, тоді як Хемостат іноді стає нестійким і може статися повне вимивання культури з біореактора. Робота з турбідостатамі технічно складніше, ніж з Хемостат.
ПОВЕРХНЕВИЙ МЕТОД культивування МИКРООРГАНИЗМОВ
Мікроорганізми воістину є всюдисущими, і вони по своїй здатності заселяти об'єкти зовнішнього середовища вважаються в екологічному відношенні найпоширенішими організмами. На поверхнях різних матеріалів вони утворюють скупчення, іменовані колоніями. Спосіб вирощування мікроорганізмів на поверхні щільних поживних середовищ називається поверхневим культивуванням. Вирощування мікробів на щільних поживних середовищах в бактеріологічних лабораторіях різного напрямку є одним з основних методів вивчення властивостей мікроорганізмів.
Справа в тому, що на щільних поживних середовищах різні мікроорганізми утворюють різні за величиною, формі та іншими ознаками колонії. Колонії представляють собою скупчення особин одного виду мікроорганізмів, що утворюються в результаті розмноження з однієї або декількох клітин. Колонії бувають плоскими, опуклими, куполоподібними, заглиблюються. Поверхня їх буває гладкою (S-форма, від англійського слова smooth - гладкий), шорсткою (R-формою, від англійського слова rough - шорсткий). Між S- і R-формами колоній є і перехідні: О-і М-форми (проміжні та слизові). Краї колоній можуть бути рівними, зазубреними, волокнистими, торочкуватими. За величиною колонії поділяються на великі (4-5 мм в діаметрі), середні (2-4 мм), дрібні (1-2 мм) і карликові (менше 1 мм). Колонії відрізняються і по консистенції, щільності, забарвленням. Вони бувають прозорими і непрозорими, забарвленими і безбарвними, вологими, сухими і слизовими.
Слід мати на увазі, що особливості будови колоній для кожного виду мікроба є специфічними, що дозволяє диференціювати різні мікроби за характером росту їх на щільних поживних середовищах. Серед таких середовищ частіше бувають агарові. Крім того, в межах одного виду можуть бути варіанти мікроорганізму зі зміненою формою колоній. Цей феномен отримав назву дисоціації. Вона відноситься до проявів фенотипической мінливості у мікроорганізмів.
Отже, механізм і характер росту колоній для кожного мікроорганізму мають фундаментальне значення.
Теорії і механізми розмноження мікроорганізмів на поверхні будь-яких поживних середовищ менш вивчені, ніж при вирощуванні мікробів глибинним способом.
Початок росту і розмноження мікроорганізмів в колоніях на щільних поживних середовищах очевидно пов'язано з анатомічними особливостями мікробних клітин. Встановлено, що у більшості мікроорганізмів на поверхні клітинної оболонки є спеціальні відростки - фимбрии, за допомогою яких мікроорганізми прилипають до поверхні об'єкта, в тому числі і до поверхні щільного поживного середовища. Прикрепившись до поверхні живильного середовища, мікробні клітини починають розмножуватися. При цьому швидкість розмноження мікробів на поверхні живильного середовища майже така ж, як і в рідких середовищах. Фази росту і розмноження мікроорганізмів при поверхневому культивуванні підкоряються тим самим закономірностям, що і при глибинному культивуванні. Що ж стосується механізму і швидкості росту самих колоній мікроорганізмів, то тут є і невирішені питання. Однак вважають (Pirt SY, 1967), що спочатку, коли внесено невелику кількість клітин мікроорганізму в якості посівного матеріалу для утворення колоній на агаровой живильному середовищі, розмноження протікає так, що майже всі клітини в однаковій мірі беруть участь в збільшенні популяції. Відповідно зростання всієї популяції йде з максимальною експоненційної швидкістю до тих пір, поки концентрація поживних речовин середовища залишається значно вище константи насичення і поки сама середовище не пригнічує зростання колоній. Споживання колонією поживних речовин створює в агарі градієнт концентрації. У чашках Петрі або іншої ємності глибина концентраційного градієнта живильного середовища обмежена глибиною агару. В такому випадку зростання колоній у напрямку вгору швидко падає майже до нуля через протидію дифузії поживних речовин. В кінцевому підсумку зростання колоній йде по периферійній зоні радіально в сторону краю колонії. У центрі колонії швидкість росту лімітована дифузією субстрату настільки, що вона практично дорівнює нулю.
Метод поверхневого культивування мікроорганізмів широко використовуються в лабораторіях і біологічної промисловості для наступних цілей:
- виділення чистих культур з об'єктів зовнішнього середовища;
- визначення контамінації виробничих штамів мікроорганізмів, з яких готують біопрепарати;
- приготування в лабораторних і промислових умовах деяких вакцин і більшості антигенів.
Питання № 2
Технологічні основи виділення та концентрування біопрепаратів і продуктів мікробного синтезу
Зазвичай біотехнологічна стадія завершується виходом одного рідинного і одного газового потоків, іноді -тільки одного рідинного або переробленого твердого продукту, наприклад при дозріванні сиру або біокомпостірованіі відходів.
Отримання готової продукції - заключна стадія технологічного процесу біотехнологічного виробництва. Найчастіше цільової продукт може зберігатися або в самій біомасі, або в рідини. Залежно від властивостей біомаси і рідини, для їх поділу можуть бути використані різні методи:
- відстоювання - поділ під дією гравітаційних сил (зазвичай при очищенні стічних вод);
- фільтрація - пропускання суспензії через фільтруючий матеріал, на якому затримуються частинки твердої фази - біомаса. Такий спосіб застосовують у виробництві антибіотиків, особливо в тих випадках, коли мікроорганізм-продуцент має міцеліальних характер;
- сепарація, центрифугування - поділ під дією відцентрових сил. Найбільш часто використовують для відділення дріжджів або бактерій у виробництві кормової біомаси;
- мікрофільтрація, ультрафільтрація - пропускання суспензії через мембрани з дуже малим розміром пір, що забезпечує утримання клітин мікроорганізмів на мембрані і отримання чистого розчину. При ультрафільтрації відокремлюються не тільки клітини, але і великі молекули розчинених речовин;
- коагуляція - додавання в суспензію реагентів, що сприяють утворенню та осадження більш великих клітинних частинок і відділенню їх від рідини методом відстоювання;
- флотація - захоплення мікроорганізмів бульбашками піни і виділення їх з пінної фракції.
Цільові продукти біосинтезу можуть бути позаклітинними і внутрішньоклітинними.
Для внутрішньоклітинних продуктів спочатку необхідно зруйнувати оболонку клітин. Це можна здійснити дезінтеграцією клітин, зруйнувавши клітинну оболонку фізичними методами (шляхом заморожування і продавлювання, впливом ультразвуком, методом декомпресії - різкого скидання тиску) або хімічними та біотехнологічними методами. Використовують також гідроліз (руйнування клітинних оболонок під дією хімічних реагентів і температури), ферментолиз (руйнування клітинних оболонок під дією ферментів при підвищеній температурі) або автолиз (різновид ферментолиз, коли використовують власні ферменти клітини).
Після проведення будь-якої з перерахованих вище операцій подальше виділення цільового продукту здійснюють методами, загальними для позаклітинних і внутрішньоклітинних продуктів. Основними з них є:
- екстракція - перехід цільового продукту з водної фази в не змішувати з водою органічну рідину (екстрагент). Найбільш відомо виділення жироподібних речовин рідкими вуглеводнями (типу бензину). Прикладом і багато інших видів екстрагентів (хлороформ, ефір,: ацетат). Іноді екстракцію здійснюють безпосередньо з біомаси мікроорганізмів;
- осадження - виділення цільового продукту шляхом додавання до рідини реагенту, що взаємодіє з розчиненим продуктом і переводить його в тверду фазу;
- адсорбція - переклад розчиненого в рідині проізводсвто в тверду фазу шляхом його сорбції на спеціальних твердих носіях (сорбенти);
- іонний обмін - в тверду фазу переходять іони (Катіна або аніони), а не молекула цільового продукту або суміші;
- отгонка, ректифікація - виділення розчинених культуральної рідини легкокипящих продуктів, наприклад етилового спирту;
- ул'трафіл'трація, нанофільтрація і зворотний осмос - виділення високомолекулярних сполук (білків, пептидів, полинуклеотидов). Зворотний осмос і нанофільтрація дозволяють відокремлювати навіть невеликі за розмірами молекули;
- центрифугування, ультрацентрифугирование - виділення вірусів, клітинних органел, високомолекулярних сполук.
Очищення необхідна для отримання біопродуктів високого ступеня чистоти. Основною метою є видалення домішок, що досягається за допомогою екстракції, адсорбції, іонного обміну, ультрафільтрації, зворотного осмосу, ректифікації та ферментолиз, які були розглянуті раніше. Крім перерахованих, використовують і інші процеси, такі, як:
- хроматографія - процес, що нагадує адсорбцію. На твердому сорбенті збираються розчинені речовини, часто близькі за структурою (наприклад, суміші білків, цукрів, антибіотиків). При адсорбції вони сорбуються разом, а ось при хроматографії вони виділяються з сорбенту як би по черзі, що дозволяє відокремити їх один від одного;
- діаліз - процес, в якому через напівпроникну плівку можуть проходити низькомолекулярні речовини, а високомолекулярні залишаються. Шляхом діалізу здійснюють очистку вакцин і ферментів від солей і низько-молекулярних розчинних домішок;
- кристалізація - процес, заснований на різній розчинності речовин при різних температурах. Повільне охолодження дозволяє формувати кристали з розчинів цільових продуктів, причому чистота їх зазвичай дуже висока. Таким чином, наприклад, отримують кристали пеніциліну. Можна навіть отримати ще більш чистий продукт, якщо кристали розчинити у воді або розчиннику, а потім знову кристалізувати (т. Е. Провести процес перекристалізації).
Концентрування продукту підвищує його вихід. Відомо, що після біотехнологічної стадії зміст продукту зазвичай становить приблизно 0,1-1%, після стадії відділення біомаси - 0,1-2%, після стадії виділення - 1-10%, після стадії очищення - 50-80% і, нарешті , після стадії концентрування - 90-100%.
На стадії концентрування застосовують такі процеси, як випарювання, сушка, осадження, кристалізація, фільтрація, ультрафільтрація, гіперфільтрація або нанофільтрація, що забезпечують як би віджимання розчинника з розчину.
Отримання готової форми продукту завершує біотехнологічна виробництво. Продукт набуває товарну форму за рахунок проведення процесів гранулювання (формування гранул з порошку або прямо з розчину), дражування, таблетування (формування драже, таблеток), розливу або фасування, ампульованих (затарювання в ампули).
