В зависимости от целей проведения ферментации конечным про­дуктом может быть биомасса клеток или какой-либо внеклеточный метаболит. Тогда в первом случае отходом будет жидкая часть культуральной среды, во втором – клетки. Культуральная среда представляет собой смесь клеток биообъекта, его растворимых продуктов метаболизма, нерастворимых компонентов, выделившихся после автолиза части клеток или вследствие нарушения клеточных барьеров проницаемости, а также полностью неиспользованных компонентов питательной среды. Исходные характеристики культуральной среды (концентрация клеток и продуктов метоболизма, вязкость, морфология клеток и клеточных элементов и др.) накладывают отпечаток на выбор способа отделения биомассы клеток от жидкой фазы.

   В зависимости от целевого продукта используют оптимальные ме­тоды для его выделения.

  1. Седиментация происходит в поле гравитационных сил. Ею поль­зуются для отделения конгломератов типа «кефирных зерен» при не­которых видах молочнокислого или смешанного брожений (молочно­кислого и спиртового), а также при биологической обработке отходов с помощью активного ила.
  2. Микробные клетки легко коагулируют под влиянием полика­тионов или привносимых извне полимеров. Возникающие при этом хлопья вместе с клетками достаточно легко отделяются седиментацией. Известны легко флокулирующие производственные штаммы дрожжей, формирующие осадки.
  3. Декантация, или слив надосадочной жидкости (декантат, супернатант) можно заменить вакуум-отсасыванием.
  4. Фильтрование малых объемов культуральной жидкости можно проводить на рамных фильтрах, при больших объемах – на барабанных вакуум-фильрах. Процесс фильтрации можно существенно ускорить (в 10-100 раз), если культуральную жидкость подвергнуть предвари­тельной обработке – тепловой, добавлением флокулянтов (глинозе­ма, кальция хлорида, полиэлектролитов, и т. д.). Если биомасса клеток оказывает выраженное сопротивление фильтрованию, то прибегают к использованию фильтрующего слоя на подкладке. Осадок микробных клеток относится к разряду сжимаемых, т. е. уплотняющихся, поэтому со временем скорость фильтрации будет заметно уменьшаться. Чтобы исключить перепады в скоростях фильтрации, слой клеточной массы (например, мицелия) срезают с помощью ножа.
  5. Центрифугирование – принудительное осаждение частиц (ве­ществ) за счет скорости возрастания центробежных сил. В микробио­технологии применяют различные типы центрифуг: осадительные шнековые, непрерывного действия с выгрузкой осадка.
  6. Альгинаты – полианионные биополимерные углеводы (водорос­лей) осаждаются раствором кальция хлорида в виде геля.
  7. Некоторые осадители образуют с растворенным действующим веществом нерастворимые соли, выпадающие в осадок в присутствии органического растворителя: стрептомицин + Н24 + органический растворитель сульфат стрептомицина.
  8. Хроматографическое разделение БАВ используют в различных ва­риантах: гель-фильтрация, или гель-проникающая хроматография – хроматография на молекулярных ситах, ионообменная хроматография.
  9. Гель-фильтрацию успешно применяют для разделения смеси ве­ществ, различающихся по молекулярным массам. Это могут быть раз­личные метаболиты микроорганизмов, в том числе полидисперсные белки и полисахариды. Причем небольшие по размеру молекулы раз­деляемых веществ способны проникать в гель-насадку, и поэтому они двигаются в хроматографической колонне более медленно, тогда как большие молекулы не проникают в частицы геля и движутся быстрее – они выходят из колонны в первую очередь.
  10. При ионообменной хроматографии ионообменная смола представ­ляет собой неподвижный слой, тогда как, например, раствор смеси бел­ков является подвижным слоем. Так, белки в катионной форме связы­ваются с катионообменной карбоксиметилцеллюлозой (КМЦ), несущей отрицательные заряды на целлюлозной матрице. Последующую элюцию белков проводят с помощью буферных растворов возрастающей ион­ной силы. Первыми элюируют белки, более слабо связанные с КМЦ.
  11. Ионообменная хроматография проводится и на анионообменных смолах. Наиболее часто применяемым анионитом является диэтиламиноэтилцеллюлоза.
  12. В случае афинной хроматографии используют высокую специ­фичность таких природных веществ, как ферменты, антитела и лектины. Ферменты образуют комплексы с ингибиторами, антитела – с со­ответствующими антигенами (иммуносорбционная хроматография), лектины – со специальными рецепторами клеточных стенок.
  13. Метод выделения различных веществ или клеток с помощью мем­бран все шире внедряется в биотехнологию. Диаметр молекул или ча­стиц является определяющим фактором в выборе обратного осмоса или ультрафильтрации [114]. Ультрафильтрация применима для концентри­рования и очистки молекул с диаметром от 1 до 100 нм (отдельных фер­ментов) от низкомолекулярных примесей. Растворитель при этом ча­стично удаляется. На практике нередко используют комбинацию мето­дов для разделения клеток и молекул биологически активных веществ.