6705生物工程下游技术
生物工程下游技术 PPT课件
考核方式
• 根据课程基本要求，结合平时成绩、课程论文及 笔试（期末考试）三方面进行综合评定。
• 平时成绩20％ • 课程论文20％ • 期末考试60％
主要内容
1. 绪论 2. 下游技术理论基础 3. 发酵液预处理与细胞破碎 4. 沉淀 5. 萃取分离 6. 膜分离 7. 吸附与离子交换 8. 色谱分离 9. 亲和色谱
• P. A. Belter, E. L. Cussler, W. Hu. Bioseparations: Downstream Processing for Biotechnology. New York: John Wiley & Sons, 1988
• D. Forciniti. Industrial Bioseparations: Principles and Practice. Iowa: WileyBlackwell, 2008
www.tandf.co.uk/journals/titles/15422119.asp
• Separation Science and Technology
www.tandf.co.uk/journals/titles/01496395.asp
1绪 论
1.1 生物工程下游技术的研究对象 1.2 生物工程下游技术的重要性 1.3 生物工程下游技术的特点 1.4 生物工程下游技术的发展历程 1.5 生物工程下游技术的一般工艺过程 1.6 生物工程下游技术的发展动态
生物工程下游技术-绪论
• The hope is that this will result in graduates having a reasonable understanding of downstream processing principles and techniques, and thus be better prepared to fulfill the ever-increasing demand for competent isolation scientists in industries.
非蛋白类杂质的去除
• （1） DNA
•
A.阴离子交换（pH 4.0)
•
B.亲和层析（不被吸附）
•
C.疏水层析
• （2）热原 （蛋白质溶液中的去热原）
•
A.生产过程无菌
•
B.所有层析介质无菌
•
C.所用溶液无菌
•
D.亲和层析（多粘菌素）
• （3）去病毒
•
A.加热 （60 ℃)
•
B.过滤
•
C.灭活剂
目标蛋白的表征和分析方法
• For a considerable while I have felt that there is increasing need for an introductory text to various aspects of downstream processing, particularly with respect to the needs of the biopharmaceutical and biotechnology industry. Although there are numerous texts that cover various aspects of protein purification techniques in isolation, there is a need for a work that covers the broad range of isolation technology in an industrial setting.
生物工程下游技术
生物工程下游技术
生物工程下游技术
生物工程下游技术的定义
指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。
实质：是研究如何从混合物中把一种或几种物质分离出来的科学技术。
1.生化工程分离技术
预处理
结晶干燥
离心法：离心过滤、离心沉降、超离心
萃取法：有机溶剂、双水相、液膜、反胶团、超临界
层析法：凝胶过滤层析、反相层析、亲和、疏水相互作用、聚焦、离子交换
膜分离：微滤、超滤、
反渗透、透析、电渗透
2.生物物质常用的分离技术
氨基酸：结晶和离子交换法
蛋白质和多肽：离子交换层析、电泳
糖类：吸附层析
脂质：有机溶剂萃取、超临界流体萃取和层析
抗生素：有机溶剂萃取、离子交换、结晶和吸附层析
3. 生物分离方法的选择与评价
原则：
步聚少，次序合理，产品规格（注射，非注射），生产规模，物料组成，产品形式，产品稳定性，危害性，物性：溶解度、电荷、分子大小、功能团、稳定性、挥发性，废水处理
4.浓缩率：浓缩程度一般用浓缩率(concentration factor)表达，是一个以浓缩为目的的分离过程的最重要指标。浓缩率为m，mt=mx则目标产物未得到任何程度的分离纯化。
5.分离因子：分离因子又称分离系数。产品中目标产物浓度越高，杂质浓度越低，则分离因子越大，分离效率越高。
6. 回收率：无论是以浓缩还是以分离为目的操作过程，目标产物均应以较大的比例回收, 回收率R：生物分离操作多为间歇过程（分批操作），若原料液和产品溶液的体积分别为VC和VP。
1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？
生物工程下游技术
动物生物反应器
一、概述
1、生物反应器：生物反应器是利用生物体所具有的生物功能，在体外或体内通过生化反应或生物自身的代谢获得目标产物的装置系统、细胞、组织器官等等。
2、内容：生物反应器听起来有些陌生，基本原理却相当简单。胃就是人体内部加工食物的一个复杂生物反应器。食物在胃里经过各种酶的消化，变成我们能吸收的营养成分。生物工程上的生物反应器是在体外模拟生物体的功能，设计出来用于生产或检测各种化学品的反应装置。或者说，生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，是一种生物功能模拟机，如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。
生物反应器（bioreactor）经历了三个发展阶段：细菌基因工程、细胞基因工程、转基因动物生物反应器。转基因动物生物反应器的出现之所以受到人们极大的关注，是因为它克服了前两者的缺陷，即细胞基因工程产物往往不具备生物活性，必须经过糖基化、羟基化等一系列修饰加工后才能成为有效的药物，而细胞基因工程又因为哺乳动物细胞的培养条件要求相当苛刻、成本太高而限制了规模生产。另外，转基因动物生物反应器还具有产品质量高、容易提纯的特点。一般把目的片段在器官或组织中表达的转基因动物叫做动物生物反应器。几乎任何有生命的器官、组织或其中一部分都可以经过人为驯化为生物反应器。从生产的角度考虑，生物反应器选择的组织或器官要方便产物的获得，例如乳腺、膀胱、血液等，由此发展了动物乳腺生物反应器、动物血液生物反应器和动物膀胱生物反应器等。其中，转基因动物乳腺生物反应器的研究最为引人注目。
090210生物工程下游技术
《生物工程下游技术》课程（）教学大纲
一、课程基本信息
课程中文名称：生物工程下游技术
课程代码：
学分与学时：72学时，4学分
课程性质：专业必修
授课对象：生物技术及应用专业
二、课程教学目标与任务
《生物分离工程》是为生物工程本科专业学生开设的一门专业必修课，是培养学生今后从事生物技术产业领域应该具备的思考、分析和解决问题能力的主干课程。通过本课程的学习：
1、使学生掌握生物产品的提取、分离、纯化、精制加工等技术的科学本质、原理、方法、规律。
2、使学生了解生物工程下游技术的科学前沿及其发展趋势。
3、培养学生应用所学理论知识、分析和解决生产及科研中的实际问题的基本能力。
三、学时安排
四、课程教学内容与基本要求
第一章绪论（4学时）
教学目的：了解生物工业下游技术的发展历史。
基本要求：对生物工程下游分离技术的流程和发展趋势大致了解
重点与难点：下游技术的一般工艺过程
教学方法：多媒体教学
主要内容：
1、生物工程下游技术的工作领域
2、生物工业下游技术的一般工艺过程
3、生物工业下游技术的发展动态
第二章下游技术的理论基础（4学时）
教学目的：使学生了解下游技术的理论基础，为学习具体有技术奠定基础
基本要求：了解下游技术的基本理论基础，了解下游技术常见的分离手段，掌握分离效率的评价标准。
重点与难点：分离机理、分离效价的评价标准
教学方法：多媒体讲授
主要内容：
1、分离机理
2、分离操作
3、分离效价的评价
第三章发酵液的预处理（4学时）
教学目的：学习并掌握发酵液预处理的一般方法
基本要求：掌握发酵液的过滤特性，掌握改善发酵过滤特性的方法，掌握高价无机离子与杂蛋白质去除的方法，掌握常见的固液分离技术（离心、过滤）的原理重点与难点：改善发酵液过滤特性的方法，无机离子的去除方法，澄清过滤和滤饼过滤的差别。
生物工程下游技术
生物工程下游技术
第五章
1、目标产物分离基本的两个阶段：产物的初级分离和产物的纯化精制阶段。（1）初级分离：位于生物反应之后，其任务是分离细胞和培养液，破碎细胞释放产物，溶解包涵体，复原蛋白质，浓缩产物和去除大部分杂物等。
（2）纯化精制：在初级分离的基础上，用各种高选择手段（主要是各种色谱层析）将目标产物和干扰杂物尽可能的分离开，达到产物的高纯度，最后储藏运输和使用产品。
（1）机械破碎（高压匀浆、高速研磨）—离心法提取包含体—加变性剂溶解—除变性剂复性
特点：利用了包含体与细胞碎片的密度差，离心法可获得干净的包含体，再对其复性。这样首先摆脱了大量的杂质，使后面的分离纯化简单了，缺点是需要经过几次离心，加工时间较长
（2）机械破碎—膜分离除可溶性蛋白—变性剂溶解包含体—除变性剂复性
特点：应用了膜分离技术，用微孔膜除去可溶性蛋白质，但细胞碎片与包含体一起被膜挡住，难以分开，其次膜的堵塞和浓差极化常常导致可溶性蛋白的滞留，优点是封闭式操作，不污染环境也不受污染，能量也消耗少
（3）化学破碎（加变性剂）—离心除细胞碎片—除变性剂复性
特点：化学法破菌，试剂既可以破菌又可以溶解包含体，这样节约了时间和设备，缺点是所有的可溶性杂质都没有被除去，混杂在产物中间，给后面的分离带来困难。
第六章
1、膜分离技术：是用半透膜作为选择障碍层，允许某些组分透过而保留混合物中其他组分从而达到分离目的技术。
优点：1）处理效率高，设备易于放大2)可在室温或低温下操作，适宜于热敏感物质分离浓缩3）化学与机械强度小，减少失活4）无相转变，省能5）有相当好选择性，可在分离、浓缩的同时达到部分纯化目的6）选择合适膜与操作参数，可得到较高回收率7）系统封闭循环，防止外来污染8）不外加化学物，减少了成本，也减少了对环境的污染
生物工程下游技术第一章绪论
第十六页，编辑于星期二：十三点 四十五分。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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生物工程下游技术2012
第一章绪论
★什么是生物工程的下游技术？
生物工程的下游技术：一般泛指从工程菌或工程细胞的大规模培养一直到产品的分离纯化、质量检测所需要的一系列单元操作技术。其中，产品的分离纯化是其最重要的组成部分。
2．生物工程下游技术的发展历程？
1.古代酿造业生物技术产业的历史可追溯到古代的酿造业，它包括酿酒、制酱（油）、醋、酸奶和干酪等。
2.第一代生物技术主要指19世纪60年代到20世纪40年代青霉素等抗生素出现之前的生物技术产业。这一时期，发现了发酵的本质是微生物的作用，掌握了纯种培养技术，生物技术进入近代酿造产业的发展阶段。此时开始引入化学工程中成熟的近代分离技术，如过滤、蒸馏、精馏等。
3.第二代生物技术以20世纪40年代出现的青霉素产品为代表。产品品种、类型迅速增加，不仅有初级代谢产物，也有次级代谢产物；不仅有小分子的物质，也有具生命活性的大分子物质，有些产品的分子结构相当复杂。
4.第三代生物技术一般认为以20世纪70年代末掘起的DNA重组技术及细胞融合技术为代表。此时，生物技术在其主要领域：基因工程、酶工程、细胞工程和微生物发酵工程取得了长足进步，一批对人类十分有益的高附加值的产品开始面世，如乙肝疫苗、干扰素等。
★3．细胞破碎技术？初步分离纯化技术？高度分离纯化技术？
①细胞破碎是工业化生产胞内物质所必需的技术，已经开发出球磨破碎、压力释放破碎、冷冻加压释放破碎和化学破碎等技术。
②主要开发了沉淀、离子交换、萃取、超滤等技术。较早出现的是酶及蛋白质的盐析法；有机溶剂沉淀法；双水相萃取技术比较适合于胞内活性物质和细胞碎片的分离，为进一步纯化精制创造了前提；超滤技术解决了生物大分子对pH、热、有机溶剂、金属离子敏感等难题，在生物大分子的分级、浓缩、脱盐等操作中得到了广泛的使用。
生物工程下游技术--基因重组技术论文
生物工程下游技术课程文献综述
题目: 基因重组技术
姓名: 木日西提江
学院: 新疆农业大学食品科学与药学学院专业: 食品科学
班级: 071班
学号: 074031156
指导教师: 艾克拜尔
2010年12 月24 日
基因重组技术
摘要：基因重组是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合，形成新DNA分子的过程。发生在生物体内基因的交换或重新组合。包括同
源重组、位点特异重组、转座作用和异常重组四大类。是生物遗传变异的一种机制。基因重组是指非等位基因间的重新组合。能产生大量的变异类型，但只产生新的基因型，不产生新的基因。基因重组的细胞学基础是性原细胞的减数分裂第一次分裂，同源染色体彼此分裂的时候，非同源染色体之间的自由组合和同源染色体的染色单体之间的交叉互换。基因重组是杂交育种的理论基础。基因突
变是指基因的分子结构的改变，即基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生了改变，
[1]
从而导致遗传信息的改变。
关键字：基因重组特点分离纯化
正文
一、基因工程的核心
目的基因和适当的载体在连接酶的作用下形成重组子，再转入相应的受体细胞进行繁殖，从而使外源基因得到表达。
1.1重组DNA的概念
通过分离、纯化、扩增等一系列实验步骤后获得目的基因，再根据欲使目的基因进行有效表达的受体细胞选择适当的载体，然后将目的基因与表达载体在体外进行有效连接内切酶、连接酶
重组DNA的步骤：[1]连接[2]转化[3]筛选
重组DNA的注意事项：[1]简单易行[2]方便后续操作，节点处加内切酶位点[3]不破坏目的基因的阅读框
1.2黏性末端DNA分子间连接
生物工程下游技术-绪论
• For a considerable while I have felt that there is increasing need for an introductory text to various aspects of downstream processing, particularly with respect to the needs of the biopharmaceutical and biotechnology industry. Although there are numerous texts that cover various aspects of protein purification techniques in isolation, there is a need for a work that covers the broad range of isolation technology in an industrial setting.
生物工程下游技术-绪论
• The hope is that this will result in graduates having a reasonable understanding of downstream processing principles and techniques, and thus be better prepared to fulfill the ever-increasing demand for competent isolation scientists in industries.
生物工程下游技术
生物工程下游技术
生物工程下游技术的定义
指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。
实质：是研究如何从混合物中把一种或几种物质分离出来的科学技术。
1.生化工程分离技术
预处理
结晶干燥
离心法：离心过滤、离心沉降、超离心
萃取法：有机溶剂、双水相、液膜、反胶团、超临界
层析法：凝胶过滤层析、反相层析、亲和、疏水相互作用、聚焦、离子交换
膜分离：微滤、超滤、
反渗透、透析、电渗透
2.生物物质常用的分离技术
氨基酸：结晶和离子交换法
蛋白质和多肽：离子交换层析、电泳
糖类：吸附层析
脂质：有机溶剂萃取、超临界流体萃取和层析
抗生素：有机溶剂萃取、离子交换、结晶和吸附层析
3. 生物分离方法的选择与评价
原则：
步聚少，次序合理，产品规格（注射，非注射），生产规模，物料组成，产品形式，产品稳定性，危害性，物性：溶解度、电荷、分子大小、功能团、稳定性、挥发性，废水处理4.浓缩率：浓缩程度一般用浓缩率(concentration factor)表达，是一个以浓缩为目的的分离过程的最重要指标。浓缩率为m，mt=mx则目标产物未得到任何程度的分离纯化。
5.分离因子：分离因子又称分离系数。产品中目标产物浓度越高，杂质浓度越低，则分离因子越大，分离效率越高。
6. 回收率：无论是以浓缩还是以分离为目的操作过程，目标产物均应以较大的比例回收, 回收率R：生物分离操作多为间歇过程（分批操作），若原料液和产品溶液的体积分别为VC 和VP。
1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？
生物工程下游技术
缺点:不适合于丝状真菌及含有包涵体的基因工程菌.破碎率较低,往往需循环2-4次才能达到较高的破碎率,容易引起产物的失活的可能性,需配备换热器进行级间冷却.
3）超声破碎法:通常采用的超声破碎机在15—25kHz的频率下操作.
优点:操作简便,液量损失少,适合实验室规模.
乳化现象的产生必需有第三种物质的出现,这种物质就是表面活性剂,所以表面活性剂又称为乳化剂
水包油型油滴分散于水相中的乳浊液
油包水型水滴分散于油相中的乳浊液
浸取也称为浸出,用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程.
增溶作用:原先不溶或难溶性的生物大分子物质向可溶性的;分子量较小的生物物质转变.
5)化学渗透法:某些化学试剂如有机溶剂、变性剂、表面活性剂、变性剂等通过改变细胞壁或膜的通透性（渗透性）,从而使胞内物质有选择地渗透出来.化学渗透法取决于化学试剂的类型以及细胞壁的结构与组成.
优点:(1)对产物释放具有一定选择性.(2)细胞外形保持完整,碎片少,浆液粘度低,易于固液分离和进一步提取.
优点:珠磨机连续操作时兼具破碎和冷却双重功能,减少了产物失活的可能性,在适当条件下一次操作即可达到较高的破碎率,适合于各种微生物细胞的破碎.
缺点:操作参数多,一般凭经验估计,在大规模操作中,夹套冷却控温难度大.
（2）高压匀浆法:利用高压使细胞悬浮液通过针形阀,由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破裂.
生物工程下游技术
生物工程下游技术
课程名称：生物工程下游技术课程代码：6705
第一部分课程性质与目标
一、课程性质与特点
生物工程下游技术这门课程适合于理工科专业生物工程专业进行学习。本课程的内容更多的涉及到工业应用。下游技术是关于由生物界自然产生的生物体或者由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应、微生物转化等各类生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术，也称之下游工程或者下游加工过程，是生物技术产品产业化的必经之路。目前所指的下游技术大多数属于“物质分离”范畴。要紧研究的是物质分离的方法原理及有关的仪器设备。生物工程下游技术这门课程涉及到物理，化学，生物化学，发酵工程，生物工程与设备等多门学科。
二、课程目标与基本要求
通过学习生物工程下游技术这门课程应掌握下列基本知识点：
1.生物工程下游技术的研究对象与进展历程
2.下游技术的理论基础
3.发酵液预处理，微生物细胞破碎方法与设备
4.溶剂萃取与浸取，超临界流体萃取，双水相萃取，反胶团萃取，膜分离过程，液膜分离，离子交换法，色谱法等要紧分离单元操作技术及分离过程的特点，工艺设计与设备选型通过学习熟悉各类分离方法的原理，适用范围，熟悉常用分离设备的操作，在实际应用中能够选择合适的分离方法对仪器进行操作达到分离的目的。通过学习，具备对生物产品的分离、纯化技术的应用能力，及对生物物质提纯最佳方案的设计能力。
三、与本专业其他课程的关系
本课程的内容更多的涉及到工业应用。下游技术对各类生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。在生物工程专业课程的学习中，是一门将生物工程上游技术应用到实际生产中所需要借助的手段。
生物工程下游技术
9. 超滤：以压力差为推动力，以多孔小薄膜为过滤介质，按粒径选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。
10. 软水：利用钠型阳离子交换树脂去除钙、镁离子后的水。
11. 色谱分离：色谱分离也称为色层分离或层析分离，在分析检测中则常称为色谱分析。它是一种物理的分离方法。利用多组分混合物中各组分物理化学性质(如吸附力、分子极性、分子形状和大小、分子亲和力、分配系数等)的差别，使各组分以不同程度分布在固定相和流动相中；当多组分混合物随流动相流动时、由于各组分物理化学性质的差别，而以不同的速率移动，使之分离。
12. 结晶：当溶质从液相中析出时，形成晶形物质的过程称为“结晶”。
13. 干燥：常指借热能使物料中水分(或溶剂)气化，并由惰性气体带走所生成的蒸气的过程。
14. 蒸发：使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，而使溶液中溶质浓度提高的过程。蒸发所用设备称为蒸发器。
15. 清洁生产：是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。清洁生产的定义涉及到两个全过程控制：生产全过程控制和产品整个生命周期控制。
16. 乳化：是一种液体(分散相)分散在另一种不相混溶的液体(连续相)中的现象。
17. 细胞破碎技术：是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内物质包括目的产物成分释放出来的技术。
18. 亲和色谱：利用生物物质间的特异性相互作用，或者说是利用了某些生物物质之间特异的亲和力进行选择性分离的一种色谱分离技术。
19. 吸藏：是指母液中杂质吸附于晶体表面，如果晶体生长过快，杂质甚至会机械地陷入晶体。
生物工程下游技术 97页PPT文档
是指从发酵液、酶反应液和动植物 细胞培养液中分离纯化生物产品的过 程。
它描述的是生物产品分离、纯化过程 的原理、方法和设备。它处于整个生 物产品生产的后端，所以也称生物工 程下游技术。
二、生物分离工程研究的内容
• 1、主要目标产品的类型
• 2、生物分离工程技术的探讨 • 3、设备的研究 • 4、生物分离操作过程的设计与优
• 一种不可压缩的多孔微粒， • 在发酵液中加入固体助滤剂，则菌体 可吸
附于助滤剂微粒上，助滤剂就作为胶体粒 子的载体，均匀地分布于滤饼层中，降低 了滤饼的可压缩性，减小了过滤阻力。
• 目前生物工业中常用的助滤剂是硅藻土， 其次是珍珠岩粉、活性炭、石英砂、石棉 粉、纤维素、白土等。
五. 加吸附剂和加盐法
–过滤介质: 过滤采用的多 孔物质； –滤浆: 所处理的悬浮液； –滤液: 通过多孔通道的液体； –滤饼或滤渣 :被截留的固体物质。
3）错 流 过 滤
• 又称切向流过滤（Cross-Flow Filtration） 即液体的流向和滤膜相切。
第三章 细胞破碎
• 微生物代谢产物大多分泌到细胞外，如大 多数小分子代谢物、细茵产生的碱性蛋白 酶、霉菌产生的糖化酶等，称为胞外产物。 但有些目的产物存在于细胞内部、如大多 数酶蛋白、类脂和部分抗生素等，称为胞 内产物。
三、预处理的方法
生物工程下游技术
1.请描述生物工程下游技术的一般工艺流程，并分析各步可采用方
法及其原理
按生产过程分，下游技术工艺过程大致可分为4个阶段，即预处理、提取（初步分离）、精制（纯化）、成品制作。
发酵液→预处理→细胞分离→细胞破壁→碎片分离→提取→精制→成品制作
加热过滤匀浆法离心沉淀(重)结晶浓缩
调PH 离心研磨法双水相吸附离子交换干燥
絮凝膜分离酶解法膜分离萃取色谱分离无菌加工
超滤膜分离成型
结晶
（1）预处理和固液分离
加热法：加热可降低液体黏度，只适用于产物对热较稳定的发酵液。在适当的温度和受热时间下可使菌体或蛋白质凝聚形成较大颗粒的凝聚物，改善发酵液固液分离特性。加热是蛋白质变性凝固的有效方法。
调节PH法：PH直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，调节PH可以改变菌体和蛋白质的带电性质，从而改变其过滤特性。蛋白质属于两性电解质，两性电解质在溶液中的PH处于等电点时分子表面净电荷为零，导致赖以稳定的双电层及水化膜的削弱或破坏，分子间引力增加溶解度最小。因此，调节溶液的PH，可使蛋白质溶解度下降而析出，这是除去蛋白质的有效方法。改变PH，还能使蛋白质变性凝固。
絮凝：在某些高分子絮凝剂的存在下。基于桥架的作用，使胶粒形成絮凝团的过程。
（2）提取（初步分离）
沉淀：在溶液中加入沉淀剂使溶质溶解度降低，生成无定形固体从溶液中析出的过程。原理：沉淀分离就是通过沉淀，在固-液分相后，除去留在液相或沉积在固相中的非必要成分。
吸附：吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。吸附的原理：固体部分子所受分子间的作用力是对称的，而固体表面分子所受力是不对称的。向的一面受部分子的作用力较大，而表面向外一面所受的作用力较小，因而当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固体表面时就会被吸引而停留在固体表面上。
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省高等教育自学考试大纲
课程名称：生物工程下游技术课程代码：6705
第一部分课程性质与目标
一、课程性质与特点
生物工程下游技术这门课程适合于理工科专业生物工程专业进行学习。本课程的容更多的涉及到工业应用。下游技术是对于由生物界自然产生的生物体或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应、微生物转化等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术，也称为下游工程或下游加工过程，是生物技术产品产业化的必经之路。目前所指的下游技术大多数属于“物质分离”畴。主要研究的是物质分离的方法原理及相关的仪器设备。生物工程下游技术这门课程涉及到物理，化学，生物化学，发酵工程，生物工程与设备等多门学科。
二、课程目标与基本要求
通过学习生物工程下游技术这门课程应掌握以下基本知识点：
1.生物工程下游技术的研究对象和发展历程
2.下游技术的理论基础
3.发酵液预处理，微生物细胞破碎方法和设备
4.溶剂萃取和浸取，超临界流体萃取，双水相萃取，反胶团萃取，膜分离过程，液膜分离，离子交换法，色谱法等主要分离单元操作技术及分离过程的特点，工艺设计与设备选型通过学习了解各种分离方法的原理，适用围，熟悉常用分离设备的操作，在实际应用中可以选择合适的分离方法对仪器进行操作达到分离的目的。通过学习，具备对生物产品的分离、纯化技术的应用能力，及对生物物质提纯最佳方案的设计能力。
三、与本专业其他课程的关系
本课程的容更多的涉及到工业应用。下游技术对各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。在生物工程专业课程的学习中，是一门将生物工程上游技术应用到实际生产中所需要借助的手段。
《物理学》，《无机化学》，《有机化学》，《物理化学》等基础课是这门课程的基础，《微
生物学》，《生物化学》，《酶工程》，《发酵工程》，《生物工程与设备》等专业课的知识也会运用到这门课程中，其后继课程有《发酵工厂设计》等。
第二部分考核容与考核目标
第一章绪论
一、学习目的与要求
学习并了解生物工程下游技术的研究对象，生物工程下游技术的重要性，生物工程下游技术的特点，生物工程下游技术的发展历程，生物工程下游技术的一般工艺过程，以及生物工程下游技术的发展动态。
二、考核知识点与考核目标
1.1 生物工业下游技术的工作领域（次重点）
1.1.1 技术畴（识记）
1.1.2 生物工程下游技术的发展历程（理解）
1.2生物工程下游技术的一般工艺过程（重点）
1.2.1 原料及产品特性（识记）
1.2.2 下游技术的一般工艺过程（理解）
1.3 生物工业下游技术的发展动态（一般）
1.3.1 传统分离技术的提高和完善（理解）
1.3.2 新技术的研究和开发（理解）
1.3.3 清洁生产（理解）
第二章下游技术的理论基础
一、学习目的与要求
掌握下游技术的理论基础。掌握物理学过程中平衡论的主要容，理解平衡、非平衡、拟平衡过程的区别；理解化学过程中化学分子间的相互识别及识别机理，分子间的相互作用和化学反应；理解生物分离过程的特异性相互作用及作用方式。
二、考核知识点与考核目标
2.1下游技术中的物理学过程（次重点）
2.1.1 基础物性（理解）
2.1.2 物理学过程分类（识记）
2.1.3 平衡论及各种平衡关系（识记）
2.1.4 传递现象及传递方式（识记）
2.2 下游技术中的化学过程（重点）
2.2.1 化学分子识别机理及相互作用（识记）
2.2.2 下游技术中的化学反应（理解）
2.3下游技术中的生物学过程（重点）
2.3.1 生物特异性相互作用机理，作用方式和影响因素（识记）
2.3.2 亲和色谱（应用）
第三章发酵液预处理
一、学习目的与要求
了解发酵液进行预处理的目的，掌握具体的改善发酵液过滤特性的处理方法。掌握发酵液中高价无机离子和杂蛋白质的去除方法。了解固液分离的方法，设备以及各分离设备的类型，分离原理和分离适用围。
二、考核知识点与考核目标
3.1 发酵液过滤特性的改变（次重点）
3.1.1 发酵液的特性（理解）
3.1.2 改善发酵液过滤特性的方法（识记）
3.2 发酵液的相对纯化（一般）
3.2.1发酵液的杂质对提取精制的影响（理解）
3.2.2 高价无机离子的去除方法（识记）
3.2.3 杂蛋白质的去除方法（识记）
3.3 固液分离工程及设备（重点）
3.3.1固液分离方法的种类（识记）
3.3.2离心分离的原理（识记）
3.3.3 离心分离各种类型的设备，分离适用围和分离原理（应用）
3.3.4过滤操作的种类（理解）
3.3.5 常用的过滤设备类型和工作机理（应用）
3.3.6 错流过滤原理（理解）
3.3.7 错流过滤应用（应用）
3.3.8 其他固液分离方法（理解）
第四章微生物细胞破碎
一、学习目的与要求
回顾微生物细胞壁的组成与结构，区分G+菌、G—菌以及酵母菌细胞壁的差别。掌握微生物细胞破碎的原因，具体的破碎方法以及不同破碎方法各自的原理及适用围。细胞破壁应注意的问题。掌握破碎率的测定方法。
二、考核知识点与考核目标
4.1 细胞壁的组成与结构（一般）
4.1.1 细胞壁和细胞膜的组成和各自的作用（理解）
4.1.2 细菌，酵母菌，霉菌的细胞壁结构（识记）
4.1.3 细胞壁结构和细胞破碎（应用）
4.2 常用破碎方法（重点）
4.2.1细胞破碎方法分类（识记）
4.2.2 机械破碎方法原理（理解）
4.2.3 不同类型机械破碎设备（应用）
4.2.4 细胞机械破碎影响因素（识记）
4.2.5 非机械破碎方法种类（识记）
4.2.6 不同细胞破碎方法适用围（识记）
4.2.7 不同细胞破碎方法各自优缺点（理解）
4.2.8 其他破碎方法（理解）
4.3 破碎率的测定与破碎技术的研究方向（次重点）
4.3.1破碎率的测定方法（识记）
4.3.2 破碎技术的研究方向（理解）
第五章溶剂萃取和浸取
一、学习目的与要求
掌握溶剂萃取法分离机制，溶剂萃取中的基本概念。了解溶剂萃取基础上发展起来的新型萃取技术。了解工业萃取方式及过程计算。掌握乳化和去乳化概念和过程。了解萃取设备。