新我国生物分离纯化技术现状及发展

我国生物工程产业发展及展望—分离技术方面

班级：B1403

学号：0514140304

姓名：李妙凤

引言

近十几年来,生物工程取得了高速的发展,在解决人类面临的诸如人口、疾病、食品、能源及环境等重太难题方面正发挥着越来越太的作用随着生物工程的飞速发展,作为生物工程学科中必不可缺的“下游技术”——生物分离工程,也得到了迅猛发展。分离纯化技术以研究和解决生物技术产业化过程中特殊问题，把生物技术初级制品的进一步分离、纯化、精制,进而制成最终产品的过程统称为下游技术。与上游过程相比，下游处理过程是一个多步骤、高能量低效率的过程。本文主要概括了在我国生物工程产业中分离技术方面的发展及展望。

关键字：生物工程；分离技术；发展及展望

一、生物工程产业中分离技术的发展

1、我国生物产业发展中分离技术方面的研究成果

不少生物产品,由于没有开发出技术上先进、经济上可行的提取方法或提取收率太低、成本过高而不能投产。事实上，分离纯化技术已成为生物技术产品能否符台质量标准、能否产业化进入市场的关键技术环节。分离纯化技术的发展现状生化产品的分离纯化步骤很多,非常繁杂,通常包括: 细胞工程:细胞收集一细胞破碎一产品粗分离一产品精制等。发酵工程:发酵液一提取产品一澄清液一浓缩液一大规模色谱精制一产品等。根据产品的质和量的显著差别,生物分离过程从总体上分为两类。一类是大宗的小分子物质的分离,其特点是处理量大,对分离条件的要求较低,过程中借鉴化学工业的手段较多,如沉淀、过滤、蒸发、萃取、离子交换等。另一类是大分子,特别是蛋白质类物质的分离。其特点是处理量小(年产量常不足Ikg),产值大,具有生物活性,对分离条件要求苛刻,常用生物化学中的特殊手段,如层析、膜过滤、凝胶过滤、电泳等进行分离。

多年来,我国生物技术的上游技术得到了长足的发展,积累了一大批的科研成果(如干扰素、白细胞介素、乙肝疫苗、链激酶、尿激酶原、葡萄糖、单克隆抗体、人生长因子等),与世界先进水平相差不大，平均实验室水平只差3~ 5年。下游技术也取得了可喜的进展。60年代以前，我国生物制品的分离纯化基本上套用传统的化工单元操作。70年代之后，随着生物技术的高速发展，新的后处理技术不断涌现：在原有基础上，发展了多级连续萃取、双水相萃取、超临界萃取等新技术；絮凝分离技术采用絮凝剂，使细胞或溶解的大分子聚结成较大的颗粒，加大沉降速率易于过滤,强化菌体分离；膜分离新技术发展迅速,高强度、抗污染的各种膜不断出现,其中又以超滤膜发展较快,可根据膜孔度将分子量大小不同的分子进行分离，推出了平板、板框、中空纤维和螺旋型等多种型式的成套超滤器；无机膜微滤(平均孔径一般为0.2~ 2 m)也已开发出成套膜组件，以管式居多，成功地用于分离微小细胞、酒类、饮料、口服液的澄清过滤,生化产品的错流过滤及空气除菌净化等；反渗透装置也日益增多；粗分离技术中使用球磨、压力释放及冷冻加压释放等细胞破碎方法以分离脆内产物；盐析、溶剂革取、离子交换色谱用于分离目的产物或使其浓缩富集；离子交换树脂用以纯化蛋白质及恬性物质等等。针对生物制品的干燥技术如喷雾干燥、气流或流化床干燥、冷冻干燥等也取得了相当的进展。此外,离子交换树脂、凝胶过滤介质、新型琼脂糖系列介质等均已实现规模生产。

2、我国生物工程产业中分离技术发展的阻碍

显然,近十几年来,我国的生物分离纯化技术已经取得了令人鼓舞的发展,某些局部上也有了一定的突破。但长期以来,我国生物技术界存在着“上游靠自己,下游靠引进”的发展思想,对生物技术产品产业化所必需的下游分离纯化技术和设备的研究开发重视不够,生物技术的支撑技术及产业培育、发展不够,投入也严重不足。在市场急需的情况下,甚至从上游到下游成套引进。“七·五”以来,国家开始重视生物技术的下游工作,并取得了一些单项成果,但远未能实现国产化、配套化由于下游技术的发展跟不上上游的步伐,满足不了上游的需要,上、下游发展不平衡、不配套,从而严重阻碍了产业化的进程。

下游分离纯化技术已经成为生物技术的薄弱环节,形成产业化的瓶颈。存在的问题主要体现在: 1.协调不够,研究分散,力量薄弱,总体水平较低。2.新型分离纯化技术的研究开发不够，如:电泳分离新技术、亲和分离新技术的开发；多步分离操作的集成优化等。3.对生物技术支撑产业扶持不够,经费投入太少。没有建成技术过硬、产品质量稳定、能参与国际市场竞争、逐步替代进口的专项分离材料或设备的定点生产厂家。4.分离纯化技术上的几个发展热点在产业化过程中问题较多,研究较活跃,应当引起我们高度重视。大规模分离过程的自动控制在抗生素、氨基酸等生产过程中,分离方法还很落后,各操作单元的工艺参数基本上靠人工控制,常造成生产的不稳定对这些过程的主要操作参数进行自动检测和控制是提高发酵行业技术水平的一个重要方面。各分离操作的集成优化生化产品的分离纯化有几步甚至多达几十步(如膜岛素的提取),影响了目标产品的收率和生产成本。因此,研究开发各分离操作步骤的集成优化技术具有非常重要的意义。

二、我国生物工程产业中分离技术方面的展望

生物技术是上世纪末及本世纪初发展国民经济的关键技术之一，生物技术的发展，为人类提供了丰富多彩的生物产品，生物技术要走向产业化，上下游必须兼容、协调，以使全过程能优化进行。因此，当务之急是要充实和强化下游处理过程的研究，优化生产工艺，灵活运用。开发流程短、设备简单、连续化操作、固定化操作、具有反馈检测控制的优化补料操作、消脒基质及产物抑制的操作等新工艺。提高产物浓度、减少副产物，减轻分离操作的负荷,降低生产成本此外，尚需要重视生化产品的技术经济分析,并针对资金、人员、研究基础等实际情况，采取“有限目标、重点突破，跟踪与创新并举”的方针，选择重点的分离设备和介质，集中优势,尽快取得突破，形成特色，形成产业，取代进口，实现国产化。以期有更多的积累和突破，使下游处理过程尽快达到和适应上游过程的技术水平和要求。

总之,我们应大力加强生物分离纯化技术的研究与开发,大力发展支撑产业,变瓶颈为通道,为我国生物技术成果向现实生产力的迅速转化,推动生物技术产业的高速发展作出努力。

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