生物分离工程生物分离
南农生物分离工程生物分离3 (2)
要将盐析分布曲线重叠的两个蛋白质分级沉淀： 稀释后可能分级。
温度T
• 在低离子强度溶液或纯水
中蛋白质的溶解度大多数 还是随温度升高而增加。
• 高盐常相反 • 一般情况下，可在室温下
进行。
• 但对于某些对温度敏感的
酶 ， 要 求 在 0℃ ～ 4℃ 下 操作，以避免活力丧失。
溶液pH
pH 影 响 Cohnx 方 程 中 的 值 。
• 一般蛋白质0℃，有机溶剂-10℃加入。但
淀粉酶10-15℃。
有机溶剂浓度
同盐析一样，随着有 机溶剂浓度的上升， 蛋白质溶解度也呈指 数规律下降。
如血纤维蛋白原的溶解度在乙醇浓度为 8%时达到最大，而当乙醇浓度为40%时 达到最小。
pH值：
通常是选在等电点附近，也考虑样品稳定性。 很多酶pI在pH4-5，比稳定的pH低。
降低水的介电常数，使蛋白质分子水化程度降
低，促进了蛋白质分子的聚集沉淀。
是极性有机溶剂与蛋白质争夺水化水，而使蛋
白质分子沉淀。
优点：
• 分辨能力比盐析法高，即一种蛋白质或其
他溶质只在一个比较窄的有机溶剂浓度范围 内沉淀。
• 从沉淀的蛋白质中除去有机溶剂很方便，可
透析，而且有机溶剂本身可部分地作为蛋白 质的杀菌剂。
聚乙二醇
【HOCH2(CH2OCH2)nCH2OH (n ＞ 4)】 ( Polyethylene Glycol 简写为 PEG )。 亲水性，溶于水和许多有机溶剂，对热稳 定，有广泛的分子量。 在生物大分子制备中，用的较多的是分子 量为6000～20000的 PEG。
A: 0 ℃ 0.27 20 ℃ 0.29 P1、P2:初始、最终饱和度%
饱和溶液体积 Va=Vo(P2-P1)/(1-P2)
生物分离工程
第一章绪论1.生物分离工程是指从发酵液、酶反应也活动植物培养液中分离、纯化生物产品的过程。
2.生物分离的一般流程：发酵液的预处理；提取；精制；成品加工。
第二章发酵液的预处理1.过滤和离心是最基本的单元操作。
2.凝集是指在投加的化学物质作用下，发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。
3.絮凝是指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成粗大絮凝团的过程。
4.调节pH法：在进行pH调节时，一般采用草酸等有机酸或某些无机酸来进行。
Ca+经常选用酸化剂为草酸；Mg+的去除是采用加入磷酸盐，如三磷酸钠；Fe+通常加入黄血盐。
5.影响发酵液过滤的因素：菌种；发酵液粘度。
6.发酵液的过滤设备形式很多，按过滤的推动力分为：重力式过滤器、压力式过滤器、针孔式过滤器和离心式过滤器。
7.目前国内外对过滤液的分离和过滤常采用的设备为：板框式压滤机；板式压滤机；自动板框式压滤机和真空过滤机。
第三章细胞分离技术1.细胞破碎的方法可分为：机械破碎发、物理破碎法、化学渗透法及酶溶法。
2.变性剂的加入，可削弱氢键的作用，使胞内产物相互之间的作用力减弱，从而易于释放。
3.包埋病毒粒子具一定形状和大小的蛋白结晶体，在相差显微镜下呈现强的折光性，由单一多肽构成。
第四章沉淀技术1.盐析：蛋白是在搞离子强度溶液中溶解度降低，以致从溶液里沉淀出来的现象称为盐析。
2. 常用脱盐处理的方法有：透析法、超滤法及凝胶过滤法。
3．有机溶剂沉淀法的原理：①传统观点认为向蛋白质溶液中加入丙醇或乙醇等有机溶剂，水的活度程度降低，水对蛋白子表面的水化程度降低，即破坏了蛋白子表面的某水化蹭；另外，溶液的介电常数下降，蛋白子分之间的静电引力增大，从而聚集和沉淀。
②新观点认为，有机溶剂可能破坏蛋白质的某种键，使其空间结构发生某种程度的变化，致使一些原来包在内部的疏水基团暴露于表面并与有机溶剂的疏水基团结合形成疏水层，从而是蛋白子沉底，而当蛋白子的空间结构发生变形超过一定程度时，使会导致完全的变性。
生物分离工程复习笔记
生物分离工程复习笔记生物分离工程内容：1.生物分离工程概念、特点、操作流程等；2.生物分离中常用到的分离操作方法，其概念、原理、特征、适用对象、注意事项、优缺点、使用实例等；3.常用方法的比较；基本知识点（一）一．生物分离工程概述1，生物分离工程（P1）生物分离工程是指从发酵液、反应液或动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。
它描述了生物产品分离、纯化过程的原理、方法和设备，又称为生物工程下游技术。
特征：应用面广;种类繁多，结构功能复杂，生物活性各异;目的产物在初始物料中的含量低;原料中目标产物浓度越低，所需能耗越高，分离过程成本越大;始物料成分复杂,常需多个步骤,产品总收率低;易变质、易失活、易变性，对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等非常敏感；产品的质量要求高，尤其是药品等2.传统生化产品和基因工程产品在提取和精制上的差异（P1）（了解）1）传统生化产品都为小分子(工业用酶除外，但它们对纯度要求不高、提取方法较简单)．其理化性能(如平衡关系等)数据都为已知，因此放大比较有根据；基因工程产品大多为大分子，必要数据缺乏，放大多凭经验。
2）由于第一代基因工程产品都以E.coli作为宿主，表达产品处于胞内，提取前需将细胞破碎，细胞内物质释放出来，给提取增加了很多困难；而发酵液中的产物，浓度较低，杂质又多，且一般大分子较小分子不稳定(易失活，如对剪切力)，故提取较困难。
3）大分子(蛋白质)的分离主要困难在于杂蛋白的分离，由于蛋白质都内氨基酸所构成，所以性质相似，分离主要依靠高分辨力的精制方法，如色谱分离等。
3.生物技术下游加工过程的一般流程和单元操作（P4）1）一般工艺流程一般来说，下游加工过程含培养液（发酵液）的预处理和固液分离；初步纯化（提取）；高度纯化（精制）；最后纯化。
第1 页共1 页生物分离工程2）具体过程1发酵液预处理和固液分离○过滤和离心是预处理最基本的单元操作。
生物分离工程总结
生物分离工程总结2(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1，生物分离工程：是指从发酵液，酶反应液或动植物细胞培养液中分离，纯化生物产品的过程。
它描述了生物产品的分离，纯化过程的原理，方法和设备，因为它处于整个生物产品生产过程的后端，所以也称为生物工程下游技术。
2，凝集：通过加入无机盐，在无机盐作用下，发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成块状絮凝体的过程。
3，絮凝：指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成粗大絮凝团的过程。
4，离心分离：是指在离心场的作用下，将悬浮液中的固相和液相加以分离的方法。
5，过滤：发酵液通过一种多孔介质，固体颗粒被截留的过程。
6，滤饼过滤：固体颗粒沉积于过滤介质表面形成滤渣层。
7，深层过滤：固体颗粒进入并沉积于多孔孔道内，溶液经孔道缝隙流过滤渣。
8，细胞破碎：是采用一定的方法，在一定程度上破坏细胞壁和细胞膜，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术，是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质的基础。
9，机械破碎法：通过机械运动产生的剪切力使组织细胞破碎。
10，物理破碎法：通过各种物理因素作用，使组织细胞的外层结构破坏，使细胞破碎。
生物分离工程（下游加工过程）11，化学破碎法：通过各种化学试剂对细胞膜的作用，使组织细胞的外层结构破坏，使细胞破碎。
12，通过细胞本身酶系或外加酶催化剂的催化作用，使外层结构破坏。
13，超声破碎法：在超声波作用下，液体发生空化作用，空穴的形成，增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，使细胞破碎。
14，空化作用：指存在于液体中的微气核空化泡在声波作用下发生变化，声压达到一定值，在声波纵向传插负压区，空泡化增大，在声波传播的正压区，空泡闭合，在反复增大，闭合中，空泡化崩溃，崩溃的瞬间，产生巨大的剪切力。
15，酶解法：利用溶解细胞壁的酶处理菌体细胞，使细胞壁受到破坏后，再利用渗透压冲击等方法破坏细胞膜。
生物分离工程部分知识点
生物分离工程部分知识点生物分离效率三个指标：分离纯化浓缩程度，纯化倍数，回收率。
生物分离工程：从发酵液、酶反应液或动/植物细胞培养液中将目标产物提取、浓缩、分离、纯化和成品化的过程。
机械破碎法：固体剪切法(珠磨法、压榨法、撞击法) 液体剪切法（高压匀浆法、超声波破碎）工业常用方法：高压匀浆法、高速珠磨法。
优缺点：高压匀浆优点是细胞经历了高速造成的剪切、碰撞、高压到常压的变化，从而造成细胞破碎。
缺点是较容易造成堵塞的丝状真菌、放线菌以及较小的G+菌不适合用本法。
高压匀浆一般需多级循环操作，每次循环前需要进行级间冷却。
主要能耗是高压和维持低温操作能量消耗。
高速珠磨破碎法：破碎率与能耗成正比。
增加装珠量或延长破碎时间或增加转速均可提高破碎率，但同时能量消耗和产热增加，提高了制冷费和总能源消耗量。
当破碎率≥80%，能耗急剧增加。
超声波破碎：有效能量利用率低，冷却要求苛刻。
①常用的蛋白质沉淀方法有：盐析沉淀（硫酸铵，低温）、等电点沉淀、有机溶剂沉淀（丙酮/乙醇等有机溶剂）及热沉淀法等。
②有机溶剂沉淀蛋白质的机理是：向蛋白质溶液中加入有机溶剂，水的活度降低。
随着有机溶剂溶度的增大，水对蛋白质分子表面荷电基团的水化程度降低，液体的介电常数下降，蛋白质分子间的静电引力增大，从而凝聚和沉淀。
盐析的主要因素有无机盐的种类，浓度，温度和pH值。
lgS=-β—KsI。
盐的种类影响KS值，离子半径小而带电荷较多的阴离子盐析效果好。
温度和pH值影响β，在高离子强度溶液中，温度上升，有利于某些蛋白质失水，因此温度升高，蛋白质溶解度下降。
pH值接近蛋白质等电点有利于提高盐析效果。
水相pH值对弱电解质分配系数具有显著影响。
物理萃取时，弱酸性电解质的分配系数随pH值降低而增大，弱碱性电解质随pH值降低而减少。
弱电解质在水相中发生不完全解离，仅仅是游离酸或游离碱在两相产生分配平衡，而酸根或碱基不能进入有机相，所以萃取达到平衡状态时，一方面弱电解质在水相中达到解离平衡，另一方面，未解离的游离电解质在两相中达到分配平衡。
生物分离
一、名词解释：生物分离工程：是从微生物、动植物细胞及其生物化学产物中提取有用物质的技术。
过滤：是指在某一种支撑物上放置过滤介质，注入含固体颗粒的溶液，是液体通过固体颗粒留下，是固液分离的常用方法之一。
凝集：是指在某些电解质作用下，使扩散双电层的排斥电位降低，破坏胶体系统的分散状态，而使胶体粒子聚集的过程。
絮凝：是指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。
离心分离：离心分离是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程，当静置悬浮液时，密度较大的固体颗粒在重力作用下逐渐下沉，这一过程也称为沉降。
离心过滤：是将料液送入有孔的转鼓并利用离心力场进行过滤的过程，以离心力为推动力完成过滤作业，兼有离心和过滤的双重作用。
萃取：利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法。
至少有一相为液相。
吸附：一种物质从一相移动到另外一相的现象称为吸附。
如果吸附仅仅发生在表面上，就称为表面吸附；如果被吸附的物质遍及整个相中，则称为吸收。
吸附等温线：固体吸附剂从溶液中吸附溶质达到平衡时，其吸附量与溶质浓度和温度有关。
当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数关系。
膜：在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质，把流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物质称为膜。
膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。
膜污染：原料液中的微粒或大分子与膜有理、化或机械作用而引起的在膜表面或孔内吸附、沉积造成膜孔径变小甚至堵塞的不可逆现象。
浓差极化：膜表面的浓度高于主体浓度的现象。
（是可逆的）蒸发：使含有不挥发性溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸气，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。
结晶：是从液相或气相生成形状一定、分子（或原子、离子）有规则排列的晶体的现象。
是新相生成的过程；是利用溶质之间溶解度的差别进行的一种分离操作。
重结晶：利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适得溶剂溶解再次结晶，从而使其纯度提高。
生物分离工程的原理是什么
生物分离工程的原理是什么生物分离工程是一种利用生物学和工程学的原理和方法，对混合物中的生物分子或细胞进行分离和纯化的过程。
其原理主要包括物理分离原理、化学分离原理和生物分离原理。
物理分离原理是基于生物分子或细胞在不同物理环境中的特性差异进行分离的方法。
常用的物理分离方法有离心、过滤、凝胶电泳和超滤等。
离心是通过界面张力和离心力的作用下，在不同密度的溶液中将生物分子或细胞分离出来。
过滤是根据物质的大小选择性通过滤膜的原理进行分离，通常用于分离细胞或大分子。
凝胶电泳则是利用电场作用，通过电泳迁移速度的差异将带电的生物分子在凝胶中逐渐分离开来。
超滤则是利用压差将分子或细胞通过半导膜分离出来。
化学分离原理是通过不同化学特性将生物分子或细胞分离和纯化的方法。
其中常用的方法包括溶剂萃取、凝胶过滤、层析和电解等。
溶剂萃取是利用溶解性差异将目标物质从溶液中分离出来，通常是用有机溶剂与水溶液相互萃取。
凝胶过滤则是利用粒径差别将生物分子或细胞分离出来，通过选择性选择不同尺寸的过滤膜或纤维经过过滤操作，大分子或细胞可以被留在膜的一侧。
层析是一种利用不同成分在固定相上的迁移速度差异进行分离的技术，常用的层析方法包括凝胶层析、离子交换层析和亲和层析等。
电解是将分子或细胞通过正负电荷的相互作用来分离的方法。
生物分离原理则是利用生物学上的特性对生物分子或细胞进行分离的过程。
常用的生物分离方法包括细胞离心、免疫分离和蛋白质结合等。
细胞离心是一种通过多次离心来分离细胞的方法，通常需要根据目标细胞的密度来选择不同的离心速度和时间。
免疫分离是利用抗体与特定抗原结合的特异性来分离目标细胞或生物分子的方法。
蛋白质结合则是利用蛋白质与配体的亲和性来进行分离和纯化，常用的方法有亲和层析、亲和吸附和免疫沉淀等。
总之，生物分离工程是利用物理分离原理、化学分离原理和生物分离原理，通过不同的方法对混合物中的生物分子或细胞进行分离和纯化的过程。
这些原理和方法的选择取决于需要分离的目标物质的特性和要求，通过灵活应用这些原理和方法，可以实现对复杂混合物中生物分子或细胞的高效纯化和分离。
生物分离工程
生物分离工程生物分离工程是指采用物理、化学和生物学方法将生物体或其组成部分从混合物中分离出来，并纯化得到目标物质的一种工程领域。
该领域涉及到许多专业知识，包括生物学、生化学、物理化学等多个学科的理论和技术，应用广泛。
生物分离工程的目的是将生物体中的目标物分离出来，以便进行药物发现、分析化学以及生命科学研究等方面的应用。
生物分离工程包括生物分离过程、分离器设备及工艺控制等多个方面。
生物分离过程是将混合物中的目标物通过特定的工艺流程进行分离，得到纯化的目标物质。
一般包括以下几个步骤：（1）前处理：对样品进行初步处理，如细胞破碎、离心、过滤等。
（2）初步分离：将混合溶液通过某些技术方法进行初步分离，如各种色谱技术、电泳分离、凝胶柱分离等。
（3）中间分离：在初步分离的基础上，对样品进一步处理，如双向电泳、反渗透膜分离、超重力分离等。
（4）终极分离：最后通过某些技术，将目标物质从混合物中完全分离出来，如聚集素层析、反转移层析、凝胶电泳等。
分离器设备是指在生物分离过程中使用的各种设备，根据不同的分离过程，分离器设备也有所不同。
例如，在分离蛋白质时，最常用的分离器设备是各种色谱技术和电泳分离设备，而在分离细胞时，采用的设备则主要是离心机、过滤器等。
工艺控制是指对生物分离工程中各个步骤进行控制和调节，以确保分离工艺的有效性和纯化度的提高。
常用的工艺控制手段包括调节温度、压力、流量等系列参数的控制，并且可以采用自动化操作，进一步提高生物分离工程的自动化程度。
生物分离工程的应用非常广泛，包括生命科学研究、药物研发、食品工业以及纯化工程、环境保护等方面。
例如，在药物研发中，生物分离工程用于分离制备药物，提高药物纯度和效果；在食品工业中，生物分离工程用于提高食品的品质和安全性；在环境保护中，生物分离工程可用于处理污水和有害气体等。
总之，生物分离工程是一项复杂、细致的研究领域，在各个行业都有广泛的应用。
随着科技的发展和人们对生命科学研究的不断深入，生物分离工程将会越来越得到关注和重视，为人们的生活和健康做出更大的贡献。
《生物分离工程》课程笔记
《生物分离工程》课程笔记第一章绪论一、生物分离工程的历史及应用1. 历史生物分离工程的历史可以追溯到古代酿酒和面包制作时期，但作为一个独立领域的发展始于20世纪。
早期的生物分离技术主要依靠自然现象，如沉淀、结晶等。
随着科技的发展，尤其是生物技术的崛起，生物分离工程逐渐形成一门独立的学科，并得到了迅速发展。
2. 应用生物分离技术在医药、食品、农业、环境保护等领域有广泛的应用。
例如，在疫苗生产中，需要从细胞培养液中分离出病毒或细菌；在抗生素提取中，需要从发酵液中提取抗生素；在蛋白质纯化中，需要从混合蛋白质中分离出目标蛋白质；在果汁澄清中，需要去除果汁中的悬浮固体等。
二、生物分离过程的特点1. 复杂性生物分离过程涉及生物大分子（如蛋白质、核酸、多糖等）的分离和纯化，这些生物大分子在结构和性质上具有很高的复杂性，因此生物分离过程也具有较高的复杂性。
2. 多样性生物分离过程中，针对不同的生物大分子和混合物，需要采用不同的分离方法和工艺，因此生物分离过程具有很高的多样性。
3. 灵敏度生物大分子在分离过程中容易受到外界因素的影响，如温度、pH值、离子强度等，因此生物分离过程需要严格控制条件，具有很高的灵敏度。
4. 易失活性生物大分子在分离过程中容易发生变性、降解等失活现象，因此生物分离过程需要尽量减少这些失活现象的发生。
5. 高价值生物大分子往往具有很高的经济价值，如药物、生物制品等，因此生物分离过程需要高效、高收率地分离目标物质，以满足市场需求。
第二章过滤一、过滤基本概念及预处理1. 过滤基本概念过滤是一种基于孔径大小实现固体与流体分离的技术。
在生物分离工程中，过滤技术被广泛应用于细胞培养液、发酵液、酶反应液等混合物的初步分离和纯化。
过滤过程中，混合物通过过滤介质（如滤纸、滤膜等），固体颗粒被拦截在过滤介质上，而流体则通过过滤介质流出，从而实现分离。
2. 预处理为了提高过滤效率，通常需要对混合物进行预处理。
生物分离工程复习纲要
生物分离工程复习纲要--裴武第一章绪论1.生物分离工程在生物技术中的地位？答: 生物技术的重要目的是运用培养微生物、动物细胞、植物细胞来生产对人有用的产品, 而分离纯化过程是生物产品工程的重要环节。
因此, 生物分离工程是生物技术的重要组成部分, 是生物技术转化为生产力所不可缺少的重要环节, 在生物技术研究和产业发展中发挥着重要作用, 其技术进步限度对于保持和提高各国在生物技术领域内的经济竞争力有至关重要的作用。
2.生物分离工程的特点是什么？答: 生物分离是从生物材料、微生物的发酵液、生物反映液或动植物细胞的培养液中分离并纯化有关产品（如具有药理活性作用的蛋白质等）的过程, 又称为下游加工过程。
生物工程的重要特点是生物制品多种多样; 常无固定操作方法可循;生物材料组成非常复杂, 分离操作环节多, 不易获得高收率; 培养液（或发酵液）中所含目的物浓度很低, 而杂质含量却很高; 分离进程必须保护化合物的生理活性; 生物活性成分离开生物体后, 易变性、破坏。
3.生物分离工程可分为几大部分, 分别涉及哪些单元操作？答: 生物分离工程可分为可分为不溶物的去除、产物分离、产品的纯化及产品的精制四大部分。
不溶物的去除涉及过滤、离心和细胞破碎, 通过这些单元操作使产物浓度和质量得到了提高。
产物分离涉及离子互换吸附、萃取等。
其中萃取又分为溶剂萃取、反微团萃取、超临界流体萃取和双水相萃取等。
以上分离过程不具有特异性, 只是进行初分可提高产物浓度和质量。
产品的纯化涉及色谱、电泳、沉淀等单元操作, 这些技术具有产物的高选择性和杂质的去除性。
产品的精制涉及结晶及干燥等单元操作。
4.在设计下游分离过程前, 必须考虑哪些问题方能保证我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？答: 在设计下游分离过程前, 通常要注意以下几个问题:1)生物材料的组成成分非常复杂, 有数百种甚至更多, 各种化合物的形状、大小、相对分子质量和理化性质都各不相同, 有的迄今还是未知物, 并且这些化合物在分离时仍在不断的代谢变化中。
生物分离工程
绪论1、生物分离工程的定义：从发酵液或酶反应液或动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。
2、生物分离工程特点：1发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液；2培养液是多组分的混合物；3生化产品的稳定性差；4对最终产品的质量要求高。
3、生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？答：1、发酵液的预处理与固液分离，过滤(filtration) 、离心(centrifugation) 2、初步纯化，沉淀(precipitation) 、萃取(extraction) 、吸附(adsorption )、膜分离(membrane separation) 3、高度纯化，色谱(chromatography )、电泳(electrophoresis) 4、成品加工，结晶(crystallization) 、干燥(drying)。
4、在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？答：1、产品价值2、产品质量3、产物在生产过程中出现的位置4、杂质在生产过程中出现的位置。
5、产品和主要杂质独特的物化性质6、不同分离方法的技术经济比较。
5、阐述生物分离工程的发展动向。
答、1、基础理论研究2、提高分离过程的选择性3、开发分离介质4、提高分离纯化技术5、清洁生产6、规模化、工程化研究6、分离效率的评价：目标产物的浓缩程度、分离纯化程度、回收率第二章细胞分离与破碎Cell isolation and disruption1 如何预处理发酵液？答：1.高价无机离子的去除方法去除钙离子：通常使用草酸。
去除镁离子：加入三聚磷酸钠，与镁离子形成络合物。
用磷酸盐处理，也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。
去除铁离子：加入黄血盐，使其形成普鲁士蓝沉淀而除去。
2、杂蛋白质的除去：沉淀、吸附法、变性法、凝聚Coagulation和絮凝flocculation 3.有色物质的去除及其他：使用吸附剂去除有色物质(离子交换剂、离子交换纤维、活性炭等) 、用工业酶制剂可净化发酵产物，除去干扰性浑浊物、使用惰性助滤剂、加入反应剂2 凝聚和絮凝的区别答：凝聚：向胶体悬浮液中加入电解质，由于双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集(1mm左右)的现象。
生物分离过程
生物分离过程第一章：绪论1.生物分离工程的一般流程：1)发酵液的预处理：（也称不溶物的去除）作用：将固相分离。
特点：采用凝聚和絮凝等技术来加速固相，液相分离，提高过滤速度。
方法：最基本的单元操作：过滤，离心。
2）产物的提取;作用：将目标物和与其性质差别较大的杂质分开，使产物的浓度有较大幅度的提高。
特点：多单元协同操作。
方法：沉淀，吸附，萃取，超滤等单元操作。
3）产物的精制：作用：高度纯化，除去与目标物性质相近的杂质。
特点：采用对目标物具有高选择性的分离方法。
方法：首选色谱分离技术：层析（柱层析，薄层层析），离子交换，亲和色谱，吸附色谱，电色谱。
4）成品的加工处理：作用：将上述分离纯化过程得到的产物进行最后加工使其成为商用成品。
特点：将产品根据用途，质量要求进行加工。
方法：浓缩，结晶和干燥。
2.生化分离过程特点：①生物材料成分复杂，产物浓度低，分离难度大；②产物稳定性差，分离纯化过程的操作条件要求严格；③产物易变质，难保存，分离过程必须快速高效；④质量要求高（药品或食品）。
第二章：发酵液的预处理3.1）预处理的目的：①改善发酵液的物理性质：流变性质、颗粒粒度②去除部分杂质：杂蛋白、多糖、高价无机离子等。
2）预处理的方法：①物理性质的改善：加热（降低黏度、去除杂蛋白），凝聚与絮凝（增大粒度），加助滤剂（改善过滤）；②杂质的去除：去杂蛋白（等电点、变性剂、吸附），去多糖（酶解），去离子（沉淀）。
4.凝聚，絮凝，盐析的异同点：凝聚：高价盐，不可逆中和，盐浓度低，去除杂蛋白。
絮凝：增大胶粒尺度，形成絮凝凝团粗大。
盐析：低价中性盐，可逆中和，破坏水化膜。
盐的用量大，浓度比较高，回收蛋白质。
（凝聚是在高价无机盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。
絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理的集合为主的过程。
）第三章：细胞分离技术5.常见的细胞破碎的方法与特点：机械法四种方法较重要，适应性也是其特点6.破碎率的测定1）直接测定法: 细胞计数2）测定释放的蛋白质量或酶的活力或相对电导率第四章：沉淀技术7.常见的沉淀方法：（前三种重要）（1）盐析法：成本低，不需要特别昂贵的设备；操作简单、安全；不会引起蛋白质变性，经透析去盐后，能得到保持生物活性的纯化蛋白质；分离效果不理想，通常只是作为初步的分离纯化，还需要结合其它的纯化方法。
生物分离工程重点
1.生物分离工程：是指从发酵液、酶反应液或动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。
它描述了生物产品分类里、纯化过程的原理、方法和设备。
因为它处于整个生物产品过程的后端，所以也称为生物工程下游技术。
2.生物分离工程的一般流程：（1）发酵液的预处理：主要采用凝聚和絮凝等技术来加速固相、液相分离，提高过滤速度。
过滤和离心是发酵液预处理最基本的单元操作。
（2）产物的提取：可采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作。
（3）产物的精制：（高度纯化）主要是除去与目标物性质相近的杂质。
这一阶段的单元操作涉及色谱分离技术有层析（包括柱层析和薄层层析）、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱。
（4）成品的加工处理：单元操作主要由浓缩、结晶和干燥。
3.生物分离过程的体系特殊：（1）原料液的特点：生物分离与纯化处理的原料液体系十分复杂，含有为生物细胞、菌体、代谢产物、未耗用的培养基以及各种降解目标产物的杂质；原料液中常存在与目标分子在结构等理化性质上及其相似的分子及异构体，形成用普通方法难于分离的混合物；除少数特定的生化反应系统，原料液是产物浓度很低的水溶液；原料液低于环境变化（热、pH药物等）的能力差，溶液发生活性降低甚至丧失（变性失活）。
（2）对产物的要求：在分离纯化过程中必须保持目标物的生物活性；粗产物的纯度较低，而最终产品要求的纯度却极高；用作医药、食品和化妆品的生物产物与人类生命息息相关，要求最终产品的质量必须符合药典、试剂标准和食品规范等国家标准。
4.发酵液预处理的方法：按预处理的目的分为：提高过滤速度的方法（凝集和絮凝）、改变发酵液性质的方法（调节pH法）和杂质去除的方法三类。
其具体的方法有凝集和絮凝、加热法、调节pH法、加水稀释法、加入助滤剂法、加吸附剂法或加盐法、高价态无机离子去除的方法、可溶性杂蛋白质去除的方法、色素及其他杂质去除的方法等。
5.凝集：是指在投加的化学物质（如水解的凝集剂，铝、铁的盐类或石灰等）作用下，发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。
1 第一章 绪论 生物分离工程.
原料液中常存在降解目标产物的杂质， 如可水解目标蛋白质的蛋白酶。
4 生物产品要求高质量
生物产物一般用作医药、食品和化妆品， 与人类生命息息相关。因此，要求分离纯 化过程必须除去原料液中含有的热原 （pyrogen)及具有免疫原性的异性蛋白等 有害人类健康的物质，并且防止这类物质 在操作过程中从外界混入。
分离，又称速度分离法。动力为压力差、电位梯度和磁场 梯度，如超滤、反渗析、电渗析、电泳和磁泳
扩散分离根据溶质在两相中分配平衡状态的差异实现分 离，又称平衡分离法。动力为偏离平衡态的浓度差，如蒸 馏、蒸发、吸收、萃取、结晶、吸附和离子交换等。
四、生物分离工程的一般步骤和单元操作
1、一般步骤
1) 发酵液的预处理与固液分离； 2) 初步纯化（或称产物的的提取）； 3) 高度纯化（产物的精制）； 4) 成品加工。
2、一般工艺过程：
发酵液
预处理
加热 调pH值 絮凝
碎片分离
离心分离 萃取 过滤 错流过滤
初步纯化
沉淀 吸附 萃取 超滤
细胞分离
沉降
离心分离 过滤
错流过滤
高度纯化
层析 亲和
离子交换 憎水
吸附 电泳
胞外产物
细胞破碎
匀化 研磨 溶胞
成品加工
无菌过滤 超虑 冷冻干燥 喷雾干燥
结晶
五、生物技术加工过程的选择标准
2 化学性质
化学热力学：化学平衡 反应动力学：反应速率 光化学性质：激光激发、离子化
3 生物学性质
分子识别：生物亲和力、生物学识别 传输性质：生物膜运输 反应、响应、控制：酶反应、免疫系统
机械分离：非均相 大小、密度差异，如过滤、重力沉淀、 离心沉淀
生物分离工程完整版
一、选择题：1、生物分离过程的一般步骤包括___D____。
A、预处理和固液分离B、初步纯化C、高度纯化和成品加工D、A，B和C2、生物悬浮液常用的预处理方法有：____D_____。
A、加热法B、调节悬浮液的pH值的大小C、凝聚和絮凝D、A，B和C3、有机溶液沉淀是利用亲水性的有机溶剂______A____，从而降低溶质的溶解度来实现的。
A、降低水的活度B、降低溶质的浓度C、增加水化层厚度D、提高介质的介电常数5、反胶团萃取是利用两性表面活性剂在____B___有机溶剂中亲___C___性基团自发向内形成反微团的的原理而实现的。
A、极性B、水C、非极性D、脂6、双水相萃取是利用_________B_________的原理。
A、物质在互不相溶的两相间的分配系数的差异B、物质在互不相溶的两水相间的分配系数的差异C、物质在互不相溶的两相间的溶解度的差异D、物质在互不相溶的两水相间的溶解度的差异7、反渗透膜分离的原理是______B________。
A、利用反渗透膜，使溶液中的水能通过而使溶质浓缩的过程B、利用渗透膜，使溶液中的水能通过而使溶质浓缩的过程C、利用渗透膜，使溶液中的溶质能通过而水分子被截留的过程D、利用反渗透膜，使溶液中的溶质能通过而水分子被截留的过程8、电泳分离是利用物质的__B__差异进行分离的方法。
A、在力场中沉降速度B、在电场中泳动速度C、pID、相对分子质量9、细胞的化学破碎的推动力为____B_______。
A、胞内外的蒸汽压差B、胞内外的渗透压差C、机械力D、浓度差二、填空题1、高效液相色谱分离方法中，液-液色谱是以液体作为流动相；以固定在固相载体表面的液体作为固定相。
2、完整的萃取操作过程一共分三个步骤，分别为萃取，洗涤和反萃取。
3、离子交换树脂的组成： ___载体__， _活性基团__和可交换离子。
4、根据分离机理的不同，色谱法可分为吸附色谱，分配色谱，离子交换色谱，凝胶色谱。
生物分离工程
生物分离工程
生物分离工程，也称为生物酶工程，是一项技术，用于从生物体中分离和分离生物分子，特别是酶类的分离。
生物分离工程是一项具有挑战性的技术，它利用了自然界中生物体之间，分子之间的某种化学和物理联系，从而实现了生物体和生物体之间，因而也实现了分子与分子之间的分离，有时甚至可以实现不同基因组的物质的分离。
生物分离工程涉及到2个主要工作步骤：1）通过化学和物理方法，将原始样品中的分子分离出来；2）经过精细的技术，对得到的分子进行细解，进一步提取出有价值的酶及其仿生物体。
体外分离的原则包括化学组分改变，细菌分离，细胞分离，离心分离和膜分离等。
化学组分改变是最常用的原理之一，它通过改变样品的pH值或离子强度，实现分子的有效分离。
细菌分离可以通过替代培养基，修饰培养基或培养环境，从而实现细菌新陈代谢物的有效提取。
细胞分离则将不同种类的细胞从一起混和的物质中，单独分离出来。
离心分离是利用离心力将成分分离出来，它可以提取出细胞及细胞含量高的混合物，从而为进一步细胞分离提供前提。
膜分离是将非常细胞分子从其他颗粒分离出来的一种技术，它的实现原理是利用膜的渗透性将分子分离出来，从而达到分离的效果。
生物分离工程在医药、农业等多个领域有着重要应用，它可以帮助科学家获取有益的酶及其仿生物体，使用它们开发新型药物，优化农作物营养素，生产生物催化剂，等等，从而为人类的生活带来极大的好处。
总之，生物分离工程是一项非常有益的技术，其应用已经深入到了多个领域，为研究者们带来了巨大的帮助，可以使科学家获取具有良好抗病及其他特性的巨大机会，从而推动科学研究取得新的进展。
生物分离工程的原理是什么
生物分离工程的原理是什么生物分离工程是一种利用生物化学和生物技术原理，通过物理、化学和生物学方法对生物体进行分离、提纯和纯化的过程。
它是一门综合性学科，涵盖了许多领域的知识和技术，如生物物理学、生物化学、分子生物学、生物工程等。
其核心原理是基于不同生物体的差异性，通过合适的实验设计和操作步骤，将目标物质从混合物中有效地分离出来。
生物分离工程的主要原理包括：1. 物理分离原理：物理分离是通过物料的物理性质进行分离，常用的方法包括离心、超滤、膜分离等。
离心是利用物料的不同密度和体积进行离心分离，如离心机可以分离细胞沉淀和液体上清。
超滤是利用滤膜的分子筛效应，根据分子尺寸的不同分离物质，常用于分离大分子如蛋白质和脱盐。
膜分离是利用逆渗透、微滤膜等，通过膜孔的大小和物料的压力差分离目标物质。
2. 化学分离原理：化学分离是利用物料的化学性质进行分离，常用的方法包括酸碱沉淀、吸附分离、电泳等。
酸碱沉淀是通过改变溶液pH值，使某些物质在酸或碱条件下形成不溶性沉淀，从而实现分离的目的。
吸附分离是利用物料在吸附介质上的亲和性差异进行分离，如利用离子交换树脂进行蛋白质与离子的吸附分离。
电泳是利用电场对带电物质进行迁移，根据它们的电荷、尺寸和形状的差异进行分离，如凝胶电泳可用于分离核酸。
3. 生物分离原理：生物分离是利用生物体本身的特性进行分离，如利用免疫反应进行分离，常用的方法有免疫吸附分离、免疫磁珠分离等。
免疫吸附分离是利用抗体与特定抗原间的特异性相互作用，将目标物质从混合物中吸附分离出来。
免疫磁珠分离是将磁性微珠与特异性抗体结合，形成抗原-抗体-磁珠复合物，通过外加磁场使复合物在液相中快速沉降，实现目标物质的分离。
此外，生物分离工程还可以应用到各种类型的生物体中，如微生物、植物和动物细胞等。
不同的生物体要素和目标物质的特性决定了最适合使用的分离方法。
生物分离工程在生物工业、医药制造和农业领域具有广泛应用，如制药过程中的药物提取和纯化、农田灌溉水的净化等。
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1.1 生化分离工程的研究对象
定义
• 对于由生物界自然产生的或由微生物菌
体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶 反应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。
生物分离工程生物分离
1.2 生化分离工程的重要性
• 生物技术产品一般存在于一个复杂的多
生物分离工程生物分离
typical products from fermentation
products Antibiotics Amino acids
Ethanol Organic acids
Enzymes r-DNA protein
in
Concentration g/l 25 100 100 100 20 10
相体系中。唯有经过分离和纯化等下游 加工过程，才能制得符合使用要求的产 品。因此产品的分离纯化是生物技术工 业化的必需手段。
生物分离工程生物分离
• 在生物产品的开发研究中，分离过程的
费用占全部研究费用的50％以上；
• 在产品的成本构成中，分离与纯化部分
占总成本的40～80％；精细、药用产品 的比例更高达70～90％。
生物分离工程生物分离
生物分离与化学分离方法的比较
c la ssific a tio n
P h y sic a l se p a ra tio n s E quilibrium c o n tro lle d se p a ra tio n s R ate controlled se p a ra tio n s
• 显然开发新的分离和纯化工艺是提高经
济效益或减少投资的重要途径。
• 生化分离是生物技术产品产业化的必经
之路，故而越来越受到人们的重视。
生物分离工程生物分离
1.3 生物技术下游加工过程的特点
• 生物技术产品以粗料发酵为主，粗原料
增加了下游操作成本，包括发酵废液的 处理成本，其中清液（精料）发酵将是 一个方向。
物
生物分离工程生物分离
生物产品要求高质量：
• *purity（纯度） • *sanitation（卫生） • *biological activity（生物活性）
to ta l
U sed for all U sed in
conventiona bioseparations
l chem icals
7
7
22
18
3
10
42
35
生物分离工程生物分离
生物分离一般比化工分离难度大
成分复杂
• 固体成分包括完整有机体、培养基及底物中的不
溶物
• 液体成分包括底物可溶物、代谢中产物及目标产
生物分离工程生物分离
生物工程的主要特点是生物制品多种多样， 产品的多样性导致分离方法的多样性
生物分离工程生物分离
types of molecules manufactured by fermentation
Molecular type
Antibiotics Amino acids
Enzymes Organic acids and
生化分离工程
生物分离工程生物分离
目的与要求
• 掌握萃取分离、膜分离、色谱分离、亲
和分离等的基本原理及其特点。
• 能在实际工作中掌握几种分离技术的工
艺过程及熟悉相关设备。
• 能在生物产品产业化研究及工艺设计中
合理应用相应分离技术。
生物分离工程生物分离
教材及参考资料
• 孙彦. 生物分离工程. 化学工业出版社，2001 • 严希康. 生化分离工程. 化学工业出版社，2001 • 刘国诠. 生物METHOD • SEPAR SCI TECHNOL
• BIOSEPARATION •
1. 绪 论
1.1 生化分离工程的研究对象 1.2 生化分离工程的重要性 1.3 生化分离工程的特点 1.4 生化分离工程的一般工艺过程 1.5 生化分离工程的发展动态
生物分离工程生物分离
生物分离工程生物分离
• 原料液中目标产物的浓度一般都很低 。
如 L-异亮氨酸为2.4％，青霉素为3.6％， 庆大霉素为0.2％，胰岛素仅为0.001％。
• 原料液中常存在与目标分子结构极其相
似的分子及异构体。
• 当生物技术产品是食品或药物时，溶剂
的使用受到一定的限制，萃取、色谱、 膜分离会受到一定的限制。
业出版社，2003
• 毛忠贵. 生物工业下游技术. 中国轻工业出版社，
1999
• 欧阳平凯、胡永红. 生物分离原理与技术，化
学工业出版社，1999。
• 刘茉娥. 膜分离技术. 化学工业出版社，2000 • 张镜澄. 超临界流体萃取. 化学工业出版社，
2000
生物分离工程生物分离
国内杂志
• 膜科学与技术 • 化工进展 • 生物工程学报 • 现代化工 • 化工学报 • 高校化学工程学报 • 化学工程 • 离子交换与吸附 • 化学工业与工程
生物分离工程生物分离
SCI杂志
• BIOTECHNOL BIOENG • J SEP SCI • J CHEM TECHNOL BIOT
• J CHROMATOG A • J MEMBRANE SCI • J SUPERCRIT FLUID • ENZYME MICROB TECH
• CHEM ENG SCI • SEP PURIF TECHNOL • BIOCHEM ENG J • DESALINATION
solvents Vitamins, yeast, growth
factors, nucleotides Miscellaneous-dextrans,
steroid biooxidations Total
Number of species 85 18 15 11
6
8
143
生物分离工程生物分离
绝大多数生物分离方法来源于化学品的分离方法， 大约80%的化工分离方法可应用于生物分离技 术中。
• 目前发酵或培养大多是分批操作，各批
发酵液产物浓度和其他物性会出现差异， 实际生产中也会出现染菌的发酵液，因 而需要技术的适应面宽，操作弹性大。
生物分离工程生物分离
• 生物活性物质产品的稳定性制约了下游
技术的可选范围 。
• 发酵液放罐后，应及时快速操作：
菌体也可能自溶 容易被杂菌污染 引起产物的破坏和降解，如原料液中常 存在降解目标产物的杂质，如可水解目 标蛋白质的蛋白酶。 因此要求采用快速的分离纯化方法除去 影响目标产物稳定性的杂质。