生物分离工程生物分离
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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
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
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
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. 生物工程下游技术（第二版）. 化学工
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。
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
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
• 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。
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。
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％。
• 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。
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
物
生物分离工程生物分离
生物产品要求高质量：
• *pwk.baidu.comrity（纯度） • *sanitation（卫生） • *biological activity（生物活性）
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
• SEPAR PURIF 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
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
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
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. 生物工程下游技术（第二版）. 化学工
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。
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
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
• 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。
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。
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％。
• 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。
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
物
生物分离工程生物分离
生物产品要求高质量：
• *pwk.baidu.comrity（纯度） • *sanitation（卫生） • *biological activity（生物活性）
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
• SEPAR PURIF 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