生化工程第六章生化工程产品分离技术

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生化分离技术与原理

生化分离技术与原理
生化分离技术是一种重要的实验室技术，被广泛应用于生物医学研究、生物制药和生物工程等领域。

其原理是通过物理或化学方法将混合的生物分子或细胞分离出来，以便进一步研究它们的结构、功能和相互作用。

生化分离技术包括很多种方法，其中最常用的有凝胶过滤、离心、层析、电泳和光学分离等。

这些方法可以根据分离原理和分离效果的不同来选择使用。

凝胶过滤是一种分子尺寸分离的方法，将混合物通过一层凝胶，分子会根据分子大小的不同而被筛选分离。

离心是利用高速旋转离心机的离心力将混合物分离开来，其中不同密度的细胞或分子可以被分离出来。

层析是利用不同材料的吸附性质或分子大小的差异来分离混合物的方法，通常用于纯化蛋白质等大分子化合物。

电泳是利用电场力将带电粒子沿电场方向移动的方法，可以根据分子大小、电荷和形状等性质来分离混合物。

光学分离是利用激光束对细胞或分子产生作用力，将混合物分离开来的方法，通常用于单细胞分离和分析。

生化分离技术的应用非常广泛，例如可以用于分离和纯化蛋白质、核酸、肽类等生物分子，还可以用于筛选药物和疫苗。

随着科技的不断发展，生化分离技术也在不断更新和改进，为生命科学研究和医学诊疗提供了更多的可能。

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生化分离技术

简答题1、凝胶色谱原理：小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外，还可以进入凝胶颗粒的微孔中，即进入凝胶相内，在向下移动的过程中，从一个凝胶内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入和扩散，小分子物质的下移速度落后于大分子物质，从而使样品中分子大的先流出色谱柱，中等分子的后流出，分子最小的最后流出，这种现象叫分子筛效应。

2、在离子交换操作色谱中，怎样选择离子交换树脂？对阴阳离子交换树脂的选择:正电荷选择阳离子交换树脂，负电荷选择阴离子交换树脂;离子交换树脂强弱的选择:较强的酸性或碱性，选用弱酸性或弱碱性树脂；对离子交换树脂离子型的选择：根据分离的目的，弱酸或弱碱性树脂不使用H+或OH-型。

色谱操作中为何要进行平衡？3流速平衡：流速是柱层析法操作中的主要因素，流速的快慢直接影响分离效果，流速过快，混合物得不到完全分离，流速过慢，整体分离时间要延长，所以在分离时要保证稳定的液体环境，为保证分离物质运动的均一性以及好的吸附分离效果，要进行液体环境平衡。

4、生化分离技术的基本涵义及内容：于由自然界天然生成的或由人工经微生物菌体发酵、动植物细胞培养及酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经分离、纯化并精制其中目的成分，并最终使其成为产品的技术，也称为生物下游技术5.生化分离的基本原理:主要是依据离心力、分子大学（筛分）、浓度差、压力差、电荷效应、吸附作用、静电作用、亲和作用、疏水作用、溶解度、平衡分离等原理对物料或产物进行分离、纯化。

不同的分离对象需要采用不同的分离方法才能有效地分离。

6.何为等电点沉析法：蛋白质在等电点的溶解度最低，根据这一性质在溶剂中加入一定比例的有机溶剂，破坏液面的水化层和双电层，降低分子间斥力，加强了蛋白质分子间的疏水作用，使得蛋白质沉淀下来。

7．过饱和溶液形成的方法：(1)热饱和溶液冷却，适用于溶解度随温度升高而增加的溶解系，化不大的体系，或随问题升高溶解度降低的体系同时，溶解度随温度的变化幅度要适中。

《生化分离工程》思考题及答案

《生化分离工程》思量题及答案第一章绪论1、何为生化分离技术？其主要研究那些内容？生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。

2、生化分离的普通步骤包括哪些环节及技术？普通说来，生化分离过程主要包括 4 个方面：①原料液的预处理和固液分离，常用加热、调 PH、凝结和絮凝等方法；②初步纯化(提取)，常用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；③高度纯化(精制)，常选用色谱分离技术；④成品加工，有浓缩、结晶和干燥等技术。

3、生化分离工程有那些特点，及其重要性？特点： 1、目的产物在初始物料(发酵液)中的含量低； 2、培养液是多组分的混合物，除少量产物外，还有大量的细胞及碎片、其他代谢物(几百上千种)、培养基成份、无机盐等； 3、生化产物的稳定性低，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； 4、对最终产品的质量要求高重要性：生物技术产品普通存在于一个复杂的多相体系中。

惟有经过分离和纯化等下游加工过程，才干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。

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，分离与纯化部份占总成本的 40~80％；精细、药用产品的比例更高达 70~90％。

显然开辟新的分离和纯化工艺是提高经济效益或者减少投资的重要途径。

5、为何生物技术领域中往往浮现“丰产不丰收”的现象？第二章预处理、过滤和细胞破碎1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？目的：改变发酵液的物理性质，加快悬浮液中固形物沉降的速率；出去大部份可溶性杂质，并尽可能使产物转入便于以后处理的相中(多数是液相)，以便于固液分离及后提取工序的顺利进行。

：①加热法。

升高温度可有效降低液体粘度，从而提高过滤速率，常用于粘度随温度变化较大的流体。

控制适当温度和受热时间，能使蛋白质凝结形成较大颗粒，进一步改善发酵液的过滤特性。

生化分离技巧和生物化工产品课件

生物资源利用
从动植物、微生物资源中提取有用成分，如天然色素、香料、药物等。
生物能源开发
利用生化分离技术优化生物燃料的提取和纯化过程。
02
生化分离技术
沉淀分离技术
总结词
利用物质在溶液中的溶解度差异进行分离的技术。
详细描述
沉淀分离技术是利用物质在溶液中的溶解度差异，通过加入沉淀剂使目标物质从溶液中析出，从而实现分离。该技术操作简单，成本低廉，广泛应用于生化分离领域。
04
蛋白质的分离纯化是生物化工中的重要环节，目的是从复杂的混合物中获得高纯度的蛋白
质。
常用的方法包括离心分离、凝胶电泳、沉淀法等。
离心分离是通过高速旋转产生的离心力，将不同大小的颗粒
进行分离。
凝胶电泳则是利用带电粒子在电场中的迁移率不同而实现分
离。
酶的分离纯化
酶是一种生物催化剂，在生物化工中具有广泛应用。
总Hale Waihona Puke 词利用物质沸点差异进行分离的技术。
详细描述
蒸馏分离技术是利用物质沸点差异，通过加热使不同沸点的物质在不同温度下汽化，再通过冷凝使蒸汽冷凝为液体，从而实现分离。该技术适用于分离液体混合物，特别是对于高沸点和低沸点的物质具有较好的分离效果。
03
生物化工产品分离
蛋白质的分离纯化
01
02
03
标物质。
集成化
生化分离技术逐渐向集成化发展，通过多级分离、耦合等手段，实现整个分离过程的优化和简化。
自动化
自动化技术应用于生化分离过程，能够提高分离效率和降低人为误差，同时减少人力成本。
智能化
借助人工智能、大数据等技术，实现生化分离过程的智能化控制和优化，进一步提高分离

生化分离工程知识点总结归纳

生化分离工程知识点归纳第一章绪论1、生物物质分离工程：在工业规模上，通过适当的分离纯化技术与装备并消耗一定的能量和分离介质来实现生物物质（产品）制备的过程，是生物产业的一个重要组成部分。

2、生物工程下游加工过程的特点：（1）成分复杂：固体成分、液体成分（2）悬液中的目标产物浓度低（3）稳定性差：化学（温度和pH值）或微生物引起的降解（4）生物产品质量要求高：纯度、卫生、生物活性3、下游加工过程的一般流程（4个阶段）：发酵液的预处理与固液分离、初步纯化（提取）、高度纯化（精制）、成品加工。

4、某一具体产品的分离提取工艺设计中应考虑的问题：①产物本身的性质；②是胞内产物还是胞外产物；③原料中产物和主要杂质浓度；④产物和主要杂质的理化特性及差异；⑤产品用途和质量标准；⑥产品的市场价格；⑦不同分离方法的技术经济比较及废液的处理方法等。

第二章发酵液的预处理与过滤1、发酵液的预处理发酵液的预处理的方法：（1）加热：最简单、最经济的预处理方法是加热，降低料液黏度，也可以对其进行灭菌。

但加热变性的方法只适合于对热稳定性的产物。

（2）调节料液的pH值：促进全细胞聚集。

（3）凝聚和絮凝：凝聚是指通过加入简单电解质降低了胶体粒子间的排斥电位，从而使得范德华引力起主导作用，聚合成较大的胶粒，粒子的密度越大，越易分离。

常用凝聚剂多为阳离子型如明矾、三氯化铁。

絮凝是指预处理时加入絮凝剂（通常指天然或合成的生物大分子聚电解质）既能降低排斥电位，又吸附了周围的微粒，形成桥架作用，促使胶粒形成粗大，密度低的絮凝团。

这些絮凝团很容易被过滤得到。

主要絮凝剂：聚丙烯酰胺、聚苯乙烯、多聚胺衍生物。

（4）使用惰性助滤剂：硅藻土、珍珠岩。

2、真空过滤器的优点：连续自动操作,节省人力，生产能力大。

真空过滤器的缺点：附属设备多，投资费用高，推动力小适用于量大易过滤的料液。

3、压滤器的优点：过滤推动力大，过滤面积大。

压滤器的：缺点：板框压滤机劳动强度大，投资、维护费用高。

《生化分离工程》思考题及习题

《生化分离工程》思考题及习题第一章绪论1、何为生化分离工程bioseparation engineering/下游加工过程, biotechnology？其主要研究那些内容？2、生化分离技术依据的分离原理有哪些？3、生化分离工程有那些特点？其包括那几种主要分离方法？4、何为传质分离过程？5、简述生化分离工程的发展趋势。

6、亲和技术目前已衍生出那些子代分离技术？7、生化反应与生化分离耦合技术有那些特点？8、为何在生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？9、生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？10、设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？11、初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？12、如何除去蛋白质溶液中的热原质？13、生物分离为何主张采用集成化技术？14、若每一步纯化产物得率为90%，共6步纯化得到符合要求产品，其总收率是多少？第二章预处理与固-液分离法1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？2、何谓絮凝？何谓凝聚？各自作用机理是什么？3、絮凝剂可分为那三种？有那些因素影响絮凝过程？4、在生化工业中常用的过滤方式那两种？各自有何特点？5、离心分离分那两大类？各自有何特点及用途？常用离心法有那几种？6、何谓密度梯度离心？其工作原理是什么？7、如何使用助滤剂?8、错流微滤与传统过滤相比有何优点？第三章细胞破碎法1、细菌细胞壁与真菌（酵母）细胞壁在组成上有何区别？2、细胞破碎主要有那几种方法？3、机械法细胞破碎方法非机械破碎方法相比有何特点？4、何谓脂溶破碎法？其原理是什么？包括那几种？5、酶法细胞破碎常用那几种酶类？6、包涵体是如何产生的?如何使重组蛋白复性?7、如何测定细胞破碎程度？第四章沉淀法1.理解概念：盐溶，盐析2.常用的沉淀法有哪几种？3.生产中常用的盐析剂有哪些？其选择依据是什么？4.何谓分步盐析沉淀？5.有机沉淀法与盐析沉淀法相比有何优缺点？第五章溶剂萃取法1、何谓溶剂萃取？其分配定律的适用条件是什么？2、在溶剂萃取过程中pH值是如何影响弱电解质的提取？3、何谓乳化液？乳化液稳定的条件是什么？常用去乳化方法有那些？4、在发酵工业中，去乳化有何实际意义？5、理解概念：HLB，分配系数，分离因子，介电常数，带溶剂6、生物物质的萃取与传统的萃取相比有哪些不同点？7、pH 对弱电解质的萃取效率有何影响？8、发酵液乳化现象是如何产生的？对分离纯化产生何影响? 如何有效消除乳化现象？9、什么叫超临界流体？10、为何在临界区附近，稍微改变流体的压力和温度，都会引起流体密度的大副变化？11、要提高超临界流体萃取的效率，可以考虑哪些方面？12、名词解释：胶束/反胶束13、影响反胶束萃取蛋白质的因素有哪些？第六章双水相萃取1、何谓双水相萃取？2、双水相体系可分为那几类？目前常用的体系有那两种？3、为什么说双水相萃取适用于生物活性大分子物质分离？4、影响双水相萃取的因素有那些？当电解质存在，PH是如何影响双水相萃取的？5、用双水相萃取细胞破碎（匀浆）液时，一般是把目标产物分布在上相，而细胞碎片、杂蛋白等杂质分布在下相，为什么？6、何谓双水相亲和萃取？第七章膜分离法1、何谓膜分离？主要有那几种膜分离方法？2、膜在结构上可分为那几种？膜材料主要用什么？3、膜组件在形式上有那几种？各自有何优缺点？4、为何说非对称性膜的发明为膜分离走向工业化奠定了基础？5、简述微滤、超滤膜、反渗透膜在膜材料、结构、性能及其应用等方面的异同点6、膜分离的表征参数有那些？何谓膜截留分子量？7、何谓浓差极化现象？它是如何影响膜分离的？减少浓差极化现象的措施？8、膜的清洗及保存方法有那几种？9、膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？10、反渗透与超滤在分离机理上有何区别？11、超滤、反渗透膜分离主要有那些方面应用？12、比较膜分离技术与亲和层析技术的特点13、亲和剂由哪几部分组成？14、简述亲和膜分离的过程？15、液膜由哪几部分组成？各自的功能是什么？17、影响液膜稳定性的因素有哪些？第八章吸附法1、吸附作用机理是什么？2、吸附法有几种？各自有何特点？3、大孔网状聚合物吸附与活性炭吸附剂相比有何优缺点？4、影响吸附过程的因素有那些？5、何谓穿透曲线？6、膨胀床吸附的特点是什么？第九章离子交换法1、何谓离子交换法?一般可分为那几种?2、离子交换树脂的结构、组成？按活性基团不同可分为那几大类？3、离子交换树脂的命名法则是什么？4、离子交换树脂有那些理化性能指标？5、何谓真密度、湿真密度？6、大孔径离子交换树脂有那些特点？7、pH值是如何影响离子交换分离的？8、普通型离子交换树脂为何不能用来分离提取蛋白质分子？9、各类离子交换树脂的洗涤、再生条件是什么？10、软水、去离子水的制备工艺路线？11、对生物大分子物质，离子交换剂是如何选择的？12、理解概念：交换容量，工作交换容量，膨胀度，湿真密度，交联度13、为何阴树脂交换容量用动态法测定而阳树脂用静态法测定？第十章色层分离1、何谓色层分离法？可分为那几大类？2、何谓保留值、分配容量K、分离度？3、色层图中分离度有那几种表示方法？4、层析剂有那几种？各自有何特点？5、何谓亲和色层分离法？亲和力的本质是什么？亲和色层中常用的亲和关系有那几种？6、何谓疏水作用层析？其最大的特点是什么？7、柱层析法与固定床吸附法有何异同点？8、苯硼酸亲和介质用于分离哪些目标物？原理是什么?9、凝胶层析分离机理是什么?10、亲和层析的机理是什么？11、配基偶联后残留电荷对分离有何影响？如何消除？12、小分子配基为何需插入手臂？13、何谓色层分离法？可分为那几大类？14、简述柱层析系统的工艺流程。

《生化分离工程》整理

第一章绪论1、何为生化分离技术？其主要研究那些内容？生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。

第二章预处理、过滤和细胞破碎6、影响过滤的因素及改善措施？影响过滤性能的因素主要有:①混合物中悬浮微粒的性质和大小;②混合液的粘度;③操作条件：固液分离操作中温度、pH、操作压力、滤饼厚度等;④助滤剂的使用;⑤固液分离设备和技术改善过滤性能的方法:工艺上一般采用降低混合液粘度的方法、增大被分离颗粒的粒度或者在混合液中加入助滤剂的方法、提高离心机的转速或提高操作压力、增大真空度、降低滤饼层的厚度，或除去滤饼等方法以改善过滤性能。

1、机械法细胞破碎与非机械破碎相比有何特点？2、细胞破碎主要有那几种方法？10、何谓化学法破碎细胞？其原理是什么？包括那几种？细胞破碎技术:（一）机械法①珠磨法:在磨腔中装入小玻璃球或小钢球，由电动机带动搅拌碟片高速搅拌微生物细胞悬浮物和小磨球而产生剪切力，将细胞破碎，释放出内含物。

一般有立式或卧式两种珠磨机;②高速匀浆法:利用高压使悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎。

设备是高速匀浆器，由高压泵和均压阀组成;③超声破碎法:另一种液相剪切破碎法，常为实验室方法.当通过超声探头向悬浮液输入声能，大量声能转化成弹性波形式的机械能，引起局部的剪切梯度，使细胞破碎。

（二）非机械方法①酶法溶胞:利用酶分解细胞壁上特殊的化学键使之破裂。

②化学法:用某些化学试剂溶解细胞壁或抽提细胞中某些组分，改变细胞壁或膜的通透性，从而使内含物有选择性地渗透出来。

包括酸碱条件改变pH、有机溶剂法、表面活性剂法等。

③物理法如渗透压冲击法、冻融法、干燥法等。

11、何为包涵体？包涵体中分离产物一般包括哪几个步骤？所谓包涵体是指蛋白质分子本身及与其周围的杂蛋白、核酸等形成不溶性的，无活性的聚集体，其中大部分是克隆表达的目标产物蛋白。

从包涵体中分离产物的处理步骤为：收集菌体细胞→细胞破碎→离心分离→包涵体的洗涤→目标蛋白的变性溶解→目标蛋白的复性。

生化工程

古埃及麦芽发酵制得啤酒
将水浸泡过的大麦堆积在平整的石板上，使其发芽，几天后让太阳晒干或用柴草烘干。把干麦捣成粉末，放入木桶中，加适量温水，人在木桶中将麦芽粉踩踏成面团。空气中的酵母菌使面团发酵膨胀后，人工再将它捏成面包状进行烘烤，使淀粉胶结、蛋白质凝固。然后再捣碎，并掺入热水混合，用筛子或无花果叶过滤，得到麦芽汁。将麦芽汁倒入陶罐中再进行发酵，两天后便成为可口的啤酒。饮用时可用麦杆吸，也可倒在碗里喝。
这种陶罐啤酒在古埃及常常作为供奉神灵的祭品，也用作殉葬品。
二、生化工程的形成及发展
1857年法国科学家L.巴斯德首先证明由活的酵母发酵可以得到酒精（乙醇），其他不同发酵产物是由不同的微生物的作用引起的。
4.三星堆遗址
该遗址地处四川省广汉，埋藏物为公元前4800年至公元前2870年之间的遗物。该遗址中出土了大量的陶器和青铜酒器，其器形有杯，觚，壶等。其形状之大也为史前文物所少见。
5.山东莒县陵阴河大汶口文化墓葬
1979年，考古工作者在山东莒县陵阴河大汶口文化墓葬中发掘到大量的酒器。其中有一组合酒器，包括酿造发酵所用的大陶尊，滤酒所用的漏缸，贮酒所用的陶瓮，用于煮熟物料所用的炊具陶鼎。还有各种类型的饮酒器具100多件。据考古人员分析，墓主生前可能是一职业酿酒者。在发掘到的陶缸壁上还发现刻有一幅图，据分析是滤酒图。
2. 河姆渡文化时期（公元前5000-3000年）
上述两个文化时期,均有陶器和农作物遗存，均具备酿酒的物质条件。
3.磁山文化时期磁山文化时期距今7355-7235年，有发达的农业经济。
据有关专家统计:在遗址中发现的“粮食堆积为100m3，折合重量5万公斤”还发现了一些形制类似于后世酒器的陶器。有人认为磁山文化时期，谷物酿酒的可能性是很大的。

生化工程第六章生化工程产品分离技术

《生化分离工程》课件

利用离心机的高速旋转产生的离心力场，使不同密度的物质在离心管内分层，从而实现分离。
生化分离工程的应用领域
制药工业
生化分离工程在制药工业中应用广泛，涉及抗生素、蛋白质、酶等生物药物的分离纯化。
食品工业
在食品工业中，生化分离工程用于提取植物和动物中的营养成分，如蛋白质、脂肪、糖类等。
环保工程
DNA提取与纯化案例
要点一
总结词
通过化学裂解、离心分离和DNA吸附等技术，实现DNA的提取与纯化。
要点二
详细描述
DNA提取与纯化是生化分离工程中的重要应用之一。化学裂解和酶消化是常用的DNA提取方法，通过破坏细胞膜和核膜，释放出DNA。离心分离用于去除细胞碎片和蛋白质等杂质。DNA吸附技术如硅胶吸附和磁珠吸附等，能够高效地去除其他杂质，获得高纯度的DNA样品。
将原料的pH值调节至适宜的范围内，以便后续处理。
加热与冷却
根据需要加热或冷却原料，以改变其物理性质或化学性质。
细胞破碎
机械破碎
通过高速搅拌、研磨或高压破碎等方法破坏细胞壁，释放细胞内的物质。
酶解破碎
利用酶分解细胞壁，实现细胞内物质的释放。
化学破碎
利用化学试剂溶解或腐蚀细胞壁，实现细胞内物质的释放。
吸附法
利用吸附剂的吸附作用将目标物质从溶液中分离出来。
浓缩与干燥
蒸发浓缩
通过加热蒸发溶剂，使溶液浓缩至一定体积。
冷冻浓缩
通过降低温度使溶液中的水分结冰，从而实现浓缩。
干燥
将浓缩后的溶液进行干燥，得到固体产物。
04
生化分离工程设备
离心机
离心机是利用离心力对混合物进行分离的设备，根据其转速和分离原理，可以分为多种类型，如普通离心机、高速离心机和超速离心机等。

生化分离与纯化技术课程标准

生物分离与纯化技术课程标准濮阳职业技术学院刘殿锋一、课程的基本要素1、课程性质生物分离与纯化技术是实现生物工程产业化的关键问题。

通过本课程的学习，对当前生物分离与纯化技术领域的大分子物质提取、分离及纯化技术、沉淀技术、浓缩技术、膜分离技术、生物反应器技术、各种色谱技术、各种电泳技术等有较全面、较详细的了解，并掌握一些主要技术的方案设计和实际操作。

通过案例教学等方法培养学生科学而实际的思想方法，提高分析实际技术问题和因地制宜处理这些问题的能力，使之更加容易胜任生物技术产业中新产品和新工艺的开发，生产工艺过程技术管理和高技术生产岗位的实际技术工作。

2、课程的基本理念以行业和岗位需求为导向，以职业能力培养为中心，根据调研的行业企业任职岗位的要求，参照职业标准，以职业能力培养为课程教学重点和中心环节，充分体现职业性、实践性和开放性的要求。

3、课程的设计思路本课程的设计思路如图所示：第一步，由学校组织专业教师深入企业进行职业岗位调研，获得企业的岗位职业标准；第二步，学校和企业合作，由学校专业教师、企业专家、企业工程技术人员、能工巧匠共同组成课程设计小组，对经过职业岗位调研获得的岗位职业标准，结合生化产品分离纯化工等国家职业标准进行工作任务分析，以岗位需求为依据，以职业能力为主线，得出职业能力需求表，体现职业性的要求；第三步，课程开发小组合作进行基于工作过程的课程开发与设计，以工作过程为基础，以工作实践为起点，体现实践性的要求，设计出生物分离与纯化技术的课程教学标准；第四步，课程开发小组依据课程标准，组织开发设计课程教学所需的各类教学资源，包括：教材、课件、习题、企业生产案例、实训实习项目、学生学习指南、教学指导手册、实习实训标准及指导手册等，满足课程的教学需求；第五步，课程开发小组依据课程标准和教学资源进行教学过程设计，采取示范教学、案例分析、分组讨论、引导启发等多种教学方法，引导学生积极思考、乐于实践，提高教和学的效果；根据学生的学习效果，结合学生通过真实的生物产品分离纯化工作体验后对课程教学新要求的信息反馈，再进行职业岗位调研、工作任务分析、课程内容设计、教学资源开发、教学过程设计五个步骤新一轮的循环，体现开放性的要求，使课程内容保持与企业需求的一致性，不断满足学生发展的需求。

生化工程中的发酵技术和产物分离纯化

生化工程中的发酵技术和产物分离纯化生化工程是一门交叉学科，涵盖了微生物学、化学、生物工艺学等多个领域。

其中，发酵技术和产物分离纯化是生化工程的重要组成部分，也是实现传统产业向高端化、集约化、智能化发展的必经之路。

一、发酵技术发酵是一种活细胞在适宜条件下进行繁殖，同时合成许多小分子代谢产物的过程。

在生化工程领域，发酵技术主要用于生产工业酶、生物制药、发酵饲料等产品。

其中，生产工业酶是应用最为广泛的领域之一。

目前，全球工业酶市场规模已经突破90亿美元，并且持续增长。

发酵工艺可以分为两种：传统发酵和现代发酵。

传统发酵是指以天然微生物为基础，手工添加营养物质进行发酵。

现代发酵则采用高效的微生物菌株和液体发酵装置，控制各种参数实现快速繁殖和产物积累。

相较于传统发酵，现代发酵具有产量高、质量好、效率高等优点。

在发酵技术中，传统的参数控制包括温度、pH值、溶氧浓度和营养物质的添加等。

而现代发酵则利用数学模型和计算机算法计算出微生物生长和产物合成的最佳条件，从而实现精准控制和优化设计。

除了以上提到的，发酵技术还涉及微生物遗传学、代谢物分析、微观反应工程学等众多领域。

这些领域的发展将进一步推动发酵技术的创新和应用。

二、产物分离纯化发酵过程中的产物通常是混杂在发酵液中的，需要通过分离纯化技术进行提取和纯化。

产物分离纯化是生化工程中的另一个重要环节，它可以使产物的纯度和产量均得到提高。

常见的产物分离纯化技术包括离子交换色谱、凝胶过滤、超滤、逆向渗透、膜分离和生物亲和层析等。

这些技术既可以单独应用，也可以组合使用，以达到最佳的分离和纯化效果。

产物分离纯化技术的效率和效果，既受分离纯化工艺本身的影响，也受到产物本身性质的影响。

因此，在进行分离纯化之前需要进行多种分析测定、优化设计、试验验证等步骤，以确保分离纯化过程的高效、安全和经济。

三、生化工程未来发展趋势随着全球经济的快速发展，人们对于生物产业的要求也越来越高。

未来，生化工程领域的发展趋势将主要体现在以下四个方面：1、微生物基因组学和合成生物学的发展将推动微生物菌株与代谢途径的优化设计，实现更高效和多产的发酵和生物生产。

生化分离技巧和生物化工产品课件

利用膜分离技术去除废水中的有害物质，
保护环境并回收可利用的资源。
3
生物染料生产
采用酶制剂和生物材料，制备天然无害的生物染料，满足人们对可持续染料的需求。
生物过程流程图
通过流程图展示了生物化工过程的步骤和关键环节，帮助理解生物化工产品的制备原理。来自应用范例抗体制备
探索抗体制备的工艺流程和应用领域，以及抗体在生物医药中的重要性。
生物肥料制备
介绍生物肥料的制备过程和环境效益，以及它们在农业和园艺中的应用。
食品酶添加剂
了解食品酶添加剂的使用方法和安全性，以及它们在食品工业中的应用。
生物洗涤剂
探索环保生物洗涤剂的配方和清洁效果，以及它们在日常生活中的应用。
总结和问题讨论
通过本课件，您已经了解了生化分离技巧和生物化工产品的知识。现在，让我们讨论一些与此相关的问题，深入探讨这一领域中的挑战和未来发展。
生物燃料
了解生物燃料的种类和可持续发展的重要性，以及它们在替代能源领域的应用。
酶制剂
介绍酶制剂的制备和应用，以及它们在生物化工和工业生产中的重要性。
生物塑料
探索生物塑料的制造过程和可持续性特点，以及它们在环保领域的应用。
技巧应用实例
1
药物分离
通过离子交换和凝胶层析技术，分离纯化
废水处理
2
药物成分，提高药物的纯度和有效性。
生化分离技巧和生物化工产品课件
欢迎来到本课件，本课件将为您介绍生化分离技巧和生物化工产品的知识。通过本课件，您将深入了解这些技巧的应用和生物化工产品的制备过程。
技巧概述
在这一节中，我们将对生化分离技巧进行简要概述。了解这些技巧的基本原理和应用领域是掌握生物化工的关键。

生化分离工程

生化分离工程生化分离工程1. 生物工程的分支学科及相关定义：基因工程，细胞工程，酶工程，发酵工程2. 生化分离工程定义：为提取生物产品时所需的原理方法技术以及相关设备的总称，指从各种发酵液，培养液，反应液和动植物组织细胞中提取分离纯化富集生物产品的过程。

3. 生化分离所得产物特点：A:产物浓度低的水溶液，受氧传递限制，细胞量和产物抑制;B:组分复杂，可以使小分子，大分子，可溶或不可溶物，化学添加物等；C：产物稳定性差，化学降解或微生物降解；D：分批操作，生物变异性大；E：质量要求高，尤其是食品和药品。

4. 从工业发酵范畴来看，从发酵醪中获得的产物大致有三类：菌体，酶，代谢产物5. 生化产品后处理过程生化分离技术所要满足的条件：可答条件温和，专一性强，选择性好，产率高，快速生产之类，相当于生物反应的特点，写多少算多少。

6. 生化分离工程选择原则：步骤少；次序合理；产品规格的要求；生产规模，物料组成，产品形成及其稳定性等。

若为问答题再接着吹，每条后面补充点例子。

7. 适合生物小分子的单元操作：吸附，离子交换，沉淀，溶剂萃取，超滤，结晶；适合于大分子的单元操作：沉淀，双水相萃取，逆胶束萃取，超滤，层析。

8. 分离效率的评价：浓缩率，分离因子，回收率，纯化因子9. 生化分离工程发展趋势：往基础理论的研究，完善老技术，发明新技术，高效分离技术的工程化，环保化等方面胡诌。

10. 生化分离工程的单元操作按生产加工过程可分为四个阶段：发酵液预处理，分离提取，精致纯化，后期成品加工11. 发酵液预处理的作用：改变发酵液物理性质，产物转入液相中，除去发酵液中部分杂质12. 预处理方法：加热可使粘度降低，加入盐类可除去高价无机离子，调节PH。

13. 名词解释：凝聚：中性盐的作用下，双电层排斥电位的降低而使胶体体系不稳定的现象；絮凝：某些高分子絮凝剂的作用下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的物理集合过程；混凝：前两者集合的过程；凝聚值：使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度，用来表示电解质的凝聚能力。

生化分离

第一章绪论生化分离技术：生物技术下游加工过程生化物质的提取分离精制，是生物化学工程的一个重要组成部分。

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。

生物技术下游加工过程的意义：基因工程产物，提高了产量、降低了成本。

但是下游加工过程是十分艰难代价：原料稀溶液-产物高纯度高活性。

生化分离的特点：组分复杂：细胞细胞碎片、蛋白质、核酸、脂类、糖类，无机盐等浓度低：青霉素：3.6%、庆大霉素：0.2%，胰岛素：0.001%分离过程中容易失活：pH，离子强度、温度等变化性质不稳定：空气氧化、微生物污染、蛋白质水解等具经验性，均一性的相对性下游加工过程遵循的原则：时间短、温度低、pH适中、勤清洗、消毒。

第二章细胞分离破碎预处理的目的：改变发酵液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物的速度，实现工业规模的过滤；尽可能使产物转入便于后处理的相中（一般是液相）；同时除去发酵液中部分杂质。

原理：改变发酵液的胶体状态、使产物转相（一般为液相）方法：在活性物质稳定性范围内，酸化和加热以降低发酵液的黏度；加入絮凝剂，使细胞或溶解的大分子聚结成较大颗粒。

重力沉降：是化工过程中常用的气固、液固、液液分离的手段，在生物下游加工过程也是最基本的分离技术之一。

特点：简便易行，缺点：细胞菌体体积小，沉降速度慢凝聚：加入中性盐，降低双电层排斥作用。

由压缩双电层机理作用，胶体脱稳引起的聚集成为凝聚。

絮凝：加入聚丙烯酸酰胺、聚乙烯亚胺，由天然高分子物质吸附架桥作用使微粒相互黏结的过程是絮凝。

作用：絮凝和凝集加快重力沉降，大大提高过滤分离单元的速度和质量。

离心沉降：分离细胞，除去或回收菌体或细胞、血球细胞、细胞器、病毒、蛋白质的分离。

（一）差速离心法原理：采用逐渐增加离心速度或低速和高速交替进行离心，使沉降速度不同的颗粒在不同的分离速度及不同的离心时间下分批分离的方法，称为差速离心法。

常用于从组织匀浆中分离细胞和病毒。

（二）速率—区带离心原理：不同颗粒之间存在沉降系数差时，在一定离心力作用下，颗粒各自以一定速度沉降，在密度梯度不同区域上形成区带的方法。

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生化工程第六章生化工程产品分离技术
鼓式真空过滤机
转鼓过滤机旋转的过程中，发酵液喷散开来。水和酶被吸进过滤机的中央，培养基和微生物则留在硅藻土表面，稍后用巨型刀片将硅藻土及附着其上的培养基及微生物一同去除。
生化工程第六章生化工程产品分离技术
碟式离心机
离心澄清机的转鼓内有数十个至上百个形状和尺寸相同、锥角为6O0～1200的锥形碟片，碟片之间的间隙用碟片背面的狭条来控制，一般碟片间的间隙约0.5～ 2.5mm。当具有一定压力和流速的悬浮液进入离心澄清机后，就会从碟片组外缘进入各相邻碟片间的薄层隙道，由于离心澄清机高速旋转，这时悬浮液也被带着高速旋转，具有了离心力。此时固体和液体因密度不同而获得的离心沉降速度的不同，在碟片间的隙道
第二节生化产品分离技术的一般过程
一、工艺流程二、加工过程概述三、典型生化产品的分离实例
生化工程第六章生化工程产品分离技术
一、工艺流程
一般分为四个阶段：
（1）发酵液的预处理和固液分离（2）初步分离（3）产品提纯（4）成品加工
生化工程第六章生化工程产品分离技术
一般工艺流程
生化工程第六章生化工程产品分离技术
A-供料 B-澄清产品出口 C-固体出口 D-废料去灭菌工序 E-蒸汽 F-仪表用空气 G-无菌水 H-冲洗水 I-生产水补给水 J-生产水，排放水 K-生产水出口 L-夹套冷却水，进口 M-夹套冷却水，出口 N-轴封水 O-排风 P-排水 Q-冷凝水去灭菌工序
碟式离心机
碟式离心机适合于细菌、酵母、放线菌等多种微生物细胞悬浮液及细胞碎片悬浮液的分离。它的生产能力较大，最大允许处理量可达300m3／h，一般用于大规模的分离过程。
。间出现了不同的情况生化工程第六章生化工程产品分离
技术
碟式离心机
固体颗粒获得的离心沉降速度大于后续液体的流速，则有向外运动的趋势，就沿碟片下表面离开轴线向外运动，并连续向鼓壁沉降；澄清液获得的离心沉降速度小于后续液体的流速，则在后续液体的推动下被迫反方向向轴心方向流动，移动至转鼓中心的进液管周围，并连续被排出。这样，固体和液体就在碟片间的隙道流动的过程中被分开。
生化工程第六章生化工程产品分离技术
2.初步分离
蒸发，萃取，沉淀以及膜分离等方法（1）蒸发
外循环式真空蒸发器
生化工程第六章生化工程产三品效分降离膜式蒸发器
技术
（2）萃取
有机溶剂萃取：在抗生素的生产中占有重要的地位。
利用萃取法提取某些酯溶性的抗生素，具有质量好，收率高速度快等优点。
离心萃取生化机工程第六章生化工程产品分离技术
生化工程第六章生化工程产品分离技术
碟式离心机
碟式分离机可以完成两种操作：
液-固分离:即低浓度悬浮液
的分离，称澄清操作；液-液(或液-液-固）分离: 即乳浊液的分离，称分离操作。
生化工程第六章生化工程产品分离技术生化程第六章生化工程产品分离技术
1-离心机 2-控制装置 3-电动机起动器 4-固体贮罐 5-废料贮罐 6-隔膜阀 7-球阀 8-气动隔膜阀 9-止回阀 10-针阀 11-空气减压阀 12-恒压阀 13-取样旋塞 14-恒流阀 15-凝汽阀 16-无菌空气过滤器 17-观察镜 18-压力指示器(气压计) 19-流量计 20-温度传感器 21-液面传感器
生化工程
第六章生化工程产品分离技术
生化工程第六章生化工程产品分离技术
第六章生化工程产品分离技术
第一节概述第二节生化产品分离技术的一般过程第三节生化产品分离技术的发展
生化工程第六章生化工程产品分离技术
第一节概述
一、生化分离技术的概念二、生化分离技术的特点三、生化分离技术的重要性
二、加工过程概述
1.预处理和固液分离预处理：改变反应液的性质（发酵液），
有利于固液分离。通常通过酸化和加热降低发酵液的黏度；
加入絮凝剂，使细胞或大分子聚结成较大颗粒。
生化工程第六章生化工程产品分离技术
固液分离：常用过滤、离心等方法
板框压滤机、鼓式真空过滤机，应用最广泛的是碟式离心机
生化工程第六章生化工程产品分离技术
生化工程第六章生化工程产品分离技术
一、生化分离技术的概念
生化分离技术是指从发酵液或酶反应液中，分离纯化生物产品的过程。它是生物技术转化为生产力不可缺少的重要环节，又称为生物技术下游加工技术。
生化工程第六章生化工程产品分离技术
二、生化分离技术的特点
1. 纯化步骤多，操作繁琐，产品收率低、生产成本高。
生化工程第六章生化工程产品分离技术
双水相萃取的优点
① 使固液分离和纯化两个步骤同时进行，一步完成； ② 适合热敏物质的提取，主要是胞内酶； ③ 亲水性聚合物加入水中，形成两相，在这两相中，水分都占
大比例（85～95％），这样生物活性蛋白质在两相中不会失活，且以一定比例分配于两相中。
生化工程第六章生化工程产品分离技术
2. 分离纯化的产品通常稳定性差，容易失去生物活性，或被分解、降解。
3. 从发酵液中分离产品时，不宜存放太久，应尽快提取。
生化工程第六章生化工程产品分离技术
三、生化分离技术的重要性
生化工程下游加工技术，是生物化学工程必不可少的环节，否则得不到所要的产品，丰产也不能丰收。
生化工程第六章生化工程产品分离技术
有机溶剂萃取的不足：
许多蛋白质都有极强的亲水性，不溶于有机溶剂；
蛋白质在有机溶剂相中易变性失活。
生化工程第六章生化工程产品分离技术
双水相萃取：
用两种不相溶的高聚物，如聚乙二醇和葡聚糖，进行萃取，而不用常规的有机溶剂为萃取剂。其特点是两相内均含水高于75%，故称双水相。
该法得到的双水相可用倾析法和离心法分离。然后再用超滤法等提取目的产物和回收高聚物。
板框压滤机
生化工程第六章生化工程产品分离技术
鼓式真空过滤机
通常发酵完成后，发酵罐内充满了残余的培养基、水、微生物和酶所形成的大量发酵液。可用真空转鼓过滤机将酶与发酵液的其他成分分离开来。
生化工程第六章生化工程产品分离技术
鼓式真空过滤机
过滤机外涂有厚厚的一层硅藻土，水和酶可以渗透过去，而培养基和微生物却被黏着在硅藻土表面上。