1绪论_生物分离工程概论

❖
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 C)
❖
B 过滤
❖
C 灭活剂
目标蛋白的表征和分析方法
❖（1） HPLC ❖（2） SDS-PAGE ❖（3） 氨基酸顺序分析 ❖（4） 氨基酸，肽图，免疫化学 ❖（5） 与标准品对照分析
分离工程研发费用与成本
❖研究费用： 50%以上 ❖产品成本： 40-80% ❖人力物力： 70-90%
1.4 生物下游加工过程的一般步聚
工业应用的生物分离技术
❖ ① 回收技术: 絮凝，离心，过滤，微过滤。 ❖ ② 细胞破碎技术: 球磨，高压匀浆，化学破 ❖ 碎技术 ❖ ③ 初步纯化技术: 盐析法，有机溶剂沉淀， ❖ 化学沉淀，大孔吸附树剂，膜分离技术 ❖ ④ 高度纯化技术: 各类层析，亲和，疏水， ❖ 聚焦，离子交换 ❖ ⑤ 成品加工 喷雾干燥，气流干燥，沸腾干 ❖ 燥，冷冻干燥，结晶
1.5 生物技术产品的类型
❖ 按分子量大小 ❖ 小分子产品：（小于1000）抗生素，有机酸，
氨基酸 ❖ 大分子产品：（大于1000）酶, 抗体，多肽，
蛋白质 ❖ 按产品所处的位置 ❖ 细胞内: 胰岛素，干扰素，重组蛋白质 ❖ 细胞外：抗生素，胞外酶
1.6 下游加工过程的沿革
❖ 传统产业（第一代） ❖ 19世纪60年代-20世纪50年代 酒精，丙酮，丁醇 ❖ 第二代生物技术产品 20世纪40年代 ❖ 抗生素，有机酸，核酸，酶制剂，单细胞蛋白 ❖ 第三代 20世纪70年代中期 ❖ 动物细胞培养 ❖ 植物细胞培养 ❖ 基因工程发酵产品
b 微生物降解 （酶作用， 染菌） ❖ ④ 质量要求高 （药品或食品）
13.3 生物分离工艺要求
❖(1) 高纯度 ❖(2) 大规模 ❖(3) 经济性 ❖(4) 生物相容性
治疗用途的生物药物质量要求
❖ (1) ❖ (2) ❖ (3) ❖ (4) ❖ (5) ❖ (6)
效价 鉴定 毒性试验 核酸 均一 无冲突活性
力） （5）在位分离（边发酵边分离） ❖ （6）环境相容（超临界） ❖ （7）可再生循环（亲和沉淀，可再生两水相）
思考题
❖ 1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？ ❖ 2 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？ ❖ 3 初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？ ❖ 4 分离纯化的得率与纯化倍数如何计算？ ❖ 5 现化生物分离工程研究方向有哪些特点？
生物分离工程
13 绪论
13.1 概 述 生物分离工程：回收生物产品分离过程
原理与方法 生 物 技 术 下 游 加 工 过 程 （ Downstream
Processing）
生物工程研究领域
❖微生物培养 ❖动物细胞培养 ❖植物细胞培养 ❖天然资源 ❖生化材料 ❖海洋生物培养
生物工程产业领域
❖ 生物制药（抗生素，基因重组蛋白，氨基酸，疫苗，菌苗，天
然药物，生化药物，血液制品，抗体，多糖，多肽）
❖ 生物化工（乳酸，柠檬酸，苹果酸，丙烯酸，甘油，异丙醇，
乙烯）
❖ 生物能源（甲醇，乙醇，生物柴油，生物汽油） ❖ 生物材料（明胶，胶原蛋白，人造皮肤，从造骨，人造脏器） ❖ 生物医学 （诊断试剂，基因治疗，人及生物克隆） ❖ 环境生物（环境治理，水污染，土壤污染，风沙治理） ❖ 生物食品（醋，啤酒业，酿酒，乳制品，奶制品） ❖ 生物资源（动物，植物，微生物） ❖ 生物农业 （基因食品，基因植物）
生物工程的上中下游
上游： ❖
菌种，基因工程，分子生物学，遗传学
❖中游：微生物发酵工程，动植物细胞，
❖
wenku.baidu.com海洋生物培养
❖下游：生物分离工程
13.2 特点与重要性
❖ 生物产品特点： ❖ ① 产物浓度低的水溶液 (原因：a 氧传递限
制；b 细胞量;c 产物抑制 ❖ ② 组分复杂(a 大分子;b 小分子;c 可溶物;d ❖ 不可溶物;e 化学添加物 ❖ ③ 产物稳定性差(a 化学降解(pH , 温度);
1.9 现代生物分离程的研究方向与特点
❖ （1）大规模，高选择性（液膜萃取，逆胶束萃
取，两水相萃取，反渗透，纳米过滤，渗透蒸 发，亲和膜过滤，亲和错流过滤， 亲和沉 淀 ，分子模板，分子筛，分子蒸馏）
❖ （2）集成化（扩张床，两水相，液膜分离） ❖ （3）快速分离（贯注层析） ❖ （4）极端条件下分离（超临界，超声波，超重
质量控制意义
❖(1) 来自管理机构的压力 ❖(2) 公众的觉醒 ❖(3) 市场扩张与竞争 ❖(4) 安全 ❖(5) 提高专一性作用，减少负作用
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
生物过程开发目标
❖ (1) 产品在最短时间内进入市场 ❖ (2) 符合所有安全要求 ❖ (3) 工艺成本适当 ❖ (4) 可靠 ❖ (5) 安全（放大期间安全尤为重要）
生物分离的经济性
❖(1) 生物分离至少占总成本50% ❖(2) 仅付出5%努力 ❖(3) 降低废物排放（产品：废物=1:3250) ❖(4) 工艺改造
1.8 生物技术下游加工过程的发展动向
① 基础理论研究 ❖ A 选择性分离剂 ❖ B 数学模型 ② 应用研究 ❖ A 新老技术的深化研究与融合 ❖ B 下游技术与上游技术相结合(藕合分离） ❖ C 强化化学作用对分离能力的影响 ❖ D 改进上游因素（改进菌种，培养基与发酵条件） ③ 工程问题研究 ④ 改善环境相容性
1.7 生物下游加工过程的选择准则
❖ ① 步聚少 ❖ ② 次序合理 ❖ ③ 产品规格 （注射，非注射） ❖ ④ 生产规模 ❖ ⑤ 物料组成 ❖ ⑥ 产品形式 固体 适当结晶， 液体，适当浓缩 ❖ ⑦ 产品稳定性 ❖ ⑧ 物性 溶解度， 分子电荷，分子大小，功能团，稳
定性，挥发性 ❖ ⑨ 危害性 ❖ ⑩ 废水处理