生化分离技术PPT课件

• 沉淀分离 盐析、有机溶剂沉淀、选择性变性沉淀、非离子聚合物沉淀 等 • 层析分离 吸附层析、凝胶层析、离子交换层析、疏水层析、反相层析、 亲和层析及层析聚焦等 • 电泳分离 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳、等电聚焦、双向电泳、毛细管 电泳等 • 离心分离 低速、高速、超速（差速离心、密度梯度）离心分离技术等 • 膜分离技术 透析、微滤、超滤、纳滤、反渗透等
⑤ 终产品的质量要求高。尤其是药品等（蛋白类药物杂
质小于2%、重组胰岛素中杂蛋白小于0.01%）
生化分离技术的重要性：
• 是生物技术产品产业化的必经之路，决定了生物 技术的发展。
• 决定了产品的质量的优劣，成本的高低，竞争力 的大小。
• 总之，生物技术产品的特点给下游加工过程提出 了特殊的要求，没有下游加工过程，就不可能有 工业化结果、工业化效益。
生化分离技术主要研究对象有:
１．单体或小分子类 有（重1要）的营氨养基和医酸用价值，可以作为食品添加剂和临床输液，也可作为 （2）核苷酸 日用化工的新材料－皮肤营养剂、抗氧化剂， 还可以作为畜牧业方面
的增效剂－高效饲料添加剂，还可以作为轻工业领域的新生力量－新型
表（面3活）性剂脂、质新型及纤植维，物生物次工生程不物可质缺的基本材料－细胞工程、发酵
参考书
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参考书
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主要内容
1 生物分离技术、特点、重要性 2 生化分离技术发展的历史 3 生物分离技术研究对象及基本步骤 4 生化分离技术方案设计与选择 5 生化分离技术的发展趋势
生化分离技术：
是指对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 应等各种生物工业过程产生的生物原料，经 提取分离、加工并精制，最终使其成为产品 这个过程中所采用的方法和手段的总称。
生化分离方法分类
分离主要依据
分离技术种类
分离主要依据 分离技术种类
形状和大小 电离性质 极性（疏水性） 生物功能或特殊 化学基团
凝胶过滤、超滤、透析
等电点（pI）
离子交换层析、电泳（除SDS） 溶解性
分配、吸附、疏水层析
密度、大小
亲和层析
层析聚焦、等电聚焦 盐析、有机溶剂抽提 高速离心、超离心
(五)均一性的鉴定
生化分离技术
工
业
上游
生
灵魂
物
技
术
产
中游
品
的
核心
生
产
过
下游
程
关键
工程放大
小试
工业化生产
中试
学习的目的
生化分离技术是实现生物工程产业化的关键。通过 本课程的学习，对当前生化分离技术领域的大分子 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。
2.理化测定方法 3.理化方法和生物方法相结合
一个好的分析方法必须满足:特异性或专一性强；重现性好；准确度 高；灵敏度高；时间短，操作简便。
(二)选择提取材料
选材的主要原则:来源丰富,含量相对较高,杂质尽 可能少。 选择材料范围包括动物、植物、微生物.
主要生物材料来源
植物与微生物
动物脏器
廉价与方便
主要内容
1 生物分离技术、特点、重要性 2 生化分离技术发展的历史 3 生物分离技术研究对象及基本步骤 4 生化分离技术方案设计与选择 5 生化分离技术的发展趋势
生化分离技术发展的历史：
• 古代酿造业
天然发酵 [白酒、啤酒、葡萄酒
、酱油…]
↓
•
第一阶段生化分离技术
纯种发酵技术,采用压滤、蒸馏 等手段[酒精、丙酮、丁醇…]
细胞破碎 （匀浆、研磨、酶解）
胞
胞
内
外
产
产
物
物
的 一
细胞碎片分离 （离心分离、双水相萃取、膜分离）
般
提取 初步纯化 （沉淀、吸附、萃取、超滤、结晶）
流
程
精制 高度纯化 （重结晶、离子交换、色谱分离、膜分离）
成品加工 （浓缩、无菌过滤、干燥、成型）
产品的收得率和质量控制应是贯穿生化分离技术工艺过程 的主线。
工程所需培养基的添加剂等。
核苷酸类物质包括UMP、GMP 、 CMP 、 AMP及其衍生物，是重要的医药中间 体和核酸类药物。
脂质在食品添加剂和医药等方面用途广泛。
2. 生物大分子
（1）蛋白质 （2）多糖 （3）核酸 3. 复合分子 复合分子是指由大分子与大分子构成的复合物如多 糖与蛋白质构成的糖蛋白、色素与蛋白质构成的色 蛋白,也包括大分子与小分子构成的复合物如脂蛋白、 磷蛋白等。
↓
通风发酵技术、代谢调控发酵技
•
第二阶段生化分离技术
术,采用离子交换、电泳技术等 手段[抗生素(青霉素)、有机酸
、酶制剂、氨基酸、核苷酸 …]
↓
• 第三阶段生化分离技术 细胞融合技术和基因重组菌种发
酵技术[胰岛素、干扰素 …]
主要内容
1 生物分离技术、特点、重要性 2 生化分离技术发展的历史 3 生物分离技术研究对象及基本步骤 4 生化分离技术方案设计与选择 5 生化分离技术的发展趋势
当分离工作完成后，所得目的物达什么样的 纯度,常常要进行均一性的鉴定。 比如：对蛋白质、核酸、多糖类物质常用纯 度鉴定方法有层析法、电泳法、超离心法。
主要内容
1 生物分离技术、特点、重要性 2 生化分离技术发展的历史 3 生物分离技术研究对象及基本步骤 4 生化分离技术方案设计与选择 5 生化分离技术的发展趋势
生化分离技术的特点：
① 产物浓度低的水溶液（庆大霉素（0.2%））
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)；b 微生物降解（酶作用，
染菌）
④ 制得产品价格和产物浓度成反比（原料中目标产物越低，
所需能耗越高，分离过程成本越高）
海洋生物
血液及分泌物
(三)选择提取方法
实验材料选定后，常常需要进行预处理，然后选 择适当的方法将目的物进行抽提和提取。
(四)分离纯化方法的探索
分离纯化步骤为核心操作，须根据目的物的理化 性质，生物学性质及具体条件定。
发酵液
下
预处理 （加热、调pH、絮凝）
游
加
细胞分离 （过滤、离心分离、膜分离)
工 过 程
生化分离技术基本步骤:
(一)建立分析方法
建立分析方法的目的是要衡量效果(收率、纯度), 以保证分离工作顺利进行. 1.生物测定方法:生物测定又称生物检(鉴)定。利用某些生物对某些物质
的特殊需要，或对某些物质（如抗生素、药物等）的特殊反应来定性, 定量测定这些物质的方法。如用小鼠的惊厥反应测定，用微生物测定 维生素B等。