1生物分离工程绪论精品PPT课件
生物分离工程PPT课件
的分离纯化。
无论是以浓缩还是以分离为目的操作过程， 目标产物均应以较大的比例回收：
R FPCTP 100% FcCTC
生物分离操作多为间歇过程（分批操作）， 若原料液和产品溶液的体积分别为VC和VP 则回收率为
RVPCTP 100% VcCTC
分离效率的评价
• 浓缩程度 • 分离纯化程度 1. 回收率
上图表示一个连续稳态的分离过程，其中F表示流 速，c表示浓度；下标T和X分别表示目标产物和杂 质，C、P和W分别表示原料、产品和废料。
浓缩程度一般用浓缩率(concentration factor)表达， 是一个以浓缩为目的的分离过程的最重要指标。
•机械分离
分离操作
•传质分离。 传质分离的对象主要是均相物系，又分输送分离扩散分离。 输送分离根据溶质在外力作用下产生的移动速度的差异实 现分离，又称速度分离法，其传质推动力主要有压力差、 电位梯度和磁场梯度等，如超滤、反渗透、电渗析、电泳 和磁泳等。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，传质推动力为偏离平衡态 的浓度差，如蒸馏、蒸发、吸收、萃取、结晶、吸附和离 子交换等。
• 物理性质 力学性质：重力、离心力、筛分； 热力学性质：状态变化、相平衡； 传质性质：粘度、扩散、热扩散； 电磁性质：电泳、电渗析、磁化。
• 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。
• 生物学性质 分子识别：生物亲和作用、生物学识别； 输送性质：生物膜输送， 反应、响应、控制：酶反应、免疫系统。
为了得到一定纯度的生物产品， 下游加工过程需要采用多种方法、实行多步 分离操作，整个下游加工过程的总回收率为
生物分离工程ppt课件
Table 3 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
（生物技术的目标就是指利用培养微生物、动物细胞、植 物细胞来生产对人有用的产品。）
By this definition, biotechnology is as old as history, for the earliest known document (4228BC) includes a description of brewing .Bread ; cheese, and yogurt are other early examples of product which depend on biotechnology.
For example: 6steps 90% 53%
Biological products require high quality 生物产品要求高质量：
*purity（纯度） *sanitation（卫生） *biological activity（生物活性）
The recovery plant usually represents a major investment and, consequently the separations cost a substantial fraction of the total cost of the final product.
生物分离工程绪论幻灯片
设计前应了解的信息
1）在设计前，首先要掌握的产物物化性质，主要包括：
(1)溶解度及影响因素，包括温度、pH值、有机溶剂和盐等； (2)分子量和分子形状。对于高分子物质非常有意义； (3)沸点和蒸汽压。对于热稳定的小分子物质非常有意义； (4)极性大小； (5)分子电荷及影响因素，包括pH值和盐等； (6)功能团。功能团为萃取剂和特异性吸附的选择提供依据； (7)稳定性及其影响因素，包括温度、pH值、毒性试剂等(如青霉素低pH
HowБайду номын сангаас?
3)避免相同原理的分离技术多次重复出现
比喻，分子筛和超滤技术按分子量大小分离，重复应用 两次以上，意义就不大了。
4)尽量减少新化合物进入待分离的溶液。
A)、引起新的化学污染；B)、蛋白质的变性失活
5)合理的分离步骤次序。
原则是：先低选择性，后高选择性；先高通量，后低通 量；先粗分，后精分；先低成本，后高成本。
参
❖ 毛忠贵. 生物工业下游技术. 中国轻工业 出版社，1999
考 ❖ 欧阳平凯、胡永红. 生物分离原理与技
资
术，化学工业出版社，1999 ❖ 刘茉娥. 膜分离技术. 化学工业出版社，
料 2000 ❖ 张镜澄. 超临界流体萃取. 化学工业出版 社，2000
❖ 膜科学与技术
❖ 化工进展
❖ 生物工程学报
其他代谢物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等。 5)生物活性物质的稳定性低。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。 6)产品的质量要求高，尤其是药品等。成品青霉素对其强致敏原 -
--青霉噻唑蛋白必须控制RIA值(放射免疫测定)小于100(1.5*106)，蛋白类药物(杂质<2%)、重组胰岛素(Humulin)中杂蛋白小 于0.01%。
第01章 绪论 生物分离工程ppt
生物、食品工业中，环糊精用来包接或分离一些易挥 发性的且不溶于水的呈香呈味物质(苯甲酸等) 。
二苯—18—皇冠醚-6 （孔径0.26—0.32nm ）
泡沸石的选择性吸附
皇冠醚用来选择分离一些金属离 子、氨基酸手性拆分等
泡沸石用来对气体分子选择 性吸附分离
二、下游技术中的化学反应
色谱分离 结晶
产物浓度（kg/m3） 0.1～100 1.0～5 5～50 50～200 50～200
纯度（％） 0.1～10 0.2～2.0 1～10 50～80 90～100
在“产物分离” 步骤中产物浓度提高的 程度最大；但产物纯度的提高主要在“纯 化” 步骤。
上述四个分离步骤， 可以归结为两个基本阶段： 产物初级分离阶段和纯化精制阶段。
生物产品分离过程，在生物技术工业中占有十分 重要的位置。分离决定分着产品的纯度和安全性； 决定着产品的收率和成本，分离设备投资和分离费 用在总投资和总费用占有相当大的比重。
分离方法的选择和优化，新型分离设备的研制 开发，对于生物制品的生产具有极重要的意义。
1.3 生物分离技术原理
按生物分离所依据物质性质的差异分类
1.2 生物分离一般流程
与自然界天然物料一样，用发酵和生物工程方法生产 的原始产物， 几乎都是混合物，通常都须经分离纯化处 理，才能获得终产品。
生物工程产品的多样化和特殊性导致了各式各样分离 方法的应用。不同的生物产品，由于其自身特性和对其纯 度的要求不同，对应的分离纯化路线常常不同。
对现有各类生物工程产品的分离进行分析归纳，可发 现大多数分离过程可以归并到4个步骤，即：
电渗析等膜分离，可除去物化性质与产物类似的杂质。处 理操作选择性高，可获得高纯度的产物。
生物分离工程专题讲座
3. 复合制膜工艺 由L—S法制的膜，起分离作用的仅是接触空气
的极薄一层，称为表面致密层。它的厚度约0.25～ 1μm，相当于总厚度的1/100左右。理论研究表明可 知，膜的透过速率与膜的厚度成反比。而用L—S法 制备表面层小于0.1μm的膜极为困难。为此，发展 了复合制膜工艺，其方框图如图3所示。
H OH
H OH
OH H
H H
H
OOH
CH 2OH
n_2
2
从结构上看，每个葡萄糖单元上有三个羟基。 在催化剂（如硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下，能 与冰醋酸、醋酸酐进行酯化反应，得到二醋酸纤维 素或三醋酸纤维素。
C6H7O2 + (CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)2 + H2O C6H7O2 + 3(CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)3 + 2 CH2COOH
其 他材料的膜占2％，可见纤维素酯类材料在膜材料中
1. 纤维素酯类膜材料 纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过1,
4—β—甙链连接起来的天然线性高分子化合物， 其结构式为：
HCH 2O H O
H
O
OH OH
H H
H OH
H OH
OH H
H
H H
O
O
CH 2O H
HCH 2O H O
H
O
OH
H H
醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。 醋酸 纤维素性能稳定，但在高温和酸、碱存在下易发生 水解。
纤维素醋酸类材料易受微生物侵蚀，pH值适 应范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 因此发展了非纤维素酯类（合成高分子类）膜。
2. 非纤维素酯类膜材料 常用于制备分离膜的合成高分子材料有聚 砜、聚酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合 物等。
第一章分离技术绪论 ppt课件
但是古代的生物技术比较原始粗糙，一般都是家庭 作坊式的生产，大多数产物基本不经过分离而直接使用 ，因此也就没有专门的生物分离技术了。
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（2）原始分离纯化时期（第一代生物技术产品） 第一代（传统）生物工业是指
1860年代到1940年代青霉素等抗生 素出现之前的生物技术产业。这一 时期，发现了发酵的本质是微生物 的作用，而且发现了微生物的有关 功能，掌握了纯种培养技术，生物 技术进入近代酿造产业的发展阶段。 到20世纪上半叶，近代酿造产业的 生产技术已经有了很大的发展，又 逐渐开发形成了发酵法生产酒精、 丙酮、丁醇等微生物发酵工业（厌 氧发酵）。
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这个时期的生化产品相对比较简单，基本上是无活
性的小分子（有机溶剂）。此时开始引入化学工程中较 成熟的近代分离技术，如过滤、蒸馏、精馏等，生产多 以经验为主。
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（3）传统分离纯化方法推广使用时期(传统第二代生 物技术产品)
20世纪40年代出现的青霉素产品的出现是生物技术 发展史上的里程碑，也是第二代生物技术的代表。这一 时期，随着无菌空气制备技术和大型好氧发酵装置的成 功开发，微生物发酵工业迅速壮大，一大批（好氧发酵 ）的产品相继投入了工业化生产，如链霉素等抗生素、 谷氨酸等氨基酸、核酸（核苷酸）、柠檬酸等有机酸、 淀粉酶等酶制剂、微生物多糖和单细胞蛋白等。
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。
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四、生化分离的特点
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。
生物分离工程：01-绪论(2008)
Bi os e p ar at ion生物分离工程林东强/张林浙江大学化学工程与生物工程学系生物工程研究所玉泉校区教10 -5113Tel: 87951982e-mail: lindq@2008.4-2008.7B i o s e p a 教材《生物分离工程》第二版孙彦编著化学工业出版社2005B i o s e p a 教材《生物分离工程》第一版孙彦编著化学工业出版社1998B i o s e p a 主要参考书《生物分离原理及应用》欧阳平凯主编化学工业出版社，1999B i o s e p a 主要参考书《生化分离工程》严希康编著俞俊棠主审化学工业出版社，2001B i o s e p a 主要参考书《生物工程下游技术》第二版刘国诠主编化学工业出版社，2003B i o s e p a 主要参考书《生物分离过程科学》刘铮、詹劲等翻译清华大学出版社，2004B i o s e p a 主要参考书Bioseparations Science and Engineering Roger G. Harrison et alOxford University Press , Inc.ISBN: 0-19-512340-92003.B i o s e p a 学科和技术基础化工分离过程？化工单元操作Separation processUnit operationB i o s e p a 课程内容和安排第1章、绪论（3课时）第2章、细胞分离和破碎（3课时）第3章、初级分离（3课时）第5章、萃取（6课时）第6章、吸附（6课时）第7章、层析（9课时）第8章、亲和纯化（3课时）第4章、膜分离（6课时）第9章、电泳（3课时）第10章、蛋白质复性（3课时）第11-12章、结晶和干燥（3课时）教材：《生物分离工程》第二版，孙彦编著B i o s e p a ra t i on生物分离工程第一章. 绪论B i o s e p a ra t i on生物工程的地位生命科学生命科学生物技术产业生物技术产业生物工程生物工程BioengineeringB i o s e p a ra t i on围绕生物技术产品的相关技术支撑产品发酵工程基因工程细胞工程蛋白质工程或酶工程微生物工程菌蛋白质或酶动、植物个体或细胞优良的动植物品系生物分离工程B i o s e p a ra t i on生物分离工程的发展20世纪后半叶20世纪上半叶20世纪中叶20世纪前生物分离技术的发展生物技术的发展B i o s e p a ra t i on生物技术的发展历史20世纪前利用自然界中的微生物来制酒、酱、面包、奶酪等各种食物疾病的预防我国古代的酿酒作坊种牛痘预防天花不分离或简单分离B i o s e p a 生物技术的发展历史20世纪上半叶（1900-1940）筛选和培养微生物来生产特殊的产品，典型例子发酵生产丙酮/丁醇/乙醇德国科学家Weizmann 将筛选获得的厌氧菌株用于工业化发酵1940年,丁醇和丙酮的年产量已经超过45,000 和90,000 吨。
生物分离工程第绪论
原料
细胞内
预处理
初步分离
细胞外
沉淀 吸附 萃取 超滤
高度纯化
层析 离子交换 亲和 吸附 电泳
成品
无菌过滤 超滤 冷冻干燥 喷雾干燥 结晶
分离剂 （能量或者物质）
原料
分离装置
产品
分离纯化过程的一般原则
2、产品的分离提取工艺与下列情况有关 （1）是胞内产物还是胞外产物； （2）原料中产物和主要杂质的浓度； （3）产物和主要杂质的产物和主要杂质的 物理化学特性及差异；
预处理 细胞分离
胞
外
细胞破碎
产
物
细胞碎片分离
成品加工
初步纯化
高度纯化
第一章 绪论
第一节 生物分离工程的性质、内容与分类 第二节 生物分离工程的一般流程 第三节 生物分离过程的特点 第四节 生物分离工程的发展历程和动态
第一节 生物分离工程的性质、内容与分 类 一、生物分离工程的性质
1、生物工程
上游：育种、基因工程、细胞工程、酶工程 及发酵工程
单元操作：
完成一道工序所需的一种方法和手段。
生化分离
生物分离工程原理
分离的本质在于有效识别混合物中不同溶 质间物理、化学和生物学性质的差别。
物理性质：力学、热力学、电磁性质；
化学性质：化学热力学、化学反应学、光 化学；
生物学性质：分子识别。
分离是混合的逆过程，需要作功才能实现， 而且需要有专门过程和设备。如酒精-水
课程安排
讲课32学时 课程考核：
期末考试占80%，平时成绩占20％。
第一章 绪论 第二章 过滤 第三章 离心与沉降 第四章 细胞破碎 第五章 萃取 第六章 吸附及离子交换 第七章 色谱分离 第八章 沉析 第九章 膜分离和电泳 第十章 结晶与干燥
生物分离工程
Chapter 1 Introduction
§1.1 Downstream processing in biotechnology
• The producing process of a biotechnological product is termed bioprocess, that can be divided into two processes as follows
• Strictly monitor the DSP steps for keeping the activity of the product;
• Rapidly remove those impurities can affecting the stability of the final product;
– Upstream processing：strain development and bioreaction （enzyme catalyze reaction, microbial fermentation, plant/mammalian cell culture, etc）
– Downstream processing：the isolation and purification of biotechnological products
• Centrifugation
– Differential centrifugation
• It is an unit operation commonly used in the biochemical industry. According to the characteristics of the broth, the aim of isolation, and the extent of separation requested, different components can be separated from the broth separately by selecting proper operational parameters in practice.
生物分离工程(三版)课件
膜分离技术
1
授课内容
n 各种膜分离法及其原理 n 膜材料及其特性 n 膜组件 n 操作特性 n 膜的污染与清洗
2
学习目的和要求
在掌握各种膜分离方法和原理的基 础上，进一步了解膜特性及操作特点和 影响膜分离速度的因素以及膜分离过程。 清楚膜分离法在生物产物回收和纯化方 面的应用。
3
引言－膜的概念和膜分离
但膜表面极化浓度cm很难测定，通常只能测定料液的主体浓度 (bulk concentration)，因此常用表观截留率表示，
38
超滤膜的分子截留作用
n 截留曲线
通过测定相对分子质量不同的球形 蛋白质或水溶性聚合物的截留率， 可获得膜的截留率与溶质相对分子 量之间关系的曲线，为截留曲线。
n 截留相对分子量
15
超滤原理
n 超滤膜一般为非对称膜，具有较小的孔径 (约为10 一200Å)，能够截留分子量为0.5kDa以上的溶质分 子或生物大分子。料液在压力差作用下，其中溶剂 透过膜上的微孔形成透过液；而大分子溶质则被截 留，从而实现料液中大分子溶质和溶剂间的分离。
n 超滤膜对溶质的截留机理主要是筛分作用，超滤膜 的膜孔大小和形状决定超滤膜的截留效果。除此以 外，溶质大分子在膜表面和孔道内的吸附和滞留也 具有截留溶质大分子的作用。
n 渗透气化利用溶质之间膜透过性的差别，适于 共沸物和挥发度相差较小的双识记：膜材料选择标准 n 理解：膜结构特性，特别是对称和不对
称膜的结构特点 n 应用：通过水通量的不同选择适当的膜
材料
25
膜材料的要求
n 起过滤作用的有效膜厚度小，超滤和微滤膜的 开孔率高，过滤阻力小；
n 膜的概念 在一种流体相间有一层薄的凝聚相物
生物分离工程课件
第一章生物分离工程概述1.1生物分离在生物技术中所占位置1生化分离工程的定义：为提取生物产品时所需的原理、方法、技术及相关硬件设备的总称，指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、富集生物产品的过程。
2、单元操作：完成一道工序所需的一种方法和手段。
3、生物技术：即有机体的操作和应用有机体生产有用物质、改善人类生存环境的技术。
4、生物技术的目标：就是指利用培养微生物、动物细胞、植物细胞来生产对人有用的产品。
生物技术的主要目标是生物物质的高效生产，分离纯化是生物产品工程的重要环节，因此生物分离是生物技术的重要组成部分。
5、狭义生物技术的产物仅为化学产品，约有100年的历史。
6、获得产品的有效途径：原材料、预处理、生物反应、生物分离、产物7、传统发酵与现代发酵比较1.2 生物物质和生物分离1.2.1 生物物质种类繁多，包括自然界存在的各种生物资源。
现代生物技术主要通过生物反应过程生产各种物质。
现代生物技术产品的主体是蛋白质药物。
1.2.2 生物分离过程1.3生物分离的特点：A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。
B绝大多数生物分离方法来源于化学品的分离方法。
C生物分离一般比化工分离难度大。
a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物。
b悬液中的目标产物浓度低.1.4生化产品的类型：按用途分类：食品类。
保健品类。
医用类产品。
农业用产品。
生物试剂类。
按分子量大小分类：Mass < 1000D：抗生素、有机酸、aa、多肽类等Mass > 1000D：酶、抗原、抗体、多肽、蛋白质类按发酵时目的产物所在的位置分类：cell内：胰岛素、白细胞介素、干扰素、重组蛋白质cell外：抗生素（青霉素、红霉素）、胞外酶（α-淀粉酶）等2.生物分离与一般化学分离方法的比较2.1、分离过程的分类：•机械分离（离心、过滤）•传质分离（平衡分离、速率分离）▪平衡分离—萃取、吸附、沉淀、结晶、层析等▪速率分离—膜分离、电渗析、透析2.2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); b 微生物降解（酶作用，染菌）④分批操作，生物变异性大⑤质量要求高（药品或食品）2.3生物产品要求高质量：纯度、卫生、生物活性分离过程的成本占产品总投资的大部分，因此必须仔细考虑和设计产品的回收和纯化过程。
第一章-分离绪论-幻灯片(1)
3. 目的产物和其它代谢产物种类多，理化性质复杂， 很难通过单一手段将产物分离和纯化；
▪
此时生物技术在其各个主要领域都取得了长
足进步，一大批对人类十分有益的高附加值的产
品开始面世。80年代，国际上又兴起了对人类健
康有益的生理“功能因子”的研究，发现了一大
批生理功能性物质并推出了相应的产品，如低聚
糖、活性肽、高度不饱和脂肪酸等，生物技术在
深度和广度上都取得了很大的进展。
表1 国内外已商业化生产的现代生物技术产品举例
教材
教材： 生物分离工程(第二版). 孙彦 主编，化学工业出版社，2005
参考书： 生物分离原理及技术. 欧阳平凯 主编，化学工业出版社，1999
成绩：
平时成绩：20％ 期末：80％
1. 绪论
▪ 生物化工 Biochemical Engineering
生物学
化学
工程学
生物分离工程简介
▪ 生物分离技术(Bioseparation) ： 对于由自然界天然生成的或由人工经微
产品P
FW cTW , cXW
废料W
浓缩率
mT
cTP cTC
mX
c XP c XC
分离因子 mT cTP cTC
mX cXP cXC
cTP cTW
cXP cXW 平衡过程
原料C (比活AC)
A: U/mg
生物分离工程1生物分离工程概述08.ppt.Convertor
生物分离工程（一）一片绿叶，饱含着它对根的情谊；一句贺词，浓缩了对你的祝愿。
又是一个美好的开始，祝成功和快乐永远伴随着你。
生物技术生物技术必须实现产业化后才能给人民造福，取得应有的社会和经济效益。
根据国际上发展生物技术的经验和资料及我国发展生物高技术的实践，业已证明了生物分离工程在利用生物技术生产产品时占的成本比例极大。
可以说，生物分离工程技术是生物高新技术实现产业化的关键。
生物分离工程 1生物产品通过微生物发酵过程、酶反应过程或动植物细胞的大量培养和饲养、种植后，从中分离、精制、质量监测有关目的产品的一系列单元操作技术过程。
它主要是通过利用物理技术、物化技术、化学技术、生物技术等方法来达到目的。
生化分离工作的一般过程动、植物组织、体液等胞外产物提取发酵液→预处理→c分离→c破碎→碎片分离→初步纯化→精制→制成品培养液加热沉淀匀化离心沉淀分子筛无菌过滤酶反应调pH 离心超声萃取吸附离子超滤絮凝过滤胞溶过滤萃取亲和冻干错流过滤研磨错流过滤超滤吸附喷干憎水结晶电泳发酵工程下游加工工程(downstream processing)生物分离工程 2正因为如此，本课程涉及生化、化工、物化、物理学和化学等领域的各个方面理论及实验技术及其它们结合所产生的边缘学科。
随生物技术的发展，生物分离工程在近几年来得到了快速发展，已形成了一整套有别于上述各学科的研究方法和理论。
生物分离工程是生物工程学系的一门重要的必修专业基础课。
教学目的：（一）、要求学生比较系统的掌握生物分离工程的理论和技术方法，并应用于对生物技术的产业化。
（二）、通过对生物分离工程的学习，使学生能综合利用已学会的化学、物理学、生物化学、物理化学、化工原理等知识，为今后学习生物产品工艺学等打好基础，开拓思路及走上工作岗位后能在实际工作时应用生物分离工程各种技术做好理论准备。
教学目的：（三）、要求学生掌握有关产品后处理采用各单元操作的常用手段，并初步掌握其理论知识，如：盐析、结晶、离子交换、萃取、离心等。
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资
术，化学工业出版社，1999 ❖ 刘茉娥. 膜分离技术. 化学工业出版社，
料 2000 ❖ 张镜澄. 超临界流体萃取. 化学工业出版 社，2000
❖ 膜科学与技术
❖ 化工进展
❖ 生物工程学报
国
❖ 现代化工 ❖ 化工学报
内
❖ 高校化学工程学报
❖ 化学工程
杂
❖ CHIN J CHEM ENG
志
❖ 离子交换与吸附 ❖ 化学工业与工程
美国生物技术产品销售预测
领域
1998
人类疾病治疗 人类疾病诊断
农业 特制品 非医疗检验 合计
9120 2100 420 390 270 12300
2003
16100 3100 1000 900 400 21500
2008
27000 4300 2300 2000 600 36200
年增长率 （%） 11 7 19 18 8 11
❖ Science in China B; Science in
China A; Chinese Science Bulletin; Prog Nat Sci。
刊源：
❖ 1)纯分离分析期刊：Bioassay; Anal. Chem.; Separ. Purif Method; Electrophoresis; Adv. Chromatogr; J Chromatogr A; LC GC-Mag Sep Sci; J Chromatogr B。
生物加工过程： 生物技术上游加工过程：优良生物物种的选育、基因工程、
细胞工程、生物反应过程（酶反应、微生物发酵、动植物 细胞培养等)。
单元操作： 完成一道工序所需的一种方法和手段。
生物下游加工在生物技术中的地位
1) 生化产品的必经的过程(一夫挡关)。 2) 回收率不高。抗生素(80%左右)，蛋白质(60-90%)。意义? 3) 分离纯化昂贵。下游研究费用占整个费用的50%以上；产品
生物技术发展阶段
重要的现代生物技术仪器与设备
生物技术的最新进展
(1) 基因工程方面 试管婴儿、细胞融合、蛋白质序列分析， 人参培养、转基因 (2) 生物反应器 连续式，柱式、固定化酶、固定化细胞反 应器 (3) 发酵技术 如：固定化酶、固定化细胞技术
获得产品的有效途径
❖Raw materials ❖ Pretreatments ❖ Bioreactions ❖ Bioseparations ❖ Products
生物分离工程
Tel:
❖ 孙彦. 生物分离工程. 化学工业出版社，
教
2005(第二版）
材
❖ 严希康. 生化分离工程. 化学工业出版社， 2001
及 ❖ 刘国诠. 生物工程下游技术（第二版）. 化学工业出版社，2003
参
❖ 毛忠贵. 生物工业下游技术. 中国轻工业 出版社，1999
考 ❖ 欧阳平凯、胡永红. 生物分离原理与技
3 按发酵时目的产物所在的位置分类
cell内：胰岛素、白细胞介素、干扰素、重组蛋白质
cell外：抗生素（青霉素、红霉素）、胞外酶（α-淀粉 酶）等
生化产品的特点
1)应用面广。医药卫生、环保、动植物生长调节、食品和试剂等 2)种类繁多。分子量X0–X000000，结构功能复杂，生物活性各异。 3) 目 的 产 物 在 初 始 物 料 中 的 含 量 低 。 青 霉 素 (4.2%) 、 庆 大 霉 素
1 按用途分类 食品类。
1.2 生物物质与生物分离
保健品类。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
医用类产品（1998年，719种）。抗生素112种
农业用产品（1998年，36种）。
生物试剂类（1998年，975种）。
2 按分子量大小分类
Mass < 1000D：抗生素、有机酸、aa、多肽类等
Mass > 1000D：酶、抗原、抗体、多肽、蛋白质类
❖ 2)综合性期刊：Nature; Science; Proc. Natl. Acad. Sci. USA。
❖ 3)生物工程类期刊：Cancer Gene Ther; Bio-Technol; Appl Environ Microb; Yeast; Curr Opin Biotech; Biotechnol Bioeng。
--青霉噻唑蛋白必须控制RIA值(放射免疫测定)小于100(1.5*106)，蛋白类药物(杂质<2%)、重组胰岛素(Humulin)中杂蛋白小 于0.01%。
原材料 预处理 生物反应 生物分离 产物
生物分离工程：为提取生物产品时所需的原理、方法、技 术及相关硬件设备的总称，指从发酵液、动植物细胞培养 液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯 化、富集生物产品的过程 (Downstream Processing)。
生物技术下游加工过程
目标产物的分离纯化
(0.2%)、干扰素(<50ug/ml)。 4)初始物料成分复杂。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）、培养基成分、无机盐等。 5)生物活性物质的稳定性低。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。 6)产品的质量要求高，尤其是药品等。成品青霉素对其强致敏原 -
的成本构成中分离纯化的成本站全部成本的40-80%; 精细和 药用产品的成本比率更高; 大多数酶70%。意义? 4) 基因工程的费用。下游占50-80%。基因工程表达产品成本 85-90%；劳动力和物力成本占整个劳动力的70-90%。意义? 5) 中药现代化的重要技术平台。农学、分离科学、生化分析、 药学等。 6) 提供产品竞争力的关键技术之一。WTO，降低生产成本、提 高产品标准。 7) 环境污染的治理（慢性铅中毒）。
美国工业化生物技术研究与发展基金分布图
生物技术分类
1. Genic Engineering 2. Cell Engineering 3. Enzyme Engineering 4. Fermentation Engineering 5. Protein Engineering 6. Biochemical Engineering
1.1 生物技术与生物分离
❖ 生物技术(Biotechnology)即有机体的 操作和应用有机体生产有用物质、改 善人类生存环境的技术。
❖ 生物技术的目标就是指利用培养微生 物、动物细胞、植物细胞来生产对人 有用的产品。
生物技术树
生物科学与生物技术及其产业的关系
生 物 技 术 多 学 科 性