生物分离与纯化技术

成品加工 （浓缩、无菌过滤、干燥、成型）
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五、分离纯化方法选择的原则
检测纯化过程中产物产量和活性
n技术路线、工艺流程尽 量简单化；
做好准备工作；
尽可能采用低成本的 材料与设备；
采用成熟技术和可靠设备； 注意时效性；
将完整工艺流程划分为 不同的工序；
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1.分离纯化的准备工作
(1)软件材料的准备
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一、生物物质及来源
核酸及动物制剂 菌体制剂
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§氨基酸及其衍生物类 §活性多肽类 §蛋白质类 §酶类
§糖类 §脂质
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2.生物物质来源：
动物脏器；
血液、分泌物 和其他代谢产 物
海洋生物：主要是 海藻动物、鱼类、 软体动物等
植物：生化成 分众多
微生物： 主要有细 菌、放线 菌、真菌 和酵母菌
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2.原材料的选择
(1)来源
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(2)与目标产物含量相关的因素
①合适的生物品种 ②合适的组织器官 ③生物材料的种属特异性 ④合适的生长发育阶段 ⑤合适的生理状态
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3.天然生物材料的采后处理
处理原因：
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六、成品的保存
温度 水分
空气
保存期
影响 因素
pH
光线
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①低温下保存 ②制成干粉或结晶保存
浓缩过程也是一个分离过程，是溶剂与溶质 的相互分离，不同溶质并不相互分离，它们 在溶液中的相对含量(摩尔分数)不变。
富集涉及目标溶质与其他溶质的分离。富集 往往伴随着浓缩，因为以富集为目的的浓缩 往往使溶液体积减少。
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纯化（purification）
纯化是通过分离操作使目标产物纯度提高的 过程，是进一步从目标产物中除去杂质的过 程。
纯化的操作过程可以是同一分离方法反复使 用，也可以是多种分离方法反复使用。
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纯度（purity）
是用来表示纯化产物主组分含量高低或所含 杂质多少的一个概念。
纯是相对的，不是绝对的。纯度越高，则纯 化操作的成本越高。物质的用途不同，对纯 度的要求也不同。
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富集、浓缩和纯化的区分
根据目标组分在原始溶液中的相对含量 （摩尔分数）的不同进行区分：
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二、分离纯化基本原理
上游加工
生物材料
均相混合物 非均相混合物
分离纯化的本质：
有效识别混合物中不同组分间物理、化学和生物 学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介 质或扩大这些差别的分离设备来实现组分间的分 离或目标产物的纯化。
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三、生物分离技术的特点
目标产物浓度
低、分离纯化
困难
1
4.
.
2.
生物分离与纯化技术
主讲教师：田忠景
分离
分离（separation）是利用混合物中各组分在 物理性质或化学性质上的差异，通过适当的装置 或方法，使各组分分配至不同的空间区域或在不 同的时间依次分配至同一空间区域的过程。实际 上，分离是一个相对的概念，人们不可能将一种 物质从混合物中100%地分离出来。
较高选择性的纯化技术，除去与目标物性质 相近的杂质。
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4.成品加工 精制后进行无菌过滤和去热源、干燥、造粒
、分离过筛等成品加工操作，经检验合格后 包装。 上述分离与纯化过程可划分为两部分：初步 分离和高度纯化。 其中包含多种分离纯化技术，其中一些分离 纯化技术既可用于初步分离过程，又可用于 高度纯化过程。
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发酵液
生
预处理 （加热、调pH、絮凝）
物
分 离 纯
细胞分离 （过滤、离心分离、膜分离)
胞
胞
细胞破碎 （匀浆、研磨、酶解）
内
外
产
产
物
物
化
细胞碎片分离 （离心分离、双水相萃取、膜分离）
的
提取 初步纯化 （沉淀、吸附、萃取、超滤、结晶）
一
般
精制 高度纯化 （重结晶、离子交换、色谱分离、膜分离）
流 程
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分离富集在生命科学中的应用
被分离物质：生物体 生物分离纯化的概念：指从发酵液、酶反应液或
动植物组织细胞培养液中分离、纯化生物产品的 过程。
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一、生物物质及来源
1.生物物质：来源于生物中天然的或利用现代 生物工程技术以生物为载体合成的，从氨基 酸、多肽等低相对分子质量化合物到病毒、 微生物活体制剂等具有复杂结构和成分的一 类物质。
分离是认识物质世界的必经之路；是各种分析技 术的前提。
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富集（enrichment）
富集是指在分离过程中使目标化合物在某空 间区域的浓度增加。
富集是分离的目的之一。富集需要借助分离 的手段，富集与分离往往是同时实现。
富集涉及目标溶质与其他溶质的分离。
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浓缩(concentration)
浓缩指将溶液中的一部分溶剂蒸发掉，使溶 液中存在的所有溶质的浓度都同等程度的提 高的过程。
活性物质性质
不稳定，操作 过程容易失活
5.
生物材料中的
生化组分数量
大，分离困难
3.
生物材料容易 变质，保存困 难
终极产品质量 标准高
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四、生物分离的一般流程
按生产过程的性质划分，分离与纯化工艺过 程可划分为四个阶段：
①分离与纯化前的预处理 ②提取 ③精制 ④成品加工
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1.分离纯化前的预处理 预处理是分离纯化操作的第一步。 利用凝聚、絮凝、沉淀等技术，除去部分杂
质，改变流体特性，以利于固-液分离；经离 心分离、膜分离等固-液分离操作后，分别获 得固相和液相。
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2.提取 提取为分离纯化操作的主要步骤。利用超滤
、萃取、吸附、离子交换等分离技术进行提 取操作，除去与产物性质差异较大的杂质， 提高目标物浓度。
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3.精制 采用结晶、色谱分离、冷冻干燥等对产物有
方法
富集 浓缩 纯化
被分离组分的摩尔分数
< 0.1 0.1~0.9
> 0.9
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常用的分离方法
常用到得分离方法：盐析、萃取分离法（包 括溶剂萃取、胶团萃取、双水相萃取、超临 界流体萃取、固相萃取、固相微萃取、溶剂 微萃取等）、膜分离方法（包括渗析、微滤、 超滤、纳滤、反渗透、电渗析、膜萃取、膜 吸收、渗透汽化、膜蒸馏等）、层析方法 （离子交换层析、尺寸排阻层析、疏水层析、 固定化金属螯合亲和层析IMAC、亲和层析 等）、沉淀分离法、浮选分离法等。