南农 生物分离工程生物分离1 ppt课件

生化分离工程目的与要求 掌握萃取分离、膜分离、色谱分离、亲和分离等的基本原理及其特点。 能在实际工作中掌握几种分离技术的工艺过程及熟悉相关设备。 能在生物产品产业化研究及工艺设计中合理应用相应分离技术。教材及参考资料 孙彦 . 生物分离工程 . 化学工业出版社， 2001 严希康 . 生化分离工程 . 化学工业出版社， 2001 刘国诠 . 生物工程下游技术（第二版） . 化学工业出版社， 2003 毛忠贵 . 生物工业下游技术 . 中国轻工业出版社， 1999 欧阳平凯、胡永红 . 生物分离原理与技术，化学工业出版社， 1999。 刘茉娥 . 膜分离技术 . 化学工业出版社， 2000 张镜澄 . 超临界流体萃取 . 化学工业出版社，2000国内杂志 膜科学与技术 化工进展 生物工程学报 现代化工 化工学报 高校化学工程学报 化学工程 离子交换与吸附 化学工业与工程SCI杂志 BIOTECHNOL BIOENG/jpages/0006-3592 J SEP SCI/jpages/1615-9306 J CHEM TECHNOL BIOT /jpages/0268-2575 J CHROMATOG A/locate/chroma J MEMBRANE SCI/locate/memsci J SUPERCRIT FLUID/locate/supflu ENZYME MICROB TECH /locate/enzmictec CHEM ENG SCI/locate/ces SEP PURIF TECHNOL/locate/seppur BIOCHEM ENG J/locate/bej DESALINATION/locate/desal SEPAR PURIF METHOD/servlet/product/productid/SPM SEPAR SCI TECHNOL/servlet/product/productid/SS BIOSEPARATION /issn/0923-179X/contents 1. 绪 论1.1 生化分离工程的研究对象1.2 生化分离工程的重要性1.3 生化分离工程的特点1.4 生化分离工程的一般工艺过程1.5 生化分离工程的发展动态1.1 生化分离工程的研究对象定义 对于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生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。1.2 生化分离工程的重要性 生物技术产品一般存在于一个复杂的多相体系中。唯有经过分离和纯化等下游加工过程，才能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，分离与纯化部分占总成本的 40 80；精细、药用产品的比例更高达 70 90。 显然开发新的分离和纯化工艺是提高经济效益或减少投资的重要途径。 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。 1.3 生物技术下游加工过程的特点 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。 目前发酵或培养大多是分批操作，各批发酵液产物浓度和其他物性会出现差异，实际生产中也会出现染菌的发酵液，因而需要技术的适应面宽，操作弹性大。 生物活性物质产品的稳定性制约了下游技术的可选范围 。 发酵液放罐后，应及时快速操作：菌体也可能 自溶容易被 杂菌污染引起 产物的破坏和降解 ，如原料液中常存在降解目标产物的杂质，如可水解目标蛋白质的蛋白酶。因此要求采用快速的分离纯化方法除去影响目标产物稳定性的杂质。 原料液中 目标产物的浓度一般都很低 。如 L-异亮氨酸为 2.4，青霉素为 3.6，庆大霉素为 0.2，胰岛素仅为0.001。 原料液中常存在与目标分子结构极其相似的分子及异构体。 当生物技术产品是食品或药物时，溶剂的使用受到一定的限制，萃取、色谱、膜分离会受到一定的限制。typical products from fermentation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types of molecules manufactured by fermentation绝大多数生物分离方法来源于化学品的分离方法，大约 80%的化工分离方法可应用于生物分离技术中。生物分离与化学分离方法的比较生物分离一般比化工分离难度大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生物产品要求高质量 ：*purity（ 纯度 ）*sanitation（ 卫生）*biological activity（ 生物活性）设计中应考虑下列问题产品价值 产品质量 产物在生产过程中出现的位置杂质在生产过程中出现的位置主要杂质独特的物化性质是什么？不同分离方法的技术经济比较1.4 生化分离工程工艺过程 某一具体产品的分离提取工艺还与下列情况有关： 产物本身的性质； 是胞内产物还是胞外产物； 原料中产物和主要杂质浓度； 产物和主要杂质的理化特性及差异； 产品用途和质量标准； 产品的市场价格； 废液的处理方法等。 可分为 4个阶段，即 预处理、提取、精制、成品制作 。预处理 细胞分离 细胞破壁 碎片分离 提取 精制 成品制作加热 过滤 匀浆法 离心 沉淀 (重 )结晶 浓缩调 pH 离心 研磨法 双水相 吸附 离子交换 干燥絮凝 膜分离 酶解法 膜分离 萃取 色谱分离 无菌过滤超滤 图 1-1 生化分离工程一般工艺过程 A. 不溶物的去除*filtration（ 过滤）*centrifugation（ 离心）*cell disruption （ 细胞破碎 ）产物浓度和质量得到了提高B. 产物分离 离子交换 萃取 a. solvent extraction（ 溶剂萃取 ） b. reversed micelle extraction（ 反微团萃取） c. supercritical fluid extraction（ 超临界流体萃取） d. two-aqueous phase extrac