生物分离技术绪论小白ppt课件

生生 物物 分分 离离 技技 术术 主讲教师：白娣斯主讲教师：白娣斯 教学参考书 第一节 生物分离的概念和生物材料 的来源 第二节 生物分离技术的特点 第三节 生物分离的一般工艺过程 第四节 生物分离技术方法选择原则 第五节 生物分离技术的发展 绪论 第一节 生物分离纯化 的概念及生物材料的来源 生物分离：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。 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。 一、生物物质及来源 氨基酸及其衍生物类 活性多肽类 蛋白质类 酶类 1234 动物器官或组织制剂 小动物制剂 菌体制剂 核酸及其降解物 糖类 脂质 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 二、分离纯化技术 上游：基因工程 、细胞工程、酶 工程、发酵工程 及组织工程。 下游：生物产品的回 收生物分离与 纯化技术，主要包 括离心技术、细胞 破碎技术、萃取技 术、固相析出技术 、色谱技术和膜分 离技术等。 三、分离纯化基本原理 生物材料生物材料 上游加工 非均相混合物 均相混合物 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。 分离纯化的本质： 第二节 生物分离技术的特点 生物材料容易 变质，保存困 难 终极产品质量 标准高 目标产物浓度 低、分离纯化 困难 活性物质性质 不稳定，操作 过程容易失活 生物材料中的 生化组分数量 大，分离困难 1. 2. 3. 4. 5. 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： 分离与纯化前的预处理 提取 精制 成品加工 第三节 生物分离的一般工艺过程 发酵液的预处理 颗粒性杂质的去除 可溶性杂质的去除和 初步纯化 目标产物的精制 成品加工 生物分离的一般工艺过程 加热；调pH；凝聚；絮凝 离心分离；萃取；过滤 沉淀；吸附；萃取；膜过滤 吸附色谱；分配色谱；离子 交换；凝胶色谱；亲和色谱 ；液相色谱 无菌过滤；超滤；冷冻干燥；真空干 燥；喷雾干燥；结晶 （沉淀、吸附、萃取、超滤、结晶） 发酵液 初步纯化 细胞碎片分离 细胞破碎 细胞分离 高度纯化 成品加工 预处理 胞外产物 （加热、调pH、絮凝） （过滤、离心分离、膜分离) （匀浆、研磨、酶解） （离心分离、双水相萃取、膜分离） （重结晶、离子交换、色谱分离、膜分离） （浓缩、无菌过滤、干燥、成型） 胞内产物 提取 精制 下 游 加 工 过 程 的 一 般 流 程 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。 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。 3.精制 采用结晶、色谱分离、冷冻干燥等对产物 有较高选择性的纯化技术，除去与目标物 性质相近的杂质。 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。 第四节 分离纯化方法选择的原则 n技术路线、工艺流程 尽量简单化； 尽可能采用低成本的 材料与设备； 将完整工艺流程划分为 不同的工序； 注意时效性； 采用成熟技术和可靠设备； 做好准备工作； 检测纯化过程中产物产量和活性 Senecio vulgaris L 浸渍 浓缩 萃取 层析 结构鉴定 三 . 实验步骤 三、分离纯化的原材料选择 与成品保存 1.原材料的选择 (1)来源 (2)与目标产物含量相关的因素 合适的生物品种 合适的组织器官 生物材料的种属特异性 合适的生长发育阶段 合适的生理状态 2.天然生物材料的采后处理 处理原因： 3.成品的保存 空气 温度保存期 pH 水分 光线 影响 因素 保存方法： 低温下保存 制成干粉或结晶保存 四、分离纯化的准备工作 1.软件材料的准备 2.硬件材料的准备 六、分离纯化技术的综合运用 与工艺放大 1.建立在制品、半制品成品上的检测方法是 工艺优化的前提。 在线检测数据检测放行检测 2.明确优化工艺的评判标准，处理好 收率、纯度、经济性之间的平衡 收率和纯度之间、经济性的平衡 色谱纯 99.9（） 分析纯 99.5（） 七、分离纯化的中试放大 1.原料确定 3.收率重复性 好 2.工艺路线、操 作条件确定 4.检测、处理方 法确定 小 试 中试工业化生产 八、生物药品生产工艺的验证 1.药品生产验证 2.生产工艺验证 第五节 生物分离纯化 技术的发展 一、生物分离纯化技术的发展历史 1.古代传统制造业 每500克藏红花 粉的最高售价 达到5500美元 2.原始分离纯化时期（第一代生物技术产品） 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) 以青霉素产品的出现 为代表。这一时期的 特点是产品类型多， 分子结构较为复杂， 对分离纯化提出了更 高要求。 4. 快速发展时期(第三代生物技术产品) 20世纪70年代以 后，生物技术对 于产品的高纯度 要求加速了分离 纯化的研发！ 二、生物分离纯化技术的 发展趋势 1.多种分离 纯化技术和新 、老技术的相 互交叉、渗透 和融合 2.强化化学作 用对分离纯化 过程的影响 3.注重上游