绪论 生物工程.ppt

生物分离技术 ModernSeparationScience 第一章 绪论Production 绪论 1 1分离科学及其研究内容1 2分离科学的重要性1 3分离方法的分类1 4分离方法的评价1 5分离技术的展望 即基因拼接技术或DNA重组技术 把一种生物的某些基因提取出来 加以修饰和改造 放到另一种生物细胞里 定向改变生物的遗传形状 图片 基因工程 居里夫人从矿渣中分离出镭和钡的共存物 用分离结晶的方法不断提高含镭氯化钡中镭的成分 然后用氯化物部分蒸馏法 把镭盐从钡中分离出来 且研究了镭化合物的性质 从而获诺贝尔化学奖 图片 镭的发现 居里夫妇正在做实验 三种不同的射线 玛丽 居里像 图片 SARS 禽流感病毒分离 冠状病毒毒粒结构 负染色电镜下冠状病毒颗粒形态 高清H5N1型禽流感病毒图片 钢铁冶炼 现代基因工程技术 镭的发现 SARS病毒分离 从一个复杂样品中将感兴趣的物质分离出来 生物 化学的每一个进展都离不开分离技术的贡献物质的分离是科学研究的关键步骤 1 1分离科学及其研究内容 分离科学 SeparationScience 研究从混合物中分离 富集或纯化某些组分以获得相对纯物质的规律及其应用的一门学科 分离 利用混合物中各组分在物理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者在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程 富集使目标物在某空间区域浓度增加 浓缩使部分溶剂蒸发 所有溶质浓度同等程度提高 纯化提高目标物纯度 除去杂质 纯度主组分含量高低或所含杂质多少的一个概念 1 确认对象物质或准确测定其含量 2 获取单一纯物质或某类物质以作它用 3 浓缩 富集 某个或某类物质 4 消除干扰 提高分析方法选择性和灵敏度 分离的目的 分离的形式 组 族 分离 将性质相近的一类组分一起分离 1 石油炼制中的轻重油分离 2 中药有效部位的分离 单一分离 将某一组分以纯物质形式分离出来 1 工业上纯物质的制备 2 化学标准品的制备 单一分离结果的主要形式相互完全分离 a b c a b c 从混合物中分离出某种物质 a b c a b c 部分分离 a b c a b b a 1 分离对象种类繁多2 分离目的各不相同3 分离规模差别很大4 分离技术形形色色5 应用领域极为广泛 分离技术的特点 分离科学研究的主要内容 1 分离理论 1 2分离科学的重要性 1 分离是认识物质世界的必经之路 纯品 如人参中分离提取 纯化各种人参皂甙 结构鉴定 理化性质测试 药理性质测试 临床前及临床药理实验等 2 分离是各种分析技术的前提 基质干扰含量太小分布不均匀物理化学状态不适合直接测定样品剧毒放射性 样品前处理 分离 3 富集和浓缩延伸了分析方法的检出下限 富集浓缩 检测下限 灵敏度 4 分离科学是其他学科发展的基础 物理 化学 环境 医学 药学 生物 材料 化工 食品 石油 地质 5 分离科学大大提高了人类的生活品质 纯净水 色拉油 脱盐酱油 精盐 鱼肝油 1 3分离方法的分类 用于分离的物质性质 1 3 1按物质性质分类 1 物理分离法 离心分离 电磁分离 2 化学分离法 沉淀分离 溶剂萃取 色谱分离 选择性溶解 3 物理化学分离法 蒸馏 挥发 电泳 区带熔融 膜分离 1 3 2按分离过程本质分类 1 平衡分离过程 外加能量或分离剂 使原混合体系形成新的相界面 建立界面间平衡关系得以分离 如溶剂萃取 蒸发 升华 结晶 吸附 超临界萃取等 2 速度差分离过程 外加能量 强化特殊梯度场 重力 压力 温度 浓度 电位等 用于非均相混合物分离 如离心 过滤 电泳 透析 沉降 质谱等 3 反应分离过程 外加能量或化学试剂促进化学反应而分离 如离子交换 反应萃取等 1 4分离方法的评价 回收率 分离度回收率富集倍数准确度重现性成本污染破坏性 Q实际回收量Q0理论回收总量 要求 根据分离目的或经济价值决定 通常的要求是 常量组分的回收率 99 痕量组分的回收率 90 或95 分离因子 两种物质被分离的程度 其中 A为目标物 B为共存物 SA B为A对B的分离因子 定量分离中 RA接近100 故SA B是RB的倒数 1 5分离技术的展望 分离技术 分离学科 发展 1 色谱分离技术已经成为最有效和最广泛的分离技术 固定相制备技术 固定相修饰技术 新型检测技术 多维色谱技术 联用技术 仪器的微型化等 交叉分离技术 如萃取色谱法 其他学科对分离技术的促进 痕量分析 天然产物分析 分子生物学研究等 分离富集技术自动化 如全自动溶剂萃取 固相萃取等 在线分离技术 发展 分离科学 生物分离技术 回收生物产品分离过程的原理与方法生物技术下游加工过程 DownstreamProcessing 生物反应过程示意图 生物分离技术在生物技术中的地位 分离工程研发费用与成本研究费用 50 以上产品成本 40 80 人力物力 70 90 生物产品特点 产物浓度低的水溶液 组分复杂 产物稳定性差化学降解 pH 温度 微生物降解 酶作用 分批操作 生物变异性大 质量要求高 药