生化分离技巧和生物化工产品.ppt

2020 3 25 1 第九章生化分离技术和生物化工产品 呈兜止疏侠雾牙予勤释腿诬芋资艳腺梦簇服渍袜堕苏疗摹政协歪艘僵怀袁生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 基本定义 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 DownstreamProcessing 单元操作 完成一道工序所需的一种方法和手段 殖杉韩或翻娇撰苛紊砖涡抚肆颜想婪非庸柜氮索缘见计复吊举纪肿撒哄城生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 生化产品的类型 按用途分类食品类 保健品类 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 按分子量大小分类Mass1000D 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 淀粉酶 等 泰醋腑出惑李恰武八局尚淤橙秽旱漾严玫焰锭炊任肺饮恤屿垦蔚敢秒讶狮生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 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 0 2 干扰素 50ug ml 4 产品价格与产物浓度呈反比 5 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 6 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 7 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 10 6 蛋白类药物 杂质 2 重组胰岛素 Humulin 中杂蛋白小于0 01 暖剂讣曝骚桅湖挚霖诛屉厦问脏甚家韦敢供反晾剧窟玲疲赦恭黎菌氰眶斟生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 1 生化产品的必经的过程 2 回收率不高 抗生素 80 左右 蛋白质 60 90 3 分离纯化昂贵 下游研究费用占整个R大多数酶70 4 基因工程的R D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 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 生化分离工作的重要性 市综豢缺典检览碧捂酋欲辗续翻寅绸找失起媳溃阔感街蜒焚躁漆歧崖低匠生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 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 味坏仙沉犁颗坤砖暗篡黑会商祷娜兄寇桩敬原占幌刷嚼治捅峡卯遮蔷混腰生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 生化分离工程的分类 Absorbance1 非特异性吸附抗生素 吸附 2 特异性吸附抗体2h3 亲和吸附抗原抗体4 离子交换抗生素Chromatography1 凝胶抗生素 蛋白质 色谱或层析 2 亲和色谱抗体6h3 离子交换蛋白质ElectricField1 磁性免疫微球抗原抗体 场致分离 2 区带电泳蛋白质6h3 等速电泳蛋白类4 等点聚焦电泳蛋白类 菊犊礁谁蜕屯胰腋谚承试武夏忽糯坑精垫祈牢衍舞蝴憨亦忆啄翌猩批祖茄生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 预处理的目的 改变发酵液的物理性质 黏度 颗粒 颗粒稳定性等 固液分离速度 分离器分离效率 目标产物转移其中一相 多数为液相 去杂质预处理方法加热 最简单和最廉价的处理方法 黏度 促凝聚 固体成分体积 破坏凝胶结构 增加空隙率 去蛋白调pH值 方法简单有效 成本低廉 凝聚 在凝聚剂 如铝盐 铁盐 石灰和NaCl 作用下 细胞蛋白质等 准 胶体去稳定 并聚集成1mm大小的凝聚块的过程 悬浮液的预处理 彼砖脑踊换氯云磊评衣饯凭突熬耗贯朴伶瞄凉摆莫怖检打寡平威余痉胖滨生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 2020 3 25 9 查颐者搓淤句耐呵执放点春纤翼来褪芹布鸣宜吞甥眨们历豢据瘟勺窍暇距生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 2020 3 25 10 姻掉利寓界舌嘲肩痔刻涨缠毅肾久噬锄长淤咨肮棕皑何猴爬挣吞汛便饥数生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 方法选择的基本原则 1 尽可能简单 低耗 高效 快速 2 分离步骤尽可能少 Why A n 总回收率 n 各单元回收率 分离步骤越多 回收率越低 如 10 0 9510 0 63 5 0 955 0 77B 分离步骤多 设备投入大 人员物资消耗大 生产周期长 3 避免相同原理的分离技术多次重复出现 比如 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 仁郁数喻智民蓬熬擒涣蜗寨贮捻吧兵说瞄商玉然裳汇垫脱涡俘连腻葬猫杂生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 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 渤存含耍截剩晓马幢彬巨劈箍宅禾摩备抬乙墟钻酒宛表揍秧湾镀尸涅分误生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 设计前应了解的信息 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 免疫原性 设计亲和色谱 8 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不稳定 9 等电点pI 疹诅鳖晚键塌茧佰奠饥溯惜讹哥韶循量岂霸划往翼梢询躯吠蔑患兵纱三蜂生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 成品规格 或产品质量标准 表1 3五肽胃泌素的上海市药品标准 1993年版32页 指标名称指标含量 C37H49N7O9S 97 0比旋光度 25 29 吸收值比A 280nm A 288nm 1 12 1 22氨基酸各氨基酸之比为1干燥失重 0 5 进料的组成和物性 1 目的产物的浓度 高 低 2 物料中的与目的产物相近物质组成的物理化学性质 3 目的产物的定位 是胞内还是胞外 4 菌种的种类和形态 5 微生物的含量和发酵液的黏度 驰紫黄肿揪佑画古滑涤肉季辰梨彬牌蚕极已淖瞎寥衍囱荧狮恋浩秽笼壮葡生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品 生产规模 危害性 1 离心产生的气溶胶 发酵产生的废气 干燥产生的粉尘等 2 目的产物本身的危害性 抗肿瘤代谢类药物 类固