生化分离工程目的与要求教材及参考资料国内杂志JCHROMATOGAwww.elsevier.com/locate/chromaJMEMBRANESCIwww.elsevier.com/locate/memsciJSUPERCRITFLUIDwww.elsevier.com/locate/supfluENZYMEMICROBTECHwww.elsevier.com/locate/enzmictecCHEMENGSCIwww.elsevier.com/locate/cesSEPPURIFTECHNOLwww.elsevier.com/locate/seppurBIOCHEMENGJwww.elsevier.com/locate/bejDESALINATIONwww.elsevier.com/locate/desalSEPARPURIFMETHODwww.dekker.com/servlet/product/productid/SPMSEPARSCITECHNOLwww.dekker.com/servlet/product/productid/SSBIOSEPARATIONwww.kluweronline.com/issn/0923-179X/contents1.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。typicalproductsfromfermentationtypesofmoleculesmanufacturedbyfermentation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生物产品要求高质量：*purity（纯度）*sanitation（卫生）*biologicalactivity（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）*celldisruption（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.solventextraction（溶剂萃取）b.reversedmicelleextraction（反微团萃取）c.supercriticalfluidextraction（超临界流体萃取）d.two-aqueousphaseextraction（双水相萃取）不具备特异性，只是进行初分，可提高产物浓度和质量C.产品的纯化*chromatography（色谱）*electrophoresis（电泳）以上技术具有产物的高选择性和杂质的去除性D.产品的精制*crystallization（结晶）*drying（干燥）一般情况下，原料中产品浓度越低，下游技术的成本越高。下游技术的步骤越多，总收率也越低：(90％)6＝53.1％(95％)6＝73.5％。重复提取是提高总收率的一个有效方法。如谷氨酸一步等电点结晶，结晶母液如再经过一次离子交换提取：75％＋（1－75％）×65％＝91.25％。1.5生化分离工程的发展动态传统分离技术的提高和完善蒸馏、蒸发、过滤、离心、结晶和离子交换等传统技术由于应用面广