第一章分离技术绪论PPT.ppt

生化分离技术;第一章 绪论;主要内容;参考书 严希康. 《生化分离工程》. 化学工业出版社 孙彦. 《生物分离工程》. 化学工业出版社 毛忠贵.《生物工业下游技术》.中国轻工业出版社 曹学君.《现代生物分离工程》.华东理工大学出版社 邱玉华.《生物分离与纯化技术》.化学工业出版社 ;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 CHIN J CHEM ENGI 离子交换与吸附 化学工业与工程;J CHROMATOG A J MEMBRANE SCI J SUPERCRIT FLUID ENZYME MICROB TECH ;CHEM ENG SCI SEP PURIF TECHNOL BIOCHEM ENG J DESALINATION ;SEPAR PURIF REV SEPAR SCI TECHNOL BIOSEPARATION;一、生化分离技术的研究对象 生化分离：是指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液或动植物组织细胞与体液等中分离、纯化生物产品的过程。 生化分离技术：生化分离过程中所涉及到的技术。又称生物工程下游技术。 ; 生物产品的一个主要特点：种类繁多（分离方法的多样性） 按用途分类 食品与精细化学品：食品添加剂（果葡糖浆、维生素）、化妆品（透明质酸） 医用类产品：疫苗、抗生素、重组医用蛋白等 农业用产品：兽用抗生素、生物农药、饲料等 生物试剂类 其他生物产品（生物柴油、生物材料PHB）等 ;按分子量大小分类 MW 1000Da：抗生素、有机酸、氨基酸、多肽类等 MW 1000Da：酶、抗原、抗体、多肽、蛋白质、核酸类 按目的产物所在的位置分类 胞内产品：胰岛素、白细胞介素、干扰素、重组蛋白质 胞外产品：抗生素（青霉素、红霉素）、胞外酶（α-淀粉酶）等 细胞产品：酵母、单细胞蛋白 ;生物产品来源：动物器官与组织、植物器官与组织、微生物及其代谢产物、细胞培养产物、血液、分泌物及其代谢物等 ;二、生化分离技术的原理 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异，利用能够识别这些差异的分离介质或扩大这些差异的分离设备来实现组分间的分离或目标产物的纯化。 实现分离的本质：不同物质性质差异 ;物理性质： (1)分子形状、大小 包括密度??几何尺寸和形状。 (2)溶解度、挥发性 (3)分子极性即电荷性质 包括溶质的电荷特性、电荷分布、等电点等。 (4)流动性 包括黏度、在特定溶液中的扩散系数等。 ;化学性质 (1)分子间的相互作用 包括分子间的范德华力、氢键、离子间的静电引力及疏水作用大小等。 (2)分子识别 即通过目的产物与某些分离纯化介质上的活性中心、基团进行的专一性结合。 (3)化学反应 pH6.3 加酸 pH2.4 谷氨酸＋锌离子 → 谷氨酸锌沉淀 → 溶液 → 谷氨 酸结晶 ;生物学性质： 主要是指生物大分子之间的分子识别和特异性结合。 ;三、生化分离技术的重要性 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。;四、生化分离的特点 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％。(见后页) 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