北京化工大学：《生化分离工程》课程电子教案（课件讲稿）第一章 绪论（负责人：苏海佳）

生化分离工程 为什金要学习生物分言技术？ 苏海世 0m-06/201 在装个生物故米中占婚表样的位复？ 1、绪论 物术下加工的营要 的（需复的）物产品 用晾地的有机、基破、机、找业 ,现代鱼物数米声品 下等加工过程：■标户的的分言纯化。 用意组DNA转我座的厚分经感破和赛南用 包指户物的提取、浓、纯化及成品化 如：风应、业物、时植物细培普 1.2下游加工纯的 阶 A.Removal of insolubles(不海的膝) (2)初步纯化 (3)有皮纯化与精制 目的：◆鼻后潮的分高线取 ()减工一 1

1 生化分离工程 苏海佳 1 02-06/2011 为什么要学习生物分离技术？ 在整个生物技术中占据怎样的位置？ 生化分离工程 第一章 绪论 | 2 在整个生物技术中占据怎样的位置？ 1.1 生物技术下游加工过程的重要性 1、绪论 传统的 (常规 的)生物技术产品 如用发酵生产的有机溶剂、氨基酸、有机酸、抗生素 生化分离工程 第一章 绪论 | 3 现代生物技术产品 如用重组DNA技术生产的医疗性多肤和蛋白质 优良生物物种的选育和生物反应 如：酶反应、微生物发酵、动植物细胞培养等 生产粗原料的过程及其之后的目标产物的分离纯 化过程，即下游加工过程  生化分离工程 第一章 绪论 | 4 下游加工过程：目标产物的分离纯化。 包括目标产物的提取、浓缩、纯化及成品化等 4个阶段： （1）培养液的预处 理和固液分离 1.2 下游加工过程的一般流程 生化分离工程 第一章 绪论 | 5 （4）成品加工 （2）初步纯化 （3）高度纯化与精制 （生物分离一般分四步） • *filtration（过滤） • *centrifugation（离心） • *cell disruption （细胞破碎） A. Removal of insolubles（不溶物的去除） 生化分离工程 第一章 绪论 | 6 • *cell disruption （细胞破碎） 目的： 易于后期的分离提取

B.Isolation of products(产物分言) ,Purification of products(户品的纯化) *adsorption-ion xchang(离子变换最附) chromatography,色请y b two-aqueous ph (沉淀 (以上分高远不4种异，只是行分 (以上教木具有产给的有选舞佳中本质的会摩楼) →。（可提高产物浓度和顺量） 13物瓶及养置要陆 -D.Polishing(产品的铁) on ?日操物含限能，除■架物运是余胶？ (3)典化户物的跳定使整一鼻引起户物先潘 4分高效的界价 ④ 2

2 • *adsorption - ion-exchang（离子交换吸附） • * extraction（萃取） • a. solvent extraction（溶剂萃取） • b. two-aqueous phase extraction（双水相萃取） c supercritical fluid extraction（超临界流体萃取） B. Isolation of products（产物分离） 生化分离工程 第一章 绪论 | 7 • c. supercritical fluid extraction（超临界流体萃取） • d. reversed micelle extraction（反微团萃取） • （以上分离过程不具备特异性，只是进行初分） • （可提高产物浓度和质量） • *chromatography（色谱） • *electrophoresis（电泳） *precipitation （沉淀） •C. Purification of products（产品的纯化） 生化分离工程 第一章 绪论 | 8 • *precipitation （沉淀） （以上技术具有产物的高选择性和杂质的去除性） • *crystallization（结晶） • *drying （干燥） •D. Polishing （产品的精制） 生化分离工程 第一章 绪论 | 9 • *drying （干燥） (1)发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液 1.3 特点及其重要性 如青霉素仅为4.2%，庆大霉素为0.2%，而动物 细胞培养液中的产物含量在5~50g/ml之间。 ？ 目标物含量很低 除目标物还是杂质？ 生化分离工程 第一章 绪论 | 10 (2)培养液是多组分的混合物 (3)生化产物的稳定性差—— 易引起产物失活 (4)对最终产品的质量要求很高 ？ 目标物含量很低， 除目标物还是杂质？ 生化分离工程 第一章 绪论 | 11 1.4 分离效率的评价 生物活性不受或少受损伤； 满足纯度和回收率的要求； 成本低 分离目的： 生化分离工程 第一章 绪论 | 12 目标产品的浓缩程度 分离纯化程度 回收率 浓缩程度一般用浓缩率(concentration factor)表达：是以 浓缩为目的分离过程的最重要指标 评价分离效 率三个标准

桑质的农墙率： F.C.C 感确模亮的分高比 a-1时来产生分高。 T,X:目标物和条质 值大。分暴 国户物的回收为 间酸成展的国收率 下游加工式的急收本： 设计中应考虎下列问题？ y,=Πy ·1产品价值 Y:带李燥作的国收本 之产品 生产过程中出乳的位量 过程中出 位置 、6,不同分离方法的技木经裤比装 3

3 TC TP T c c m  杂质的浓缩率： c 原料 产品 Fc,CTC,CXC FP,CTP,CXP 目标产物的浓缩率： 生化分离工程 第一章 绪论 | 13 连续稳态的分离过程 XC XP X c c m  如果mT=mX，则目标产物 未得到分离纯化 FW,CTW,CXW 废料 T,X：目标物和杂质 目标产物的分离纯化程度用分离因子表达 XW XP TW TP c c c c   是目标产物和杂质在两相间分配系数的比值 分离因子 生化分离工程 第一章 绪论 | 14 是目标产物和杂质在两相间分配系数的比值 =1时未产生分离。 值越大，分离效果越好 目标产物：有较高的回收率 目标产物的回收率为  100% C TC P TP F c F c R 间歇过程(分批操作)，若原料液和产品溶液的体积 生化分离工程 第一章 绪论 | 15 分别为Vc和VP，则回收率为  100% C TC P TP V c V c 间歇过程的回收率 R 具有生物活性的蛋白质类产物，用分离前后目标产 物的比活A之比表示目标产物的分离纯化程度 P A A   纯化因子 生化分离工程 第一章 绪论 | 16 AC 比活A的单位一般为U/mg(U为生物活性单位), 纯化因子   i YT Yi 下游加工过程的总回收率： Yi：第i步操作的回收率 生化分离工程 第一章 绪论 | 17 提高回收率的方法： （1）Yi， （2）减少操作步骤； （3）开发新型高效的分离方法 设计中应考虑下列问题？ • 1. 产品价值 • 2. 产品质量 • 3. 产物在生产过程中出现的位置 4 杂质在生产过程中出现的位置 生化分离工程 第一章 绪论 | 18 • 4. 杂质在生产过程中出现的位置 • 5. 主要杂质独特的物化性质是什么？ • 6. 不同分离方法的技术经济比较

思考题？ 生物分高工程的修礼是什意？ 2.业轴增高工厘在业物蚊术中的地位？ 光然青工服可沙地儿大p,安期包体果 4

4 思考题？ 1. 生物分离工程的特点是什么？ 2. 生物分离工程在生物技术中的地位？ 生化分离工程 第一章 绪论 | 19 3. 生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单 元操作？ 4. 在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能 确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？ 1.谭天伟主编《生化分离技术》 2.孙彦主编《生物分离工程》 参考教材： 生化分离工程 第一章 绪论 | 20