生物分离工程课件-01

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,生物分离工程,概 述,生物分离工程概 述,参考书目,教材：,生物分离工程,孙彦编著，化学工业出版社，,2005,年,主要参考书目,生物工程下游技术,刘国诠主编，1993年,Bioseparation Process Science,Antonio A.Garc,a,等,参考书目教材：,学时安排,目录,分配学时,目录,分配学时,绪论,2,层析,6,细胞分离与破碎,2,亲和纯化,4,沉淀,2,电泳,2,膜分离,3,结晶,2,萃取,3,干燥,2,吸附与离子交换,4,学时安排目录分配学时目录分配学时绪论2层析6细胞分离与破碎2,第一章 绪论,第一章 绪论,授课内容,生物下游加工技术简介,生物下游加工过程的特点,分离机理和分离操作,生物物质,分离效率的评价,授课内容生物下游加工技术简介,学习目的和要求,总体要求：,对本课程具有比较初步的认识；,掌握：,生物下游加工技术的特点；生物分离过程的单元操作原理；,了解：,生物分离技术的研究内容和发展情况；生物物质的种类和特性；下游加工过程的一般流程；,应用：,运用生物分离技术的评价方法分析实际问题；,学习目的和要求 总体要求：对本课程具有比较初步的认识；,何谓生物分离工程？,生物分离工程,是生物工程或者说是生物化学工程的一个组成部分，生物化工产品是通过微生物发酵，酶反应过程和动、植物大量培养获得，从发酵液、反应液或培养液中分离、精制（纯化）有关产品的过程。,何谓生物分离工程？生物分离工程是生物工程或者说是生物化学工程,生物工程的基本内容,生物工程的基本内容,早期的生物工程的萌芽,美国和英国合作对青霉素进行生产研究（,1941,年），出现表面培养：,1,升扁瓶或锥形瓶，内装,200mL,麦麸培养基,40u/ml,Alexander Fleming,（,1928,）,早期的生物工程的萌芽 美国和英国合作对青霉素进行生产研究（,生物工程的萌芽,1943,年沉浸培养：,5m,3,200u/ml,当今：,100m,3,200m,3,5-7,万,u/ml,生物工程的萌芽1943年沉浸培养：5m3 200,生物分离工程的萌芽,Golden Time,概念的提出,血液制品的生产,白蛋白,生物分离工程的萌芽Golden Time概念的提出白蛋白,1953,年，,DNA,双螺旋结构的发现,1972,年，美国斯坦福大学构建了第一个重组,DNA,分子,1996,年，克隆羊“多利”诞生在英国的罗斯林研究所,1990-2006,，人类基因组计划,现在，生物信息、生物芯片、胚胎干细胞等,生命科学的发展带动生物工程的进步,1953年，DNA双螺旋结构的发现生命科学的发展带动生物工程,现代生物技术的兴起,两项技术,第一个含有外源基因的重组质粒在细菌内增殖成功（1973年）,细胞融合技术（1975年）,直接结果：,上述两项技术的直接此前天然存在于生物体内极微量的生物物质得以通过大量生物培养方式进行商业的生产，出现了现代生物加工过程。,现代生物技术的兴起 两项技术,生物加工过程内容,优育生物物种的选育；,生物反应生产粗原料；,目标产物的分离纯化过程；,基因工程,遗传与育种,生物反应工程,生物分离工程,生物加工过程内容 优育生物物种的选育；基因工程生物反,结构基因组的研究内容,Bottleneck,结构基因组的研究内容Bottleneck,结构基因组研究的制约因素,在蛋白质克隆和表达系统被不断优化的同时，分离纯化过程蛋白质的错误折叠及产物的不溶及聚合已成为结构基因组计划发展的制约因素。,结构基因组研究的制约因素 在蛋白质克隆和表达系统被不断,生物分离技术与化工分离技术的区别,化工分离技术：,获得纯的化学物质,生物分离技术：,在得到纯的生物物质同时，还必须关注特定杂质的去除；,与传统的化学试剂的纯度概念不同，生物产物对,有害物质,有严格的控制，生产,过程,也要求有严格的管理，在最终产品中往往不允许有极微量的有害杂质存在。,可滤过性,聚合物,生物分离技术与化工分离技术的区别 化工分离技术：获得纯的化学,生物分离技术的重要性,生物产物的特殊性；,生物产物所处环境的复杂性；,对生物产品要求的严格性；,最终结果：导致下游加工过程度成本往往占整个生物加工过程生产成本的大部分。（,p1,）,生物分离技术的重要性 最终结果：导致下游加工过程度成本往往,下游加工技术的一般流程,（,p3,）,生物下游加工过程是指目标产物的分离纯化过程，包括,产物提取,(isolation),产物浓缩,(concentration),产物纯化,(purification),成品化,(polishing),注意,：,多步分离导致收率降低；,下游加工技术的一般流程 （p3）生物下游加工过程是指目标产,分离技术的选择依据,（,p3,）,产物所处的位置；,产物性质（分子大小、疏水性、电荷形式和溶解度等）；,生物加工过程自身的规模和产品的商业价值；一种目标产物的分离手段往往不止一种，根据生产的规模和价值，选择合适的分离技术,分离技术的选择依据（p3）产物所处的位置；,生物下游加工过程的特点,（,p4,）,满足,维持,生物物质,活性,的要求,满足,快速分离,的要求,满足纯度和,杂质去除,的要求,满足,高效分离,的要求,满足,成本优化,的要求,生物下游加工过程的特点 （p4）满足维持生物物质活性的要求,生物分离本质,有效地识别混合物中不同溶质间,物理、化学和生物学性质,的差别，利用能够识别这些差别的分离介质和（或）扩大这些差别的分离设备实现溶质间的分离或目标组分的纯化。,生物分离本质 有效地识别混合物中不同溶质间物理、化学和生,常用的分离技术及其机理,（,p5,）,物理性质,力学性质,重力、离心力、筛分,热力学性质,状态变化、相平衡,传质性质,粘度、扩散、热扩散,电磁性质,电泳、电渗、磁化,化学性质,化学热力学,化学平衡,反应动力学,反应速率,光化学性质,激光激发、离子化,生物学性质,分子识别,生物亲和作用、生物学识别,输送性质,生物膜输送,反应、响应、控制,免疫系统,常用的分离技术及其机理（p5）物理性质力学性质重力、离心力,分离过程,p7,分离过程p7,分离效果的评价,（,p8,）,分离因子,收率,纯化因子,选择性,分离效果的评价（p8）分离因子,分离效果的评价,-,浓缩率,分离效果的评价-浓缩率,分离效果的评价,-,分离因子,（针对原料和产品）,（针对废料和产品）,分离效果的评价-分离因子（针对原料和产品）（针对废料和产品,分离效果的评价,-,回收率,分离效果的评价-回收率,