生物分离工程绪论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,教材及参考资料,孙彦,.,生物分离工程,.,化学工业出版社，,2005(,第二版）,严希康,.,生化分离工程,.,化学工业出版社，,2001,刘国诠,.,生物工程下游技术（第二版）,.,化学工业出版社，,2003,毛忠贵,.,生物工业下游技术,.,中国轻工业出版社，,1999,欧阳平凯、胡永红,.,生物分离原理与技术，化学工业出版社，,1999,刘茉娥,.,膜分离技术,.,化学工业出版社，,2000,张镜澄,.,超临界流体萃取,.,化学工业出版社，,2000,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 ENG,离子交换与吸附,化学工业与工程,Science in China B;Science in China A;Chinese Science Bulletin;Prog Nat Sci,。,刊源：,1),纯分离分析期刊：,Bioassay;Anal.Chem.;Separ.Purif Method;Electrophoresis;Adv.Chromatogr;J Chromatogr A;LC GC-Mag Sep Sci;J Chromatogr B,。,2),综合性期刊：,Nature;Science;Proc.Natl.Acad.Sci.USA,。,3),生物工程类期刊：,Cancer Gene Ther;Bio-Technol;Appl Environ Microb;Yeast;Curr Opin Biotech;Biotechnol Bioeng,。,生物技术,(Biotechnology),即有机体的操作和应用有机体生产有用物质、改善人类生存环境的技术。,生物技术的目标就是指,利用培养微生物,、,动物细胞,、,植物细胞,来生产对人有用的产品。,1.1,生物技术与生物分离,生物技术树,生物科学与生物技术及其产业的关系,生物技术多学科性,美国生物技术产品销售预测,领域,1998,2003,2008,年增长率（,%,）,人类疾病治疗,9120,16100,27000,11,人类疾病诊断,2100,3100,4300,7,农业,420,1000,2300,19,特制品,390,900,2000,18,非医疗检验,270,400,600,8,合计,12300,21500,36200,11,美国工业化生物技术研究与发展基金分布图,生物技术分类,Genic Engineering,Cell Engineering,Enzyme Engineering,Fermentation Engineering,Protein Engineering,Biochemical Engineering,生物技术发展阶段,重要的现代生物技术仪器与设备,生物技术的最新进展,(1),基因工程方面,试管婴儿、细胞融合、蛋白质序列分析，人参培养、转基因,(2),生物反应器,连续式，柱式、固定化酶、固定化细胞反应器,(3),发酵技术,如：固定化酶、固定化细胞技术,获得产品的有效途径,Raw materials,原材料,Pretreatments,预处理,Bioreactions,生物反应,Bioseparations,生物分离,Products,产物,生物分离工程：,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,(Downstream Processing),。,生物技术下游加工过程,目标产物的分离纯化,生物加工过程：,生物技术上游加工过程,：优良生物物种的选育、基因工程、细胞工程、生物反应过程（酶反应、微生物发酵、动植物细胞培养等,),。,单元操作：,完成一道工序所需的一种方法和手段。,生物下游加工在生物技术中的地位,1),生化产品的必经的过程,(,一夫挡关,),。,2),回收率不高。,抗生素,(80%,左右,),，蛋白质,(60-90%),。意义,?,3),分离纯化昂贵。,下游研究费用占整个费用的,50%,以上；产品的成本构成中分离纯化的成本站全部成本的,40-80%;,精细和药用产品的成本比率更高,;,大多数酶,70%,。意义,?,4),基因工程的费用。,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%,。意义,?,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,（慢性铅中毒）。,1,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）。,2,按分子量大小分类,Mass 1000D,：酶、抗原、抗体、多肽、蛋白质类,3,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,1.2,生物物质与生物分离,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,X0X000000,，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),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。,5),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。,6),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,1,，则目标产物得到富积；,2,）如,m,T,=,m,X,，则 目标产物未得到分离纯化。,2),分离因子,(separative factor),，或分离系数,(separative coefficient),意义：,A,、目标产物浓度,，杂质浓度,，则分离因子大，分离效率,；,B,、,=1,时，则未分离。故在分离为主要目的时,3),回收率,(recovery),：,4),纯化因子,(purification factor),对于具有生物活性的蛋白质或酶，常常用分离前后目标产物的比活,A,U/mg,之比表示目标产物的分离纯化程度，,1.6,生物分离工程的发展趋势,（,1,）操作与方法集成化,（,2,）亲和技术推广与配基合成（分子印迹）,（,3,）优质层析介质开发（大孔亲水介质，贯注层析介质）,（,4,）下游技术与上游技术相结合,（,5,）改进上游因素（菌种，培养基与发酵条件）,（,6,）改善环境相容性,存在的问题：,研发费用高、成本高、周期长,生物工程发展的瓶颈,如何解决？,1),、,加强基础理论研究,A,、研究非理想溶液中溶质与添加物料之间的选择性机制、影响因素,B,、研究界面的结构、动力学和传质机制，以及影响因素,C,、下游加工过程的数学模型的建立和计算机模拟。难,2),、,完善老技术：,正确对待“新”、“老”分离技术,3),、,发明新技术,研发新型高效经济的分离技术,推进各分离技术的杂交,分离技术与发酵技术结合,强化化学对分离技术的影响,4),、,高效分离技术的工程化,5),、,分离技术的环保化,作业：检阅文献,quantitative structure-retention relationships(QSRR)or,quantitative structure-mobility relationships(QSMR),综述；,首选，,2009,2011,，,研究论文；,高影响因子,(IF),；,Nature,Science,PNAS,etc.,摘要,abstract,，原文出处，中英文对比，,两周,(3,月,16,号交,),，书面,(,打印,),，口头，,翻译举例,Individual peptides were typically tested in 3 or more independent experiments for its capacity to inhibit the binding of the radiolabeled peptide.,个别蛋白的抑制结合示踪蛋白的能力被作为代表地测试在,3,个或者更多个独立的实验中。,1,生物制品的加工过程,(,种类、区别,)2,生物分离过程的意义,(,地位,)3,生物分离过程的特点,4,生物分离技术和原理,5,几个原则,思考题,Thank You!,第一章 绪论,End,