生物分离工程

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,*,生物分离工程,曹学君,caoxj,T: 64252695,13916994880,13 绪论,13.1 概 述,生物分离工程：,回收生物产品分离过程,原理与方法,生物技术下游加工过程,（Downstream Processing）,生物工程研究领域,微生物培养,动物细胞培养,植物细胞培养,天然资源,生化材料,海洋生物培养,生物工程产业领域,生物制药,（抗生素，基因重组蛋白，氨基酸，疫苗，菌苗，天然药物，生化药物，血液制品，抗体，多糖，多肽）,生物化工,（乳酸，柠檬酸，苹果酸，丙烯酸，甘油，异丙醇，乙烯）,生物能源,（甲醇，乙醇，生物柴油，生物汽油）,生物材料,（明胶，胶原蛋白，人造皮肤，从造骨，人造脏器）,生物医学,（诊断试剂，基因治疗，人及生物克隆）,环境生物,（环境治理，水污染，土壤污染，风沙治理）,生物食品,（醋，啤酒业，酿酒，乳制品，奶制品）,生物资源,（动物，植物，微生物）,生物农业,（基因食品，基因植物）,生物工程的上中下游,上游：,菌种，基因工程，分子生物学，遗传学,中游：,微生物发酵工程，动植物细胞，,海洋生物培养,下游：,生物分离工程,13.2 特点与重要性,生物产品特点：, 产物浓度低的水溶液 (原因：a 氧传递限,制；b 细胞量;c 产物抑制, 组分复杂(a 大分子;b 小分子;c 可溶物;d,不可溶物;e 化学添加物, 产物稳定性差(a 化学降解(pH , 温度);,b 微生物降解 （酶作用， 染菌）, 质量要求高 （药品或食品）,13.3 生物分离工艺要求,(1) 高纯度,(2) 大规模,(3) 经济性,(4) 生物相容性,治疗用途的生物药物质量要求,(1) 效价,(2) 鉴定,(3) 毒性试验,(4) 核酸,(5) 均一,(6) 无冲突活性,生物过程开发目标,(1) 产品在最短时间内进入市场,(2) 符合所有安全要求,(3) 工艺成本适当,(4) 可靠,(5) 安全（放大期间安全尤为重要）,生物分离的经济性,(1) 生物分离至少占总成本50%,(2) 仅付出5%努力,(3) 降低废物排放（产品：废物=1:3250),(4) 工艺改造,质量控制意义,(1) 来自管理机构的压力,(2) 公众的觉醒,(3) 市场扩张与竞争,(4) 安全,(5) 提高专一性作用，减少负作用,非蛋白类杂质的去除,（1） DNA,A 阴离子交换（pH 4.0),B 亲和层析（不被吸附）,C 疏水层析,（2）热原 （蛋白质溶液中的去热原）,A 生产过程无菌,B 所有层析介质无菌,C 所用溶液无菌,D 亲和层析（多粘菌素）,（3）去病毒,A 加热 （60 C),B 过滤,C 灭活剂,目标蛋白的表征和分析方法,（1） HPLC,（2） SDS-PAGE,（3） 氨基酸顺序分析,（4） 氨基酸，肽图，免疫化学,（5） 与标准品对照分析,分离工程研发费用与成本,研究费用： 50%以上,产品成本： 40-80%,人力物力： 70-90%,13.4 生物下游加工过程的一般步聚,工业应用的生物分离技术, 回收技术: 絮凝，离心，过滤，微过滤。, 细胞破碎技术: 球磨，高压匀浆，化学破,碎技术, 初步纯化技术: 盐析法，有机溶剂沉淀，,化学沉淀，大孔吸附树剂，膜分离技术, 高度纯化技术: 各类层析，亲和，疏水，,聚焦，离子交换, 成品加工 喷雾干燥，气流干燥，沸腾干,燥，冷冻干燥，结晶,13.5 生物技术产品的类型,按分子量大小,小分子产品：（小于1000）抗生素，有机酸，氨基酸,大分子产品：（大于1000）酶, 抗体，多肽，蛋白质,按产品所处的位置,细胞内: 胰岛素，干扰素，重组蛋白质,细胞外：抗生素，胞外酶,13.6 下游加工过程的沿革,传统产业（第一代）,19世纪60年代-20世纪50年代 酒精，丙酮，丁醇,第二代生物技术产品,20世纪40年代,抗生素，有机酸，核酸，酶制剂，单细胞蛋白,第三代,20世纪70年代中期,动物细胞培养,植物细胞培养,基因工程发酵产品,13.7 生物下游加工过程的选择准则, 步聚少, 次序合理, 产品规格 （注射，非注射）, 生产规模, 物料组成, 产品形式 固体 适当结晶， 液体，适当浓缩, 产品稳定性, 物性 溶解度， 分子电荷，分子大小，功能团，稳,定性，挥发性, 危害性, 废水处理,13.8 生物技术下游加工过程的发展动向, 基础理论研究,A 选择性分离剂,B 数学模型, 应用研究,A 新老技术的深化研究与融合,B 下游技术与上游技术相结合(藕合分离）,C 强化化学作用对分离能力的影响,D 改进上游因素（改进菌种，培养基与发酵条件）, 工程问题研究, 改善环境相容性,13.9 现代生物分离程的研究方向与特点,（,1）大规模，高选择性,（液膜萃取，逆胶束萃,取，两水相萃取，反渗透，纳米过滤，渗透蒸,发，亲和膜过滤，亲和错流过滤， 亲和沉,淀 ，分子模板，分子筛，分子蒸馏）,（2）,集成化,（扩张床，两水相，液膜分离）,（3）,快速分离,（贯注层析）,（4）,极端条件下分离,（超临界，超声波，超重,力）,（5）在位分离（边发酵边分离）,（6）,环境相容,（超临界）,（7,）可再生循环,（亲和沉淀，可再生两水相）,膜技术,分子印迹分离,超临界流体分离,Phase separation,Top phase,Bottom phase,Recycle,Light,pH,Light,pH,Recycling Polymers Forming Aqueous Two-phase Systems,13.10 分离过程评价,分离效率评价,思考题,1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？,2 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？,3 初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？,4 分离纯化的得率与纯化倍数如何计算？,5 现化生物分离工程研究方向有哪些特点？,谢谢观看,/,欢迎下载,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH,内容总结,生物分离工程。 产物浓度低的水溶液 (原因：a 氧传递限。 产物稳定性差(a 化学降解(pH , 温度)。b 微生物降解 （酶作用， 染菌）。(4) 核酸。(5) 均一。(6) 无冲突活性。(3) 工艺成本适当。(4) 可靠。(5) 安全（放大期间安全尤为重要）。(3) 降低废物排放（产品：废物=1:3250)。(4) 工艺改造。（2）热原 （蛋白质溶液中的去热原）。B 所有层析介质无菌。A 加热 （60 C)。B 过滤。C 灭活剂。13.6 下游加工过程的沿革。（3）快速分离（贯注层析）。（5）在位分离（边发酵边分离）。（6）环境相容（超临界）。（7）可再生循环（亲和沉淀，可再生两水相）。Recycling Polymers Forming Aqueous Two-phase Systems,