生物分離技術緒論小白第1頁/共42頁教學參考書第2頁/共42頁第一節(jié)生物分離的概念和生物材料的來源第二節(jié)生物分離技術的特點第三節(jié)生物分離的一般工藝過程第四節(jié)生物分離技術方法選擇原則第五節(jié)生物分離技術的發(fā)展

緒論第3頁/共42頁第一節(jié)生物分離純化的概念及生物材料的來源生物分離：指從發(fā)酵液、酶反應液或動植物組織細胞培養(yǎng)液中分離、純化生物產(chǎn)品的過程。第4頁/共42頁一、生物物質(zhì)及來源1.生物物質(zhì)：來源于生物中天然的或利用現(xiàn)代生物工程技術以生物為載體合成的，從氨基酸、多肽等低相對分子質(zhì)量化合物到病毒、微生物活體制劑等具有復雜結(jié)構(gòu)和成分的一類物質(zhì)。第5頁/共42頁一、生物物質(zhì)及來源氨基酸及其衍生物類活性多肽類蛋白質(zhì)類酶類1234動物器官或組織制劑小動物制劑菌體制劑

核酸及其降解物糖類脂質(zhì)第6頁/共42頁2.生物物質(zhì)來源：動物臟器；血液、分泌物和其他代謝產(chǎn)物海洋生物：主要是海藻動物、魚類、軟體動物等植物：生化成分眾多微生物：主要有細菌、放線菌、真菌和酵母菌第7頁/共42頁二、分離純化技術上游：基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程及組織工程。下游：生物產(chǎn)品的回收——生物分離與純化技術，主要包括離心技術、細胞破碎技術、萃取技術、固相析出技術、色譜技術和膜分離技術等。

第8頁/共42頁三、分離純化基本原理生物材料生物材料上游加工非均相混合物均相混合物有效識別混合物中不同組分間物理、化學和生物學性質(zhì)的差別，利用能夠識別這些差別的分離介質(zhì)或擴大這些差別的分離設備來實現(xiàn)組分間的分離或目標產(chǎn)物的純化。分離純化的本質(zhì)：第9頁/共42頁第二節(jié)生物分離技術的特點生物材料容易變質(zhì)，保存困難終極產(chǎn)品質(zhì)量標準高目標產(chǎn)物濃度低、分離純化困難活性物質(zhì)性質(zhì)不穩(wěn)定，操作過程容易失活生物材料中的生化組分數(shù)量大，分離困難1.2.3.4.5.第10頁/共42頁按生產(chǎn)過程的性質(zhì)劃分，分離與純化工藝過程可劃分為四個階段：①分離與純化前的預處理②提?、劬脾艹善芳庸さ谌?jié)生物分離的一般工藝過程第11頁/共42頁發(fā)酵液的預處理顆粒性雜質(zhì)的去除可溶性雜質(zhì)的去除和初步純化目標產(chǎn)物的精制成品加工生物分離的一般工藝過程加熱；調(diào)pH；凝聚；絮凝離心分離；萃取；過濾沉淀；吸附；萃?。荒み^濾吸附色譜；分配色譜；離子交換；凝膠色譜；親和色譜；液相色譜無菌過濾；超濾；冷凍干燥；真空干燥；噴霧干燥；結(jié)晶第12頁/共42頁（沉淀、吸附、萃取、超濾、結(jié)晶）發(fā)酵液初步純化細胞碎片分離細胞破碎細胞分離高度純化成品加工預處理胞外產(chǎn)物（加熱、調(diào)pH、絮凝）（過濾、離心分離、膜分離)（勻漿、研磨、酶解）（離心分離、雙水相萃取、膜分離）（重結(jié)晶、離子交換、色譜分離、膜分離）（濃縮、無菌過濾、干燥、成型）胞內(nèi)產(chǎn)物提取精制

下游加工過程的一般流程第13頁/共42頁1.分離純化前的預處理預處理是分離純化操作的第一步。利用凝聚、絮凝、沉淀等技術，除去部分雜質(zhì)，改變流體特性，以利于固-液分離；經(jīng)離心分離、膜分離等固-液分離操作后，分別獲得固相和液相。第14頁/共42頁2.提取提取為分離純化操作的主要步驟。利用超濾、萃取、吸附、離子交換等分離技術進行提取操作，除去與產(chǎn)物性質(zhì)差異較大的雜質(zhì)，提高目標物濃度。第15頁/共42頁3.精制采用結(jié)晶、色譜分離、冷凍干燥等對產(chǎn)物有較高選擇性的純化技術，除去與目標物性質(zhì)相近的雜質(zhì)。第16頁/共42頁4.成品加工精制后進行無菌過濾和去熱源、干燥、造粒、分離過篩等成品加工操作，經(jīng)檢驗合格后包裝。第17頁/共42頁上述分離與純化過程可劃分為兩部分：初步分離和高度純化。其中包含多種分離純化技術，其中一些分離純化技術既可用于初步分離過程，又可用于高度純化過程。第18頁/共42頁第四節(jié)分離純化方法選擇的原則技術路線、工藝流程盡量簡單化；盡可能采用低成本的材料與設備；將完整工藝流程劃分為不同的工序；注意時效性；采用成熟技術和可靠設備；做好準備工作；檢測純化過程中產(chǎn)物產(chǎn)量和活性第19頁/共42頁SeneciovulgarisL浸漬濃縮

萃取層析

結(jié)構(gòu)鑒定

三.實驗步驟第20頁/共42頁三、分離純化的原材料選擇與成品保存1.原材料的選擇(1)來源第21頁/共42頁(2)與目標產(chǎn)物含量相關的因素①合適的生物品種②合適的組織器官③生物材料的種屬特異性④合適的生長發(fā)育階段⑤合適的生理狀態(tài)第22頁/共42頁2.天然生物材料的采后處理處理原因：第23頁/共42頁3.成品的保存空氣溫度保存期pH水分光線影響因素第24頁/共42頁保存方法：①低溫下保存②制成干粉或結(jié)晶保存第25頁/共42頁四、分離純化的準備工作1.軟件材料的準備第26頁/共42頁2.硬件材料的準備第27頁/共42頁六、分離純化技術的綜合運用與工藝放大1.建立在制品、半制品成品上的檢測方法是工藝優(yōu)化的前提。在線檢測數(shù)據(jù)檢測放行檢測第28頁/共42頁2.明確優(yōu)化工藝的評判標準，處理好收率、純度、經(jīng)濟性之間的平衡收率和純度之間、經(jīng)濟性的平衡色譜純99.9（％）分析純99.5（％）第29頁/共42頁七、分離純化的中試放大1.原料確定3.收率重復性好2.工藝路線、操作條件確定4.檢測、處理方法確定第30頁/共42頁小試中試工業(yè)化生產(chǎn)第31頁/共42頁八、生物藥品生產(chǎn)工藝的驗證1.藥品生產(chǎn)驗證2.生產(chǎn)工藝驗證第32頁/共42頁第五節(jié)生物分離純化技術的發(fā)展一、生物分離純化技術的發(fā)展歷史1.古代傳統(tǒng)制造業(yè)第33頁/共42頁每500克藏紅花粉的最高售價達到5500美元第34頁/共42頁2.原始分離純化時期（第一代生物技術產(chǎn)品）第35頁/共42頁3.傳統(tǒng)分離純化方法推廣使用時期(傳統(tǒng)第二代生物技術產(chǎn)品)以青霉素產(chǎn)品的出現(xiàn)為代表。這一時期的特點是產(chǎn)品類型多，分子結(jié)構(gòu)較為復雜，對分離純化提出了更高要求。第36頁/共42頁4.快速發(fā)展時期(第三代生物技術產(chǎn)品)20世紀70年代以后，生物技術對于產(chǎn)品的高純度要求加速了分離純化的研發(fā)！第37頁/共42頁二、生物分離純化技術的發(fā)展趨勢1.多種分離純化技術和新、老技術的相互交叉、滲透和融合2.強化化學作用對分離純化過程的影響3.注重上游技術的改進，簡化分離純化過程4.由環(huán)境污染向清潔生產(chǎn)工藝轉(zhuǎn)變第38頁/共42頁思考題1.生物分離