第1章生化分離工程概論

Chapter1OverviewofBioseperationProcess

概論目錄1概論2生物技術(shù)的總論3生化分離工程在生物技術(shù)中的地位4生化分離工程的特點(diǎn)5生化分離工程的原則6生化分離工程的工藝流程7生化分離工程的單元操作匯總8生化分離加工過(guò)程的發(fā)展趨勢(shì)1概論知識(shí)點(diǎn)：l

生化分離工程在生物技術(shù)中的地位l

傳統(tǒng)生化產(chǎn)品和基因工程產(chǎn)品分離方法的比較l

生化分離工程的特點(diǎn)l

生化分離工程的一般流程和單元操作l

生化分離工程的發(fā)展趨勢(shì)重點(diǎn)：

掌握生化分離工程的概念、特點(diǎn)及其操作的常規(guī)程序

了解生化分離工程的地位及其發(fā)展趨勢(shì)難點(diǎn)：

√不同種類(lèi)的產(chǎn)品分離純化的一般流程和單元操作conceptionofbiotechnology（1）Biotechnology（2）Bioengineering（3）BiochemicalEngineering（4）Bioprocess

（5）BioseparationEngineeringconceptionofbiotechnologyGenicEngineeringCellEngineeringEnzymeEngineeringFermentationEngineeringProteinEngineeringBiochemicalEngineering天然產(chǎn)物研究研發(fā)平臺(tái)生物堿產(chǎn)品：有機(jī)酸產(chǎn)品:黃酮產(chǎn)品：皂苷產(chǎn)品：活性多糖產(chǎn)品：天然色素產(chǎn)品：現(xiàn)代分離組合技術(shù)和集成技術(shù)：①“銀杏葉綜合利用技術(shù)”項(xiàng)目銀杏葉黃酮銀杏內(nèi)酯銀杏酸聚戊烯醇②“柚子全組分綜合利用技術(shù)”項(xiàng)目③“枇杷全組分綜合利用技術(shù)”項(xiàng)目不同蛋白質(zhì)的溶解度與硫酸銨濃度關(guān)系2生物技術(shù)的總論

2.1生物技術(shù)樹(shù)2.2生物技術(shù)所涉及的行業(yè)種類(lèi)2.3美國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)品銷(xiāo)售預(yù)測(cè)2.4美國(guó)工業(yè)化生物技術(shù)研究與發(fā)展基金分布圖2.5生物技術(shù)的概念2.6生物技術(shù)(biotechnology)的定義與分類(lèi)

2.1生物技術(shù)樹(shù)生物科學(xué)與生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的關(guān)系生物技術(shù)多學(xué)科性2.2生物技術(shù)所涉及的行業(yè)種類(lèi)2.3美國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)品銷(xiāo)售預(yù)測(cè)2.4美國(guó)工業(yè)化生物技術(shù)研究與發(fā)展基金分布圖2.5生物技術(shù)的基本概念

（1）Biotechnology（2）Bioengineering（3）BiochemicalEngineering（4）Bioprocess

（5）BioseparationEngineering2.6生物技術(shù)分類(lèi)

GenicEngineeringCellEngineeringEnzymeEngineeringFermentationEngineeringProteinEngineeringBiochemicalEngineering傳統(tǒng)發(fā)酵與現(xiàn)代發(fā)酵比較生物技術(shù)各分類(lèi)間關(guān)系生物技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史傳統(tǒng)生物技術(shù)4000年前中國(guó)、埃及、兩河流域釀酒造醋初期生物技術(shù)1680年荷蘭Leenwenhoek顯微鏡1857年法國(guó)Pasteur酒精發(fā)酵滅菌法1897年德國(guó)Buchner酶近代生物技術(shù)1943年美英青霉素深層發(fā)酵現(xiàn)代生物技術(shù)1953年美Watson、英CrickDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)3生化分離工程在生物技術(shù)中的地位

生物技術(shù)、生物工程的重要組成生化產(chǎn)品制備的關(guān)鍵步驟單位操作同化學(xué)工程

3.1生物技術(shù)的最新進(jìn)展

(1)基因工程方面試管嬰兒、細(xì)胞融合、蛋白質(zhì)序列分析，人參培養(yǎng)(2)

生物反應(yīng)器連續(xù)式，柱式、固定化酶、固定化細(xì)胞反應(yīng)器

(3)

發(fā)酵技術(shù)如：固定化酶、固定化細(xì)胞技術(shù)

3.2生化分離工程的重要性傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)占60%基因產(chǎn)品占80~90%3.3生化分離工程的研究現(xiàn)狀

生物領(lǐng)域瓶頸產(chǎn)業(yè)化制約技術(shù)4生化分離工程的特點(diǎn)系統(tǒng)多相性非牛頓性流體低濃度穩(wěn)定差生物變異性大5生化分離工程的原則

時(shí)間短溫度低pH適中（生物物質(zhì)的穩(wěn)定性問(wèn)題）勤洗消毒三廢處理（BOD和COD問(wèn)題）生物安全問(wèn)題(對(duì)基因工程產(chǎn)品)，防止菌體擴(kuò)散6生化分離工程的工藝流程7生化分離工程的單元操作匯總

離交蒸餾萃取結(jié)晶吸附沉淀濃縮干燥膜分離

2.發(fā)酵液的預(yù)處理和固液分離

預(yù)處理的目的預(yù)處理的方法預(yù)處理的設(shè)備常用的凝聚劑①無(wú)機(jī)鹽類(lèi)②金屬無(wú)機(jī)鹽類(lèi)③聚合無(wú)機(jī)鹽類(lèi)陽(yáng)離子對(duì)負(fù)電荷的膠粒凝聚能力次序

1.聚丙烯酰胺（Polyacrylamide）衍生物：

2.苯乙烯類(lèi)衍生物及其無(wú)機(jī)高分子聚合物絮凝劑3.天然有機(jī)高分子絮凝劑

常用絮凝劑的種類(lèi)懸浮液的分離過(guò)程和分類(lèi)2.細(xì)胞破碎技術(shù)

破碎原理：破碎方法：生產(chǎn)設(shè)備：分離方法：各種微生物細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)與組成

backback細(xì)胞破碎機(jī)理圖微生物細(xì)胞的破碎技術(shù)

細(xì)胞破碎主要方法

機(jī)械法：物理處理法：化學(xué)法：酶解法：干燥法：

機(jī)械破碎法與非機(jī)械法比較

破碎技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向①多種破碎方法相結(jié)合：②與上游過(guò)程相結(jié)合：③與下游過(guò)程相結(jié)合：破碎方法選擇原則(1)僅破壞或破碎存在目標(biāo)生化物質(zhì)的位置周?chē)?2)選擇性溶解目標(biāo)生化物質(zhì)：3.沉淀法（蛋白質(zhì)）

（1）鹽析法（2）等電點(diǎn)沉淀法（3）有機(jī)溶劑沉淀法（4）非離子型聚合物沉淀法（5）聚電解質(zhì)沉淀法（6）金屬離子沉淀法（7）典型實(shí)例（扁桃酸脫氫酶、環(huán)氧化物水解酶）

4.離子交換法（抗生素）

原理技術(shù)要點(diǎn)典型實(shí)例（卡那霉素、扁桃酸）5.溶劑萃取法（藥用植物）原理技術(shù)要點(diǎn)典型實(shí)例（銀杏葉提取物、荷葉堿）6.超濾

原理技術(shù)要點(diǎn)典型實(shí)例（大豆蛋白、紅曲色素）

濃差極化膜污染7.層析

原理技術(shù)要點(diǎn)典型實(shí)例（扁桃酸脫氫酶、苦瓜肽）8.結(jié)晶

原理技術(shù)要點(diǎn)典型實(shí)例（卡那霉素、扁桃酸）9.生化分離加工過(guò)程的發(fā)展趨勢(shì)1、膜分離技術(shù)的推廣使用2、親和技術(shù)的推廣使用3、優(yōu)質(zhì)層析介質(zhì)的研究4、上游技術(shù)對(duì)生化分離過(guò)程的影響5、發(fā)酵于提取相結(jié)和：生物反應(yīng)器方面