《生物工艺学下绪论》PPT课件

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1、生物工艺学（下）第一章　　　　绪论教材：《新编生物工艺学》下册俞俊棠参考教材《生物工业下游技术》毛宗贵《生物工程下游技术》（第二版）刘国诠《现代生物分离工程》曹学君《生化分离工程》严希康《生物分离工程》孙彦《生物分离技术》谭天伟本课程主要内容生物下游加工过程概论、发酵液的预处理和固液分离方法、细胞破碎、沉淀法、膜分离技术、溶剂萃取法、双水相萃取、吸附法、离子交换法、液相色谱法、亲和分离技术、结晶法、基因工程药物生产实例等成绩平时成绩占30%，包括平时作业、课堂(实验报告，提问,点名)等。期末考试占70%，闭卷考试方法总成绩:平时(30%)+期末(70%)。一、下游加工过程在生物

2、技术中的地位下游技术（工程）（downstreamprocessing）：对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。一、下游加工过程在生物技术中的地位下游技术（工程）（downstreamprocessing）：对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。1、下游加工过程的重要性。（组成、费用和关注程度）①组成：下游加工过程是生物技术的重

3、要组成部分，发酵液或反应液需要经过下游加工过程才能成为成品；②费用：传统发酵工业中下游部分的费用占整个工厂投资费用的６０％，而对重组ＤＮＡ生产蛋白质等基因工程产品，下游加工的费用可占整个生产费用的８０％－９０％；③关注程度：从第一个基因工程药物，人胰岛素在1982年投产后，人们逐渐认识到下游加工过程的落后有可能会阻碍生物技术的发展。英国政府工业部，于1983年发起生物分离计划(BIOSEP)，专门研究下游加工过程，有7个国家、50家公司参加。1987年英国化学工业会召开了专门讨论下游加工过程的国际会议。美国从1981年开始连续召开了生物产品回收的会议。我国也于1989年在济南召开

4、了一次专门会议。人们逐渐取得了共识；现代生物技术的发展是和下游技术的进步紧密相关的。二传统生化产品和基因工程产品回收方法的比较1.生化产品的类型按用途分类食品类。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）。按分子量大小分类Mass<1000D：抗生素、有机酸、多肽类等Mass>1000D：酶、抗原、抗体、多肽、蛋白质类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（α-淀粉酶）2、传统生化产品和基因工程产品在提取和精制

5、上的差异传统生化产品都为小分子(工业用酶除外，但它们对纯度要求不高、提取方法较简单)．其理化性能数据都为已知，因此放大比较有根据；基因工程产品大多为大分子，必要数据缺乏，放大多凭经验。由于第一代基因工程产品都以E.coli作为宿主，表达产品处于胞内，提取前需将细胞破碎，细胞内物质释放出来，给提取增加了很多困难；而发酵液中的产物，浓度较低，杂质又多，且一般大分子较小分子不稳定(易失活，如对剪切力)，故提取较困难。大分子(蛋白质)的分离主要困难在于杂蛋白的分离，由于蛋白质都由氨基酸所构成，所以性质相似，分离主要依靠高分辨力的精制方法，如色谱分离等。三、生物技术下游加工过程的特点

6、含水多，产物含量低；含菌体蛋白；溶有原来培养基成分；相当多的副产物、杂蛋白、毒素和色素；易被杂菌污染或使产物进一步分解；易起泡，粘性物质多。1.发酵液的特点2.整个下游加工过程应遵循下列四个原则时间短；温度低；pH适中（选择在生物物质的温度范围内）；严格清洗消毒（包括厂房、设备及管路，注意死角），这和传统产品抗生素的生产是一致的。对基因工程产品还应注意生物安全（biosafety）问题，要防止菌体扩散，一般要求在密封的环境下操作。3加工过程的特点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。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

7、霉素（4.2%）、庆大霉素（0.2%）、干扰素（<50ug/ml）。4)产品价格与产物浓度呈反比原料中目标产物浓度越低，所需能耗越高，分离过程成本越大。5)初始物料成分复杂,常需多个步骤,产品总收率低。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。6)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。7)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