生物分离工程-张翠英

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1、《生物分离工程》BioseparationEngineering张翠英天津科技大学生物工程学院电话：60601396E-mail：cyzhangcy@tust.edu.cn课程目录第一章绪论第二章发酵液预处理与固液分离第三章微生物细胞的破碎第四章细胞碎片与包含体的分离第五章沉淀分离第六章膜分离第七章萃取第八章色层分离参考书目¢俞俊棠，等。《新编生物工艺学》（下册）化学工业出版社，2003¢孙彦编著。《生物分离工程》（第二版），化工出版社，2005¢刘国诠主编。《生物工程下游技术》（第二版），化工出版社，2003《生物分离

2、工程》BioseparationEngineering第一章绪论张翠英天津科技大学生物工程学院本章概要1.1生物工程的技术体系1.2生物分离工程的定义1.3生物分离工程在生物技术中的地位1.4生物分离过程概述1.5生物分离工程的发展方向1.1生物工程的技术体系¢生物工程（Biotechnology）也称生物技术,是在分子生物学和细胞生物学基础上发展起来的一个新的技术领域。传统生物技术：发酵工程应用领域：生化工程生物材料生物化学医药、医疗微生物学现代生物技术食品、农业生物新技术：轻工、化工、冶金固定化技术环境保护基因重组技

3、术杂交瘤技术动植物细胞培养技术1.1生物工程的技术体系（1）基因工程——主要是基因重组技术遗传物质（基因）↓（剪切、组合、拼接）重新组合↓（载体）转入微生物或动植物细胞↓（无性繁殖）新基因表达↓改良或创建生物新种1.1生物工程的技术体系（2）细胞工程——包括细胞水平的遗传操作技术和动植物细胞、组织培养技术。（3）酶与蛋白质工程——主要包括蛋白质的结构与功能、酶的活性调节、酶与蛋白质的分子改造与修饰技术，酶的固定化、酶的开发与应用等。（4）微生物发酵工程——包括菌种选育、菌体生产、代谢产物的生产、微生物机能的利用等。（5）

4、生化工程——主要包括生物反应器的设计、传感器的研制与生物反应工程控制、产品分离与精制三部分。各技术体系之间的关系微生物发酵工程基因工程生化工程微生物或改良创建酶工程或动植物细胞生物新种蛋白质工程细胞工程细胞工程农业产品工业基因工程是主导，发酵工程是基础，生化工程是保证1.2生物分离工程的定义（1）从生物产品的生产技术看，指生物产品的下游加工过程（Downstreamprocessing）微生物发酵工程——发酵液分离、精制酶反应工程——反应液生物产品动植物细胞培养——培养液（2）从生物工程的新技术看，主要指工程菌和动植物细

5、胞产品的分离与纯化。（3）从研究对象看，主要指生物大分子产品的分离与纯化。1.3生物分离工程在生物技术中的地位（1）对于生物新产品，分离工程所占成本最大。¢A类：液体或固体混合物产品。下游加工占总成本10~20%¢B类：小分子生物产品、非活性大分子产品和细胞产品（即传统发酵工厂产品）。投资占60%左右下游过程成本占30%左右能源消耗占60~80%1.3生物分离工程在生物技术中的地位¢C类：生物活性物质产品。下游过程成本占80~95%纯度越高生物制品分子量越大下游加工成本越高为活性物质1.3生物分离工程在生物技术中的地位（

6、2）分离工程的落后阻碍生物技术的发展。¢许多生物工程上游技术的新成果由于没有合适的提取与精制方法而不能转化为生产力。¢由于提取和精制方法的落后，使某些生物产品收率低、成本高，缺乏竟争力。1.4生物产品分离过程概述本门课程解决的问题生物产品生产过程示意图1.4生物产品分离过程概述1.4.1生物分离过程特点：①成分复杂，固液分离困难；②浓度低，分离能耗大；③收率低；④易失活；⑤不稳定性。1.4生物产品分离过程概述1.4.2分离过程设计基本原则：①时间短——设备生产能力大，传递过程快；②温度低；③pH适宜；④清洁卫生。1.4生

7、物产品分离过程概述1.4.3基因产品与传统发酵产品分离方法比较：①培养基组成更加复杂；（？）②生物大分子产品，其理化性能数据缺乏；③多为胞内产品；④存在生物安全（bio-safety）问题。——《生物分离工程》的提出1.4生物产品分离过程概述1.4.4生物产品分离过程一般操作流程：1.4生物产品分离过程概述1.4.4生物产品分离过程一般操作流程：①培养液预处理与固液分离——过滤、离心、匀浆、研磨、破碎、膜分离（MF）、双水相萃取等；②初步纯化（提取）——沉淀、吸附、离子交换、膜分离（UF）、萃取等；③高度纯化（精制）——

8、沉淀、离子交换、膜分离（UF，NF，RO）、色谱分离、电泳、结晶等；④成品加工——浓缩、无菌过滤、干燥、包装等。1.5生物分离工程的发展方向1.5.1新型分离方法的研究与开发①膜分离技术完善与推广应用②亲和技术③色谱分离技术④吸附技术⑤新型萃取技术⑥复合（集成）分离技术的研究1.5生物分离工程的发展方向1.5.2上游