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1、生 物 分 离 技 术,主讲教师：白娣斯,教学参考书,第一节 生物分离的概念和生物材料的来源第二节 生物分离技术的特点第三节 生物分离的一般工艺过程第四节 生物分离技术方法选择原则第五节 生物分离技术的发展,绪论,第一节 生物分离纯化的概念及生物材料的来源,生物分离：指从发酵液、酶反应液或动植物组织细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。,一、生物物质及来源,1.生物物质：来源于生物中天然的或利用现代生物工程技术以生物为载体合成的，从氨基酸、多肽等低相对分子质量化合物到病毒、微生物活体制剂等具有复杂结构和成分的一类物质。,一、生物物质及来源,氨基酸及其衍生物类活性多肽类蛋白质类酶类,1,2,3,
2、4,动物器官或组织制剂小动物制剂菌体制剂,核酸及其降解物,糖类脂质,2.生物物质来源：,动物脏器；血液、分泌物和其他代谢产物,海洋生物：主要是海藻动物、鱼类、软体动物等,植物：生化成分众多,微生物：主要有细菌、放线菌、真菌和酵母菌,二、分离纯化技术,上游：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程及组织工程。,下游：生物产品的回收生物分离与纯化技术，主要包括离心技术、细胞破碎技术、萃取技术、固相析出技术、色谱技术和膜分离技术等。,三、分离纯化基本原理,生物材料,生物材料,上游加工,非均相混合物,均相混合物,有效识别混合物中不同组分间物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质或扩大这
3、些差别的分离设备来实现组分间的分离或目标产物的纯化。,分离纯化的本质：,第二节 生物分离技术的特点,生物材料容易变质，保存困难,终极产品质量标准高,目标产物浓度低、分离纯化困难,活性物质性质不稳定，操作过程容易失活,生物材料中的生化组分数量大，分离困难,1.,2.,3.,4.,5.,按生产过程的性质划分，分离与纯化工艺过程可划分为四个阶段：分离与纯化前的预处理提取精制成品加工,第三节 生物分离的一般工艺过程,发酵液的预处理,颗粒性杂质的去除,可溶性杂质的去除和初步纯化,目标产物的精制,成品加工,生物分离的一般工艺过程,加热；调pH；凝聚；絮凝,离心分离；萃取；过滤,沉淀；吸附；萃取；膜过滤,吸
4、附色谱；分配色谱；离子交换；凝胶色谱；亲和色谱；液相色谱,无菌过滤；超滤；冷冻干燥；真空干燥；喷雾干燥；结晶,下游加工过程的一般流程,1.分离纯化前的预处理预处理是分离纯化操作的第一步。利用凝聚、絮凝、沉淀等技术，除去部分杂质，改变流体特性，以利于固-液分离；经离心分离、膜分离等固-液分离操作后，分别获得固相和液相。,2.提取提取为分离纯化操作的主要步骤。利用超滤、萃取、吸附、离子交换等分离技术进行提取操作，除去与产物性质差异较大的杂质，提高目标物浓度。,3.精制采用结晶、色谱分离、冷冻干燥等对产物有较高选择性的纯化技术，除去与目标物性质相近的杂质。,4.成品加工精制后进行无菌过滤和去热源、干
5、燥、造粒、分离过筛等成品加工操作，经检验合格后包装。,上述分离与纯化过程可划分为两部分：初步分离和高度纯化。其中包含多种分离纯化技术，其中一些分离纯化技术既可用于初步分离过程，又可用于高度纯化过程。,第四节 分离纯化方法选择的原则,技术路线、工艺流程尽量简单化；,尽可能采用低成本的材料与设备；,将完整工艺流程划分为不同的工序；,注意时效性；,采用成熟技术和可靠设备；,做好准备工作；,检测纯化过程中产物产量和活性,浸渍,浓缩,萃取,层析,结构鉴定,三.实验步骤,三、分离纯化的原材料选择与成品保存,1.原材料的选择,(1)来源,(2)与目标产物含量相关的因素,合适的生物品种,合适的组织器官,生物材
6、料的种属特异性,合适的生长发育阶段,合适的生理状态,2.天然生物材料的采后处理,处理原因：,3.成品的保存,影响因素,保存方法：,低温下保存,制成干粉或结晶保存,四、分离纯化的准备工作,1.软件材料的准备,2.硬件材料的准备,六、分离纯化技术的综合运用与工艺放大,1.建立在制品、半制品成品上的检测方法是工艺优化的前提。,在线检测,数据检测,放行检测,2.明确优化工艺的评判标准，处理好收率、纯度、经济性之间的平衡,收率和纯度之间、经济性的平衡,色谱纯99.9（）,分析纯99.5（）,七、分离纯化的中试放大,1.原料确定,3.收率重复性好,2.工艺路线、操作条件确定,4.检测、处理方法确定,中试,
7、工业化生产,八、生物药品生产工艺的验证,1.药品生产验证,2.生产工艺验证,第五节 生物分离纯化技术的发展,一、生物分离纯化技术的发展历史,1.古代传统制造业,每500克藏红花粉的最高售价达到5500美元,2.原始分离纯化时期（第一代生物技术产品）,3.传统分离纯化方法推广使用时期(传统第二代生物技术产品),以青霉素产品的出现为代表。这一时期的特点是产品类型多，分子结构较为复杂，对分离纯化提出了更高要求。,4.快速发展时期(第三代生物技术产品),20世纪70年代以后，生物技术对于产品的高纯度要求加速了分离纯化的研发！,二、生物分离纯化技术的发展趋势,1.多种分离纯化技术和新、老技术的相互交叉、渗透和融合,2.强化化学作用对分离纯化过程的影响,3.注重上游技术的改进，简化分离纯化过程,4.由环境污染向清洁生产工艺转变,思考题,1.生物分离的概念 指从发酵液、酶反应液或动植物组织细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。,2.生物分离的一般工艺过程四个阶段：分离纯化前的预处理、提取、精制、成品加工。,本章结束感谢观看！,
