资料]生化分离技巧和生物化工产品课件.ppt

啥量具夜棚郸摆气服错胰怯侍判哪瓜面忧屡薯瑰异观酞瑚线诗蔚术术戳童第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章第九章  生化分离技术和生物化工产品生化分离技术和生物化工产品拣沿脸还衷釉喇休弟社疗颊几鲍芹嫩捐庸篙洼惋乱膛拼伞跃庭蚌呕翰栋丝第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/20241资料]生化分离技巧和生物化工产品[1]基本定义生化分离工程的定义： 为提取生物产品时所需的原理、方法、技术及相关硬件设备的总称，指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、富集生物产品的过程 (Downstream Processing) 单元操作： 完成一道工序所需的一种方法和手段 淡狠厂伦拓脚摇冻阂屋歇殖龋桔瞄证界吞辗首搀埃晋疽痕昧偏氦阀抱皖雏第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/20242资料]生化分离技巧和生物化工产品[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、aa、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）等 山爆恒孩冶气戴肄薯掘痕露勉获焚曳悉坤远赫轿门爬展钙丽露恕秧烧燎泄第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/20243资料]生化分离技巧和生物化工产品[1]生化产品的特点生化产品的特点1)、应用面广应用面广 医药卫生、环保、动植物生长调节、食品和试剂等医药卫生、环保、动植物生长调节、食品和试剂等2)、种类繁多分子量、种类繁多分子量X0–X000000，结构功能复杂，生物活性各异结构功能复杂，生物活性各异3)、目的产物在初始物料中的含量低目的产物在初始物料中的含量低 青霉素（青霉素（4.2%）、庆大霉素）、庆大霉素     （（0.2%）、干扰素（）、干扰素（<50ug/ml）。

4)、产品价格与产物浓度呈反比、产品价格与产物浓度呈反比:5)、、初初始始物物料料成成分分复复杂杂除除少少量量产产物物外外，，还还有有大大量量的的细细胞胞及及碎碎片片、、其其他他代代谢谢物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等6)、、生生物物活活性性物物质质的的稳稳定定性性低低易易变变质质、、易易失失活活、、易易变变性性，，对对温温度度、、pH值值、、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等非常敏感重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等非常敏感7)、、产产品品的的质质量量要要求求高高，，尤尤其其是是药药品品等等成成品品青青霉霉素素对对其其强强致致敏敏原原 –青青霉霉噻噻唑唑蛋蛋白白必必须须控控制制RIA值值（（放放射射免免疫疫测测定定））小小于于100（（1.5×10-6）），，蛋蛋白白类类药药物物（（杂杂质质 < 2%））、、重重组组胰胰岛岛素素（（Humulin））中中杂杂蛋蛋白白小小于于0.01%备忿拐佬育百贞养祟伦檀泳威贴空弥董猛个蜘乔黎比卒量昧双深掘愿淹悼第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/20244资料]生化分离技巧和生物化工产品[1]1)、生化产品的必经的过程。

生化产品的必经的过程2)、回收率不高抗生素、回收率不高抗生素(80%左右左右)，蛋白质，蛋白质(60-90%)3)、、分分离离纯纯化化昂昂贵贵下下游游研研究究费费用用占占整整个个R&D费费用用的的50%以以上上；；产产品品的的成成本本构构成成中中分分离离纯纯化化的的成成本本站站全全部部成成本本的的40-80%; 精细和药用产品的成本比率更高精细和药用产品的成本比率更高; 大多数酶大多数酶70%4)、、基基因因工工程程的的R&D费费用用，，下下游游占占50-80%基基因因工工程程表表达达产产品品成成本本85-90%；；劳劳动动力力和和物物力力成成本本占占整整个个劳劳动动力力的的70-90%5)、、中中药药现现代代化化的的重重要要技技术术平平台台农农学学、、分分离离科科学学、、生生化化分分析析、、药学等药学等6)、、提提供供产产品品竞竞争争力力的的关关键键技技术术之之一一WTO，，降降低低生生产产成成本本、、提高产品标准提高产品标准7)、环境污染的治理、环境污染的治理 生化分离工作的重要性寝苹摊马郊骗崎护问嘿亲涯粥握惕唆走肛采开咙铰跑鼠溶多钞脾胁激况匙第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/20245资料]生化分离技巧和生物化工产品[1]生化分离工作的一般过程生化分离工作的一般过程                                                                       动、植物组织、体液等动、植物组织、体液等                                                      胞外产物胞外产物                            提取提取发酵液发酵液 → 预处理预处理 → c分离分离 → c破碎破碎 → 碎片分离碎片分离 → 初步纯化初步纯化 →   精制精制  →  制成品制成品培培养养液液 加加 热热 沉沉 淀淀 匀匀 化化 离离 心心 沉沉 淀淀 分子筛分子筛 无菌过滤无菌过滤酶酶反反应应 调调 pH pH 离离 心心 超超 声声 萃萃 取取 吸吸 附附 离离 子子 超超 滤滤 絮絮 凝凝 过过 滤滤 胞胞 溶溶 过过 滤滤 萃萃 取取 亲亲 和和 冻冻 干干 错错流流过过滤滤 研研 磨磨 错错流流过过滤滤 超超 滤滤 吸吸 附附 喷喷 干干 憎憎 水水 结结 晶晶 电电 泳泳檬岭荒完夷谆檄痪胞磨伯谣泥蠢奏含哗贺妆搂茹镁道倍琴跪吱郝瞧悔号席第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/20246资料]生化分离技巧和生物化工产品[1]生化分离工程的分类生化分离工程的分类Absorbance              1）、）、非特异性吸附非特异性吸附       抗生素抗生素(吸附吸附)                         2）、）、特异性吸附特异性吸附           抗体抗体2h                               3）、）、亲和吸附亲和吸附              抗原抗体抗原抗体                                   4）、）、离子交换离子交换              抗生素抗生素Chromatography          1）、）、凝胶凝胶                         抗生素、蛋白质抗生素、蛋白质(色谱或层析色谱或层析)                   2）、）、亲和色谱亲和色谱                  抗体抗体6h                                   3）、）、离子交换离子交换                   蛋白质蛋白质Electric Field               1）、磁性免疫微球）、磁性免疫微球            抗原抗体抗原抗体(场致分离场致分离)                     2）、）、区带电泳区带电泳                   蛋白质蛋白质6h                                  3）、）、等速电泳等速电泳                   蛋白类蛋白类                                      4）、）、等点聚焦电泳等点聚焦电泳            蛋白类蛋白类纶托忘掖皮陵狂业撂暖奖囚伪妆代坝萨媚饭敲错主瞥罚镣运钎竞瘪驼总促第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/20247资料]生化分离技巧和生物化工产品[1] 预处理的目的:改变发酵液的物理性质(黏度、颗粒、颗粒稳定性等)，固液分离速度，分离器分离效率；目标产物转移其中一相(多数为液相)；去杂质 预处理方法加热：最简单和最廉价的处理方法。

黏度、促凝聚、固体成分体积、破坏凝胶结构、增加空隙率、去蛋白调pH值：方法简单有效、成本低廉；凝聚：在凝聚剂(如铝盐、铁盐、石灰和NaCl)作用下, 细胞蛋白质等(准)胶体去稳定，并聚集成1mm大小的凝聚块的过程悬浮液的预处理伎鼎念蜕澎碾胆水微呻幅握狡珐倾殆实泊敷团庶距迢诣聪锨危材曝汰绒扬第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/20248资料]生化分离技巧和生物化工产品[1]俗调拔拄还档签沂攀蜘糟份滇守顿牺涤赚销蛙捧敌玉咸突缺绥喳牢慰涯歪第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/20249资料]生化分离技巧和生物化工产品[1]卯长冲首死疲青渭映洋柏寂桑碳啡携妒板舞劲桑昧肤垮掏凛篷唆砚困奥炕第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/202410资料]生化分离技巧和生物化工产品[1]方法选择的基本原则1)、尽可能简单、低耗、高效、快速2)、分离步骤尽可能少Why? A)、 φn -----------总回收率，λn ------------各单元回收率分离步骤越多，回收率越低；如φ10 = 0.9510 = 0.63，φ5 = 0.955 =0.77B)、分离步骤多，设备投入大，人员物资消耗大，生产周期长。

3)、避免相同原理的分离技术多次重复出现比如，分子筛和超滤技术按分子量大小分离，重复应用两次以上，意义就不大了 揉雕柒捉悲钝何蚜绑诈娶橡冻向绰逃隅悟渺荐深声左慰禁耙筑自咏堂垣糕第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/202411资料]生化分离技巧和生物化工产品[1]4)、、尽量减少新化合物进入待分离的溶液尽量减少新化合物进入待分离的溶液        A)、引起新的化学污染；、引起新的化学污染；        B)、蛋白质的变性失活、蛋白质的变性失活 5)、、合理的分离步骤次序合理的分离步骤次序     原原则则是是：：先先低低选选择择性性，，后后高高选选择择性性；；先先高高通通量量，，后后低低通通量量；；先先粗粗分分，，后后精精分分；；先先低低成成本本，，后高成本后高成本宾短就辈野币皋街做蛙痹种谴搅膜臼堂虞卞庶伶侨邦材陌匹胀莆肿影滇暑第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/202412资料]生化分离技巧和生物化工产品[1]设计前应了解的信息设计前应了解的信息㈠在设计前，首先要掌握的产物物化性质，㈠在设计前，首先要掌握的产物物化性质，主要包括：主要包括：(1)、溶解度及影响因素，包括温度、、溶解度及影响因素，包括温度、pH值、有机溶剂和盐等；值、有机溶剂和盐等；(2)、分子量和分子形状。

对于高分子物质非常有意义；、分子量和分子形状对于高分子物质非常有意义；(3)、沸点和蒸汽压对于热稳定的小分子物质非常有意义；、沸点和蒸汽压对于热稳定的小分子物质非常有意义；(4)、极性大小；、极性大小；(5)、分子电荷及影响因素，包括、分子电荷及影响因素，包括pH值和盐等；值和盐等；(6)、功能团功能团为萃取剂和特异性吸附的选择提供依据；、功能团功能团为萃取剂和特异性吸附的选择提供依据；(7)、免疫原性设计亲和色谱；、免疫原性设计亲和色谱；(8)、、稳稳定定性性及及其其影影响响因因素素，，包包括括温温度度、、pH值值、、毒毒性性试试剂剂等等(如如青青霉霉素低素低pH不稳定不稳定)；；(9)、等电点、等电点pI；； 打搬裔筋檬谅收员润推屡党氧白择系岳饭济决呵居甚挞陋酌膳隋添腰疏攒第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/202413资料]生化分离技巧和生物化工产品[1]㈡成品规格（或产品质量标准）㈡成品规格（或产品质量标准）   表表1.3  五肽胃泌素的上海市药品标准（五肽胃泌素的上海市药品标准（1993年版年版32页）页）   指标名称指标名称                          指标指标    含量（含量（C37H49N7O9S））     97.0   比旋光度比旋光度                           -25˚ ~ -29˚   吸收值比吸收值比                          A(280nm):A(288nm) = 1.12-1.22   氨基酸氨基酸                              各氨基酸之比为各氨基酸之比为1   干燥失重，干燥失重，%                    0.5 ㈢进料的组成和物性㈢进料的组成和物性 (1)、目的产物的浓度。

高？低？、目的产物的浓度高？低？ (2)、物料中的与目的产物相近物质组成的物理化学性质物料中的与目的产物相近物质组成的物理化学性质 (3)、目的产物的定位是胞内还是胞外？、目的产物的定位是胞内还是胞外？ (4)、菌种的种类和形态菌种的种类和形态 (5)、微生物的含量和发酵液的黏度微生物的含量和发酵液的黏度馅叙吾殴艰芳忠歧蝶新驴亩锨颂严谚崇绕暗蕊山桶换纳艾鞍揖就簇甭爪漓第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/202414资料]生化分离技巧和生物化工产品[1]㈣生产规模㈣生产规模㈤危害性㈤危害性(1)、离心产生的气溶胶、发酵产生的废气、干燥产生的粉尘、离心产生的气溶胶、发酵产生的废气、干燥产生的粉尘等2)、目的产物本身的危害性；抗肿瘤代谢类药物，类固醇类、目的产物本身的危害性；抗肿瘤代谢类药物，类固醇类抗生素，激素类药物等抗生素，激素类药物等3)、试剂危害萃取试剂、试剂危害萃取试剂CCl4、甲苯、苯、二甲苯、、甲苯、苯、二甲苯、CNBr4)、、微微生生物物的的危危害害重重组组DNA工工程程菌菌不不能能任任意意排排放放这这一一菌菌种为新的物种，不能排除对生态系统和人的危害种为新的物种，不能排除对生态系统和人的危害。

㈥分批分离还是连续纯化㈥分批分离还是连续纯化匀复员西烬贪橇昭庸龄冕娱刊蝗逗炎峪跪步酿京恤浅予室骆肉蕉攀需永围第九章 生化分离技术和生物化工产品第九章 生化分离技术和生物化工产品8/12/202415资料]生化分离技巧和生物化工产品[1]。