生化分離工程1

1、第第1章章 生化分離工程概論生化分離工程概論Chapter 1 Overview of Bioseperation Process 概論概論目錄目錄n1 概概 論論n2 2 生物技術的總論生物技術的總論n3 3 生化分離工程在生物技術中的地位生化分離工程在生物技術中的地位n4 4 生化分離工程的特點生化分離工程的特點n5 5 生化分離工程的原則生化分離工程的原則n6 6 生化分離工程的工藝流程生化分離工程的工藝流程n7 7 生化分離工程的單元操作匯總生化分離工程的單元操作匯總n8 8 生化分離加工過程的發(fā)展趨勢生化分離加工過程的發(fā)展趨勢1 概概 論論知識點：知識點： l 生化分離工程在生物技術

2、中的地位 l 傳統(tǒng)生化產品和基因工程產品分離方法的比較 l 生化分離工程的特點 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)展趨勢重點：重點： 掌握生化分離工程的概念、特點及其操作的常規(guī)程序 了解生化分離工程的地位及其發(fā)展趨勢難點：難點： 不同種類的產品分離純化的一般流程和單元操作conception of biotechnology （1 1）Biotechnology （2 2）Bioengineering （3 3）Biochemical Engineering （4 4）Bioprocess （5 5）Bioseparation Engineeringconception

3、 of biotechnology1.Genic Engineering2.Cell Engineering3.Enzyme Engineering4.Fermentation Engineering5.Protein Engineering6.Biochemical Engineering天然產物研究研發(fā)平臺天然產物研究研發(fā)平臺n生物堿產品：生物堿產品：n有機酸產品有機酸產品: :n黃酮產品：黃酮產品：n皂苷產品：皂苷產品：n活性多糖產品：活性多糖產品：n天然色素產品：天然色素產品：n現代分離組合技術和集成技術：現代分離組合技術和集成技術：“銀杏葉綜合利用技術銀杏葉綜合利用技術”項目項目 銀

4、銀杏杏葉葉黃黃酮酮 銀杏葉 聚聚戊戊烯烯醇醇 銀銀杏杏酸酸 保健食品 降脂藥、降壓藥 抗菌藥 銀銀杏杏葉葉內內酯酯抗癌藥 銀杏葉黃酮銀杏葉黃酮OOOHHOOR1R2OH山萘酚R1=H，R2=H檞皮素R1=H，R2=OH異鼠李素R1=H，R2=OMe銀杏內酯銀杏內酯OOOHR1OOHOHtBuR2HOOHOOOOOHOOHOHtBuHOG-A：R1=R2=HG-B：R1=OH，R2=HG-C：R1=R2=OHG-J：R1=H，R2=OH白果內酯銀杏酸銀杏酸OHCOOHRR=C13H27 (C13:0)R=C15H31 (C15:0)R=C15H29 (C15:1)R=C17H33 (C17:1)

5、R=C17H31 (C17:2)聚戊烯醇聚戊烯醇ORn聚戊烯醇：RH，n1020聚戊烯醇乙酸酯：R=Ac,n=1020“柚子全組分綜合利用技術柚子全組分綜合利用技術”項目項目 柚子果囊 平平和和文文旦旦柚柚 柚柚皮皮糖糖 里層白皮 外層青皮 柚子葉 柚子果皮 果果酒酒 粒粒粒粒柚柚飲飲料料 果果膠膠 柚柚皮皮苷苷 天天然然色色素素 “枇杷全組分綜合利用技術枇杷全組分綜合利用技術”項目項目 枇杷葉 枇杷 枇杷果 枇枇杷杷核核 三三萜萜酸酸、苦苦杏杏仁仁苷苷、皂皂苷苷 抗癌藥 枇杷花 淀淀粉粉 化痰、止咳、平喘藥 保健食品 膳膳食食纖纖維維 果酒 飲料 香香精精香香料料 特種淀粉添加劑 化妝品不同

6、蛋白質的溶解度與硫酸銨濃度關系不同蛋白質的溶解度與硫酸銨濃度關系2 生物技術的總論生物技術的總論 2.2.1 1 生物技術樹生物技術樹2.2.2 2 生物技術所涉及的行業(yè)種類生物技術所涉及的行業(yè)種類2.2.3 3 美國生物技術產品銷售預測美國生物技術產品銷售預測2.4 2.4 美國工業(yè)化生物技術研究與發(fā)展基金分布圖美國工業(yè)化生物技術研究與發(fā)展基金分布圖2.5 2.5 生物技術的概念生物技術的概念2.6 2.6 生物技術生物技術( (biotechnology)biotechnology)的定義與分類的定義與分類 2.1 生物技術樹生物技術樹生物科學與生物技術及其產業(yè)的關系生物科學與生物技術及其

7、產業(yè)的關系生物技術多學科性生物技術多學科性2.2 生物技術所涉及的行業(yè)種類生物技術所涉及的行業(yè)種類2.3 美國生物技術產品銷售預測美國生物技術產品銷售預測2.4 美國工業(yè)化生物技術研究與發(fā)展基金分布圖美國工業(yè)化生物技術研究與發(fā)展基金分布圖2.5 生物技術的基本概念生物技術的基本概念 （1 1）Biotechnology （2 2）Bioengineering （3 3）Biochemical Engineering （4 4）Bioprocess （5 5）Bioseparation Engineering2.6 生物技術分類生物技術分類 1.Genic Engineering2.Cell E

8、ngineering3.Enzyme Engineering4.Fermentation Engineering5.Protein Engineering6.Biochemical Engineering傳統(tǒng)發(fā)酵與現代發(fā)酵比較傳統(tǒng)發(fā)酵與現代發(fā)酵比較生物技術各分類間關系生物技術各分類間關系生物技術發(fā)展簡史生物技術發(fā)展簡史生物生物 4000年前 中國、埃及、兩河流域 釀酒造醋初期生物技術初期生物技術 1680年 荷蘭Leenwen hoek 顯微鏡 1857年 法國Pasteur 酒精發(fā)酵 滅菌法 1897年 德國Buchner 酶近代生物技術近代生物技術 1943年 美英 青霉素 深層發(fā)酵現代生

9、物技術現代生物技術 1953年 美Watson、英Crick DNA雙螺旋結構3 生化分離工程在生物技術中的地位生化分離工程在生物技術中的地位 n生物技術、生物工程的重要組成n生化產品制備的關鍵步驟n單位操作同化學工程 3.1 3.1 生物技術的最新進展生物技術的最新進展 (1) 基因工程方面試管嬰兒、細胞融合、蛋白質序列分析，人參培養(yǎng)(2) 生物反應器連續(xù)式，柱式、固定化酶、固定化細胞反應器 (3) 發(fā)酵技術 如：固定化酶、固定化細胞技術 3.2 生化分離工程的重要性生化分離工程的重要性傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè) 占60%基因產品 占8090%3.3 生化分離工程的研究現狀生化分離工程的研究現狀 生物領域

10、瓶頸產業(yè)化制約技術4 生化分離工程的特點生化分離工程的特點系統(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生化分離工程的原則 n時間短n溫度低npH適中（生物物質的穩(wěn)定性問題）n勤洗消毒n三廢處理（BOD和COD問題）n生物安全問題(對基因工程產品)，n防止菌體擴散6 生化分離工程的工藝流程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生化分離工程的單元操作匯總 離交蒸餾萃取結晶吸附沉淀濃縮干燥膜分離 2.發(fā)酵液的預處理和固液分離發(fā)酵液的預處理和固液分離 預處理的目的預處理的方法預處理的設備常用的凝聚劑常用的凝聚劑n無機鹽類n金屬無機鹽類n聚合無機鹽類n陽離子對負電荷

11、的膠粒凝聚能力次序 1.聚丙烯酰胺（Polyacrylamide）衍生物： 2.苯乙烯類衍生物及其無機高分子聚合物絮凝劑3.天然有機高分子絮凝劑 常用絮凝劑的種類常用絮凝劑的種類懸浮液的分離過程和分類懸浮液的分離過程和分類2.細胞破碎技術細胞破碎技術 破碎原理：破碎方法：生產設備：分離方法：各種微生物細胞壁的結構與組成各種微生物細胞壁的結構與組成 backback細胞破碎機理圖細胞破碎機理圖微生物細胞的破碎技術微生物細胞的破碎技術 細胞破碎主要方法細胞破碎主要方法 u機械法：機械法：u物理處理法物理處理法：u化學法：化學法：u酶解法酶解法：u干燥法：干燥法： 機械破碎法與非機械法比較機械破碎法

12、與非機械法比較 破碎技術的未來發(fā)展方向破碎技術的未來發(fā)展方向多種破碎方法相結合：多種破碎方法相結合：與上游過程相結合：與上游過程相結合：與下游過程相結合：與下游過程相結合：破碎方法選擇原則破碎方法選擇原則(1)(1)僅破壞或破碎存在目標生化物質的位置周圍：僅破壞或破碎存在目標生化物質的位置周圍：(2)(2)選擇性溶解目標生化物質：選擇性溶解目標生化物質：3.沉淀法（蛋白質）沉淀法（蛋白質） （1）鹽析法（2）等電點沉淀法（3）有機溶劑沉淀法（4）非離子型聚合物沉淀法（5）聚電解質沉淀法（6）金屬離子沉淀法（7）典型實例 （扁桃酸脫氫酶、環(huán)氧化物水解酶） 4.離子交換法（抗生素）離子交換法（抗生素） n原理n技術要點n典型實例 （卡那霉素、扁桃酸）5.溶劑萃取法（藥用植物）溶劑萃取法（藥用植物）n原理n技術要點n典型實例 （銀杏葉提取物、荷葉堿）6.超濾超濾 n原理n技術要點n典型實例（大豆蛋白、紅曲色素） n濃差極化n膜污染7.層析層析 n原理n技術要點n典型實例 （扁桃酸脫氫酶、苦瓜肽）8.結晶結晶 n原理n技術要點n典型實例 （卡那霉素、扁桃酸）9 .生化分離加工過程的發(fā)展趨勢生化分離加工過程的發(fā)展趨勢 1、膜分離技術的推廣使用 2、親和技術的推廣使用 3、優(yōu)