1、第1章 生化分离工程概论Chapter 1 Overview of Bioseperation Process,概论目录,1 概 论2 生物技术的总论3 生化分离工程在生物技术中的地位4 生化分离工程的特点5 生化分离工程的原则6 生化分离工程的工艺流程7 生化分离工程的单元操作汇总8 生化分离加工过程的发展趋势,1 概 论,知识点：l生化分离工程在生物技术中的地位 l传统生化产品和基因工程产品分离方法的比较 l生化分离工程的特点 l生化分离工程的一般流程和单元操作 l生化分离工程的发展趋势重点：掌握生化分离工程的概念、特点及其操作的常规程序 了解生化分离工程的地位及其发展趋势难点：不同种类的
2、产品分离纯化的一般流程和单元操作,conception of biotechnology,（1）Biotechnology（2）Bioengineering（3）Biochemical Engineering（4）Bioprocess（5）Bioseparation Engineering,conception of biotechnology,Genic EngineeringCell EngineeringEnzyme EngineeringFermentation EngineeringProtein EngineeringBiochemical Engineering,天然产物研究研发
3、平台,生物碱产品：有机酸产品:黄酮产品：皂苷产品：活性多糖产品：天然色素产品：现代分离组合技术和集成技术：,“银杏叶综合利用技术”项目,银杏叶黄酮,银杏内酯,银杏酸,聚戊烯醇,“柚子全组分综合利用技术”项目,“枇杷全组分综合利用技术”项目,不同蛋白质的溶解度与硫酸铵浓度关系,2 生物技术的总论,2.1 生物技术树2.2 生物技术所涉及的行业种类2.3 美国生物技术产品销售预测2.4 美国工业化生物技术研究与发展基金分布图2.5 生物技术的概念2.6 生物技术(biotechnology)的定义与分类,2.1 生物技术树,生物科学与生物技术及其产业的关系,生物技术多学科性,2.2 生物技术所涉及
4、的行业种类,2.3 美国生物技术产品销售预测,2.4 美国工业化生物技术研究与发展基金分布图,2.5 生物技术的基本概念,（1）Biotechnology（2）Bioengineering（3）Biochemical Engineering（4）Bioprocess（5）Bioseparation Engineering,2.6 生物技术分类,Genic EngineeringCell EngineeringEnzyme EngineeringFermentation EngineeringProtein EngineeringBiochemical Engineering,传统发酵与现代发酵
5、比较,生物技术各分类间关系,生物技术发展简史,传统生物技术 4000年前 中国、埃及、两河流域 酿酒造醋初期生物技术 1680年 荷兰Leenwen hoek 显微镜 1857年 法国Pasteur 酒精发酵 灭菌法 1897年 德国Buchner 酶近代生物技术 1943年 美英 青霉素 深层发酵现代生物技术 1953年 美Watson、英Crick DNA双螺旋结构,3 生化分离工程在生物技术中的地位,生物技术、生物工程的重要组成生化产品制备的关键步骤单位操作同化学工程,3.1 生物技术的最新进展,(1)基因工程方面试管婴儿、细胞融合、蛋白质序列分析，人参培养(2)生物反应器连续式，柱式、
6、固定化酶、固定化细胞反应器(3)发酵技术 如：固定化酶、固定化细胞技术,3.2 生化分离工程的重要性,传统发酵工业 占60%基因产品 占8090%,3.3 生化分离工程的研究现状,生物领域瓶颈产业化制约技术,4 生化分离工程的特点,系统多相性非牛顿性流体低浓度稳定差生物变异性大,5 生化分离工程的原则,时间短温度低pH适中（生物物质的稳定性问题）勤洗消毒三废处理（BOD和COD问题）生物安全问题(对基因工程产品)，防止菌体扩散,6 生化分离工程的工艺流程,7 生化分离工程的单元操作汇总,离交蒸馏萃取结晶吸附沉淀浓缩干燥膜分离,2.发酵液的预处理和固液分离,预处理的目的预处理的方法预处理的设备,
7、常用的凝聚剂,无机盐类金属无机盐类聚合无机盐类阳离子对负电荷的胶粒凝聚能力次序,1.聚丙烯酰胺（Polyacrylamide）衍生物：2.苯乙烯类衍生物及其无机高分子聚合物絮凝剂3.天然有机高分子絮凝剂,常用絮凝剂的种类,悬浮液的分离过程和分类,2.细胞破碎技术,破碎原理：破碎方法：生产设备：分离方法：,各种微生物细胞壁的结构与组成,back,back,细胞破碎机理图,微生物细胞的破碎技术,细胞破碎主要方法,机械法：物理处理法：化学法：酶解法：干燥法：,机械破碎法与非机械法比较,破碎技术的未来发展方向,多种破碎方法相结合：与上游过程相结合：与下游过程相结合：,破碎方法选择原则,(1)仅破坏或破
8、碎存在目标生化物质的位置周围：(2)选择性溶解目标生化物质：,3.沉淀法（蛋白质）,（1）盐析法（2）等电点沉淀法（3）有机溶剂沉淀法（4）非离子型聚合物沉淀法（5）聚电解质沉淀法（6）金属离子沉淀法（7）典型实例（扁桃酸脱氢酶、环氧化物水解酶）,4.离子交换法（抗生素）,原理技术要点典型实例（卡那霉素、扁桃酸）,5.溶剂萃取法（药用植物）,原理技术要点典型实例（银杏叶提取物、荷叶碱）,6.超滤,原理技术要点典型实例（大豆蛋白、红曲色素）浓差极化膜污染,7.层析,原理技术要点典型实例（扁桃酸脱氢酶、苦瓜肽）,8.结晶,原理技术要点典型实例（卡那霉素、扁桃酸）,9.生化分离加工过程的发展趋势,1、膜分离技术的推广使用 2、亲和技术的推广使用 3、优质层析介质的研究 4、上游技术对生化分离过程的影响 5、发酵于提取相结和：生物反应器方面,作业,名词解释：生物技术，生化工程，生化反应工程，生化分离工程，热源，微生物工程。生化分离工程的一般工艺流程和所包括的单元操作及其适用范围？那些单元操作适用于生物小分子物质的提取?那些单元操作适用于生物大分子物质的提取?生物分离工程的发展趋势。说出世界上十家生物工程方面的大公司的名称。,
