绪论 生物工程

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1、生物分离技术ModernSeparationScience第一章绪论Production绪论1.1分离科学及其研究内容1.2分离科学的重要性1.3分离方法的分类1.4分离方法的评价1.5分离技术的展望即基因拼接技术或DNA重组技术：把一种生物的某些基因提取出来，加以修饰和改造，放到另一种生物细胞里，定向改变生物的遗传形状。图片：基因工程居里夫人从矿渣中分离出镭和钡的共存物、用分离结晶的方法不断提高含镭氯化钡中镭的成分，然后用氯化物部分蒸馏法，把镭盐从钡中分离出来，且研究了镭化合物的性质，从而获诺贝尔化学奖图片：镭的发现居里夫妇正在做实验三种不同的射线玛丽·居里像图片：SARS、禽流感

2、病毒分离冠状病毒毒粒结构负染色电镜下冠状病毒颗粒形态高清H5N1型禽流感病毒图片钢铁冶炼现代基因工程技术镭的发现SARS病毒分离……从一个复杂样品中将感兴趣的物质分离出来生物、化学的每一个进展都离不开分离技术的贡献物质的分离是科学研究的关键步骤1.1分离科学及其研究内容分离科学（SeparationScience）：研究从混合物中分离、富集或纯化某些组分以获得相对纯物质的规律及其应用的一门学科。分离利用混合物中各组分在物理或化学性质上的差异，通过适当的装置或方法，使各组分分配至不同的空间区域或者在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。富集使目标物在某空间区域浓度增加。浓缩使部分溶剂

3、蒸发，所有溶质浓度同等程度提高。纯化提高目标物纯度，除去杂质。纯度主组分含量高低或所含杂质多少的一个概念1.确认对象物质或准确测定其含量；2.获取单一纯物质或某类物质以作它用；3.浓缩（富集）某个或某类物质；4.消除干扰，提高分析方法选择性和灵敏度。分离的目的分离的形式组（族）分离——将性质相近的一类组分一起分离。1.石油炼制中的轻重油分离;2.中药有效部位的分离。单一分离——将某一组分以纯物质形式分离出来。1.工业上纯物质的制备；2.化学标准品的制备。单一分离结果的主要形式相互完全分离(a,b,c,……)(a)+(b)+(c)+……从混合物中分离出某种物质(a,b,c,……)(

4、a)+(b,c,……)部分分离(a,b,c,……)(a,b)+(b,a)+……1.分离对象种类繁多2.分离目的各不相同3.分离规模差别很大4.分离技术形形色色5.应用领域极为广泛分离技术的特点分离科学研究的主要内容1.分离理论：热力学分离体系功、能量、热的转换关系物质输运的方向和限度动力学分离过程速度与效率分离体系化学平衡、相平衡和分配平衡分离方法、分离设备、应用2.研究应用：1.2分离科学的重要性1.分离是认识物质世界的必经之路天然物质合成物质分离纯化纯品研究物理、化学性质如人参中分离提取、纯化各种人参皂甙，结构鉴定、理化性质测试，药理性质测试、临床前及临床药理实验等2.分离是各

5、种分析技术的前提基质干扰含量太小分布不均匀物理化学状态不适合直接测定样品剧毒放射性？样品前处理（分离）3.富集和浓缩延伸了分析方法的检出下限富集浓缩检测下限↓灵敏度↑4.分离科学是其他学科发展的基础物理、化学、环境、医学、药学、生物、材料、化工、食品、石油、地质……5.分离科学大大提高了人类的生活品质纯净水色拉油脱盐酱油精盐鱼肝油1.3分离方法的分类用于分离的物质性质物理性质力学性质热力学性质电磁性质输送性质密度、摩擦因素、表面张力、尺寸、质量熔点、沸点、临界点、蒸汽压、溶解度、分配系数、吸附电导率、介电常数、迁移率、电荷、淌度、磁化率扩散系数、分子飞行速度化学性质热力学性质反应速率

6、反应平衡常数、化学吸附平衡常数、离解常数、电离电势反应速率常数生物学性质生物亲和力、生物吸附平衡、生物学反应速率常数1.3.1按物质性质分类（1）物理分离法：离心分离、电磁分离（2）化学分离法：沉淀分离、溶剂萃取、色谱分离、选择性溶解（3）物理化学分离法：蒸馏、挥发、电泳、区带熔融、膜分离1.3.2按分离过程本质分类（1）平衡分离过程：外加能量或分离剂，使原混合体系形成新的相界面，建立界面间平衡关系得以分离。如溶剂萃取、蒸发、升华、结晶、吸附、超临界萃取等（2）速度差分离过程：外加能量，强化特殊梯度场（重力、压力、温度、浓度、电位等），用于非均相混合物分离。如离心、过滤、电泳、透析、

7、沉降、质谱等。（3）反应分离过程：外加能量或化学试剂促进化学反应而分离。如离子交换、反应萃取等。1.4分离方法的评价回收率：分离度回收率富集倍数准确度重现性成本污染破坏性…Q实际回收量Q0理论回收总量要求：根据分离目的或经济价值决定。通常的要求是:常量组分的回收率＞99%痕量组分的回收率＞90%或95%分离因子：两种物质被分离的程度。其中，A为目标物，B为共存物，SA，B为A对B的分离因子定量分离中，RA接近100%，故SA，B是RB的倒数1.5分离技术的