生化分离工程第一章绪论 ppt课件_1

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1、生化分离工程参考书目使用教材：生化分离工程严希康主编，化学工业出版社出版,2001年参考书目：生化分离工程孙彦编,化学工业出版社,1998年新编生物工艺学（下册）俞浚棠、唐孝宣主编，化学工业出版社,2003年（1991年）生物工程下游技术刘国诠主编,化学工业出版社,2003年(1993)生物分离原理及技术欧阳平凯主编，化学工业出版社,1999年生物化学技术原理与应用赵永芳主编，科学出版社，2002年生物化工原理顾其丰主编，上海科学技术出版社，1997生物工业下游技术毛忠贵主编，中国轻工业出版社，1999电话：

2、89383906E－mail：lzwz2004@sina.com.cnswzwz@syict.edu.cn1.1生化分离工程及其研究内容1.2生物下游加工技术的特点及重要性1.3生物技术下游加工过程流程及单元操作1.4生物下游加工过程发展动向1.5分离效率的评价第一章绪论1.1生化分离工程及其研究内容生物化学工程的重要组成部分，是从发酵液、酶反应液和动植物细胞培养液中将生化产物分离、提取并精制的一门工程学科，是生物技术转化为生产力时必不可少的重要环节。常称为生物下游加工技术。㈠生化分离工程1.1分离工程生化及

3、其研究内容目标产物的提取、浓缩、纯化及成品化㈡研究内容1.2生物下游加工技术的特点及重要性⑴发酵液和培养液是产物浓度很低的水溶液。产品青霉素庆大霉素动植物细胞尿激酶L－异亮氨酸浓度4.2％0.2％5～50μg/ml2.4％10-6Kg/m3表1.1部分产品发酵液浓度㈠特点⑴发酵液和培养液是产物浓度很低的水溶液产物浓度低的原因：受物理和生产条件限制发酵液中浓度若过高，产生高黏度，导致混合效率低，为维持氧的质量传递，需高速搅拌或通纯氧，一方面增加成本，另一方面高的剪切力造成产品失活。可见，细胞浓度过高受生产条件

4、特别是经济条件的制约。细胞密度受代谢产物的抑制。㈠特点⑴发酵液和培养液是产物浓度很低的水溶液。发酵液浓度很低,必须对原料进行高度浓缩，从而使下游加工的成本显著增大。下面从热力学角度说明这个问题。依据热力学第二定律，混合过程，△S>0，自发进行；分离，必须补充使熵减小所需的能量。㈠特点⑴发酵液和培养液是产物浓度很低的水溶液。恒温下：1.1稀溶液，γi＝1，1.2提纯纯粹组分所需最小功1.3获得1mol组分，需要的功1.4即浓度越低，能耗越大，成本越高(见图1.1）㈠特点⑴发酵液和培养液是产物浓度很低的水溶液图

5、1.1原料液中目标产物浓度与产品售价的关系图中：P：每Kg生物产品售价$C：原料液中目标产物浓度，Kg/m3P对C双对数坐标图CP＝k（常数），即P＝k/C产品售价与其在原料液中的浓度成反比。㈠特点1.2生物下游加工技术的特点及重要性⑵培养液是多组分的混合物*细胞本身(表1.2),*预处理过程中引入表1.2细胞组成(占细胞干重百分比表示)类型蛋白质/％核酸/％多糖/％类脂物/％细胞40~7013~342~1010~15酵母40~504~10<151~6丝状真菌10~251~3<102~9藻类10~601~5

6、<154~80动物细胞<10<50<50<50植物细胞<70<30<50<80㈠特点1.2生物下游加工技术的特点及重要性⑶生化产物的稳定性差化学降解：生物物质的活性在较窄的pH范围和温度变化范围内保持稳定。pH、温度和化学药物等周围环境的变化，会引起蛋白质失活，青霉素内酰胺环受损，手性分子的消旋，使产物活性损失。微生物降解：原料液中存在可降解目标产物的杂质，如蛋白酶，脂酶等，都能使活性分子破坏成失活分子。由于升温能加速这些降解酶的作用，因此生物产品应尽可能在可能低的温度和快的速度下操作。另外，要防止发酵液染

7、菌，这可能产生毒素和降解酶，从而引入新的杂质或导致产品失活。㈠特点1.2生物下游加工技术的特点及重要性⑷对最终产品的质量要求很高医药、食品和化妆品，与人类生命息息相关，必须达到药典、试剂标准和食品规范如：热源（Pyrogen）物质的去除杂蛋白的去除㈠特点1.2生物下游加工技术的特点及重要性⑴生物技术产品工业化的必要手段，具有不可取代的地位，生物技术产业没有生化分离过程配套，就不能有工业化的结果⑵生物产物的特殊性、复杂性和对生物产品要求的严格性导致下游加工成本占整个生物过程成本的大部分（见表1.3）㈡重要性

8、1.2生物下游加工技术的特点及重要性表1.3游加工成本占整个生物过程成本的比例生物产物乙醇青霉素多数酶天门冬酰胺酶基因工程表达产物成本比例％1450708585～90可见，下游加工过程的质量，往往决定整个加工过程的成败，设计合理的下游加工过程可大大降低目标产物的生产成本，实现大规模商业化生产㈡重要性1.3生物技术下游加工过程流程及单元操作1.3.1生物产品类型按相对分子质量大小来分按产品所处位置来