高等教育]生化工程产品分离技术 第一讲绪 论

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1、生化分离技术第一讲绪论绪论第一节概述第二节生化产品分离技术的一般过程第三节生化产品分离技术的发展第一节概述一、生化分离技术的概念二、生化产品的特点三、生化分离技术的特点四、生化分离技术的重要性一、生化分离技术的概念生化分离技术是指从发酵液或酶反应液中，分离纯化生物产品的过程。它是生物技术转化为生产力不可缺少的重要环节，又称为生物技术下游加工技术。二、生化产品的特点1)、应用面广。医药卫生、环保、动植物生长调节、食品和试剂等2)、生化产品种类繁多，包括了大、中、小分子量的结构和性质复杂又各异的生物活性物质，生物活性各异。3)、目的产物在初始物料中的含量低。青霉素（4.

2、2%）、庆大霉素（0.2%）、干扰素（<50ug/ml）。4)、产品价格与产物浓度呈反比:5)、初始物料成分复杂。除少量产物外，还有大量的细胞及碎片、其他代谢物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等。6)、生物活性物质的稳定性低。易变质、易失活、易变性，对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等非常敏感。7)、产品的质量要求高，尤其是药品等。成品青霉素对其强致敏原–青霉噻唑蛋白必须控制RIA值（放射免疫测定）小于100（1.5×10-6），蛋白类药物（杂质<2%）、重组胰岛素（Humulin）中杂蛋白小于0.01%。三、生化分离技术的特点1.纯化步骤多，

3、操作繁琐，产品收率低、生产成本高。2.分离纯化的产品通常稳定性差，容易失去生物活性，或被分解、降解。3.从发酵液中分离产品时，不宜存放太久，应尽快提取。条件温和，特别对具有生物活性的物质，在后处理过程中必须保持其生物活性；分离纯化技术的选择性好、专一性强，能从复杂的混合物中有效地将目的产物分离出来，以达到较高的分离纯化倍数；目的产物的量和活性具有较高的收率；四、生化分离技术的重要性1)、生化产品的必经的过程。2)、回收率不高。抗生素(80%左右)，蛋白质(60-90%)。3)、分离纯化昂贵。下游研究费用占整个费用的50%以上；产品的成本构成中分离纯化的成本站全部成本

4、的40-80%;精细和药用产品的成本比率更高;大多数酶70%。4)、基因工程的费用，下游占50-80%。基因工程表达产品成本85-90%；劳动力和物力成本占整个劳动力的70-90%。5)、中药现代化的重要技术平台。农学、分离科学、生化分析、药学等6)、提供产品竞争力的关键技术之一，降低生产成本、提高产品标准。7)、环境污染的治理。五、发酵醪(发酵液)的一般特征利用微生物发酵生产各种发酵产品，由于菌种不同和发酵醪特性不同，其预处理方法和提取、精制方法的选择也有差异。应针对发酵醪的特性来合理选择处理方法，大多数发酵产物存在发酵醪中，也有少数发酵产物存在菌体中，或发酵醪和

5、菌体都含有，例如四环类抗生素。各种发酵产物无论在发酵醪或是在菌中体现往往浓度较低，并与种种的溶解和悬浮的杂质混在一起，要分离提纯发酵产物，首先要针对发酵醪的特性进行预处理。发酵醪的特性一般可归纳为：1、发酵醪大部分是水，一般含量达90%-99%.2、发酵醪中发酵产物浓度较低，尽管由于菌种、原料、工艺条件不同，发酵产物于发酵醪中浓度的高低也有差异，但总的来说发酵醪中发酵产物浓度都是比较低的，除了酒精、柠檬酸、葡萄糖酸等发酵产物浓度在10%以上外，其余的都在10%以下，而抗生素的浓度更低，一般在1%以下。3、发酵醪中的悬浮固体物主要含有菌体和蛋白质胶状物。由于发酵醪中存

6、在一定数量的菌体和蛋白质胶体物质，不仅使发酵醪粘度增加，不利于过滤，而且增加提取和精制后工序的操作困难，在浓缩过程中变得更粘稠，同时容易产生泡沫。采用溶媒萃取法提炼时，蛋白质的存在夺产生乳化，使溶媒相和水相分层困难；采用离子交换法提炼时，蛋白质的存在也会增加树脂的吸附量，加重树脂的负担4、发酵醪的残留成分中还含有无机盐类，非蛋白质大分子其降解产物培养基对提取和精制均有一定的影响。5、发酵醪中除了发酵产物外，常有其他少量的代谢产物。发酵过程中除了主代谢产物外，尚伴有一些其他的副代谢产物。这些少量的副产物，有时其结构特性与发酵主产物极为近似，这就会给分离提纯操作带来困难

7、。6、发酵醪中还含有色素、热原质、毒性物质等有机杂质。尽管它们的确切组成还不十分明了，但它们对提炼影响相当大。为了保证发酵产品的质量和卫生标准，应通过预处理将色素、热原质、毒性物质等有机杂质先除去。发酵成熟醪中常含有各种样的杂质，而所需要的发酵产物则含量很少。因此，要获得纯净的发酵产物，它的提取与精制过程便成为一个复杂而必不可少的工艺过程。提取和精制的目的在于从发酵液中制取高纯度的、符合质量标准要求的发酵成品。尽管由于菌种、发酵醪的特征及发酵工艺的不同，发酵产物可以多种多样，但从工业发酵范畴来看，从发酵醪中获得产物大致可分为三类：六、发酵产物的分类菌体主要以菌体