发布时间 : 星期五 文章生物分离工程复习更新完毕开始阅读
第一章 绪论
1.生物分离工程：回收生物产品分离过程的原理与方法，即从发酵液、酶反应液、动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。
生物分离工程也称生物技术下游加工过程。处于生物工程研究中的下游位置。 2、生物分离工程研究的内容： 一是研究目标产品及其基质的性质，二是研究根据产品及基质选择适宜的分离纯化技术，包括对基本技术原理、基本方法、基本设备的研究。 3、生物下游加工过程的一般流程
1）下游加工的四个阶段
2）各阶段单元操作 （1）发酵液的预处理
由于发酵液的粘度高，所以分离之前要对发酵液进行预处理，如可采用酸化、加热、凝聚和絮凝技术等方法来处理。
过滤和离心是发酵液预处理基本的单元操作，也是困难的一步操作. （2）固液分离
细胞碎片和碎片的分离：
方法：生物、化学、机械等等。 仪器：高压匀浆器和球磨机
碎片的分离：一般用离心分离，但非常困难，目前多采用双水相萃取法 （3）初步纯化（提取）
主要是除去与目标产物性质有很大差异的物质，一般会发生显著的浓缩和产品质量的增加。 典型的分离方法有：a.（溶剂萃取）b.（超临界流体萃取）c.（双水相萃取） （4）高度纯化（精制）
这类过程技术对产物有高度的选择性。主要除去与被纯化物有类似化学功能和物理性质的不纯物。
典型的方法：色谱分离、电泳、结晶、沉淀 （5）成品加工
产物的最终用途决定了产品最终的加工方法， 常用的方法：浓缩、无菌过滤、去热原、干燥 4、生物分离工程在生物工程中的发展与地位 1）生物工程的发展
生命科学的发展带动生物工程的进步 （1）现代生物技术的兴起： 两项技术：
1、第一个含有外源基因的重组质粒在细菌内增殖成功（1973年） 2、细胞融合技术（1975年） （2）直接结果：
此前天然存在于生物体内极微量的生物物质得以通过大量生物培养方式进行商业的生产，出现了现代生物加工过程。 （3）生物工程研究的层次 上游技术
优育生物物种的选育（运用基因工程，分子生物学，遗传学的相关知识）
基因工程 遗传育种
中游技术
通过培养相关细胞获得代谢产物（包括微生物发酵、动植物细胞培养， 海洋生物培养）
生物反应工程
下游技术
通过适当的分离纯化方法从发酵液或细胞培养液中分离获得相关产品。
生物分离工程
2)生物分离工程重要性 重要性
起初，生物工程的研究集中在上游技术（基因工程）和中游技术（生物反应器和发酵技术）上。而下游技术（分离与纯化）没有给予应有的重视。 近来，随着产品的分离和精制过程所需费用的比例越来越大，下游加工技术的开发显得越来越重要。
生物分离至少占总成本50%。
生物分离过程中产品与废物的比例平均为1:3250 第二章 发酵液的预处理 1、预处理概念
以细胞培养液或发酵液为出发点，设法将细胞（菌体）富集或去除，使所需的目标产物转移到液相中，同时除去其它悬浮颗粒以及改善滤液的性状，以利后续分离纯化等操作的过程。
发酵液预处理的目的
除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，以利于后继各步操作。
改变发酵液的物理性质和降低溶液的粘度，尽可能使产物转入便于以后处理的相中。 2、凝集与絮凝
凝集是指在投加的的化学试剂作用下，发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。
絮凝是指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用，是胶粒形成粗大絮凝团的过程。
预处理方法——凝集
凝集作用：是在某些电解质作用下，如中性盐作用下，使扩散双电层的排斥电位降低，破坏胶体系统的分散状态，而使胶体粒子聚集的过程。
机理: 中和粒子表面电荷 消除双电层结构 破坏水化膜 常用的凝集电解质: 硫酸铝 Al2(SO4)3?18H2O（明矾）；氯化铝AlCl3?6H2O;三氯化铁FeCl3; 硫酸亚铁FeSO4·7H2O ； 石灰； ZnSO4； MgCO3 预处理方法——絮凝
絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用，而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。
它是一种以物理的集合为主的过程。 絮凝剂的种类
合成有机高分子聚合物，
如聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍生物； 无机高分子聚合物，
如聚合铝盐、聚合铁盐等； 天然有机高分子絮凝剂，
如聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等。 絮凝剂的特点:
絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，长链状结构，其链节上含有许多活性官能团。 它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。 当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生架桥联结时，就形成较大絮团，产生絮凝作用。 3、去除高价无机离子 2+
Ca去除：
一般用草酸的钠盐生成草酸钙， 2+
Mg去除：
加入三聚磷酸钠，从而形成三聚磷酸钠镁络合物 3+
Fe去除：
加入黄血盐(亚铁氰化钾) 4、固液分离的主要方法：
（1）固液分离的方法：过滤、离心
（2）过滤的两种方式：垂直过滤（死过滤）、错流过滤 5、过滤有哪两种形式，哪种更具有优势 （1）两种过滤方式
垂直过滤：料液流动的方向与过滤介质的方向垂直。 错流过滤：料液流动的方向与过滤介质的方向平行。
错流过滤特点:料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平。
6、过滤介质的类型和过滤设备
过滤介质：织物介质、粒状介质、多孔固体介质、微孔纤维素薄膜和金属薄膜介质 过滤设备：板框式压滤机、板式压滤机、自动板框压滤机、真空过滤机 本节小结
1、预处理的目的：除去悬浮颗粒、改善滤液的性状、方便后续步骤 2、杂蛋白的去除方法：改变pH、加热（产品耐热）、吸附剂高价无机离子的去除（钙、镁、铁）草酸、聚磷酸钠、黄血盐 3、胶体的特性：双电层、水化膜
4、凝集：通过电解质破坏胶体分散状态 絮凝：物理高分子物质的桥联作用
5、固液分离的主要方法: 过滤和离心分离 过滤介质类型（了解） 过滤设备（熟悉） 第三章 细胞分离技术 1、细胞壁结构（了解） 细菌细胞壁结构 1）结构特点：（1）几乎所有细菌的细胞壁都含有肽聚糖。
（2）相邻聚糖链上的短肽又交叉相联，构成了细胞壁的三维网状结构，使细胞具有一定的形状和强度。 两种典型细胞壁比较 成分 占细胞壁干重的% 革兰氏阳性细菌 肽聚糖 磷壁酸 类脂质 蛋白质 含量很高（50~90） 含量较高（＜50） 一般无（＜2） 无 革兰氏阴性细菌 含量很低（~10） 无 含量较高（~20） 含量较高 2）细胞破碎
破碎细菌的主要阻力是来自于肽聚糖的网状结构 试比较革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌破碎难度。 酵母细胞壁的结构
结构特点：最外层是甘露聚糖、中间有一层蛋白质分子内层是葡聚糖和几丁质 植物细胞壁的结构 结构特点
植物细胞壁主要由多糖和蛋白质构成，多糖主要成分为纤维素、半纤维素和果胶类物质。
纤维素是长链D-葡聚糖，许多这样的长链形成微纤丝。它是构成细胞壁的骨架，细胞壁的机械强度主要来自于微纤丝。
2、 细胞破碎的方法(了解原理)
细胞破碎方法分类，在大规模生产中，细胞破碎方法是十分有用的。我们很容易将这些方法划分为两大类：机械法、非机械法