生化分离工程概论

第1章生化分离工程概论Chapter1OverviewofBioseperationProcess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：√不同种类的产品分离纯化的一般流程和单元操作conceptionofbiotechnology（1）Biotechnology（2）Bioengineering（3）BiochemicalEngineering（4）Bioprocess（5）BioseparationEngineeringconceptionofbiotechnology1.GenicEngineering2.CellEngineering3.EnzymeEngineering4.FermentationEngineering5.ProteinEngineering6.BiochemicalEngineering天然产物研究研发平台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：①“银杏叶综合利用技术”项目银杏叶黄酮银杏叶聚戊烯醇银杏酸保健食品降脂药、降压药抗菌药银杏叶内酯酸抗癌药银杏叶黄酮OOOHHOOR1R2OH山萘酚R1=H，R2=H檞皮素R1=H，R2=OH异鼠李素R1=H，R2=OMe银杏内酯OOOHR1OOHOHtBuR2HOOHOOOOOHOOHOHtBuHOG-A：R1=R2=HG-B：R1=OH，R2=HG-C：R1=R2=OHG-J：R1=H，R2=OH白果内酯银杏酸OHCOOHRR=C13H27(C13:0)R=C15H31(C15:0)R=C15H29(C15:1)R=C17H33(C17:1)R=C17H31(C17:2)聚戊烯醇ORn聚戊烯醇：R＝H，n＝10～20聚戊烯醇乙酸酯：R=Ac,n=10～20②“柚子全组分综合利用技术”项目柚子果囊平和文旦柚柚皮糖里层白皮外层青皮柚子叶柚子果皮果酒粒粒柚饮料果胶柚皮苷天然色素③“枇杷全组分综合利用技术”项目枇杷叶枇杷枇杷果枇杷核三萜酸、苦杏仁苷、皂苷抗癌药枇杷花淀粉化痰、止咳、平喘药保健食品膳食纤维果酒饮料香精香料特种淀粉添加剂化妆品gnoing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）BiochemicalEngineering（4）Bioprocess（5）BioseparationEngineering2.6生物技术分类1.GenicEngineering2.CellEngineering3.EnzymeEngineering4.FermentationEngineering5.ProteinEngineering6.BiochemicalEngineering传统发酵与现代发酵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Leenwenhoek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CrickDNA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、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80~90%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常用的凝聚剂①无机盐类②金属无机盐类③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backback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①多种破碎方法相结合：②与上游过程相结合：③与下游过程相结合：破碎方法选择原则(1)仅破坏或破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1.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。2.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？3.那些单元操作适用于生物小分子物质的提取?4.那些单元操作适用于生物大分子物质的提取?5.生物分离工程的发展趋势。6.说出世界上十家生物工程方面的大公司的名称。