生物分離技術(shù)綜述

生物分離技術(shù)概述與研究趨勢(shì)摘要：生物技術(shù)是上世紀(jì)末及本世紀(jì)初發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。生物技術(shù)的發(fā)展，為人類(lèi)提供了豐富多彩的生物產(chǎn)品。多數(shù)生物技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程是由菌體選育—菌體培養(yǎng)（發(fā)酵）—預(yù)處理—濃縮—產(chǎn)物捕集—純化—精制等單元組成。習(xí)慣上將菌體培養(yǎng)以前的過(guò)程稱(chēng)為“上游工程”，與之相應(yīng)的后續(xù)過(guò)程則稱(chēng)為“下游工程”或“生物分離工程”。生物技術(shù)要走向產(chǎn)業(yè)化，上下游必須兼容、協(xié)調(diào)，以使全過(guò)程能優(yōu)化進(jìn)行。關(guān)鍵詞：生物分離下游工程萃取膜分離色譜1、前言生物技術(shù)是上世紀(jì)末及本世紀(jì)初發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。生物技術(shù)的發(fā)展，為人類(lèi)提供了豐富多彩的生物產(chǎn)品。多數(shù)生物技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程是由菌體選育—菌體培養(yǎng)（發(fā)酵）—預(yù)處理—濃縮—產(chǎn)物捕集—純化—精制等單元組成。習(xí)慣上將菌體培養(yǎng)以前的過(guò)程稱(chēng)為“上游過(guò)程”，與之相應(yīng)的后續(xù)過(guò)程則稱(chēng)為“下游過(guò)程”或“生化分離和純化過(guò)程”。生物技術(shù)要走向產(chǎn)業(yè)化，上下游必須兼容、協(xié)調(diào)，以使全過(guò)程能優(yōu)化進(jìn)行。與上游過(guò)程相比，下游處理過(guò)程是一個(gè)多步驟、高能量低效率的過(guò)程。由于歷史的原因，生物技術(shù)發(fā)展初期，絕大多數(shù)的投資是在上游過(guò)程的開(kāi)發(fā)，而下游處理過(guò)程的研究投入要比上游過(guò)程少得多，因而使得下游處理過(guò)程的研究明顯落后，已成為生物技術(shù)整體優(yōu)化的瓶頸，嚴(yán)重地制約了生物技術(shù)工業(yè)的發(fā)展，因此，當(dāng)務(wù)之急是要充實(shí)和強(qiáng)化下游處理過(guò)程的研究，以期有更多的積累和突破，使下游處理過(guò)程盡快達(dá)到和適應(yīng)上游過(guò)程的技術(shù)水平和要求。2、生物分離與純化的一般步驟由于人們所需的生物產(chǎn)品不同（如菌體或酶或代謝產(chǎn)物），用途各異，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量（純度）要求也可以是多方面的，所以分離與純化步驟可有不同的組合，提取和精制的方法也是多種多樣的。但大多數(shù)生物分離與純化過(guò)程常常按生產(chǎn)過(guò)程的順序分為四個(gè)類(lèi)似步驟。其中a、發(fā)酵液的預(yù)處理與固液分離（或不溶物的去除）：在這一步步驟中，過(guò)濾和離心是基本的單元操作。而凝聚和絮凝等技術(shù)可加速兩相分離。為了減少過(guò)濾介質(zhì)的阻力，采用了錯(cuò)流過(guò)濾技術(shù)，但這一步對(duì)產(chǎn)物濃縮和產(chǎn)物質(zhì)量的改善作用很小。如果是胞內(nèi)產(chǎn)物還須進(jìn)行細(xì)胞的破碎及碎片的分離。b、初步純化：這一步驟沒(méi)有特定的方法，主要是除去與目標(biāo)產(chǎn)物性質(zhì)有很大差異的物質(zhì)，一般會(huì)發(fā)生顯著的濃縮和產(chǎn)物質(zhì)量的增加。典型的分離方法有吸附、萃取等。c、高度純化：這類(lèi)過(guò)程，技術(shù)對(duì)產(chǎn)物有高度的選擇性，用于除去有類(lèi)似化學(xué)功能和物理性質(zhì)的不純物，典型的方法有層析、電泳等。d.成品加工（精制）：產(chǎn)物的最終用途決定了最終的加工方法。結(jié)晶常常是關(guān)鍵。大多數(shù)產(chǎn)品也必須經(jīng)過(guò)干燥。其中各階段都有若干單元操作可以選用，應(yīng)根據(jù)具體情況而定。為了便于技術(shù)選擇，下面將各種主要的單元操作的主要分離方法作一簡(jiǎn)要介紹。3、生物分離技術(shù)概述3.1絮凝絮凝是利用電荷中和及大分子橋聯(lián)作用形成更大的粒子的原理。設(shè)備有連續(xù)式、批式等。特點(diǎn)是使固形物顆粒增大，容易沉降，過(guò)濾、離心提高因數(shù)分離速度和液體澄清度。但它有條件嚴(yán)格，放大困難，引入的絮凝劑可能干擾之后的分離純化等缺點(diǎn)。3.2離心在離心產(chǎn)生的重力的作用下顆粒沉降速度加快而沉淀。離心設(shè)備有很多種，但各有優(yōu)缺點(diǎn)，我們使用時(shí)可被具體情況而定：（1）高速冷凍離心機(jī)：適用于粒度小，熱不穩(wěn)定的物質(zhì)回收，適于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。但由于容量小，連續(xù)操作困難，大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用性差。（2）碟片式離心機(jī)：適用于大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，可連續(xù)，也可批式操作，操作穩(wěn)定性較好，易放大，推廣。缺點(diǎn)是半連續(xù)或批式操作時(shí)，出渣清洗煩雜；連續(xù)操作固形物水高，總的分離故率低。（3）管式離心機(jī)：批式操作，轉(zhuǎn)速高，固形分離效果較好，含水低，易擴(kuò)大推廣，但容量有限，處理量小，拆裝頻繁，噪聲大。（4）傾橋式離心機(jī)：連續(xù)操作，易放大，易工業(yè)應(yīng)用，操作穩(wěn)定。但對(duì)很小顆粒固形物回收困難，設(shè)備投資高。（5）籃式離心機(jī)：實(shí)為離心力作用下的過(guò)濾，適于大顆粒固形物的回收，放大容易，操作較簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，適于工業(yè)應(yīng)用。缺點(diǎn)是批式操作或半連續(xù)操作，轉(zhuǎn)速低，分離效果較差，操作繁重，離心的設(shè)備投資高，操作成本高。3.3過(guò)濾過(guò)濾是利用過(guò)濾介質(zhì)的孔隙大小進(jìn)行分離。設(shè)備有板框式過(guò)濾機(jī)、平板（真空）過(guò)濾機(jī)、真空旋轉(zhuǎn)過(guò)濾機(jī)等。特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，適合大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，但分離速度低，分離效果受物料性質(zhì)變化的影響，勞動(dòng)強(qiáng)度大。3.4膜分離膜分離過(guò)程的實(shí)質(zhì)是物質(zhì)透過(guò)或被截留于膜的過(guò)程，近似于篩分過(guò)程，依據(jù)濾膜孔徑的大小而達(dá)到物質(zhì)分離的目的。故可按分離粒子或分子大小給以分類(lèi)，共有六種膜分離過(guò)程，其中以壓力為推動(dòng)力的有四種。各種膜分離過(guò)程的定義：（1）透析：在滲析中既有溶劑產(chǎn)生流動(dòng)，又有溶質(zhì)產(chǎn)生流動(dòng)的過(guò)程。（2）電滲析：一種以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過(guò)性，從溶液中脫除或富集電解質(zhì)的膜分離操作。（3）微過(guò)濾：以多孔細(xì)小薄膜為過(guò)濾介質(zhì)，壓力為推動(dòng)力，供不溶物濃縮過(guò)濾的操作。（4）反滲透：又稱(chēng)逆滲透，一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。（5）超濾：一種以壓力差為推動(dòng)力，按照粒徑選擇分離溶液中所含的微粒和大分子的膜分離操作。（6）納米過(guò)濾：一種以壓力差為推動(dòng)力，介于超濾和反滲透之間，從溶液中分離出300-1000小分子量物質(zhì)的膜分離過(guò)程。上述過(guò)程中滲透與透析在工業(yè)上的應(yīng)用很少，電滲透是以電位差為推動(dòng)力，除用于海水淡化，苦咸水淡化及水處理除鹽工藝以外，還廣泛用于化工生產(chǎn)的提純，分離，合成以及綜合利用，廢水處理等方面。關(guān)于微濾、超濾、納米過(guò)濾和反滲透這四種過(guò)程互有聯(lián)系，但并無(wú)根本上的區(qū)別，實(shí)際上四種膜可用相同的方法制得，它們的分離范圍從中可見(jiàn)，相互間有一定程度的重疊，它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下：（1）微孔過(guò)濾：主要用于分離細(xì)胞，操作簡(jiǎn)便，效果好，可無(wú)菌操作，適用性好，易放大，但較易污染，分離效果與操作技巧關(guān)系密切，需精心保養(yǎng)，清洗，不適合精確分離。（2）超濾：用于粗分離，脫鹽濃縮更換緩沖系統(tǒng)，可無(wú)菌、批式或連續(xù)操作，適用性好，易放大，但膜易污染，分離效果與物料處理及性質(zhì)密切相關(guān)，需精心保養(yǎng)、清洗。（3）反滲透：主要用于無(wú)鹽，無(wú)熱源的水的制備和水分子物質(zhì)濃縮，需要高壓操作，對(duì)設(shè)備要求高，其它同上。3.5萃取在生物合成工業(yè)上，萃取也是一個(gè)重要的提取方法和分離混合物的單元操作，這是為萃取法具有：（1）傳質(zhì)速度快、生產(chǎn)周期短、便于連續(xù)操作，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；（2）分離效率高，生產(chǎn)能力大等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以，應(yīng)用得相當(dāng)普遍。不僅對(duì)抗生素、有機(jī)酸、維生素、激素等發(fā)酵產(chǎn)物常采用有機(jī)溶劑萃取法進(jìn)行提取，而且近年來(lái)又開(kāi)發(fā)了不使酶等蛋白質(zhì)失活的雙水相萃取法，已成功地應(yīng)用了提取甲酸脫氫酶，α-葡糖苷酶等，但因?yàn)榫垡叶?、葡聚糖等價(jià)格較貴，所以，還未廣泛使用，下面對(duì)幾種萃取方法稍加介紹：（1）有機(jī)溶劑萃取法：依靠有水和有機(jī)溶劑中的分配系數(shù)差異進(jìn)行分離的萃取法。適用于有機(jī)化合物及結(jié)合有脂質(zhì)或非極性側(cè)鏈的蛋白質(zhì)，反膠團(tuán)系統(tǒng)較適于生物活性物質(zhì)萃取，但萃取條件嚴(yán)格，安全性低，活性收率低?；幢泵禾繋煼秾W(xué)院化學(xué)系的鄧凡政，石影，馬麗華對(duì)Ｆｅ3+、Ａｌ3+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+的非有機(jī)溶劑萃取分離進(jìn)行了研究，水溶性高聚物的水溶液在無(wú)機(jī)鹽存在下能分成兩相，并提出了用此現(xiàn)象分離金屬離子的某些條件。利用高聚物水溶液的非有機(jī)溶劑萃取分離與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑萃取分離相比，具有不揮發(fā)、無(wú)毒、安全、分離速度快、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，為萃取分離法開(kāi)拓了新的應(yīng)用前景。（2）雙水相萃取法：依靠分離物在不相容性的高分子水溶液形成的兩相中的分配系數(shù)不同而分離，它的特點(diǎn)是：連續(xù)或批式萃取，設(shè)備簡(jiǎn)單，萃取容易，操作穩(wěn)定，極易放大，適合大規(guī)模應(yīng)用，將離子交換基團(tuán)，親和配基，疏水基團(tuán)結(jié)合到高分子載體上形成的萃取劑可改進(jìn)分配系數(shù)及萃取專(zhuān)一性。但成本較高，純化倍數(shù)較低，適合粗分離。Ｍｏｄｌｉｎ等[8]利用新型的ＵＣＯＮ50-ＨＢ-5100/羥丙基淀粉(ＰＥＳ)溫度誘導(dǎo)雙水相體系從菠菜中提取上述兩種蛻皮甾族化合物。Ｍｉｓｈｉｍａ等[9]報(bào)道了用ＰＥＧ6000-Ｋ2ＨＰＯ4-Ｈ2Ｏ的雙水相體系對(duì)黃芩苷和黃芩素進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn),由于黃芩苷和黃芩素都有一定的憎水性,被主要分配在富含ＰＥＧ的上相,且分配系數(shù)Ｋ隨結(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度ＴＬＬ增加近似表現(xiàn)為Ｌｎｋ-ＴＬＬ的線(xiàn)形關(guān)系,兩種物質(zhì)的Ｋ值最大可達(dá)30和35,分配系數(shù)隨溫度升高而降低,且黃芩苷的降幅比黃芩素大。李偉等[10]考察了黃芩苷在伴有溫度誘導(dǎo)效應(yīng)的ＥＯＰＯ/ＫＨＰ雙水相系統(tǒng)中的分配行為,并實(shí)驗(yàn)分析了添加鹽對(duì)黃芩苷分配狀態(tài)的影響。上述兩法的設(shè)備有：攪拌混合或柱混合離心分離機(jī)，離心萃取機(jī)，逆流萃取儀等。（3）超臨界萃?。核抢媚承┝黧w在高于其臨界壓力和臨界溫度時(shí)具有很高的擴(kuò)散系數(shù)和很低的粘度，但具有與流體相似的密度的性質(zhì)，對(duì)一些流體或固體物質(zhì)進(jìn)行萃取的方法。它的特點(diǎn)是：萃取能力大、速度大，且可通過(guò)控制操作壓力和溫度，使其對(duì)某些物質(zhì)具有選擇性，正開(kāi)始應(yīng)用于生物工程中。缺點(diǎn)是設(shè)備條件要求高，規(guī)模較小。超臨界萃取技術(shù)的原理及特點(diǎn)超臨界萃取技術(shù)(supercriticslfluidextraction,SFE),是近二三十年發(fā)展起來(lái)的一種新型分離技術(shù)。超臨界流體具有許多與普通流體相異的特性,如其密度接近于液體的密度,這就使得其對(duì)液體、固體物質(zhì)的溶解能力與液體溶劑相當(dāng);其粘度卻接近于普通氣體,自擴(kuò)散系數(shù)比液體大100倍,從而其運(yùn)動(dòng)速度和溶解過(guò)程的傳質(zhì)速率比液體溶劑提高很多。超臨界流體還具有很強(qiáng)的可壓縮性,在臨界點(diǎn)附近,溫度和壓力的微小變化會(huì)引起超臨界流體密度的較大變化,由此可調(diào)節(jié)其對(duì)物質(zhì)的溶解能力。由于物質(zhì)在超臨界流體中的溶解度隨其密度增大而增大,所以萃取完成后稍微提高體系溫度或降低壓力,以減小超臨界流體的密度,就可以使其與待分離物質(zhì)分離。所選的超臨界流體介質(zhì)與被萃取物的性質(zhì)越相似,對(duì)它的溶解能力就越強(qiáng)。因此,正確選擇不同的超臨界流體作萃取劑,可以對(duì)多組分體系進(jìn)行選擇性萃取,從而達(dá)到分離的目的。SFE有許多傳統(tǒng)分離技術(shù)不可比擬的優(yōu)點(diǎn),諸如過(guò)程易于調(diào)節(jié)、達(dá)到平衡的時(shí)間短、萃取效率高、產(chǎn)品與溶劑易于分離、無(wú)有機(jī)溶劑殘留、對(duì)熱敏性物質(zhì)不易破壞等,因此,ＳＦＥ在眾多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。但由于CO2是一對(duì)稱(chēng)分子,偶極距為0,極化率只有25.6×10-26,且極性隨壓力增大無(wú)明顯增加,故用單一的CO2作萃取劑時(shí)只表現(xiàn)出對(duì)低極性、親脂性化合物較強(qiáng)的溶解能力,大多數(shù)極性較強(qiáng)的組分則難溶于超臨界狀態(tài)下的CO2之中,于是研究者們又提出了在超臨界CO2中加入極性溶劑的混合超臨界流體萃取技術(shù),即第二類(lèi)CO2-SFE技術(shù)。MoraesMD等[10]用10%CH3OH-CO2超臨界體系萃取西番蓮科植物中的黃酮類(lèi)化合物,并與傳統(tǒng)溶劑提取法進(jìn)行了比較。LopezavilaV等用15%C2H5OH-CO2超臨界體系進(jìn)行了胡椒屬植物中內(nèi)酯類(lèi)化合物的萃取研究。（4）反膠束萃取法：反膠束或逆膠束是表面活性劑分散于連續(xù)有機(jī)相中自發(fā)形成的納米尺度的一種聚集物。反膠物溶液是透明的，熱力學(xué)穩(wěn)定的系統(tǒng)，若將表面活性劑溶于非極性的有機(jī)溶劑中，可使其濃度超過(guò)臨界膠束濃度（CMC），便會(huì)在有機(jī)溶劑內(nèi)形成聚集體，這種聚集體稱(chēng)為反膠束。影響反膠束萃取蛋白質(zhì)的主要因素有：水相pH值，離子強(qiáng)度，表面活性劑類(lèi)型，表面活性劑濃度，離子種類(lèi)等。其萃取蛋白質(zhì)的應(yīng)用主要有：分離蛋白質(zhì)混合物，濃縮α-淀粉酶，從發(fā)酵液中提取胞外酶、直接提取胞內(nèi)酶，用于蛋白質(zhì)重性等，可見(jiàn)，反膠束萃取技術(shù)為蛋白質(zhì)的分離提取開(kāi)辟了一條具有工業(yè)開(kāi)發(fā)前景的新途徑。如Rahaman等采用濃度為0.25mol/Ｌ的AOT/異辛烷反膠束溶液,研究了從全發(fā)酵液中提取和提純堿性蛋白酶的方法.通過(guò)優(yōu)化過(guò)程參數(shù),凈化因子可高達(dá)6.三級(jí)錯(cuò)流操作時(shí),酶的提取率為50%,利用這一技術(shù)可使純化和濃縮一步完成.Ｇ¨oklen等通過(guò)實(shí)驗(yàn)控制ｐＨ值和kcl濃度,成功地實(shí)現(xiàn)了核糖酸酸酶α、細(xì)胞色素Ｃ和溶菌酶的分離,分離前后的HPLC圖譜表明反膠束萃取分離酶是非常有效的.Van’TRiet實(shí)現(xiàn)了α淀粉酶的連續(xù)萃取和反萃操作,可使α淀粉酶濃縮8倍.初步顯示了這一技術(shù)在工業(yè)上有著巨大的應(yīng)用前景.STChou等用AOT/異辛烷從雞蛋中提取溶菌酶,雞蛋蛋白用005mol/Ｌ含01mol/LKCl的磷酸緩沖液(pH92)稀釋10倍,水相與同體積的含005mol/LAOT的異辛浣液混合,在10℃下保持50min,萃取后,含溶菌酶的反膠束體系再與等體積的含1molＫＣｌ的005mol磷酸緩沖液(pH118)混合,30℃3.6色譜法色譜分離是一種高效的分離技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)為分離效率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便、條件溫和，能適應(yīng)各種不同要求的分離。其缺點(diǎn)為處理量少，不能連續(xù)操作。但據(jù)有最近報(bào)道，國(guó)外能用計(jì)算機(jī)來(lái)控制每次循環(huán)中的加料，展層、檢定等操作，下面簡(jiǎn)要談?wù)劯鞣N色譜法的原理及優(yōu)缺點(diǎn)。（1）離子交換色譜：利用被分離的各組分的電荷性質(zhì)及數(shù)量不同，與離子交換劑的吸附和交換能力的不同而達(dá)到分離的目的，其過(guò)程適于帶電荷的大、中、小及生物活性或非生物活性物質(zhì)分離純化，純化效率較高，應(yīng)用廣泛，可用于實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)，可柱式操作也可攪拌式操作。缺點(diǎn)：操作較復(fù)雜，測(cè)試消耗較大，成本高，有稀釋作用，放大困難，離子交換劑需再生后方可再用；（2）吸附色譜：依靠范德華力，極性氫鍵等作用將分離物質(zhì)吸附于吸附劑上然后改變條件洗脫，達(dá)到純化目的。特點(diǎn)是吸附劑種類(lèi)繁多，可選擇范圍和應(yīng)用范圍廣，吸附和解吸條件溫和，不需復(fù)雜的再生，可柱式式攪拌式操作。但選擇性低，柱式操作放大困難；（3）親和色譜：依據(jù)目的物與專(zhuān)性配基的相互作用進(jìn)行分離。優(yōu)點(diǎn)；選擇性極高，純化倍數(shù)和效率高，生物活性收率高，可從較復(fù)雜的混合物直接分離目的產(chǎn)物。缺點(diǎn)：成本高，配基親和穩(wěn)定性差，使用壽命有限，親和材料制備復(fù)雜，放大困難；（4）疏水色譜：依靠疏水相互作用進(jìn)行分離。應(yīng)用廣，選擇性較好，使用穩(wěn)定性好，但成本較高，放大困難，需嚴(yán)格控制條件，保證活性收率；（5）凝膠色譜：依據(jù)分子大小進(jìn)行分離。其適合生物大分子的分離純化，分離條件溫和，活性收率較高，選擇性和分辨高，應(yīng)用廣，可工業(yè)應(yīng)用，但放大較困難，稀釋度高，操作不易掌握；（6）反相色譜：以有機(jī)溶劑為固定相，含水的溶劑為流動(dòng)相所進(jìn)行的層析分離技術(shù)，特點(diǎn)：反相層析可用來(lái)分離非相性、極性和離子化合物，分離效果好、速度快、方法的后處理比較方便。缺點(diǎn)：造成蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化和失活采用乙腈、甲醇等價(jià)格高且有一定毒性的試劑，使其應(yīng)用受到限制。各種色譜分離方法應(yīng)用很廣，其中真空液相層析(簡(jiǎn)稱(chēng)VLC)是近年來(lái)在國(guó)外化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中迅速發(fā)展起來(lái)的一種新的層析技術(shù)。它是利用柱后減壓,使洗脫液迅速通過(guò)固定相,從而很好地分離樣品。真空液相層析具有快速、簡(jiǎn)易、高效、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn),目前已成功地用于萜類(lèi)、木脂素、生物堿等生物活性天然產(chǎn)物的分離[14,15]。真空液相層析的特點(diǎn)真空液相層析每收集一個(gè)流分均需將柱子抽干,相當(dāng)于綜合了制備薄層色譜(PTLC)和真空抽濾技術(shù)。由于固定相顆粒細(xì)小,表面積較大,分離速度快,一般幾小時(shí)即可完成。由于減少了渦流與擴(kuò)散現(xiàn)象,分離效果較好。真空液相層析不同于常壓柱層析和快速柱層析,后者洗脫劑是連續(xù)的,在操作過(guò)程中不能間斷,而且快速柱層析采用柱前加壓,比較而言真空液相層析所用設(shè)備極其簡(jiǎn)單、便宜,操作方便。同時(shí),真空液相層析處理樣品量可大可小。幾十克的樣品仍能以較快的速度完成。3.7樹(shù)脂法樹(shù)脂是一種惰性的高分子聚合物，具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不溶于酸、堿、有機(jī)溶劑，對(duì)氧、熱和化學(xué)試劑穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高。它在生化物質(zhì)的提取、濃縮、純化、分離、脫鹽、轉(zhuǎn)化、中和及脫色操作單元上有著廣泛的應(yīng)用，具有高效、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、易于自動(dòng)化、減少三廢有利于保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)使用樹(shù)脂的分離純化操作可分為交換法和容器法兩種。其原理都是利用樹(shù)脂與產(chǎn)物結(jié)合，讓產(chǎn)物保留在樹(shù)脂上與雜質(zhì)分開(kāi)，再由樹(shù)脂上洗脫產(chǎn)物以及讓雜質(zhì)與樹(shù)脂結(jié)合直接流出產(chǎn)物。所用的樹(shù)脂包括兩大類(lèi)：一類(lèi)稱(chēng)為吸附樹(shù)脂，另一類(lèi)為離子交換樹(shù)脂。其中，吸附樹(shù)脂的作用機(jī)理是以吸附為特征的，而離子交換樹(shù)脂的作用機(jī)理是以樹(shù)脂上離子性功能團(tuán)與溶液中離子間作用力（庫(kù)侖力）為主的。吸附樹(shù)脂的應(yīng)用范圍較廣，可用于抗生素、維生素、酶等生化物質(zhì)的分離純化。而離子交換樹(shù)脂用途更廣，如L-賴(lài)氨酸的提取等，也可用于處理各種廢液如含酚廢液等，效果顯著。3.8其他分離方法其他分離方法如，一般的物理、化學(xué)方法，如破碎、干燥等。就干燥來(lái)說(shuō)又有真空干燥、真空冷凍干燥、流化床干燥、噴霧干燥等過(guò)程就不再贅述了。4、生物分離技術(shù)研究趨勢(shì)——高效集成化從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，生物分離技術(shù)研究的目的是要縮短整個(gè)下游工程的流程和提高單項(xiàng)操作的效率，以前的那種零敲碎打的做法，既費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，效果又不明顯，跟不上發(fā)展的步伐?，F(xiàn)在對(duì)整個(gè)生物分離過(guò)程的研究要有一個(gè)質(zhì)的轉(zhuǎn)變，并認(rèn)為可以從兩個(gè)方面著手，其一，繼續(xù)研究和完善一些適用于生化工程的新型分離技術(shù)；其二，進(jìn)行各種分離技術(shù)的高效集成化。目前出現(xiàn)的新型單元分離技術(shù)，如親和法、雙水相分配技術(shù)、逆膠束法、液膜法、各類(lèi)高效層析法等，就是方向一的研究成果，而作為方向二的高效集成化，目前研究比較熱門(mén)的是將雙水相分配技術(shù)與親和法結(jié)合而形成效率更高，選擇性更強(qiáng)的雙水相親和分配組合技術(shù)，將親和色譜及膜分離結(jié)合的親和膜分離技術(shù)；可以將離心的處理量、超濾的濃縮效能及層析的純化能力合而為一的擴(kuò)張床吸附技術(shù)等。但就目前看來(lái)，有關(guān)生物分離技術(shù)或過(guò)程的高