生物分離工程(三)(孫彥)1

學(xué)時(shí)安排本課程合計(jì)48個(gè)學(xué)時(shí)課堂授課40學(xué)時(shí)答疑2-4學(xué)時(shí)（非課堂）自學(xué)4學(xué)時(shí)課堂測(cè)驗(yàn)2學(xué)時(shí)期末復(fù)習(xí)2學(xué)時(shí)*答疑：化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心302室目前一頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)學(xué)時(shí)安排目前二頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)參考書目教材：《生物分離工程》孫彥編著，化學(xué)工業(yè)出版社，2005年主要參考書目《生物工程下游技術(shù)》劉國詮主編，1993年《BioseparationProcessScience》AntonioA.García等目前三頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)第一章緒論目前四頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)授課內(nèi)容生物下游加工技術(shù)簡介生物下游加工過程的特點(diǎn)分離機(jī)理和分離操作生物物質(zhì)分離效率的評(píng)價(jià)目前五頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)學(xué)習(xí)目的和要求

總體要求：對(duì)本課程具有比較初步的認(rèn)識(shí)；掌握：生物下游加工技術(shù)的特點(diǎn)；生物分離過程的單元操作原理；了解：生物分離技術(shù)的研究內(nèi)容和發(fā)展情況；生物物質(zhì)的種類和特性；下游加工過程的一般流程；應(yīng)用：運(yùn)用生物分離技術(shù)的評(píng)價(jià)方法分析實(shí)際問題；目前六頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)何謂工程（學(xué)）？

Theapplicationofscientificandmathematicalprinciplestopracticalendssuchasthedesign,manufacture,andoperationofefficientandeconomicalstructures,machines,processes,andsystems.

將科學(xué)及數(shù)學(xué)原理運(yùn)用于實(shí)際用途的應(yīng)用手段，如設(shè)計(jì)、制造并操縱高效、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)、機(jī)器、過程及系統(tǒng)-《美國傳統(tǒng)詞典》目前七頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)早期的生物工程的萌芽美國和英國合作對(duì)青霉素進(jìn)行生產(chǎn)研究（1941年），出現(xiàn)表面培養(yǎng)：1升扁瓶或錐形瓶，內(nèi)裝200mL麥麩培養(yǎng)基───40u/mlAlexanderFleming（1928）目前八頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)生物工程的萌芽1943年沉浸培養(yǎng)：5m3───200u/ml當(dāng)今：100m3─200m3───5-7萬u/ml目前九頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)生物分離工程的萌芽GoldenTime概念的提出血液制品的生產(chǎn)目前十頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)1972年，美國斯坦福大學(xué)構(gòu)建了第一個(gè)重組DNA分子1996年，克隆羊“多利”誕生在英國的羅斯林研究所1990-2006，人類基因組計(jì)劃現(xiàn)在，生物信息、生物芯片、胚胎干細(xì)胞等生命科學(xué)的發(fā)展帶動(dòng)生物工程的進(jìn)步目前十一頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)現(xiàn)代生物技術(shù)的興起兩項(xiàng)技術(shù)第一個(gè)含有外源基因的重組質(zhì)粒在細(xì)菌內(nèi)增殖成功（1973年）細(xì)胞融合技術(shù)（1975年）直接結(jié)果：上述兩項(xiàng)技術(shù)的直接此前天然存在于生物體內(nèi)極微量的生物物質(zhì)得以通過大量生物培養(yǎng)方式進(jìn)行商業(yè)的生產(chǎn)，出現(xiàn)了現(xiàn)代生物加工過程。

目前十二頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)生物加工過程內(nèi)容優(yōu)育生物物種的選育；生物反應(yīng)生產(chǎn)粗原料；目標(biāo)產(chǎn)物的分離純化過程；

《基因工程》《遺傳與育種》《生物反應(yīng)工程》生物分離工程目前十三頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)結(jié)構(gòu)基因組的研究內(nèi)容Bottleneck目前十四頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)結(jié)構(gòu)基因組研究的制約因素在蛋白質(zhì)克隆和表達(dá)系統(tǒng)被不斷優(yōu)化的同時(shí)，分離純化過程蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤折疊及產(chǎn)物的不溶及聚合已成為結(jié)構(gòu)基因組計(jì)劃發(fā)展的制約因素。目前十五頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)生物分離技術(shù)與化工分離技術(shù)的區(qū)別

化工分離技術(shù)：獲得純的化學(xué)物質(zhì)生物分離技術(shù)：在得到純的生物物質(zhì)同時(shí)，還必須關(guān)注特定雜質(zhì)的去除；與傳統(tǒng)的化學(xué)試劑的純度概念不同，生物產(chǎn)物對(duì)有害物質(zhì)有嚴(yán)格的控制，生產(chǎn)過程也要求有嚴(yán)格的管理，在最終產(chǎn)品中往往不允許有極微量的有害雜質(zhì)存在。目前十六頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)生物分離技術(shù)的重要性

生物產(chǎn)物的特殊性；生物產(chǎn)物所處環(huán)境的復(fù)雜性；對(duì)生物產(chǎn)品要求的嚴(yán)格性；

最終結(jié)果：導(dǎo)致下游加工過程度成本往往占整個(gè)生物加工過程生產(chǎn)成本的大部分。目前十七頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)下游加工技術(shù)的一般流程

生物下游加工過程是指目標(biāo)產(chǎn)物的分離純化過程，包括產(chǎn)物提取(isolation)產(chǎn)物濃縮(concentration)產(chǎn)物純化(purification)成品化(polishing)注意：多步分離導(dǎo)致收率降低；目前十八頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)分離技術(shù)的選擇依據(jù)產(chǎn)物所處的位置；產(chǎn)物性質(zhì)（分子大小、疏水性、電荷形式和溶解度等）；生物加工過程自身的規(guī)模和產(chǎn)品的商業(yè)價(jià)值；一種目標(biāo)產(chǎn)物的分離手段往往不止一種，根據(jù)生產(chǎn)的規(guī)模和價(jià)值，選擇合適的分離技術(shù)

目前十九頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)生物下游加工過程的特點(diǎn)

滿足維持生物物質(zhì)活性的要求滿足快速分離的要求滿足純度和雜質(zhì)去除的要求滿足高效分離的要求滿足成本優(yōu)化的要求目前二十頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)生物分離本質(zhì)有效地識(shí)別混合物中不同溶質(zhì)間物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的差別，利用能夠識(shí)別這些差別的分離介質(zhì)和（或）擴(kuò)大這些差別的分離設(shè)備實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)間的分離或目標(biāo)組分的純化。目前二十一頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)常用的分離技術(shù)及其機(jī)理物理性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)重力、離心力、篩分

熱力學(xué)性質(zhì)狀態(tài)變化、相平衡

傳質(zhì)性質(zhì)粘度、擴(kuò)散、熱擴(kuò)散

電磁性質(zhì)電泳、電滲、磁化化學(xué)性質(zhì)化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)平衡

反應(yīng)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率

光化學(xué)性質(zhì)激光激發(fā)、離子化生物學(xué)性質(zhì)分子識(shí)別生物親和作用、生物學(xué)識(shí)別

輸送性質(zhì)生物膜輸送

反應(yīng)、響應(yīng)、控制免疫系統(tǒng)目前二十二頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)分

離

過

程目前二十三頁\總數(shù)二十七頁\編于二十點(diǎn)分離效果的評(píng)價(jià)分離因子收率純化因子