第二章 生物制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)1

第二章生物制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)第一節(jié)生化制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)由人體組織來源的生化藥物具有療效好，幾乎無副作用的獨特優(yōu)點。但由于以人體組織提供的原料受到法律或倫理方面的嚴格限制，因此有許多人源性的生化藥物已更多地采用生物工程技術(shù)生產(chǎn)。目前已生產(chǎn)應(yīng)用的制品主要有血液制品類、人胎盤制品類和人尿制品類。

動物來源的生化藥物是天然生化藥物的主要品種，它具有原料來源豐富、價格低廉，便于綜合利用和批量生產(chǎn)的優(yōu)點。但由于提供原料的動物種族差異較大，所以對原料的品質(zhì)和制品的質(zhì)控要比一般藥物更為嚴格。

植物來源的生化藥物品種正逐年增加，如酶、蛋白質(zhì)多糖和核酸等。

海洋生物來源的生化藥物是發(fā)展最快的一大類生化藥物。海洋生物種類繁多，是豐富的藥物資源寶庫，具有很大發(fā)展?jié)摿?。一、生物材料與生化活性物質(zhì)（一）生化制藥的生物材料來源供生產(chǎn)生化藥物的生物資源主要有動物、植物、海洋生物和微生物的組織、器官、細胞與代謝產(chǎn)物。應(yīng)用動、植物細胞培養(yǎng)與微生物發(fā)酵技術(shù)也是獲得生化制藥原料的重要途徑。

基因工程技術(shù)與細胞工程技術(shù)和酶工程技術(shù)更是開發(fā)生化制藥資源的新途徑。1、動物臟器以動物組織器官為原料可以綜合利用制備100多種生化藥品。動物組織器官的主要來源是豬，其次是牛、羊、家禽和魚類等的臟器。

l）胰臟

胰臟是動物體內(nèi)不可替代的實質(zhì)性腺體之一。它兼有其他器官所沒有的內(nèi)分泌和外分泌兩種功能。

2）腦

腦組織富含脂質(zhì)。腦組織中脂類占13.5％，蛋白質(zhì)占8％～10％，還有少量黏多糖

腦組織中的主要脂類物質(zhì)是腦磷脂、肌醇磷脂、神經(jīng)磷脂、腦苷脂、神經(jīng)節(jié)苷脂和膽固醇。還有神經(jīng)遞質(zhì)和多種神經(jīng)肽。

（3）胃黏膜胃是動物的消化器官，主要分泌消化液、胃黏膜。（4）肝臟肝臟是機體內(nèi)最大的不可替代的實質(zhì)性腺體，是機體的“生化反應(yīng)器”。肝臟含有復雜的酶系，已知肝臟酶達數(shù)百種，有些是其他組織所沒有或者含量極少的。如鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶僅存在于肝細胞的微粒體中。肝臟還含有不飽和脂肪酸、磷脂類和膽固醇。肝臟富有肝糖原及維生素A、D、E、Κ、B12等。（5）脾臟脾臟是體內(nèi)最大的免疫器官，已用于生產(chǎn)的藥物有脾水解物，脾RNA和脾轉(zhuǎn)移因子。人脾混合淋巴因子制劑對原發(fā)性肝癌具有良好療效。（6）小腸小腸是消化和吸收的主要場所，含有豐富的淋巴組織和多種內(nèi)分泌細胞。（7）腦垂體腦垂體是重要的內(nèi)分泌腺體，由兩部分組成：腦垂體（前葉）包括遠側(cè)部、結(jié)節(jié)及中間部；神經(jīng)垂體（后葉）包括神經(jīng)部及漏斗部。垂體激素品種不少于10種。（8）心臟

心臟含有豐富的糖原、激素和酶類。

其他動物臟器如肺、腎、胸腺、腎上腺、扁桃體、甲狀腺、睪丸、胎盤、羊精囊、氣管軟骨、眼球、雞冠等也都是重要的生物制藥原料。2、血液、分泌物和其他代謝物血液約占體重的6％～10％，血液中水分占80％，干物質(zhì)占20％。血液資源豐富，可用于生產(chǎn)藥品、生化試劑、營養(yǎng)食品、醫(yī)用化妝品及飼料添加劑等。尿液、膽汁、蛇毒、蜂毒等也是重要的生物材料。3、海洋生物海洋生物是開發(fā)防治常見病、多發(fā)病和疑難病藥物的重要生物材料。主要有：（1）海藻

海藻是海洋水生植物類，分綠藻門、褐藻門、藍藻門、紅藻門、甲藻門等10門，共10000多種。（2）腔腸動物腔腸動物是原始多細胞動物，有9000多種。（3）節(jié)肢動物節(jié)肢動物門中的某些甲殼動物可供藥用。甲殼動物有25000多種。（4）軟體動物軟體動物有80000種，包括螺、蚌類和烏賊等。（5）棘皮動物棘皮動物有6000多種，包括海星、海膽、海參。（6）魚類魚類有20000多種，可制造多種藥物。（7）爬行動物爬行動物多數(shù)為陸生脊椎動物。海生的主要有海蛇、海龜?shù)?。?）海洋哺乳動物用鯨魚和海豚類的臟器和腺體已制成多種藥物。其他海洋生物還有環(huán)節(jié)、海綿、扁形、紐形、兩棲等也都是重要生物材料。4、植物藥用植物品種繁多，除含有生物堿、強心苷、黃酮、皂苷、揮發(fā)油、樹脂、鞣質(zhì)等有效藥理成分外，還含有氨基酸，蛋白質(zhì)、酶、激素、糖類、脂類、維生素類等眾多生化成分。由植物材料尋找有效生物藥物已逐漸引起重視，品種逐年增加，以及各種蛋白酶抑制劑。5、微生物微生物資源非常豐富，已研究的品種僅占自然界中微生物總數(shù)的10％左右。微生物的代謝物有1300多種，已大量生產(chǎn)的才近百種。微生物酶有幾千種，已被應(yīng)用的才幾十種，可見其應(yīng)用前景很大。（1）細菌常用細菌發(fā)酵法生產(chǎn)。主要發(fā)展領(lǐng)域有：①氨基酸。②有機酸。③糖類。④核苷酸類。⑤維生素。用細菌可制取多種維生素如VB1、YB2、VB6、煙酸、生物素等。⑥酶。（2）放線菌放線菌是最重要的抗生素產(chǎn)生菌，己有的1000多種抗生素約2／3產(chǎn)自放線菌。其代謝產(chǎn)物也是重要的生物制藥資源。①氨基酸。②核苷酸類。③維生素。利用放線菌可產(chǎn)生維生素B12、B族維生素、胡蘿卜素、蕃茄素及食品染料。④酶。放線菌能產(chǎn)生眾多品種的酶。（3）真菌①酶②有機酸。③氨基酸。④核酸及其有關(guān)物質(zhì)。⑤維生素。⑥促生素。⑦多糖。（4）酵母菌①維生素。②蛋白質(zhì)與多肽。③核酸。6、開發(fā)生物新資源（1）動植物細胞的大規(guī)模培養(yǎng)

利用動植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)產(chǎn)生生物藥品是細胞工程技術(shù)的一大應(yīng)用領(lǐng)域。（2）應(yīng)用基因重組技術(shù)建立“工程菌”或“工程細胞”，使所需要的基因在宿主細胞內(nèi)表達，制造各種生物活性物質(zhì)，是生物制藥工業(yè)的重要發(fā)展領(lǐng)域。（二）生物材料的準備1、生物材料的選擇生化藥物生產(chǎn)原料的選擇原則是：有效成分含量高，原料新鮮、無污染；來源豐富、易得；原料產(chǎn)地較近，價格低廉；原料中雜質(zhì)含量少，便于分離純化等。（1）有效成分的含量①生物品種

根據(jù)目的物的分布，選擇富含有效成分的生物品種是選材的關(guān)鍵。②合適的組織器官。

另外動物的年齡、性別、營養(yǎng)狀況、產(chǎn)地、季節(jié)對活性物質(zhì)的含量也有影響。植物原料要注意采集地點、季節(jié)，微生物原料要注意其對數(shù)生長期時間與活性成分的關(guān)系。（2）雜質(zhì)情況選材時，應(yīng)避免與目的物性質(zhì)相似的雜質(zhì)對純化過程的干擾。（3）來源應(yīng)選用來源豐富的材料，盡量不與其他產(chǎn)品爭原料，最好能一物多用，綜合利用。2、生物材料的采集、預處理與保存生物材料采集時必須保證環(huán)境衛(wèi)生符合要求，并盡力保持原材料的新鮮，防止腐敗、變質(zhì)與微生物污染。生物材料采摘選取后，必須快速及時速凍，低溫保存，防止生物活性成分的變性、失活，酶原提取要及時進行，防止酶原激活轉(zhuǎn)變?yōu)槊浮?/p>

植物原料采集后可就地去除不用的部分，將有用部分保鮮處理。

收集微生物原料時，要及時將菌體細胞與培養(yǎng)液分開，根據(jù)有效成分存在部位及時進行保鮮處理。

生物材料的保存方法主要有：

①冷凍法。本法適用于所有生物材料。一般先速凍后置于－40℃處低溫保存。

②有機溶劑脫水法，常用的有機溶劑是丙酮。

③防腐劑保鮮法。常用乙醇、苯酚等。二、生化活性物質(zhì)的提取（－）生化活性物質(zhì)常用的提取方法1、酸、堿、鹽水溶液提取法

2、表面活性劑提取法與反膠束提取法

表面活性劑分子兼有親水與疏水基團，分布于水－油界面時有分散、乳化和增溶作用。生物提取常用的表面活性劑，其HLB多在10～20之間。在適當pH及低離子強度的條件下，表面活性劑能與脂蛋白形成微泡，使膜的滲透性改變或使之溶解。

反膠束也稱為反膠團。反膠束是表面活性劑分散于連續(xù)的有機相中自發(fā)形成的納米尺度的一種聚集體。反膠束系統(tǒng)作為液－液萃取方法，更具選擇性。此法的優(yōu)點是使熱敏感性的，親水蛋白質(zhì)在一種近似水相的環(huán)境中被提取出來，最大限度地保持了蛋白質(zhì)的生物活性，蛋白質(zhì)通過中間反膠束從一個主體相中轉(zhuǎn)移到另一個水相中，并在瞬間完成。3、有機溶劑提取用有機溶劑提取生化物質(zhì)可分為固－液提取和液－液提?。ㄝ腿。┒?。（1）固－液提取在生物制藥中常用的有機溶劑有甲醇、乙醇、丙酮、丁醇等極性溶劑以及乙醚、三氯甲烷、苯等非極性溶劑。

極性溶劑既有親水基團又有疏水基團，從廣義上說，也是一種表面活性劑。甲醇、乙醇、丙酮能同水混溶，同時又有較強的親脂性，對某些蛋白質(zhì)、類脂起增溶作用，

乙醚、三氯甲烷、苯是脂質(zhì)化合物的良好溶劑。在選用有機溶劑時一般采用“相似相溶”的原則。丁醇在水溶液中解離脂蛋白的能力更強。在生化物質(zhì)提取前，有時還用丙酮處理原材料，制成“丙酮粉”，其作用是使材料脫水，脫脂，使細胞結(jié)構(gòu)松散，增加了某些物質(zhì)的穩(wěn)定性，便于貯存和運輸。有機溶劑既能抑制微生物的生長和某些酶的作用，也能阻止大量無關(guān)蛋白質(zhì)的溶出，有利于進一步純化。（2）液－液萃取

液－液萃取是利用溶質(zhì)在兩個互不混溶的溶劑中溶解度的差異將溶質(zhì)從一個溶劑相向另一個溶劑相轉(zhuǎn)移的操作。影響液－液萃取的因素主要有目的物在兩相的分配比（分配系數(shù)Κ）和有機溶劑的用量等。溶劑萃取的注意事項：（1）pH

在萃取操作中正確選擇pH很重要。所以，酸性物質(zhì)在酸性條件下萃取，堿性物質(zhì)在堿性條件下萃取，對氨基酸等兩性電解質(zhì)，則采用pH在等電點時進行提取較好。（2）鹽析加入中性鹽如硫酸銨、氯化鈉等可以使一些生化物質(zhì)溶解度減少，這種現(xiàn)象稱作鹽析。在提取液中加入中性鹽，可以促使生化物質(zhì)轉(zhuǎn)入有機相從而提高萃取率：鹽析作用也能減少有機溶劑在水中的溶解度，使提取液中的水分含量減少。（3）溫度

一般在室溫或低溫下進行萃取操作。（4）乳化液－液萃取時，常發(fā)生乳化作用。去乳化的常用方法有：過濾與離心；輕輕攪動；改變兩相的比例；加熱；加電解質(zhì)；加吸附劑（如碳酸鈣）等。

液－液萃取時溶劑的選擇要注意以下幾點：（1）選用的溶劑必須具有較高選擇性。（2）選用的溶劑，溶質(zhì)與溶劑要容易分離與回收。（3）兩種溶劑的密度相差不大時，易形成乳化，選溶劑時應(yīng)注意。（4）要選用無毒，不易燃燒的價廉易得的溶劑。4、雙水相萃取法雙水相系統(tǒng)是兩種親水性的聚合物都加在一個水溶液中，當超過某一濃度時，就會產(chǎn)生兩相，兩種聚合物分別溶于互不相溶的兩相中。其操作是向水相中加入溶于水的高分子化合物，如聚乙二醇（PEG）或葡聚糖，可以形成密度不同的兩相（有時甚至是多相），因兩相都含有較多的水，所以稱為雙水相，常用的雙水相系統(tǒng)為PEG／葡聚糖和PEG／無機鹽兩種，后者應(yīng)用更廣泛。一般認為，成相是由于聚合物之間的不溶性，即聚合物分子的空間阻礙作用，無法相互滲透，不能形成均一相，從而具有相分離的傾向。如用等量的1．1％的右旋糖酐溶液和0.36％甲基纖維素溶液混合，靜止后，產(chǎn)生兩相，上相中含右旋糖酐0.39％，含甲基纖維素0.65％，而下相中含右旋糖酐1.58％，含甲基纖維素0.15％。

5、超臨界萃取技術(shù)

超臨界流體萃取技術(shù)的優(yōu)點是節(jié)能，對生化活性物質(zhì)不產(chǎn)生熱變性作用，可使用生理惰性溶劑在低溫下分離活性組分。當在某一溫度和壓力時，氣體和液體的物理特性就會趨于相同。兩相變?yōu)橐幌?，此時稱為臨界點，物質(zhì)的臨界點常數(shù)包括：臨界溫度、臨界壓力和臨界密度。如CO2的臨界點分別為31.1℃、7.3MPa和0.47g／ml，當溫度和壓力高于臨界點值時，物質(zhì)處于液體和氣體的中間狀態(tài)，在超臨界狀態(tài)下的流體稱為超臨界流體，超臨界流體最常用的萃取劑是CO2。

超臨界流體的物理特性、傳質(zhì)特性通常介于液體和氣體之間，適于作為萃取溶劑。

超臨界流體具有與液體同樣的凝聚力、溶解力。密度與液體比較接近。隨著溫度和壓力的連續(xù)變化，超臨界流體擴散系數(shù)接近于氣體，是通常液體的近百倍，超臨界流體的黏度大大低于液體的黏度，接近氣體的黏度，有利于物質(zhì)的擴散。超臨界流體的溶解力與其密度有很大關(guān)系，而密度又受到體系溫度或壓力的影響，所以壓力或溫度的變化都會直接改變其溶解能力。（二）提取效率提取時，總希望提取率愈高愈好，但實際上這種“相轉(zhuǎn)移”的提取效率不可能達到100％。在生物材料中總要殘留部分目的物，殘留量的多寡取決于所選擇的溶劑系統(tǒng)的種類、用量、提取次數(shù)以及操作條件。在實際工作中，溶劑的用量有一定限量，所以一般用分次提取法予以彌補。一般生產(chǎn)上多用2～3次提取。溶劑用量（L）為生物材料的2～5倍，少數(shù)情況也有用10～20倍量溶劑作一次性提取。目的是節(jié)省提取時間，降低有害酶的作用。當提取物由固相轉(zhuǎn)入液相或從細胞內(nèi)轉(zhuǎn)到細胞外時，提取率還與物質(zhì)的擴散作用有關(guān)。為了提高提取速度，常采取一些措施，如增加材料的破碎程度，進行攪拌，延長提取時間，提高提取溫度。（三）影響提取效率的因素1、溫度多數(shù)物質(zhì)的溶解度隨提取溫度的升高而增加。另外較高的溫度可以降低物料的黏度，有利于分子擴散和機械攪拌。應(yīng)用有機溶劑提取生化成分時，一般在較低的溫度下進行提取，一方面是為了減少溶劑揮發(fā)損失和生產(chǎn)安全，另一方面也是為了減少活力損失。2、酸堿度多數(shù)生化物質(zhì)在中性條件下較穩(wěn)定，所以提取用的溶劑系統(tǒng)原則上應(yīng)避免過酸或過堿，pH一般應(yīng)控制在4～9范圍內(nèi)。為了增加目的物的溶解度，往往要避免在目的物的等電點附近進行提取。巧妙地選擇溶劑系統(tǒng)的pH，不但直接影響目的物與雜質(zhì)的溶解度，還可以抑制有害酶類的水解破壞作用，防止降解，提高收得率。3、鹽濃度鹽離子的存在能減弱生物分子間離子鍵及氫鍵的作用力。稀鹽溶液對蛋白質(zhì)等生物大分子有助溶作用。一些不溶于純水的球蛋白在稀鹽中能增加溶解度，這是由于鹽離子作用于生物大分子表面，增加了表面電荷，使之極性增加，水合作用增強，促使形成穩(wěn)定的雙電層，此現(xiàn)象稱“鹽溶”作用。多種鹽溶液的鹽溶能力既與其濃度有關(guān)，也與其離子強度有關(guān)，一般高價酸鹽的鹽溶作用比單價酸鹽的鹽溶作用強。常用的稀鹽提取液有：氯化鈉溶液（0.1～0.15mol／L）；磷酸鹽緩沖液（0.02～0.05mol／L）；焦磷酸鈉緩沖液（0.02～0.05mol／L）：醋酸鹽緩沖液（0.10～0.15mol／L）：檸檬酸緩沖液（0.02～0.05mol／L）。其中焦磷酸鹽的緩沖范圍較大，對氫鍵和離子鍵有較強的解離作用，還能結(jié)合二價離子，對某些生化物質(zhì)有保護作用。

檸檬酸緩沖液常在酸性條件下使用，作用近似焦磷酸鹽。（四）提取方法的選擇生物材料及其目的物與提取有關(guān)的一些性狀包括溶解性質(zhì)、分子量、等電點、存在方式、穩(wěn)定性、相對密度、粒度、黏度、目的物含量、主要雜質(zhì)種類及溶量解性質(zhì)、有關(guān)酶類的特征等。操作者可根據(jù)文獻資料及本人的試驗探索獲得有關(guān)信息，在提取過程中盡量增加目的物的溶出度，盡可能減少雜質(zhì)的溶出度，同時充分重視生物材料及目的物在提取過程中的活性變化。對酶類藥物的提取要防止輔酶的丟失和其他失活因素的干擾；對蛋白質(zhì)類藥物要防止其高級結(jié)構(gòu)的破壞（即變性作用），應(yīng)避免高熱、強烈攪拌、大量泡沫、強酸強堿及重金屬離子的作用。

多肽類及核酸類藥物需注意避免酶的降解作用，提取過程中，應(yīng)在低溫下操作，并添加某些酶抑制劑；對脂類藥物應(yīng)特別注意防止氧化作用，減少與空氣的接觸，如添加抗氧劑，通氮氣及避光等。在提取過程中，如蛋白質(zhì)、酶及核酸類藥物常采用下列保護措施。（1）采用緩沖系統(tǒng)

防止提取過程中某些酸堿基團的解離導致溶液pH的大幅度變化，使某些活性物質(zhì)變性失活或因pH變化影響提取效果。在生化藥物制備中，常用的緩沖系統(tǒng)有磷酸鹽緩沖液、檸檬酸鹽緩沖液、Tris緩沖液、醋酸緩沖液、碳酸鹽緩沖液、硼酸鹽緩沖液和巴比妥緩沖液等，所使用的緩沖液濃度均較低，以利于增加溶質(zhì)的溶解性能。（2）添加保護劑防止某些生理活性物質(zhì)的活性基團及酶的活性中心受破壞，如巰基是許多活性蛋白質(zhì)和酶的催化活性基團，極易被氧化，故提取時，常添加某些還原劑如半胱氨酸、β－巰基乙醇、二巰基赤鮮糖醇、還原型谷胱甘肽等。其他措施如提取某些酶時，常加入適量底物以保護活性中心。對易受重金屬離子抑制的活性物質(zhì)，可在提取時添加某些金屬螯合劑，以保護活性物質(zhì)的穩(wěn)定性。（3）抑制水解酶的作用

抑制水解酶對目的物的作用是提取操作中的最重要保護性措施之一。如需要金屬離子激活的水解酶（如DNase）常加入EDTA或用檸檬酸緩沖液，使水解酶活力受到抑制。對熱不穩(wěn)定的水解酶，可用熱變性提取法，使酶失活。根據(jù)酶的溶解性質(zhì)的不同，可用pH不同的緩沖體系提取，以減少酶的釋放或根據(jù)酶的最適pH，選用酶發(fā)揮活力最低的pH進行提取。最有效的辦法是在提取時，添加酶抑制劑。（4）其他保護措施

為了保持某些生物大分子的活性，還要注意避免紫外線、強烈攪拌、過酸、過堿或高溫、高頻震蕩等。有些活性物質(zhì)還應(yīng)防止氧化，如固氮酶、銅－鐵蛋白提取分離時要求在無氧條件下進行，有些活性蛋白對冷、熱變化也十分敏感，如免疫球蛋白就不宜在低溫凍結(jié)。所以提取時要根據(jù)目的物的不同性質(zhì)，具體對待。三、生化活性物質(zhì)的濃縮與干燥（一）生化活性物質(zhì)的濃縮生化活性物質(zhì)提取液在進一步分離、提純前，根據(jù)物料性能可采用不同方法濃縮，由于多數(shù)生化活性成分對熱不穩(wěn)定，因此常采用一些較為緩和的濃縮方法。1、鹽析濃縮用添加中性鹽的方法來使某些蛋白質(zhì)（或酶）從稀溶液中沉淀出來，從而達到樣品濃縮的目的。最常用的中性鹽是硫酸銨，其次是硫酸鈉、氯化鈉、硫酸鎂、硫酸鉀等。2、有機溶劑沉淀濃縮在生物大分子的水溶液中，逐漸加入乙醇、丙酮等有機溶劑，可以使生化物質(zhì)的溶解度明顯降低，從溶液中沉淀出來，這也是濃縮生物樣品的常用方法。其優(yōu)點是溶劑易于回收，樣品不必透析除鹽，在低溫操作下，對多種生物大分子較為穩(wěn)定，但對某些蛋白質(zhì)或酶卻易使它們變性失活，應(yīng)小心操作。應(yīng)用本法獲得的濃縮物，為防止生物活性物質(zhì)變性應(yīng)盡快除去有機溶劑。3、用葡聚糖凝膠（Sephadex）濃縮加入固體的干葡聚糖凝膠G－25，緩慢攪拌30min，葡聚糖凝膠吸水膨脹，進行吸濾，生物大分子全部留在溶液中，如此重復數(shù)次，可在短時間內(nèi)使溶液濃縮到l00ml，每次葡萄糖凝膠的加入量為溶液量的1／5為宜，用過的葡聚糖凝膠經(jīng)蒸餾水洗凈后，可用乙醇脫水，干燥后重復使用。4、用聚乙二醇濃縮將待濃縮液放入透析袋內(nèi)，袋外覆以聚乙二醇，袋內(nèi)的水分很快被袋外的聚乙二醇所吸收，在極短時間內(nèi)，可以濃縮幾十倍至上百倍。5、超濾濃縮應(yīng)用不同型號超濾膜濃縮不同分子量的生物大分子。

6、真空減壓濃縮與薄膜濃縮

真空減壓濃縮在生物藥物生產(chǎn)中使用較為普遍，濃縮的目的是除去揮發(fā)性溶劑，保持物料的生物活性，如薄膜蒸發(fā)器便是其中一例。

薄膜蒸發(fā)的進行方式有二：一是使液膜快速流過加熱面而蒸發(fā)，另一是使物料劇烈地沸騰，產(chǎn)生大量泡沫，以泡沫的內(nèi)外表面為蒸發(fā)面進行蒸發(fā)，后一方法使用較普遍。（二）干燥干燥是使物質(zhì)從固體或半固體狀經(jīng)除去存在的水分或他種溶劑，從而獲得干燥物品的過程。水分在干燥的物料中，有三種情況：即表面水、毛細管中的水與細胞內(nèi)的水。表面水很容易通過汽化除去。毛細管中的水，由于毛細管壁的作用，較難除去。

細胞內(nèi)的水由于被細胞膜包圍封閉，如不擴散到膜外則不容易蒸發(fā)除去。干燥速度在溫度及壓力不變的條件下取決于液體到達表面的速度。物質(zhì)在空氣中的干燥度，也常稱為物質(zhì)的平衡濕度，在一定條件下是一個不變值。因此，除非改變大氣的溫度，濕度或壓力。干燥多用加熱法進行。常用的方法有膜式干燥、氣流干燥、減壓干燥等。此外，冷凍干燥、噴霧干燥以及紅外線干燥等也常選用。1、減壓干燥

減壓干燥是在密閉容器中抽去空氣后進行干燥的方法，亦稱真空干燥。2、噴霧干燥

噴霧干燥是流化技術(shù)用于干燥的最早方法。待干燥的物質(zhì)先濃縮成一定濃度的液體。由于液體經(jīng)噴霧后具有極大的表面，故能在很短時間內(nèi)干燥，使受熱時間縮短，而且干燥物為粉狀，不需粉碎即可應(yīng)用。3、冷凍干燥

冷凍干燥是在低溫、低壓條件下，利用水的升華性能而進行的一種干燥方法。在預凍結(jié)過程中，制品的預凍有兩種方式：其一是制品與干燥箱同時降溫；另一種是待干燥箱擱板降溫至－40℃左右，再將制品放入。前者相當于慢凍，后者則介于慢凍與速凍之間。

冷凍干燥機系由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、電器儀表控制系統(tǒng)所組成，主要部件為干燥箱、凝結(jié)器、冷凍機組、真空泵組和加熱裝置等（圖2－3）。四、生化活性物質(zhì)的分離與純化1、生化制藥工藝中分離制備方法的特點

生化分離技術(shù)包括：生化分離分析和生化制備。前者主要對生物體內(nèi)各組分加以分離后進行定性、定量鑒定。而后者則主要是為了獲得生物體內(nèi)某一單純組分。生物制藥工藝中分離制備方法有下列特點：（1）生物材料組成非常復雜。其中有不少化合物迄今還是未知物，而且生物活性物質(zhì)在分離進程中仍處于不斷代謝變化中，因此常無固定操作方法可循。（2）有些化合物在生物材料中含量極微，因此分離操作步驟多，不易獲得高收率。（3）生物活性成分離開生物體后，易變性破壞，必須十分小心地保護這些化合物的生理活性，這也是生物制藥中分離、制備的難點。（4）生物制藥中的分離方法幾乎都在溶液中進行，各種參數(shù)（溫度、pH、離子強度等）對溶液中各種組分的綜合影響常常無法固定，以致許多實驗設(shè)計理論性不強。實驗結(jié)果常常帶有很大經(jīng)驗成分。（5）為了保護目的物的生理活性及結(jié)構(gòu)上的完整性，生物制藥中的分離方法多采用溫和的“多階式”方法進行，即常說的“逐級分離”方法。（6）生物產(chǎn)品最后均一性的證明與化學上純度的概念不完全相同，因生物分子對環(huán)境反應(yīng)十分敏感，結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系比較復雜，故對其均一性的評估常常是有條件的，只憑一種方法得到的純度結(jié)論往往是片面的，甚至是錯誤的。2、生化制藥工藝中分離制備方法的基本原理生物大分子分離純化的主要原理是：（1）根據(jù)分子形狀和大小不同進行分離。如差速離心與超離心、膜分離（透析、電滲析）超濾法凝膠過濾法。（2）根據(jù)分子電離性質(zhì)（帶電性）的差異進行分離。如離子交換法、電泳法、等電點聚焦法。（3）根據(jù)分子極性大小及溶解度不同進行分離。如溶劑提取法、逆流分配法、分配層析法、鹽析法、等電點沉淀法及有機溶劑分級沉淀法。（4）根據(jù)物質(zhì)吸附性質(zhì)的不同進行分離。如選擇性吸附與吸附層析法。（5）根據(jù)配體特異性進行分離——親和層析法。3、分離純化的基本程序和實驗設(shè)計生物體內(nèi)某一組分，特別是未知結(jié)構(gòu)的組分的分離制備設(shè)計大致可分為五個基本階段：（1）確定制備物的研究目的及建立相應(yīng)的分析鑒定方法；（2）制備物的理化性質(zhì)和穩(wěn)定性的預備試驗；（3）材料處理及抽提方法的選擇；（4）分離純化方法的摸索；（5）產(chǎn)物的均一性測定。提取是分離純化目的物的第一步，所選用的溶劑應(yīng)對目的物具有最大溶解度，并盡量減少雜質(zhì)進入提取液中，為此可調(diào)整溶劑的pH、離子強度、溶劑成分配比和溫度范圍等。分離純化是生化制備的核心操作。所以合理的分離純化方法是根據(jù)目的物的理化性質(zhì)與生物學性質(zhì)依具體實驗條件而定。根據(jù)分析和預試驗的初步結(jié)果，參考別人對類似物質(zhì)的分離純化經(jīng)驗，也可以少走彎路。4、分離純化方法步驟優(yōu)劣的綜合評價每一個分離純化步驟的好壞，除了從分辨能力和重現(xiàn)性二方面考慮外，還要注意方法本身的回收率。5、制備物均一性的鑒定一個制備物是否純，常以“均一性”表示。均一性是指所獲得的制備物只具有一種完全相同的成分。均一性的評價常須經(jīng)過數(shù)種方法的驗證才能肯定。如果某物質(zhì)所具有的物理、化學各方面性質(zhì)經(jīng)過幾種高靈敏度方法的鑒定都是均一的，那么大致可以認為它是均一的。當然，隨著更好的鑒定方法的出現(xiàn)，還可能發(fā)現(xiàn)它不是均一的。絕對的標準只有把制備物全部結(jié)構(gòu)搞清楚，并經(jīng)過人工合成證明具有相同生理活性時，才能肯定制備物是絕對純凈的。生物分子純度的鑒定方法很多，常用的有溶解度法、化學組成分析法、電泳法、免疫學方法、離心沉降分析法、各種色譜法、生物功能測定法，以及質(zhì)譜法等。第二節(jié)微生物制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)－、微生物菌種的選育與菌種保藏（一）菌種的分離與篩選1、菌種的分離（1）含菌樣品的收集根據(jù)微生物的生態(tài)特點，從自然界取樣，分離所需菌種，一般可從土壤中分離。

（2）富集培養(yǎng)收集到的樣品若含所需要的菌較多，可直接分離。若含所需要的菌很少，就需要經(jīng)過富集培養(yǎng)，使所需要的菌大量生長，以利篩選。再配合控制溫度、pH或營養(yǎng)成分即可達到目的。（3）菌種的純化在自然條件下，各種類型的菌混雜在一起生長，所以要進行分離，以獲得純種。菌種純化的方法一般采用稀釋分離法或劃線分離法。2、菌種的篩選