下游技术 综合
生物工程下游技术
⽣物⼯程下游技术⽣物⼯程下游技术⽣物⼯程下游技术的定义指从动植物与微⽣物的有机体或器官、⽣物⼯程产物（发酵液、培养液）及其⽣物化学产品中提取、分离、纯化有⽤物质的技术过程。
实质：是研究如何从混合物中把⼀种或⼏种物质分离出来的科学技术。
1.⽣化⼯程分离技术预处理结晶⼲燥离⼼法：离⼼过滤、离⼼沉降、超离⼼萃取法：有机溶剂、双⽔相、液膜、反胶团、超临界层析法：凝胶过滤层析、反相层析、亲和、疏⽔相互作⽤、聚焦、离⼦交换膜分离：微滤、超滤、反渗透、透析、电渗透2.⽣物物质常⽤的分离技术氨基酸：结晶和离⼦交换法蛋⽩质和多肽：离⼦交换层析、电泳糖类：吸附层析脂质：有机溶剂萃取、超临界流体萃取和层析抗⽣素：有机溶剂萃取、离⼦交换、结晶和吸附层析3. ⽣物分离⽅法的选择与评价原则：步聚少，次序合理，产品规格（注射，⾮注射），⽣产规模，物料组成，产品形式，产品稳定性，危害性，物性：溶解度、电荷、分⼦⼤⼩、功能团、稳定性、挥发性，废⽔处理4.浓缩率：浓缩程度⼀般⽤浓缩率(concentration factor)表达，是⼀个以浓缩为⽬的的分离过程的最重要指标。
浓缩率为m，mt=mx则⽬标产物未得到任何程度的分离纯化。
5.分离因⼦：分离因⼦⼜称分离系数。
产品中⽬标产物浓度越⾼，杂质浓度越低，则分离因⼦越⼤，分离效率越⾼。
6. 回收率：⽆论是以浓缩还是以分离为⽬的操作过程，⽬标产物均应以较⼤的⽐例回收, 回收率R：⽣物分离操作多为间歇过程（分批操作），若原料液和产品溶液的体积分别为VC和VP。
1 ⽣物产品与普通化⼯产品分离过程有何不同？2 设计⽣物产品的分离⼯艺应考虑哪些因素？3 分离纯化的回收率与浓缩率如何计算？4 现代⽣物分离⼯程研究⽅向有哪些特点？5 分离纯化指标有哪些?简述pH对发酵液过滤特性的影响，并举例说明。
答：（1） pH直接影响发酵液中某些物质的电离程度和电荷性质，因此适当调节pH值可以改善发酵液的过滤特性。
茅洲河下游综合整治与绿色清淤技术研究
茅洲河下游综合整治与绿色清淤技术研究茅洲河位于中国广东省佛山市顺德区，是珠三角地区的一条重要河流。
茅洲河下游地区经历了近年来城市化进程的快速发展，而这种发展给河道环境带来了一系列的挑战。
茅洲河下游的水质污染严重，河道内淤泥堆积严重，造成河道断流现象频繁发生。
为了改善茅洲河下游的水质和河道状况，提高河道的容水能力，需要进行综合整治和绿色清淤工作。
茅洲河下游的综合整治工作包括水质改善、生态恢复和河道疏导等方面。
为了改善水质，可以在河道两岸设置废水收集处理设施，将废水进行集中处理。
通过对废水进行处理，可以减少污染物的排放，提高水质。
还可以在茅洲河下游种植水生植物，利用水生植物的吸附作用，净化河道水质。
在生态恢复方面，可以修复沿岸湿地，增加湿地植被，提高水体的自净能力，并提供栖息地给水生动物。
在河道疏导方面，可以加宽茅洲河下游河道，增加河道的容水能力，减少断流现象的发生。
综合这些工作可以有效改善茅洲河下游的水质和生态环境。
在进行绿色清淤技术研究时，需要注意减少对环境的影响。
传统的清淤方法常常采用机械疏浚，但机械疏浚会对水体造成二次污染，并且疏浚过程会对河道生态环境造成一定破坏。
需要研究绿色清淤技术，减少对环境的破坏。
一种绿色清淤技术是利用生态堤坝来实现清淤。
生态堤坝是一种人造的河道防洪设施，可以在清淤的同时实现水质改善和生态修复。
生态堤坝的主要组成部分是水平雨水花园，其表面覆盖着多种植物。
雨水花园可以收集来自河道的雨水和污水，并通过植物的吸收和过滤，将水体中的污染物去除。
雨水花园还可以提供食物和栖息地给许多水生动物，有助于提高河道的生态环境。
生态堤坝还可以增加河道的容水能力，减少断流现象的发生。
另一种绿色清淤技术是利用微生物来加速淤泥降解。
可以向河道中添加一种活性微生物，利用微生物的代谢作用降解淤泥中的有机物质。
这种清淤方法对环境的影响较小，并且可以有效降解淤泥，提高河道的通畅度。
综合以上两种绿色清淤技术，可以在茅洲河下游进行综合的清淤工作。
生物工程下游技术 习题集
《生物工程下游技术》习题集绪论1.下游技术2.技术较适合于胞内活性物质和细胞碎片的分离。
3.技术在获取天然生物物质方面有独特的优势。
4.技术解决了生物大分子对PH、热、有机溶剂、金属离子等敏感的难题。
5.常用于生物大分子物质初步纯化的下游单元操作有：6.常用于小分子物质分离提取的下游单元操作有：7.常用于生物大分子物质高度纯化的下游单元操作有：8.常用于小分子物质高度纯化的下游单元操作有：9.某一目的蛋白在酵母中为分泌表达，该蛋白等电点为4.5,要求从发酵液中纯化得到固态的目的蛋白。
根据所学知识，设计一套较为合理的纯化工艺（画出工艺流程图）。
10.尽量减少分离提取的操作步骤，对于提高总收率是很重要的。
（）下游技术的理论基础1.以物理学过程为基础的分离操作，大致可分为平衡分离操作、拟平衡分离操作、非平衡分离操作。
其中，蒸发与干燥、萃取、结晶、离子交换都是，离心是，膜过滤是。
2.下游分离过程中，选择分离方法的依据是：3.从工程学的角度来说，物性差异越大，作为分离基础的实际利用价值越大。
（）4.分离操作中，属于平衡分离的操作，其最大分离度由平衡关系决定。
（）5.疏水性相互作用6.特异性相互作用预处理和固液分离1.改变发酵液过滤特性的主要方法有哪些？其主要机理如何？2.凝聚和絮凝、混凝3.下游技术对絮凝剂的化学结构的三个要求：、、。
4.发酵液中的高价金属离子，如Ca2+，Fe2+，Mg2+，分别采用、、去除。
5.发酵液中杂蛋白质的常采用、、方法去除。
6.发酵液中固液分离常采用、单元操作，优先考虑。
7.按照过滤机理不同，过滤操作可以分为和。
8.在澄清过滤中，起着主要的过滤作用，在滤饼过滤中，起着主要的过滤作用。
9.常用的离心设备：10.常用的过滤设备：微生物细胞破碎1.常用细胞破碎方法主要有：、、、、。
2. 常用细胞破碎方法(珠磨法、高压匀浆法、超声破碎法、酶溶法、化学渗透法)的原理、特点及适用性。
3. 举例说明采用多种破碎方法相结合提高破碎率的机理。
生物工程下游技术复习
*改变发酵液过滤特性的主要方法有哪些？ 其简要机理如何？ • 改善发酵液过滤特性的物理化学方法有：
调酸（等电点）、热处理、电解质处理、 添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加 反应剂及添加助滤剂等。 ① 降低液体粘度 根据流体力学原理，滤液通过滤饼的速 率与液体的粘度成反比，可见降低液体 粘度可有效提高过滤速率。
生物工程下游技术复习
下游技术产品的特性？
1.有些产品，在待处理物料中浓度很低，比杂质含 量还低，分离、纯化较困难。 2.小分子产品因分子结构简单，性质相对稳定，分 离技术可选范围较大。 3.产品性质限制下游技术的可选范围。 4.产品共存物有可能引起产物的破坏和降解，导致 发酵液的变质，给下游操作带来不必要的困难。
②调PH； ③加有机溶剂如酒精、丙酮等。
（3）吸附法 加入某些吸附剂或沉淀剂吸 附杂蛋白而除去。
生物工程下游技术复习
*发酵液预处理的目的是什么？主要有那几 种方法？ 预处理的目的： • 分离细胞、菌体和其它悬浮颗粒（细胞
碎片、核酸和蛋白质的沉淀物）， • 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。 调酸（等电点）、热处理、电解质处理、
• 过滤介质起着主要的过滤作用。适合于固体 含量少于0.1g/100ml、颗粒直径在5-100um的 悬浮液的过滤分离，如河水、麦芽汁、酒类 和饮料等的澄清。
生物工程下游技术复习
滤饼过滤： • 过滤介质为滤布，包括天然或合成纤维
织布、金属织布、石棉板、玻璃纤维纸、 合成纤维等无纺布。 • 当悬浮液通过过滤布时，固体颗粒被滤 布所阻拦而逐渐形成滤饼（或称滤渣）， 当滤饼至一定厚度时即起过滤作用。 • 悬浮液本身形成的滤饼起着主要的过滤 作用。适合于固体含量大于0.1g/100ml 的悬浮液的过滤分离。
生物工程下游技术1-15章复习
第一章绪论下游技术:对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物源料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术，通常称为下游技术，也称为下游工程或下游加工过程。
清洁生产(Cleaner Production)：是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。
它包括三方面内容，即清洁生产工艺(技术)、清洁产品、清洁能源。
清洁生产工艺是生产全过程控制工艺，包括节约原材料和能源，淘汰有毒害的原材料，并在全部排放物和废物离开生产过程以前，尽最大可能减少它们的排放量和毒性，对必须排放的污染物实行综合利用，使废物资源化。
第二章下游技术的理论基础利用物质性质上的差异，可以区分不同的物质，并可对包含多种成分的混合物进行分离和精制。
分类：以物理学过程为基础的分离操作，大致可分为以下三类，（1）平衡分离过程（2）拟平衡(速度差)分离操作（3）非平衡分离操作流体在分离场内的传递现象可用经典流体力学中动量（通量）传递，热量（通量）传递，和质量（通量）传递规律和作用于分离场外的外加势能来描述。
下游技术中的生物学过程（一)特异性相互作用(锁钥关系）生物分离过程的作用特征是生物高分子的特异性相互作用。
生物高分子能分辨特定物质，再与其可逆性结合，这种现象是非常排他性的、特异性的结合。
有时也被称为生物亲和力。
具有特异性相互作用的高分子主要有：酶、抗体、植物凝血素、抗生物素蛋白等结合性蛋白、肝素、明胶、核苷酸等。
（1）离子间的相互作用：氨基酸侧链的电荷引起的静电作用（2）氢键结合：配体含或原子，能和结合部位之间形成氢键（3）硫水性相互作用：配体上的非极性基团与结合部位侧面的非极性部分存在硫水性相互作用（4）对金属原子配位：结合部位的一部分和配体的一部分在同一金属上配位（5）弱共价键结合：醛基和羟基间形成半缩醛可逆性结合作用（除共价结合外）（二）亲和色谱（Affinity Chromatography）利用某些生物物质之间特异的亲和力进行选择性分离的色谱技术。
茅洲河下游综合整治与绿色清淤技术研究
茅洲河下游综合整治与绿色清淤技术研究1. 引言1.1 茅洲河下游综合整治与绿色清淤技术研究的背景茅洲河作为长沙市的一条重要河流，曾经是人们生活和生产的重要水源。
然而，随着城市化进程的加快和工业化程度的提高，茅洲河下游的水质受到了严重污染，成为了一个亟待解决的环境问题。
茅洲河下游污染主要表现在水体浑浊度高、化学需氧量、氨氮、总磷等指标超标严重，河岸两侧垃圾、废弃物堆积，水生态系统失衡，河道淤积严重等问题，严重威胁了茅洲河流域的生态环境和周边居民的生活质量。
为了改善茅洲河下游的水质和生态环境，进行综合整治和绿色清淤技术研究势在必行。
通过科学的方案设计和实施，评估效果和成本效益，有望为茅洲河下游的环境保护和可持续发展提供有效的支持。
因此，茅洲河下游综合整治与绿色清淤技术研究具有重要的现实意义和深远的发展价值。
1.2 研究意义茅洲河下游综合整治与绿色清淤技术研究具有重要的现实意义和科学价值。
茅洲河下游是闽江流域的一条重要支流，其水质直接影响着周边地区的生态环境和居民生活。
近年来，随着城市化进程的加快和工业化污染的不断增加，茅洲河下游水体污染问题日益严重，迫切需要进行综合整治和清淤工作。
本研究旨在通过应用绿色清淤技术，提高水体的净化效能，改善水质环境，保障人民群众的饮水安全。
本研究将探讨茅洲河下游综合整治方案设计及实施效果评估，为相关部门提供科学依据和技术支持，为实现水体清洁和可持续利用提供重要参考。
通过深入研究茅洲河下游的污染现状以及绿色清淤技术的应用效果，可以为其他类似水体的整治工作提供宝贵经验和启示，促进水生态环境的改善和持续发展。
茅洲河下游综合整治与绿色清淤技术研究的意义在于保护生态环境、改善水质、提高城市品质、促进可持续发展，具有重要的科学价值和社会意义。
希望通过本研究，能够为茅洲河下游的综合整治工作提供科学参考，为相关领域的研究和实践提供有益借鉴，共同推动水环境保护事业的发展。
2. 正文2.1 茅洲河下游污染现状分析茅洲河作为广东省珠江三角洲地区的重要支流，受到了长期的污染和生态环境破坏。
生物工业下游技术
生物工业下游技术生物工业下游技术名词解释和填空1.下游技术：对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等多种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术称为下游技术。
2.双水相萃取：是利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。
生化工程中得到广泛应用的双水相系统有：聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dex）体系，PEG/盐体系。
3.超临界流体萃取：超临界流体萃取是将超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取技术。
主要运用于食品添加剂、医药、香料等天然物质的萃取中。
4.反胶团萃取：反胶团萃取是表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水性集团自发地向内聚集而成的，内含微小水滴的，空间尺度仅为纳米级的集合型胶体。
反胶团萃取的优点：①具有很高的萃取率和反萃取率并具有选择性②分离浓缩可同时进行，过程简便③能解决蛋白质在非细胞环境中迅速失活的问题④可直接从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶⑤反胶团萃取技术成本低，溶剂可重复使用。
5.膜组件：膜分离装置的核心部分是膜组件，即膜的规则排列。
良好的膜组件应具备下列条件：①沿膜面流动情况好，以利于减少浓差极化。
②较大的膜面积与压力容器体积比，即单位体积中所含的膜面积较大。
③组件价格低④清洗和膜的更新方便⑤保留体积小，且无死角。
根据膜的形式和排列方式，可以把膜区分为管式、中空纤维式、平板式和螺旋卷绕式四种。
形式优点缺点管式易清洗，无死角，适宜于处理含固体较多的料液，单根管子可以调换保留体积大，单位体积中所含过滤面积较小，压降大中空纤维式保留体积小，单位体积中所含过滤面积大，可以逆洗，操作压力较低，动力消耗较低料液需要预处理，单根纤维损坏时，需要调换整个模件螺旋卷绕式单位体积中所含过滤面积大，换新膜容易料液需要预处理，压降大，易污染，清洗困难平板式保留体积小，能量消耗界于管式和螺旋卷绕式之间死体积较大6.超滤（UF）：凡是能截留相对分子量在500以上的高分子的膜分离过程叫超滤。
生物工程下游技术创新综合实验教学体系的建立
的专业人才。２ 世纪生物技术产业飞速发展 ， 生物技 ｌ 对
术 专业 人才 的培养 提 出 了更 高 的 要 求 。生 物 工程 下 游技 术 的应用性 很强 ， 同传 统 的 生物 专 业 课 程 相 比 ， 物 工程 生
下 游技术课 程 的教 学 面临 更 大 的 挑 战 。创 新 教 育 是 新世
容 ， 对贯 穿在 下游 技术 一般工 艺流 程 中所 有环 节 的实 只有 验 内容 ， 从头 至尾 的认 真思 考 和 操作 ， 能 够得 到最 终 的 才
（ 尔滨 师范大学 生命科 学与技术 学院 ， 尔滨 １０２ ） 哈 哈 ５ ０ ５ 摘 要： 生物工程 下游技术是 生物技 术 专业的核 心专业课 之一 ， 针对新 世 纪高等教 育发展 对创新 性教 育的要
求， 我们建立 了由综合性大 实验教 学模 块、 开放性 实验教 学模块和演示性 实验教 学模 块组成的生物工程下游技术创
起来， 系统化集成 ， 建立综合性大实验教学模块 ， 培养学生 综合运用知识的实践能力， 提高就业竞争力
我 们 以大 肠 杆 菌碱 性 磷 酸酯 酶 的分 离 、 化 为核心 ， 纯 建 立综合 性大 实验 教学模 块 ， 穿整个 下游 技术 一般工 艺 贯
教学模式的改革。《 生物工程下游技术》 作为生物技术专
新综合 实验教 学体 系， 旨在教 学中全面推 进对学生创新能力的培养与实践 ， 适应新世 纪高等教 育对生物技 术专业人
才 的培 养 需要 。 关键词 ： 物工程下游技术 ； 新 ； 生 创 实验 教 学 体 系 中 图分 类 号 ： ６ ２ ０ Ｇ ４ ． 文 献 标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ８— ７ ４ ２ ０ ）０—０ １ ０ １０ ６ １ （０ ９ １ ０ ７— ２
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目的
分离菌体和其他悬浮颗粒，除去部分可溶性杂质和 改变滤液的性质，以利于提取和精制后继各工序的顺利 进行。
方法选择
对于胞外产物，经预处理应尽可能使目的产物
转移到液相，然后经固液分离除去固相；
对于胞内产物，则应首先收集菌体或细胞， 经细胞破碎后，目的产物进入液相，随后再将细胞 碎片分离。
一 、发酵液过滤特性的改变
（二）改善发酵液过滤特性的物理化学方法
通过对发酵液进行适当的预处理，即可改善其流体
性能，降低滤饼比阻，提高过滤与分离的速率。
1. 降低液体粘度： 根据流体力学原理，滤液通过滤饼的速率与液体的 粘度成反比，降低液体粘度可有效提高过滤速率。注意加 热温度与时间，不影响产物活性和细胞的完整性。 有加水稀释法和加热法
5. 加入反应剂：
加入反应剂和某些可溶性盐类发生反应生成不溶
性沉淀，如CaSO4，AlPO4等。生成的沉淀能防止菌
丝体粘结，使菌丝具有块状结构，沉淀本身可作为 助滤剂，且能使胶状物和悬浮物凝固，改善过滤性 能；如发酵液中含有不溶性多糖物质，用酶将其转 化为单糖，以提高过滤速率。 不影响目的产物，可消除发酵液中某些杂质对过滤
原料
分离剂
产物
实例
过滤
沉降
过滤介质孔道小
密度差
+固体
固体+液体
麦芽汁过滤
污泥沉降，酵 母沉降
离心
旋风分离 静电除尘
密度差
密度差 荷电颗粒
含固液体
气体+固体或液体 气体+微细颗粒
离心力
惯性力 电场
液体+固体
气体+固体 或液体 气体+固体
晶体等分离
淀粉粉尘回收 含尘废气净化
2 ．分子识别
最典型：酶和底物的专一性结合。
钥匙和锁的关系。只有底物分子才能进入这个口 袋。酶分子正是通过对底物的多点识别才显示出 它高效、专一的底物识别功能。
第三章 发酵液的预处理
发酵液成分
微生物菌体及残存的固体培养基外，还有未被微生 物完全利用的糖类、无机盐、蛋白质，以及微生物的各 种代谢产物。
2. 调整pH
pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷 性质，适当调节pH值可改善其过滤特性。
氨基酸、蛋白质等电点的调节；在膜过滤中，发
酵液中的大分子物质易与膜发生吸附，通过调整pH值
改变易吸附分子的电荷性质，即可减少堵塞和污染； 细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在某个pH值下 也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤的进行。
3. 凝聚与絮凝
采用凝聚和絮凝技术能有效改变细胞、细胞碎
片及溶解大分子物质的分散状态，使其聚结成较
大的颗粒，便于提高过滤速率。另外，还能有效地除
去杂蛋白和固体杂质，提高滤液质量。
4. 加入助滤剂
助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏
松，滤速增大。悬浮液中大量的细微胶体粒子被吸附到 助滤剂的表面上，改变了滤饼结构，降低了过滤阻力。 常用的助滤剂 硅藻土、纤维素、石棉粉、白土、炭粒、淀粉等。 最常用的是硅藻土，使用时，通常细粒用量为500 g/m3； 中等粒度用量为700 g/m3；粗粒用量为700-1000 g/m3。
凝双重机理才能提高过滤效果，这种包括凝聚和絮凝机理
的过程，称为混凝。
（四）加入助滤剂
1）助滤剂： 最常用：—硅藻土 2）使用方法： – 在过滤介质表面预涂助滤剂 – 直接加入发酵液 – 也可两种方法同时兼用
（五）加入反应剂
不影响目的产物
作用机理： 加入反应剂和某些可溶性盐类发生反应生成不溶性沉 淀，生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状 结构，沉淀本身可作为助滤剂，并且能使胶状物和悬 浮物凝固，从而改善过滤性能。 正确选择反应剂和反应条件，能使过滤速率提高3-10倍
利用物质在溶剂中溶解度不同的分离。
如果在萃取溶剂中加入对原料中目标物质有特 异性作用的成分(萃取剂、抽提剂)，能达到高选 择性。
1．分子间相互作用
分子间的相互作用力除了众所周知的范德华力 氢键力等，近年来备受注目的分子间作用力是“ 疏水性”相互作用力，即在水性介质中，各分子 的疏水性相互作用的凝聚力，属于热力学性质。
pH对发酵液过滤特性的影响（重点）
（1） pH直接影响发酵液中某些物质的电离程度和电荷性 质，因此适当调节pH值可以改善发酵液的过滤特性。 （2）氨基酸和蛋白质在酸性条件下带正电，碱性条件下带 负电，等电点时净电荷为零，两性物质在等电点下的溶 解度最小，等电点沉淀法在生物工业分离中广泛使用。 （3）如味精生产，利用等电点沉淀法提取谷氨酸，一般蛋 白质也在酸性范围达到等电点；膜分离中可通过调整pH 值改变易吸附分子的电荷性质，减少膜堵塞和膜污染； 此外，细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在特定pH下也可 能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤进行。
溶解度差异
分子大小不同 电场中迁移度差 膜中渗透速度差 膜中透过速度差 渗透压
固体、液体
液体 液体 液体 液体 液体
液体（水）
凝胶 电场 膜 膜 膜
液体+固体
液体+固体凝胶 液体 液体+蒸汽 两种液体 两种液体
麦芽汁制造
蛋白质分离 蛋白质分离 乙醇分离 酶蛋白分离 海水淡化
过程名称 机械分离：
原理
第二章
下游技术的理论基础
第一节
一、基础物性
下游技术中的物理学过程
“分离”可利用各种物质固有性质的差异。物性 差异越大，利用价值越大。 二、分类 以物理学过程为基础的分离操作，大致可分为以下三 类： 1．平衡分离过程 建立在相平衡关系上的。利用相的组成差别进行 混合物体系的分离。表2-1为平衡分离的代表性单元 操作。
的影响，提高过滤速率。
（三）凝聚与絮凝
凝聚和絮凝技术能有效地改变细胞、菌体和蛋白质等胶体 粒子的分散状态，使聚集起来，增大体积，以便于过滤， 常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理中。 通常发酵液中细胞或菌体带有负电荷，由于静电引力的 作用使溶液中带相反电荷的粒子（即正离子）被吸附在其周 围，在界面上形成了双电层。但是这些正离子还受到使它们 均匀分布开去的热运动的影响，具有离开胶粒表面的趋势， 在这两种相反作用的影响下，双电层就分裂成两部分。
工业上使用的絮凝剂
1）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； 2）无机高分子聚合物，如聚合铝盐、聚合铁盐等；
3）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。
絮凝的效果与絮凝剂的加量、相对分子质量和类型、
溶液的pH、搅拌转速和时间等因素有关。在絮凝过程中， 常需加入一定量助凝剂以增加絮凝效果。
较多的絮凝剂有助于增加桥架数量，但过多的添加量 反而会引起吸附饱和，絮凝剂争夺胶粒而使絮凝团的粒径 变小，絮凝效果下降。
3、混 凝
对于带负电荷的菌体或蛋白质来说，采用阳离子型高分子 絮凝剂同时具有降低胶粒双电层电位和产生吸附桥架的双 重机理；
对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂，要采用凝聚和絮
发酵液
下 游 加 工 过 程 的 一 般 流 程
预处理 —— 产 品 的 收 得 率 和 质 量 控 制 。
提取 精制
（加热、调pH、絮凝）
细胞分离 （过滤、离心分离、膜分离) 细胞破碎 （匀浆、研磨、酶解） 细胞碎片分离 初步纯化
胞 外 产 物
胞 外 产 物
（离心分离、双水相萃取、膜分离）
（沉淀、吸附、萃取、超滤、结晶）
（一）微生物发酵液的特性
①发酵产物浓度较低，大多为1％一10％，悬浮液
中大部分是水； ②悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大； ③固体粒子可压缩性大； ④液相粘度大，大多为非牛顿型流体；
⑤性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生
物污染、蛋白酶水解等作用的影响。
这些特性使得发酵液的过滤与分离相当困难。
生物工程下游技术
第一章 绪论
下游加工过程在生物技术中的地位
组成：
下游加工过程是生物技术的重要组成部分，发酵液或 反应液需要经过下游加工过程才能成为成品 费用：
传统发酵工业中下游部分的费用占整个工厂投资费用 的60％，而对重组DNA生产蛋白质等基因工程产品， 下游加工的费用可占整个生产费用的80％－90％
2．拟平衡分离操作
在混合物体系本身所占有的空间之外加一个能引 起物质分离的势能场，在它的作用下，形成分离场 如表2-2所示。 3 ．非平衡分离操作
除 1、2以外的均划归其中，利用物质移动速度 差和广义的、基于“屏蔽效应”的分离操作。 如表2-3所示。
第二节 下游技术中的化学过程
一、化学性分子识别 液液萃取：
3. 第二代生物技术
以20世纪40年代出现的青霉素产品为代表。 无菌空气制备技术、大型好氧发酵装臵开发
一大批通风发酵技术产品相继投入了工业生产，如 抗生素（链霉素）、氨基酸（谷氨酸）、有机酸 （核酸、柠檬酸）、酶制剂（淀粉酶）、微生物多 糖和单细胞蛋白等。
4. 第三代生物技术
以20世纪70年代末崛起的DNA重组技术及细胞融合 技术为代表。 生物技术在其主要领域：基因工程、酶工程、细胞 工程和微生物发酵工程取得了长足进步，一批高附加 值的产品开始面世，如乙肝疫苗、干扰素等。 80年代，发现了一大批生理功能性物质，如活性糖 质、活性肽、高度不饱和脂肪酸等，生物技术在深度 和广度上都取得了很大的进展。
下游技术（工程） （downstream processing）： 对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、 动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生 产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制 目的成分，最终使其成为产品的技术。
下游加工过程的重要性。（组成、费用和关注程 度）
生物工业下游技术的发展历程 1. 古代酿造业