生物制药下游技术-第三章-最新
生物工程下游技术思考题答案
⽣物⼯程下游技术思考题答案⼀．绪论1、从某⼀动物培养的细胞中分离某⼀抗体(⼀蛋⽩的代表）的⼀般⼯艺过程。
答：⽣物⼯程下游技术的⼀般⼯艺过程（p12）2、分离纯化某⼀酶制剂的主要步骤和结果如下表：（（2）亲和层析的原理是什么？3、产品的分离提取⼯艺应考虑那些因素？答：⽣物分离过纯化过程的选择准则（P16）①步聚少，成本低②次序合理③产品规格（注射，⾮注射）④⽣产规模⑤物料组成⑥产品形式固体：适当结晶，液体：适当浓缩⑦产品稳定性⑧物性溶解度，分⼦电荷，分⼦⼤⼩，功能团，稳定性，挥发性⑨危害性⑩废⽔处理第⼆章发酵液预处理1．沉降速度离⼼的原理。
（p15）答：沉降速度法：主要⽤于分离沉降系数不同的物质。
2．沉降平衡离⼼的原理。
（p15）答：沉降平衡法：⽤于分离密度不同的物质。
如梯度密度离⼼。
3．差速离⼼的概念。
（p15）答：采⽤不同的转速将沉降系数不同的物质分开的⽅法。
4． rpm与RCF的换算关系。
5.已知某⼀离⼼机的转⼦半径为25cm，转速为1200r/min，计算相对离⼼⼒为多⼤？第三章细胞破碎1除去发酵液杂蛋⽩质的常⽤⽅法有那些？答：杂蛋⽩质的除去（p6）(1) 沉淀法：蛋⽩质是两性物质，在酸性溶液中，能与⼀些阴离⼦（三氯⼄酸盐、⽔扬酸盐）形成沉淀；在碱性溶液中，能与⼀些阳离⼦（Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+等）形成沉淀。
(2) 变性法：使蛋⽩质变性的⽅法很多，如：加热，调节pH，有机溶剂，表⾯活性剂等。
其中最常⽤的是加热法。
(3) 吸附法：加⼊某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋⽩质⽽除去。
2产品的分离提取⼯艺应考虑那些因素？答：(1) 是胞内产物还是胞外产物；(2) 原料中产物和主要杂质浓度；(3) 产物和主要杂质的物理化学特性及差异；(4) 产品⽤途和质量标准；(5) 产品的市场价格；(6) 废液的处理⽅法等。
3发酵液过滤与分离的困难的原因及解决⽅法。
答：第⼀节发酵液过滤特性的改变微⽣物发酵液的特性可归纳为： (P3)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。
生物工业下游技术
膜（膜材料和膜制造工艺）、树脂（离子交换树脂和大网格树脂）和凝胶（琼脂糖凝胶为基质，与各种配基结合后制成各种色谱分离介质）是目前主要的新型分离介质。
各种分离纯化技术相互结合、交ห้องสมุดไป่ตู้、渗透，形成子代分离技术。如膜技术和萃取、蒸馏、蒸发技术相结合形成了膜萃取技术、膜蒸馏及渗透蒸发技术；色谱技术与离子交换技术等结合形成了离子交换色谱、等电聚焦色谱等。
（匀浆、研磨、酶解）
（离心分离、双水相萃取、膜分离）
（重结晶、离子交换、色谱分离、膜分离）
（浓缩、无菌过滤、干燥、成型）
胞内产物
提取
精制
——产品的收得率和质量控制。
下游工艺过程决定于产品的性质和要求达到的纯度
如产品为菌体本身，则工艺比较简单，只需经过滤、得到菌体，再经干燥就可，如单细胞蛋白的生产。 如可以从发酵液直接提取，则可省去固液分离步骤。 如为胞外产物则可省去细胞破碎步骤。
其他新型分离技术
高度分离纯化技术
初步分离纯化技术
细胞破碎技术
固液分离技术
其他新型分离技术
高度分离纯化技术
初步分离纯化技术
细胞破碎技术
固液分离技术
其他新型分离技术
高度分离纯化技术
初步分离纯化技术
细胞破碎技术
固液分离技术
其他新型分离技术
生物技术下游加工过程的一般流程和单元操作
4. 第三代生物技术
20世纪80年代以来，生物工业下游技术进步很快，出现了很多新概念、新技术、新产品和新装备。大致可分为以下几大类：
（1）固液分离技术 （2）细胞破碎技术 （3）初步分离纯化技术 （4）高度分离纯化技术 （5）其他新型分离技术
(新)基因工程制药中常用的上、下游技术
外源基因表达常用的宿主细胞
• 大肠杆菌表达系统
• 优点：遗传背景、代谢途径和表达机制清楚； 易于遗传学操作；生长迅速；异源蛋白的高效 表达;也可以分泌型表达 • 缺点：潜在致热源；蛋白质不分泌到培养基中； 无翻译后修饰系统；异源蛋白而易形成包函体
外源基因表达常用的宿主细胞
• 枯草芽孢杆菌表达系统
基因工程制药中
常用的上、下游技术
基因工程药物: 利用基因工程技术生产人体健康所需 的、难以用传统方法制取的蛋白质、多肽 和基因等药物。 基因工程药物包括: 基因工程治疗药物，基因工程抗体和 疫苗，基因治疗药物，基因工程诊断试剂 等。
基因工程药物生产的基本过程
• 获得目的基因→目的基因克隆→构 建重组表达载体→构建、筛选基因 工程细胞→工程细胞培养→表达产 物的分离、纯化→除菌过滤→半成 品检定→成品检定→包装。
重组子的鉴定
• 1. 根据重组子的特征鉴定
DNA分子的大小、酶切图谱、PCR扩 增片断、DN、RT-PCR
• 3. 根据翻译产物鉴定
蛋白电泳、ELISA、Westhern、RIA
异源蛋白在大肠杆菌中的表达形式
包涵体型表达
• 包涵体形成的机理：
融合蛋白的专一性切割位点
• 溴化氰: M↓ • 凝血酶: LVPR↓GS • 凝血因子 Xa: IEGR↓ • 肠激酶: DDDDK↓ • PreScissionTM protease: EVLFQ↓GP • Genenase I TM: PGAAHY↓ • TEV protease: ENLYFQ↓ G
醇积累导致异源蛋白合成不足。
外源基因表达常用的宿主细胞
• 动物细胞表达系统 CHO、COS、3T3
• 优点：可分泌异源蛋白；正确的糖基化
生物技术制药复习知识点
生物技术制药复习知识点第一章绪论1.生物制药的研究内容包括基因工程制药, 细胞工程制药, 酶工程制药和发酵工程制药。
2.生物技术制药, 是采用现代生物技术人为地创造一些条件, 借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医药品。
3.生物技术药物, 是采用DNA 重组技术、单克隆抗体技术或其它生物新技术研制的蛋白质、治疗性抗体或核酸类药物。
4.生物药物, 指包括生物制品在内的生物体的初级和次级代谢产物或生物体的某一组成部分, 甚至整个生物体用作诊断和治疗的医药品。
5.现代生物药物四种类型: ①应用DNA重组技术制造的基因重组多肽、蛋白质类治疗剂。
②基因药物, 如基因治疗剂、基因疫苗、反义药物和核酶等。
③来自动植物和微生物的天然生物药物。
④合成与部分合成的生物药物。
6.生物药物按功能用途分为三类: 治疗药物, 预防药物和诊断药物。
7.生物技术药物的特性：分子结构复杂, 具种属特异性, 治疗针对性强、疗效高, 稳定性差, 基因稳定性, 免疫原性、重复给药会产生抗体, 体内半衰期短, 受体效应, 多效性和网络效应, 质量控制的特殊性, 生产系统的复杂性。
8.生物技术制药特征：高技术, 高投入, 长周期, 高风险, 高收益。
9.基因诊断: 指采用分子生物学的方法在DNA水平或RNA水平对基因的结构和功能进行分析从而对特定的疾病进行诊断。
第二章基因工程制药1.利用基因工程技术生产药品的优点: （1）可以大量生产过去难以获得的生理活性蛋白和多肽（如胰岛素、干扰素、细胞因子等）, 为临床使用提供有效的保障；（2）可以提供足够数量的生理活性物质, 以便对其生理、生化和结构进行深入的研究, 从而扩大这些物质的应用范围；（3）利用基因工程技术可以发现、挖掘更多的内源性生理活性物质；（4）内源性生理活性物质在作为药物使用时存在的不足之处, 可通过基因工程和蛋白质工程进行改造和去除；（5）利用基因工程技术可获得新型化合物, 扩大药物筛选来源。
生物工程下游技术
动物生物反应器一、概述1、生物反应器：生物反应器是利用生物体所具有的生物功能，在体外或体内通过生化反应或生物自身的代谢获得目标产物的装置系统、细胞、组织器官等等。
2、内容：生物反应器听起来有些陌生，基本原理却相当简单。
胃就是人体内部加工食物的一个复杂生物反应器。
食物在胃里经过各种酶的消化，变成我们能吸收的营养成分。
生物工程上的生物反应器是在体外模拟生物体的功能，设计出来用于生产或检测各种化学品的反应装置。
或者说，生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，是一种生物功能模拟机，如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。
生物反应器（bioreactor）经历了三个发展阶段：细菌、细胞基因工程、转基因动物生物反应器。
转基因动物生物反应器的出现之所以受到人们极大的关注，是因为它克服了前两者的缺陷，即细胞基因工程产物往往不具备生物活性，必须经过糖基化、羟基化等一系列修饰加工后才能成为有效的药物，而细胞基因工程又因为的培养条件要求相当苛刻、成本太高而限制了规模生产。
另外，转基因动物生物反应器还具有产品质量高、容易提纯的特点。
一般把目的片段在器官或组织中表达的转基因动物叫做动物生物反应器。
几乎任何有生命的器官、组织或其中一部分都可以经过人为驯化为生物反应器。
从生产的角度考虑，生物反应器选择的组织或器官要方便产物的获得，例如乳腺、膀胱、血液等，由此发展了动物乳腺生物反应器、动物血液生物反应器和动物膀胱生物反应器等。
其中，转基因动物乳腺生物反应器的研究最为引人注目。
二、动物生物反应器的介绍1、转基因动物与生物反应器转基因动物是指经人的有意干涉,通过实验手段, 将外源基因导入动物细胞中,稳定地整合到动物基因组中,并能遗传给子代的动物。
Palmiter等(1982)将含有小鼠金属巯蛋白基因启动子的DNA片断与大鼠生长激素基因融合,用微注射的方法导入小鼠受精卵,移植给受体,产下了21 只仔鼠,6 只比同窝仔鼠生长快,10 时体重比同窝正常鼠大1 倍,成功地获得了超级小鼠。
2024最新-生物制药 生物制药的职业生涯规划书【通用8篇】
生物制药生物制药的职业生涯规划书【通用8篇】生物制药到底是一个什么专业，就业前景如何？它山之石可以攻玉，本文是爱岗敬业的小编枫给大伙儿收集的8篇生物制药的职业生涯规划书，仅供借鉴，希望大家能够喜欢。
生物制药的职业生涯规划书篇一第一章认识自己1、个人基本情况2、职业兴趣：喜欢有计划的工作，现在正致力于自己才干和能力的增长；喜欢独立思考并喜欢应用自己的思维解决问题；喜欢与有精神内涵的人共同探讨人生哲学；天生好学，并相信学无止境。
3、职业能力：不太喜欢做与人打交道的工作，认为人是活的，活的东西比死的麻烦的多。
希望从事与自己专业有关的工作，希望自己所学知识能得到认可。
希望从事稳定的工作，有一份稳定的收入。
4、个人特质：对工作极其负责，对自己要求较严格。
动手能力较弱，认为擅长理论研究与建立。
不擅长繁复的工作，喜欢简明的任务，认为这样才有效率。
5、职业价值观：对工作没有太大的挑剔，希望薪金高一点，有点社会地位更好。
任劳却不任怨。
6、特长和资源：小结：一个人应该学会取长补短。
精力旺盛、热情、性情平和、乐于助人、忠诚、责任心强、富于创新精神、工作和生活井然有序是我的优点；可也存在着有时过于理想话，据个人价值观进行判断，容易做出草率的决定和有着对于批评比较脆弱的缺点。
努力改变能改变的，适应不能改变的。
对于外部环境因素，只有让自己适应它，抓住机遇，迎接挑战。
个人能力是有限的，但相信，通过努力是可以优化的，一个有点头脑并且努力的人，总能找到自己的价值！二、职业分析：(1)家庭环境分析：(2)学校环境分析：甘肃农业大学历史悠久，底蕴丰富。
食品科技学院学风良好，注重学生学习文化知识的同时也注重动手能力，全面提高促进学生的德智体美劳的全面发展。
(3)社会环境分析：中国政治稳定，经济持续发展。
在全球经济一体化环境中的重要角色。
经济发展有强劲的势头，加入WTO后，有大批的外国企业进入中国市场，中国的企业也将走出国门。
目前生物工程处在起步阶段，社会对于此类人才需要比较大的，特别是我国的生物技术还不是很先进的情况下，具有一定能力的高水平毕业生一定会得到企事业的青睐。
2020年(生物科技行业)生物工程下游技术
（生物科技行业）生物工程下游技术湖北省高等教育自学考试大纲课程名称：生物工程下游技术课程代码：6705第壹部分课程性质和目标壹、课程性质和特点生物工程下游技术这门课程适合于理工科专业生物工程专业进行学习。
本课程的内容更多的涉及到工业应用。
下游技术是对于由生物界自然产生的生物体或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应、微生物转化等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工且精制目的成分，最终使其成为产品的技术，也称为下游工程或下游加工过程，是生物技术产品产业化的必经之路。
目前所指的下游技术大多数属于“物质分离”范畴。
主要研究的是物质分离的方法原理及相关的仪器设备。
生物工程下游技术这门课程涉及到物理，化学，生物化学，发酵工程，生物工程和设备等多门学科。
二、课程目标和基本要求通过学习生物工程下游技术这门课程应掌握以下基本知识点：1.生物工程下游技术的研究对象和发展历程2.下游技术的理论基础3.发酵液预处理，微生物细胞破碎方法和设备4.溶剂萃取和浸取，超临界流体萃取，双水相萃取，反胶团萃取，膜分离过程，液膜分离，离子交换法，色谱法等主要分离单元操作技术及分离过程的特点，工艺设计和设备选型通过学习了解各种分离方法的原理，适用范围，熟悉常用分离设备的操作，在实际应用中能够选择合适的分离方法对仪器进行操作达到分离的目的。
通过学习，具备对生物产品的分离、纯化技术的应用能力，及对生物物质提纯最佳方案的设计能力。
三、和本专业其他课程的关系本课程的内容更多的涉及到工业应用。
下游技术对各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工且精制目的成分，最终使其成为产品的技术。
在生物工程专业课程的学习中，是壹门将生物工程上游技术应用到实际生产中所需要借助的手段。
《物理学》，《无机化学》，《有机化学》，《物理化学》等基础课是这门课程的基础，《微生物学》，《生物化学》，《酶工程》，《发酵工程》，《生物工程和设备》等专业课的知识也会运用到这门课程中，其后继课程有《发酵工厂设计》等。
生物工程下游技术_理学课件PPT模板
第二讲生物工程下游 技术的理论基础
第二讲生物工程下 游技术的理论基础
第二讲1 第二讲2 第二讲理论与实践的讨论 第二讲课件 第二讲生物工程下游技术理论基础
第三讲生物工程产品 的设计之一疫苗类产 品
第三讲生物工程产品的 设计之一疫苗类产品
第三讲1 第三讲2 第三讲3 第三讲讨论 第三讲 疫苗类产品设计的测试
感谢聆听
生物工程下游技术_理 学
演讲人
2 0 2 x - 1物工程下游技 术的理论基础 第三讲生物工程产品的 设计之一疫苗类产品
第一讲绪论
第一讲绪论
第一讲之1什么是生物工程下游技术 第一讲之2生物工程下游技术的一般知识及课程设置 第一讲之3生物工程下游技术常用的设备 第一讲讨论题目 入门测试
生物工业下游技术复习要点
生物工业下游技术复习要点第一章绪论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。
生化分离工程:生物化工产品通过微生物发酵过程、酶反应过程或动植物细胞大量培养获得，从上述发酵液、反应液或培养液中分离、精制有关产品的过程.2.生物工业下游技术一般工艺过程3.生物工程下游技术大致可分为4个阶段：(1)预处理和固液分离：固液分离以除去发酵液中的不溶性固形物杂质和菌体细胞。
过滤和离心相比，无论是投资费用还是运转费用，前者都要小得多，因而首选方法应是过滤。
(2)提取(初步分离)：目的是除去与产物性质差异较大的杂质，是目的产物要求有较大浓缩比的过程。
(3)精制(高度纯化)：目的是去除与产物的物理化学性质比较接近的杂质。
通常采用色谱分离，结晶特别是重结晶。
(4)成品制作：成品形式与产品的最终用途有关，有液态产品也有固态产品，美观的产品形态也是产品档次的一个标志。
4.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1.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。
（2）拟平衡(速度差)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。
（3 ）非平衡分离操作：1、2以外均划归其中，利用物质移动速度差和广义的、基于“屏蔽效应”的分离操作。
生物制药下游纯化技术概述
生物制药下游纯化技术概述生物技术通过微生物和细胞培养的使用，是高价值产品的主要来源，且目前制药行业已可大规模地生产，用于不同疾病的治疗。
但无论是通过植物、动物组织、微生物或细胞培养生产，所需的产物通常会存在于相当复杂的料液流体中，需要大量的纯化过程。
所以，在生物科技行业，下游处理部门的生物化学家和化学工程师面临着诸多的挑战。
他们一般在研发阶段使用不同的实验室规模纯化方法，然后再将工艺放大至生产规模，且方法必需经济、高效、快速，以加快产品上市时间。
在生物性产品的工业化生产过程中，由于产品来源以及产品本身的差异，其下游工艺会有很大的差异，所以，每种工艺都必需根据产品的特性及其收获或纯化来源而“量体裁衣”。
本文将简单介绍下游工艺不同阶段所使用的常规技术。
❶发酵液收获下游工艺的第一步是从发酵液中分离生物质。
于细胞内表达的目的蛋白通常为可溶性蛋白，但有些情况下也可能是不溶性的包涵体。
生物质回收常采用制备型离心方法，但现在更倾向于使用有不同孔径选择的切向流过滤系统，孔径规格包括0.2、0.45及0.65μm。
处理时，需选择合适的孔径，以防止处理液中的微粒会进入膜孔，导致滤液流速的显著降低，也通过调节工艺条件控制这一现象，获得优化的进样、滤液流速以及跨膜压。
发酵液的组成会显著影响滤液流速，比如用于控制发酵过程中起泡现象的消泡剂，这种疏水性化合物会快速吸附到膜表面，导致通量降低。
在特定的工艺条件下，某些消泡剂还会从溶液中析出，形成不溶性的微粒，堵塞膜孔。
所以，在选择发酵工艺的消泡剂时，必需考虑到后续步骤。
在细胞收获过程中，通过向细胞浓缩液中补加合适的溶液，即可对细胞进行漂洗（洗滤），该过程也可维持细胞悬液所需的pH或离子强度，避免细胞裂解。
洗滤也可以去除工艺料液中的可溶性杂质。
该步骤通常在细胞浓缩达到特定值而通量迅速降低时进行。
❷细胞裂解及裂解液澄清收获的细胞团块可在高压条件下进行机械破碎，释放所需的产物以进行进一步的处理。
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路线二 清液－胞外产物
路线一B 包含体
细胞破碎 碎碎片片分分离离
路线一A
溶解(加加盐盐酸酸胍胍、、脲脲)
粗分离(盐盐析析、、萃萃取取、、超超过过滤滤等等)
复性
纯化( 层层析析、、电电泳泳)
脱盐(凝凝胶胶过过滤滤、、超超过过滤滤) 浓缩(超超过过滤滤)
精制( 结结晶晶、、干干燥燥)
▪ 概述
▪ 微生物或动植物细胞在合适的培养基，ＰＨ值，温度和通气
▪ 常用的方法为过滤和离心分离等化工单元操作。
▪ 发酵液的固液分离
5、常见的固液分离方法
▪ 离心沉降 ▪ 微孔膜过滤 ▪ 双水相萃取 ▪ 泡沫分离法 ▪ 避开固液分离的探索－扩张床吸附
▪ 发酵液的固液分离
影响过滤的因素
▪ 菌种：真菌，放线菌，细菌 ▪ 培养基：黄豆，花生，淀粉，后期加油，培养基未用
▪ 发酵液的固液分离
错流过滤
料液
浓悬浮液 或回流液
滤液或透过液
过滤介质或滤膜
微滤过程示意图,料液快速经过薄膜,以减少形成滤饼
平抛式
a介质阻力大 b 不能得到干滤饼 c 需要大的膜面积 d 收率高 （97-98%） e 质量好 f 减少处理步聚 g 染菌罐也能进行处 理
管式
分为: 液－液分离的连续式管式离心机 液固分离的间歇式管式离心机。 结构简单 转速很高 有利于蛋白质的分离 间歇操作
心机。
▪ 最大离心力强度可达6000 ▪ 操作温度可达300℃ ▪ 操作压力一般为常压 ▪ 常用于胰岛素，细胞色素，胰酶的分离等。
碟式
是一种应用最为广泛的离心机 有一个密封的转鼓，内装十至上百个锥顶角 为60~100゜锥形碟片。 固体的沉降距离极短，分离效果较好。 碟片间的距离一般为0.5~2.5mm,与被分离 物料的性质有关。
▪ 悬浮液的预处理
絮凝剂应用优化
▪ 用量控制 最佳用量为粒子表面积约有一半被 聚合物
覆盖时所用的絮凝剂量。
▪ pH 控制。 ▪ 固体浓度与粒子尺寸分布。 ▪ 电解质含量。 ▪ 后续工艺要求。
▪ 悬浮液的预处理
（2）杂蛋白质的其它去除方法
▪ 蛋白质一般以胶体状态存在于发酵液中，胶体粒子的
稳定性和其所带电荷有关。和氨基酸等两性物质一样， 蛋白质在酸性溶液中带正电荷，在碱性溶液中带负电 荷，而在某一pH下，净电荷为零，溶解度最小，可使 其产生沉淀而除去，称为等电点沉淀法。
螺旋式
螺旋卸料沉降离心机 有立式和卧式两种 卧螺机是一种全速旋转，连续进 料，分离和卸料的离心机。 最大离心力强度可达6000 操作温度可达300℃ 操作压力一般为常压 常用于胰岛素，细胞色素，胰酶 的分离等。
▪ 发酵液的固液分离
螺旋式
▪ 螺旋卸料沉降离心机 ▪ 有立式和卧式两种 ▪ 卧螺机是一种全速旋转，连续进料，分离和卸料的离
▪ 全发酵液提取
一种新型的生物分离技术概念被提出：集成化分离技 术，即对已有的两种或两种以上的单元操作进行有效的组 合，组成一种有效的单元操作，以达到提高产品收率、缩 短纯化步骤、降低纯化费用和投资成本的目的。
基于以上两点，20世纪90年代人们发展了一种集成 化分离技术—扩张床吸附技术。
▪ 全发酵液提取
▪ 发酵液的固液分离
碟片式离心机
▪ 是一种应用最为广泛的离心机 ▪ 有一个密封的转鼓，内装十至上百个锥顶角为60~100
゜锥形碟片。
▪ 固体的沉降距离极短，分离效果较好。 ▪ 碟片间的距离一般为0.5~2.5mm,与被分离物料的性质
有关。
▪ 发酵液的固液分离
包含体产物分离工艺
（牛生长激素分离提取）
▪ 柠檬酸发酵液，采用加热至80℃以上，使蛋白质变性凝固
和降低发酵液粘度，从而大大提高了过滤速度。
吸附作用
▪ 利用吸附作用也可除去蛋白质。 ▪ 四环类抗生素生产中，采用黄血盐和硫酸锌的协同作用生
成亚铁氰化锌钾K2Zn3[Fe(CN)5]2的胶状沉淀来吸附蛋白质， 利用此法除蛋白质已取得很好的效果。
▪ 发酵液的固液分离
7、固液分离设备
▪ 板框 ▪ 鼓式真空过滤机 ▪ 错流过滤 ▪ 离心机 ▪ 平抛式 ▪ 管式 ▪ 多室 ▪ 蝶式 ▪ 螺旋式
板框压滤机
板框压滤机的过滤推动力来自泵产生的液压或进料贮槽中的气压。 它最重要的特征是通过过滤介质时产生的压力降可以超过0.1MPa,这是真空 过滤器无法达到的。 板框压滤机已有很长历史。
发酵液的预处理和固液分离
▪ 悬浮液的预处理
2、预处理的目的
▪ 预处理的目的主要有三个： ▪ ⑴改变发酵液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物的速
度，提高固液分离器的效率；
▪ ⑵尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）； ▪ ⑶去除发酵液中的部分杂质，以利于后续各步操作。
发酵液的预处理和固液分离
▪ 聚丙烯酸类阴离子絮凝剂和聚苯乙烯类衍生物。 ▪ 无机高分子聚合物也是较好的一类絮凝剂，如聚合铝盐和聚合铁盐等。 ▪ 天然有机高分子絮凝剂，如壳聚糖和葡聚糖等聚糖类，还有明胶、骨胶、
海藻酸钠等。
▪ 微生物絮凝剂是近年来研究和开发的新型絮凝剂，它是一类由微生物产生
的具有絮凝细胞功能的物质。主要成分是糖蛋白、粘多糖、纤维素及核酸 等高分子物质。微生物絮凝剂和天然絮凝剂与化学合成的絮凝剂相比，最 大的优点是安全，无毒和不污染环境。
比阻rB，是操作压力差的函数，一般可用下式表示。
改善过滤方法
▪ 助滤剂：质地坚硬不可压缩性固体
机理：表面吸附胶体及不可压缩型格子结构 使用方法： a 预先制成滤饼 b 助滤剂混入悬浮液中一起过滤 常用助滤剂：硅藻土，珍珠岩，活性炭 应用优化因素 a 单位质量助滤剂的滤液最大产量 b 使用周期 c 流速
▪ 悬浮液的预处理
蛋白质的变性
▪ 蛋白质从有规则的排列变成不规则结构的过程称为变性。
变性蛋白质溶解度较小。
▪ 最常用的使蛋白质变性的方法是加热。加热还能使液体粘
度降低，加快过滤速度。
▪ 链霉素生产中，采用调pH至酸性（pH3.0），加热至70℃，
维持半个小时的方法来去除蛋白质，能使过滤速度增大 10-100倍，滤液粘度可降低1/6。
发酵罐
搅拌混合罐 缓冲液
离心机
下相
高压匀浆器
粗包含体
搅拌混合罐 EDTA
细胞壁溶解酶缓冲液
水
搅拌混合罐 盐酸胍 空气
上相
水
超滤器
凝胶过滤柱 透析器
滤液
缓冲液
超滤器 滤液
▪ 二、全发酵液提取
全发酵液提取
▪ 1.用膜技术进行全发酵液提取 ▪ 2.用双水相萃取进行全发酵液提取 ▪ 3.用扩张床吸附进行全发酵液提取
扩张床吸附技术
扩张床（Expanded bed）亦称膨胀床是发展中的吸附分离技术。 九十年代初，英国剑桥大学的H.A.Chase等通过对吸附剂本身 物理性质的改进及对层析柱和流体分布器的精心设计，得到 了稳定、返混小的扩张床。 扩张床吸附集澄清、浓缩和初步纯化于一体的分离纯化技术。 可以减少离心或过滤等单元操作步骤，节约操作周期。提高 目标产物的收率，降低了分离纯化的成本，被称为近几十年 来出现的第一个新的单元操作。随着商业化吸附剂和装置的 出现，愈来愈多地引起人们的兴趣和关注。
搅拌（或厌气）等发酵条件下进行生长和合成生物活性物质， 因为在其培养（发酵）液中包含了菌（细胞）体，胞内外代 谢产物，胞内的细胞物质及剩余的培养基残分等。
▪ 不管人们所需要的产物是胞内的还是胞外的或是菌体本身，
都首先要进行培养液的预处理和菌体回收，只有将固，液分 离开，才能从澄清的滤液中采用物理、化学的方法提取代谢 产物，或从细胞出发进行破碎、碎片分离和提取胞内产物。
▪ 在枯草杆菌发酵液中，常加入氯化钙和磷酸氢二钠，这两
者本身生成庞大的凝胶，把蛋白质、菌体及其它不溶性粒 子吸附并包裹在其中而除去，从而加快了过滤速度。
高价无机离子的去除方法
▪ 为了去除钙离子，宜加入草酸。但草酸溶解度较小，故用量大时，可
用其可溶性盐，如草酸钠。反应生成的草酸钙还能促使蛋白质凝固， 提高滤液（也称为原液）质量。但草酸价格较贵，应注意回收。如四 环类抗生素废液中，加入硫酸铅，在60℃下反应生成草酸铅。后者在 90一95℃下用硫酸分解，经过滤、冷却、结晶后可以回收草酸。
▪ 凝聚和絮凝技术能有效的改变细胞菌体和蛋白质等胶
体粒子的分散状态,使其聚集起来,增大体积以便固液 分离,常用于菌体细小而且黏度大的发酵液的预处理中。
▪ 悬浮液的预处理
高分子絮凝剂的吸附架桥作用
（2）常用的絮凝剂
▪ 聚丙烯酰胺类和聚乙烯亚胺衍生物，根据活性基团在水中解离情况不同，
可分为非离子型、阴离子型（含有羧基）和阳离子型（含有胺基）三类。 由于聚丙烯酰胺类絮凝剂具有用量少，一般以ppm计量，絮凝体粗大，分 离效果好，絮凝速度快以及种类多等优点，所以适用范围广。
一、发酵液的预处理和固液分离
1、悬浮液的预处理
▪悬浮液的基本特性 ▪①细胞的相对密度与培养液相似 ▪②可压缩性，粘稠，流变行为复杂 ▪③悬浮状态稳定
发酵液的预处理和固液分离
▪ 悬浮液的预处理
为何要对发酵液进行预处理？
▪ 由于所需的产品在培养液和菌体中浓度很低，并与
许多杂质夹杂在一起，同时发酵液或生物溶液又属于 非牛顿型流体，所以必须进行预处理。
完
▪ 发酵时间：菌丝自溶前放罐 ▪ 黏度（发酵液）
6、过滤
▪ 过滤操作是借助于过滤介质，在一定的压力差ΔP作用下，
将悬浮液中的固体粒子截留，而与液体分离的技术。
▪ 衡量过滤特性的主要指标是滤饼的重量比阻rB，它表示单位
滤饼厚度的阻力系数，与滤饼的结构特性有关。
▪ 对于不可压缩性滤饼，比阻值为常数，但对于可压缩性滤饼，
▪ 悬浮液的预处理