生物分离工程英文课件
生物分离工程
1 名词解释
1. 凝聚:气体由稀变浓或变成液体
2. 絮凝:是指水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固液分离的目的。
3. 扩散双电层:胶核由于吸附或电离作用，并为带电的胶核，由于静电引力，吸引介质中持相反电荷的离子，形成双电层，由于静电作用与扩散作用两种作用同时存在，两种作用达到平衡后，双电层的返离子不是整齐的排在胶核表面，而是呈一个扩散状态分布在溶液中，这样的双电层称为扩散双电层。
4. 凝聚价或凝聚值:电解质的凝聚能力，可用凝聚值来表示使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度(毫摩尔每升)称为凝聚值。
5. 过滤:过滤就是用机械方法使某一液体穿过多孔物质，使该液体的固相部分与液相部分分开。
6. 滤饼过滤:滤饼过滤是使用织物、多孔材料或膜作为过滤介质只是起着支撑滤饼的作用，
过滤介质的孔径不一定要小于最小颗粒的粒径。
7. 深层过滤:深层过滤是指当颗粒尺寸小于介质孔道直径时，不能在过滤介质表面形成滤饼，
这些颗粒便进入介质内部，借惯性和扩散作用趋近孔道壁面，并在静电和表面力的作用下沉积下来，从而与流体分离。
8. 错流过滤:是在泵的推动下，料液平行于膜面流动。
9. 离心分离:借助于离心力，使比重不同的物质进行分离的方法。
10. 离心分离因数:离心分离机所转鼓内的悬浮液或乳浊液在离心力场中所受的离心力与其重力的比值，即离心加速度与重力加速度的比值。
11. 沉降系数:用离心法时，大分子沉降速度的量度，等于每单位离心场的速度。
12. 离心过滤:以离心力作为推动力，在具有过滤介质的有孔转鼓中加入悬浮液，固体粒子截留在过滤介质上，液体穿过滤饼层而流出，最后完成滤液和滤饼分离的过滤操作。
13. 差速离心:根据颗粒大小和密度的不同，存在的沉降速度差别，分级增加离心力，从试样中依次分离出不同组分的方法。
14. 密度梯度区带离心法(区带离心法):是将样品加在惰性梯度介质中进行离心沉降或沉降平衡，在一定的离心力下把颗粒分配到梯度中某些特定位置上，形成不同区带的分离方法。
生物分离工程内容
Chapter1 An Overview of Bioseparations
（第一章 生物分离工程概述）
一、The position of Bioseparation in Biotechnology
（生物分离在生物技术中所占位置）
（生物技术的目标就是指利用培养微生物、动物细胞、植物细胞来生产对人有用的产品。）
（按上述定义，早在公元前4228年就有了应用生物技术酿酒、制奶酪等的记载。
（狭义生物技术的产物仅为化学产品，约有100年的历史。获得产品的有效途径
Raw materials 原材料
Pretreatments 预处理
bioreactions 生物反应
bioseparations 生物分离
products 产物
二、 Characteristic of Bioseparations
（生物分离的特点）
A. 生物工程的主要特点是生物制品多种多样
还可以增加胰岛素、生长激素、干扰素等基因工程产品产品的多样性导致分离方法的多样性
B.绝大多数生物分离方法来源于化学品的分离方法
生物分离与一般化学分离方法的比较
上表表明大约80%的化工分离方法可应用于生物分离技术中
C. 生物分离一般比化工分离难度大
• Complex components
（成分复杂）
（固体成分包括完整有机体、培养基及底物中的不溶物）
（液体成分包括底物可溶物、代谢中产物及目标产物）
get highly purified dry products
（获得高纯度的干燥产品）
several steps （需要几步）
（分离过程精细，成本高）
生物产品要求高质量：
生物工程专业英语
acid酸
acidify酸性
actinomycete放线菌
adapability适应性
adjunct辅助剂
adjunctive therapy辅助治疗
adsorbeacid酸
acidify酸性
actinomycete放线菌
adapability适应性
adjunct辅助剂
adjunctive therapy辅助治疗
adsorbent吸附剂
adsorption吸附
aeration通气，通风
agar琼脂
agarose gel琼脂糖凝胶
agitation搅动
alcohol醇，乙醇
alga海藻
algae（复）藻类
alkalinity碱性
amio氨基的
ammonium铵
amply扩增
amylase淀粉酶
anaerobe厌氧的 analog类似物 analogue类似物 antibiotic抗生素
antibiotic resistance抗生素抗性
antibody抗体 antifoam消泡剂
antigen抗原 apparatus仪器，器械
archeologist考古学家 aseptic无菌的
bacterial细菌的 bacteriophage噬菌体
base pair碱基对 batch一次生产量
biodegredable可降解的
bioinformatics生物信息学
biomolecule生物分子
biosensor生物传感器 botany植物学
brew酿造 broth肉汤，发酵液
bubble column bioreacter鼓泡塔式反应器
buffer缓冲液，缓冲 calcium钙
carbohydrate碳水化合物
carbonate碳酸盐 catabolic分解代谢的
cellulase纤维素酶 cellulose纤维素
centrfugal离心的，离心机 centrifugation离心法，离心
生物分离工程2
【1】
1、生物分离(bioseparation)的定义：生物加工过程（bioprocess）中目标产物的分离纯化过程包括目标产物的提取、浓缩、纯化及成品化等过程。
2、生物分离的机理
物质分离的本质是识别混合物中不同溶质间物理、化学和生物性质的差别，利用能识别这些差别的分离介质和扩大这些差别的分离设备实行溶质间的分离或目标组分的纯化。性质不同的溶质在分离操作中具有不同的传质速率和（或）平衡状态，从而实行分离。
3、从操作的角度可以将分离技术分为两类（填空）平衡分离法和差速分离法
4、离心分离法的两种形式：差速离心分级，区带离心（密度梯度离心）
5、介绍各种细胞壁的结构
动物细胞：没有细胞壁
植物细胞：细胞壁主要为纤维素和果胶质构成
革兰氏阳性菌：细胞壁外面主要有肽聚糖
革兰氏阴性菌：肽聚糖的外侧还有脂蛋白、脂多糖
酵母菌等：葡聚糖、甘露聚糖和蛋白质构成。
6、工业上常用离心机有管式和碟片式两大类，实验室常用的是离心管式离心机
7、超声波破碎（是验室最常用的细胞破碎方法）
【2】
1、沉淀（precipitation）是利用某种沉淀剂或改变环境条件，使所需提取的物质或杂质在溶液中溶解度降低而形成无定形固体沉淀的过程,具有浓缩和分离双重作用。(构成成分复杂)
2、沉淀法可以分为
（1）盐析法；
（2）等电点沉淀法；
（3）有机溶剂沉淀法；
（4）成盐沉淀法
（5）高分子聚合物沉淀
（6）表面活性剂沉淀
3、蛋白质溶液的稳定因素
①溶质点在1-100 nm 范围这样的在热力学上是稳定的与溶剂分子碰撞势能不等于零，在介质中作布朗运动。
②带同种电荷不易聚集
③分散的溶质可与溶剂形成溶剂化层，有了溶剂化层相互不易靠拢。
4、盐溶与盐析及它们的原理
定义：（1）向蛋白质水溶液中逐渐加入电解质时，开始阶段蛋白质的活度系数降低，并且蛋白质吸附盐离子后，带电表层使蛋白质分子间相互排斥，而蛋白质与水分子间的作用加强因而蛋白质的溶解度增大这种现象称为盐溶（salting-in）
《生物分离工程》知识点整理
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生物分离工程
第一章(绪论)
生物分离工程的定义和过程
生物分离工程定义（名词解释）：
为提取生物产品时所需的原理、方法、技术及相关硬件设备的总称，指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、富集生物产品的过程。
过程：
目标产物捕获
目标产物初步纯化(萃取、沉淀、吸附等方法)
目标产物高度纯化和精制
细胞分离三种手段 ： 重力沉降 离心沉降 过滤
第二章
离心分离原理和方法：
原理：离心沉降是在离心力的作用下发生的。
单位质量的物质所受到的离心力：
式中：
r为离心半径，即从旋转轴心到沉降颗粒的距离；
ω为旋转角速度；
N为离心机的转数，s－1
方法：（1）差速离心分级
（2）区带离心（差速区带离心 、 平衡区带离心）
离心分离设备：
离心力（转速)的大小 ：低速离心机、 高速离心机、 超离心机
按用途：分析性 、制备性
按工业应用 ：管式离心机 、 碟片式离心机
实验室用以离心管式转子离心机 ，离心操作为间歇式
悬浮液的预处理方法和目的 ：
方法 ：
1.加热：最简单和最廉价的处理方法。黏度、促凝聚、固体成分体积、破坏凝胶结构、增加空隙率
调pH值：方法简单有效、成本低廉
2.凝聚：在凝聚剂(如铝盐、铁盐、石灰和NaCl)作用下，细胞蛋白质等胶体去稳定，并聚集成1mm大小的凝聚块的过程。（机理：破坏双电层，水解后胶体吸附，氢键结合等）
3.絮凝：在絮凝剂高分子聚合电解质的作用下，胶体颗粒和聚合电解质交连成网，形成10mm大小的絮凝团过程。（机理：絮凝剂主要起中和电荷、桥架和网络作用） 学习必备
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4.惰性助滤剂：一种颗粒均匀、质地坚硬的粒状物质，用于扩大过滤表面的适应范围，减轻细小颗粒的快速挤压变形和过滤介质的堵塞。（ 使用方法：预涂层；按一定比率混合。
天津科技大学-生物分离工程总结
生物分离工程复习资料
一、绪论
从发酵液、反应液和培养液中分离、精制有关产品的过程称为生物分离工程（Bio-Separations Engineering）亦称下游技术（Downstream Processing）
生物产品的成本构成
• 传统液体混合物产品（分离成本约10%）
• 啤酒、葡萄酒等发酵饮料 （简单固液分离和无菌处理）
• 小分子生物产品（分离成本约30%，分离、精制部分的投资占整个投资的60% ）
• 酒精，丙酮，丁醇，抗生素，有机酸，核酸，酶制剂，单细胞蛋白
• 生物活性产品（分离成本约占整个生产费用的80%-90%）
• 动物细胞培养
• 植物细胞培养
• 基因工程发酵产品
如：疫苗、单克隆抗体（规模小，纯度要求高）
原料及产品特性：成分复杂（细胞、代谢物、培养基残余物）目标产物浓度低（1%---10%，杂质含量高）收率低 易失活 不稳定性
收率计算：由于起始浓度低，杂质多，而产品要求纯度高，因此常需好几步操作，其结果使得生物产品的收率较低。 例：假设每步操作的收率为90%，若包含3步操作，则总收率为（）=%，若包含6步操作，则总收率真为%。
生物分离过程设计的原则：时间短 (放罐后 必须尽快提取) 温度低 PH适中 清洁卫生，勤清洗消毒。 生物安全（bio-safety）问题，要在密闭状态下将菌体排放到指定位置防止菌体扩散。
生物下游技术的一般操作流程：发酵液→预处理→固液分离→固：细胞（液：发酵液）→细胞破碎→细胞碎片分离→初步纯化→高度纯化（精制）→成品加工
工业应用的生物分离技术
回收技术: 絮凝，离心，过滤，微过滤。
细胞破碎技术: 球磨，高压匀浆，化学破碎技术 超声波 酶
初步纯化技术: 沉淀，离子交换，萃取，膜分离技术，盐析法，有机溶剂沉淀
高度纯化技术:离子交换，结晶，重结晶，各类层析如：亲和，疏水，聚焦，离子交换，凝胶等
成品加工 喷雾干燥，气流干燥，沸腾干燥，冷冻干燥，结晶
生物分离工程名词解释
生物分离工程：，从生物产品的生产技术来看：指生物产品的下游加工过程（Down stream processing）。
➢ 从生物工程的新技术看，主要指工程菌和动植物细胞产品的分离与纯化。
➢ 从研究对象看，主要指生物大分子产品的分离与纯化。
➢
➢
➢ 包涵体(inclusion body)：外源蛋白质在大肠杆菌中高效表达时常形成不可溶、无生物活性的聚集体。
➢ 初级分离是指从发酵液、细胞培养液、胞内抽提液（细胞破碎液）及其他各种生物原料初步提取目标产物，使目标产物得到浓缩和初步分离的下游加工过程。
➢ 胶体是一种尺寸在1～100 nm以至1000 nm的分散体。它既非大块固体，又不是分子分散的液体，而是具有两相的微不均匀分散体系。
➢ 沉淀定义：物理环境的变化引起溶质溶解度降低，生成固体凝聚物（aggregrates)的现象
➢ 盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低、发生沉淀的现象称为盐析。
➢ 利用蛋白质在pH值等于其等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀分级的方法称为等电点沉淀法
➢ 泡沫分离：根据表面吸附的原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体对液相中的溶质和颗粒进行分离，又称泡沫吸附分离，泡沫分级或鼓泡分级。
➢ 在一种流体相间内或者两种流体相间，有一层薄的凝聚相物质，其把流体相分隔开来成为两部分，并在两部分之间进行传质作用，这一薄层物质称为膜。
➢ 膜分离技术
➢ 利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
➢ 微滤（ Microfiltration ，MF）：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力差为推动力，使不溶性物质得以分离的操作，孔径分布范围在0.025~14μm之间；
➢ 超滤（ Ultrafiltration ，UF）：分离介质同上，但孔径更小，为0.001~0.02 μm，分离推动力仍为压力差，适合于分离酶、蛋白质等生物大分子物质；
生物分离工程 教学大纲
《生物分离工程》教学大纲
英文名称：Bioseparations Engineering
学 分：2.5学分 学 时：50学时
先修课程：生物化学、化工原理、微生物学
教学对象：生物工程、制药工程、药物制剂、食品工程、生物技术专业的本科生
教学目的：
本课程主要讲授各种生物活性物质中各种杂质的去除、分离、纯化和精制技术，是生物工程中不可缺少的组成部分，通过对本课程的学习，能使学生针对不同产品的特性，较好地运用各种分离技术来设计合理的提取、精制的工艺路线，并能从理论上解释各种现象，提高分析问题和解决问题的能力，是一门理论和实践密切结合的课程。
教学基本要求:
本课程的教学与学习要侧重于准确理解生物活性物质分离过程的特点和基本规律，本课程将生物分离过程分成不溶物的去除、提取、分离与精制四大部分。要求学生对重要的公式要会推导，明确公式的物理意义，结合课后的习题练习学会熟练运用公式进行一些生物分离过程的计算，加深对生物分离过程基本原理的理解，并学会正确选择各种分离设备的型号，使学生能顺利学习后续如发酵工厂设计等专业课，提高自学与更新本专业知识的能力。
教学内容：
第一章 绪论（2学时）
1. 生物分离工程的历史及应用
2. 生物分离过程的特点
基本要求
掌握生物分离工程在生物工程领域的地位，生物分离过程的特点以及生物分离过程的分类。 重 点：
准确理解生物分离过程的特点。
难 点：
正确理解生物分离过程与普通化工产品分离的区别，准确理解生物分离过程的特点。
第一部分 不溶物的去除
第二章 过滤（4学时）
1. 过滤的基本概念
过滤前物料的预处理方法、关于过滤过程的基本理论及方法、理想不可压缩滤饼及可压缩滤饼过滤过程方程。
2. 连续旋转式真空抽滤机的操作原理
连续旋转式真空抽滤过程的三个步骤即滤饼的形成、滤饼的洗涤、滤饼的去除过程的分析与计算。
3. 过滤的设备及其结构
生物分离工程.
第一章 绪论
1.生物分离的一般步骤
①不溶物的去除（固液分离）——预处理
包括过滤、离心、细胞破碎等，产物浓度和质量得到了提高。
②产物提取（浓缩）
产物初步纯化的过程。将目标产物与性质差异较大的杂质分开，可大幅提高产物浓度。
往往多单元协同操作，如吸附、萃取、沉淀、超滤等。以上分离过程不具备特异性，只是进行初分，除去主要杂质。
③产品的纯化
产物被高度纯化，除去与目标物性质接近的杂质。采用的技术具有产物的高选择性和杂质的去除性，即可以除去微量的杂质。如色谱、电泳、层析等。
④产品精制
将纯化的产品按要求制成商用成品。按商品要求的用途、纯度、剂型等进行最后加工。
如结晶、喷雾干燥、冷冻干燥等。
2.生物分离的基本原理是指根据混合物（包括原子、离子、分子、分子复合物、分子聚合体、和细胞、细胞碎片和颗粒等）中各种溶质间具有物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质和能够扩大这些差别的分离设备，实现各种物质的分离，或使被分离的目的产物得以纯化。
㈠物理学性质
①力学性质
溶质的密度、尺寸、大小和形状。利用这些力学性质的不同可进行颗粒（如细胞）的重力沉降，分子或颗粒的离心分离和膜分离。
②热力学性质
溶质的溶解度（液相固相平衡）、挥发度（气液相平衡）、表面活性剂及在相间的分配平衡行为的差异等性质，可进行蒸馏、蒸发、吸收、萃取、结晶、沉淀、泡沫分离、吸附和离子交换分离等。
③传质性质
粘度、分子扩散系数和热扩散现象等，利用传质速度的差异也可进行分离，如透析。
④电磁性质
溶质的荷电特性，如电荷分布、电离度、等电点和磁性等可采用电泳、电色谱、电渗析、离子交换、磁性分离等方法进行分离。
㈡化学性质
①化学热力学性质（化学平衡常数）
②反应动力学(反应速率)
③化学解离特性（激光激发作用极化、离子化）
㈢生物学性质
①生物分子识别：生物亲和作用；
生物专业英语课件
Biology: The Science of Our Lives
Biology literally means "the study of life". Biology is such a
broad field, covering the minute workings of chemical machines
inside our cells, to broad scale concepts of ecosystems and global
climate change. Biologists study details of the human brain, the
composition of our genes, and even the functioning of our
reproductive system. Biologists recently all but completed the
deciphering of the human genome, the sequence of
deoxyribonucleic
acid (DNA) bases that may determine much of our innate
capabilities and predispositions to certain forms of behavior and
illnesses. DNA sequences have played major roles in criminal
cases (O.J. Simpson, as well as the reversal of death penalties
for many wrongfully convicted individuals), as well as the
impeachment of President Clinton (the stain at least did not