第一章分离技术绪论.ppt

王伟 无论是以浓缩还是以分离为目的，目标产物均应以较大的比例回收，即有较高的回收率。图中目标产物的回收率为 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，则回收率为 对于具有生物活性的蛋白质类产物，往往用分离前后目标产物的比活A之比表示目标产物的分离纯化程度 比活A的单位一般为U/mg(U为生物活性单位)，此时的α通常称作纯化因子(purification factor)。 七、生化分离技术的发展 1、历史沿革 （1）古代酿造业 如果将生物技术定义为“直接 或间接地利用生物体的机能来生产 人类所需产品的技术”，生物技术 产业的历史可以追溯到古代的酿造 业（公元前4228年），它包括酿造、 做面包、干酪、酸奶等。 但是古代的生物技术比较原始粗糙，一般都是家庭作坊式的生产，大多数产物基本不经过分离而直接使用，因此也就没有专门的生物分离技术了。 （2）原始分离纯化时期（第一代生物技术产品） 第一代（传统）生物工业是指 1860年代到1940年代青霉素等抗生 素出现之前的生物技术产业。这一 时期，发现了发酵的本质是微生物 的作用，而且发现了微生物的有关 功能，掌握了纯种培养技术，生物 技术进入近代酿造产业的发展阶段。 到20世纪上半叶，近代酿造产业的 生产技术已经有了很大的发展，又 逐渐开发形成了发酵法生产酒精、 丙酮、丁醇等微生物发酵工业（厌 氧发酵）。 这个时期的生化产品相对比较简单，基本上是无活性的小分子（有机溶剂）。此时开始引入化学工程中较成熟的近代分离技术，如过滤、蒸馏、精馏等，生产多以经验为主。 （3）传统分离纯化方法推广使用时期(传统第二代生物技术产品) 20世纪40年代出现的青霉素产品的出现是生物技术发展史上的里程碑，也是第二代生物技术的代表。这一时期，随着无菌空气制备技术和大型好氧发酵装置的成功开发，微生物发酵工业迅速壮大，一大批（好氧发酵）的产品相继投入了工业化生产，如链霉素等抗生素、谷氨酸等氨基酸、核酸（核苷酸）、柠檬酸等有机酸、淀粉酶等酶制剂、微生物多糖和单细胞蛋白等。 产品的多样性对分离方法提出了更高的要求，许多化学工程工作者加入了生物反应过程的行列中，一门反映生物与化工相交叉的学科——生化工程也于40年代诞生，并得到迅速发展。这期间借鉴和引进吸收了大量的近代化学工业的分离技术，约有80％的化工单元操作技术被引入生物工业。在60年代以前，生物技术产品的下游加工过程基本是套用化工单元操作或经过简单改造。这期间也产生了一些新的生化分离技术，但都还处于实验室研究阶段。 （4）快速发展时期(第三代生物技术产品) 20世纪70年代中期以来，随着基因工程、酶工程、细胞工程、微生物工程以及生化工程的迅速发展，特别是DNA重组技术及细胞融合技术等技术取得的重大突破，一般认为以DNA重组技术及细胞融合技术为代表,确定了第三代生物技术（现代生物技术）的地位,促使了大量现代生物技术产品（如乙肝疫苗、干扰素等重组蛋白）的研究和开发。 此时生物技术在其各个主要领域都取得了长足进步，一大批对人类十分有益的高附加值的产品开始面世。80年代，国际上又兴起了对人类健康有益的生理“功能因子”的研究，发现了一大批生理功能性物质并推出了相应的产品，如低聚糖、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。 与此同时，人们注意到了下游分离技术对发展现代生物技术及其产业化的重要性，分离技术的落后会严重阻碍生物技术的发展。国内外纷纷加强对生物分离技术的研究力量，增设研究机构和加大资金投入，一些公司和生产企业也在生物分离技术领域展开竞争。 2、发展趋势 （1）传统分离技术的提高和完善 蒸馏、蒸发、过滤、离心、结晶和离子交换等传统技术由于应用面广且相对成熟，对它们的提高和完善将会推动大范围的技术进步。 各种新型高效的过滤机械和离心机械的问世，也从一个侧面推动生物工业向更大规模方向发展。 适合于大规模工业化生产的传统技术经过改造提高后，适应面会更宽，效率会更高，仍然显示出强劲的生命力。 （2）新技术的研究和开发 新型分离介质的研究开发：如琼脂糖凝胶作为基质，与各种配基结合后制成各种色谱分离介质，开发出一大类各具特色的，对分离生物大分子十分有效的色谱分离技术。 子代分离技术：各种分离纯化技术相互结合、交叉、渗透，