生物分離技術(shù)緒論小白課件

1、生物分離技術(shù)緒論小白課件生物分離技術(shù)緒論小白課件教學(xué)參考書(shū)教學(xué)參考書(shū)第一節(jié) 生物分離的概念和生物材料的來(lái)源第二節(jié) 生物分離技術(shù)的特點(diǎn)第三節(jié) 生物分離的一般工藝過(guò)程第四節(jié) 生物分離技術(shù)方法選擇原則第五節(jié) 生物分離技術(shù)的發(fā)展 緒論第一節(jié) 生物分離的概念和生物材料的來(lái)源 緒論第一節(jié) 生物分離純化的概念及生物材料的來(lái)源生物分離：指從發(fā)酵液、酶反應(yīng)液或動(dòng)植物組織細(xì)胞培養(yǎng)液中分離、純化生物產(chǎn)品的過(guò)程。第一節(jié) 生物分離純化生物分離：指從發(fā)酵液、酶反應(yīng)液或動(dòng)植物一、生物物質(zhì)及來(lái)源1.生物物質(zhì)：來(lái)源于生物中天然的或利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)以生物為載體合成的，從氨基酸、多肽等低相對(duì)分子質(zhì)量化合物到病毒、微生物活體制劑

2、等具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和成分的一類(lèi)物質(zhì)。一、生物物質(zhì)及來(lái)源1.生物物質(zhì)：來(lái)源于生物中天然的或利用現(xiàn)代一、生物物質(zhì)及來(lái)源氨基酸及其衍生物類(lèi)活性多肽類(lèi)蛋白質(zhì)類(lèi)酶類(lèi)1234動(dòng)物器官或組織制劑小動(dòng)物制劑菌體制劑 核酸及其降解物糖類(lèi)脂質(zhì)一、生物物質(zhì)及來(lái)源氨基酸及其衍生物類(lèi)1234動(dòng)物器官或組織制2.生物物質(zhì)來(lái)源：動(dòng)物臟器；血液、分泌物和其他代謝產(chǎn)物海洋生物：主要是海藻動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)、軟體動(dòng)物等植物：生化成分眾多微生物：主要有細(xì)菌、放線菌、真菌和酵母菌2.生物物質(zhì)來(lái)源：動(dòng)物臟器；海洋生物：主要是海藻動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)、二、分離純化技術(shù)上游：基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程及組織工程。 下游：生物產(chǎn)品的回收生物分離與純化技

3、術(shù)，主要包括離心技術(shù)、細(xì)胞破碎技術(shù)、萃取技術(shù)、固相析出技術(shù)、色譜技術(shù)和膜分離技術(shù)等。 二、分離純化技術(shù)上游：基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程及三、分離純化基本原理生物材料生物材料上游加工非均相混合物均相混合物有效識(shí)別混合物中不同組分間物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的差別，利用能夠識(shí)別這些差別的分離介質(zhì)或擴(kuò)大這些差別的分離設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)組分間的分離或目標(biāo)產(chǎn)物的純化。分離純化的本質(zhì)：三、分離純化基本原理生物材料生物材料上游加工非均相混合物均相第二節(jié) 生物分離技術(shù)的特點(diǎn)生物材料容易變質(zhì)，保存困難終極產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高目標(biāo)產(chǎn)物濃度低、分離純化困難活性物質(zhì)性質(zhì)不穩(wěn)定，操作過(guò)程容易失活生物材料中的生化組分?jǐn)?shù)量大，分離

4、困難1.2.3.4.5.第二節(jié) 生物分離技術(shù)的特點(diǎn)生物材料容易變質(zhì)，保存困難終按生產(chǎn)過(guò)程的性質(zhì)劃分，分離與純化工藝過(guò)程可劃分為四個(gè)階段：分離與純化前的預(yù)處理提取精制成品加工第三節(jié) 生物分離的一般工藝過(guò)程按生產(chǎn)過(guò)程的性質(zhì)劃分，分離與純化工藝過(guò)程可劃分為四個(gè)階段：第發(fā)酵液的預(yù)處理顆粒性雜質(zhì)的去除可溶性雜質(zhì)的去除和初步純化目標(biāo)產(chǎn)物的精制成品加工生物分離的一般工藝過(guò)程加熱；調(diào)pH；凝聚；絮凝離心分離；萃取；過(guò)濾沉淀；吸附；萃?。荒み^(guò)濾吸附色譜；分配色譜；離子交換；凝膠色譜；親和色譜；液相色譜無(wú)菌過(guò)濾；超濾；冷凍干燥；真空干燥；噴霧干燥；結(jié)晶發(fā)酵液的預(yù)處理顆粒性雜質(zhì)的去除可溶性雜質(zhì)的去除和初步純化目標(biāo)（

5、沉淀、吸附、萃取、超濾、結(jié)晶）發(fā)酵液初步純化細(xì)胞碎片分離細(xì)胞破碎細(xì)胞分離高度純化成品加工預(yù)處理胞外產(chǎn)物（加熱、調(diào)pH、絮凝）（過(guò)濾、離心分離、膜分離)（勻漿、研磨、酶解）（離心分離、雙水相萃取、膜分離）（重結(jié)晶、離子交換、色譜分離、膜分離）（濃縮、無(wú)菌過(guò)濾、干燥、成型）胞內(nèi)產(chǎn)物提取精制 下游加工過(guò)程的一般流程（沉淀、吸附、萃取、超濾、結(jié)晶）發(fā)酵液初步純化細(xì)胞碎片分離細(xì)1.分離純化前的預(yù)處理預(yù)處理是分離純化操作的第一步。利用凝聚、絮凝、沉淀等技術(shù)，除去部分雜質(zhì)，改變流體特性，以利于固-液分離；經(jīng)離心分離、膜分離等固-液分離操作后，分別獲得固相和液相。1.分離純化前的預(yù)處理2.提取提取為分離純化操

6、作的主要步驟。利用超濾、萃取、吸附、離子交換等分離技術(shù)進(jìn)行提取操作，除去與產(chǎn)物性質(zhì)差異較大的雜質(zhì)，提高目標(biāo)物濃度。2.提取3.精制采用結(jié)晶、色譜分離、冷凍干燥等對(duì)產(chǎn)物有較高選擇性的純化技術(shù)，除去與目標(biāo)物性質(zhì)相近的雜質(zhì)。3.精制4.成品加工精制后進(jìn)行無(wú)菌過(guò)濾和去熱源、干燥、造粒、分離過(guò)篩等成品加工操作，經(jīng)檢驗(yàn)合格后包裝。4.成品加工上述分離與純化過(guò)程可劃分為兩部分：初步分離和高度純化。其中包含多種分離純化技術(shù)，其中一些分離純化技術(shù)既可用于初步分離過(guò)程，又可用于高度純化過(guò)程。上述分離與純化過(guò)程可劃分為兩部分：初步分離和高度純化。第四節(jié) 分離純化方法選擇的原則技術(shù)路線、工藝流程盡量簡(jiǎn)單化；盡可能采用

7、低成本的材料與設(shè)備；將完整工藝流程劃分為不同的工序；注意時(shí)效性；采用成熟技術(shù)和可靠設(shè)備；做好準(zhǔn)備工作；檢測(cè)純化過(guò)程中產(chǎn)物產(chǎn)量和活性第四節(jié) 分離純化方法選擇的原則技術(shù)路線、工藝流程盡量簡(jiǎn)單化；Senecio vulgaris L浸漬濃縮 萃取層析 結(jié)構(gòu)鑒定 三 . 實(shí)驗(yàn)步驟Senecio vulgaris L浸漬濃縮 萃取層析 結(jié)構(gòu)三、分離純化的原材料選擇與成品保存1.原材料的選擇(1)來(lái)源三、分離純化的原材料選擇與成品保存1.原材料的選擇(1)來(lái)源(2)與目標(biāo)產(chǎn)物含量相關(guān)的因素合適的生物品種 合適的組織器官生物材料的種屬特異性合適的生長(zhǎng)發(fā)育階段合適的生理狀態(tài)(2)與目標(biāo)產(chǎn)物含量相關(guān)的因素合適的

8、生物品種 合適的組織2.天然生物材料的采后處理處理原因：2.天然生物材料的采后處理處理原因：3.成品的保存空氣溫度保存期pH水分光線影響因素3.成品的保存空氣溫度保存期pH水分光線影響保存方法：低溫下保存制成干粉或結(jié)晶保存保存方法：低溫下保存制成干粉或結(jié)晶保存四、分離純化的準(zhǔn)備工作1.軟件材料的準(zhǔn)備四、分離純化的準(zhǔn)備工作1.軟件材料的準(zhǔn)備2.硬件材料的準(zhǔn)備2.硬件材料的準(zhǔn)備六、分離純化技術(shù)的綜合運(yùn)用與工藝放大1.建立在制品、半制品成品上的檢測(cè)方法是工藝優(yōu)化的前提。在線檢測(cè)數(shù)據(jù)檢測(cè)放行檢測(cè)六、分離純化技術(shù)的綜合運(yùn)用與工藝放大1.建立在制品、半制品成2.明確優(yōu)化工藝的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，處理好收率、純度、經(jīng)

9、濟(jì)性之間的平衡收率和純度之間、經(jīng)濟(jì)性的平衡色譜純99.9（） 分析純99.5（） 2.明確優(yōu)化工藝的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，處理好收率、純度、經(jīng)濟(jì)性之間的平七、分離純化的中試放大1.原料確定3.收率重復(fù)性好2.工藝路線、操作條件確定4.檢測(cè)、處理方法確定七、分離純化的中試放大1.原料確定3.收率重復(fù)性好2.工藝路小試中試工業(yè)化生產(chǎn)小試中試工業(yè)化生產(chǎn)八、生物藥品生產(chǎn)工藝的驗(yàn)證1.藥品生產(chǎn)驗(yàn)證2.生產(chǎn)工藝驗(yàn)證八、生物藥品生產(chǎn)工藝的驗(yàn)證1.藥品生產(chǎn)驗(yàn)證2.生產(chǎn)工藝驗(yàn)證第五節(jié) 生物分離純化技術(shù)的發(fā)展一、生物分離純化技術(shù)的發(fā)展歷史1.古代傳統(tǒng)制造業(yè)第五節(jié) 生物分離純化技術(shù)的發(fā)展一、生物分離純化技術(shù)的發(fā)展歷每500克藏

10、紅花粉的最高售價(jià)達(dá)到5500美元 每500克藏紅花粉的最高售價(jià)達(dá)到5500美元 2.原始分離純化時(shí)期（第一代生物技術(shù)產(chǎn)品）2.原始分離純化時(shí)期（第一代生物技術(shù)產(chǎn)品）3.傳統(tǒng)分離純化方法推廣使用時(shí)期(傳統(tǒng)第二代生物技術(shù)產(chǎn)品)以青霉素產(chǎn)品的出現(xiàn)為代表。這一時(shí)期的特點(diǎn)是產(chǎn)品類(lèi)型多，分子結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)分離純化提出了更高要求。3.傳統(tǒng)分離純化方法推廣使用時(shí)期(傳統(tǒng)第二代生物技術(shù)產(chǎn)品)以4. 快速發(fā)展時(shí)期(第三代生物技術(shù)產(chǎn)品)20世紀(jì)70年代以后，生物技術(shù)對(duì)于產(chǎn)品的高純度要求加速了分離純化的研發(fā)！4. 快速發(fā)展時(shí)期(第三代生物技術(shù)產(chǎn)品)20世紀(jì)70年代以后二、生物分離純化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1.多種分離純化技術(shù)和新、老技術(shù)的相互交叉、滲透和融合2.強(qiáng)化化學(xué)作用對(duì)分離純化過(guò)程的影響3.注重上游技術(shù)的改進(jìn)，簡(jiǎn)化分離純化過(guò)程4