生物分离工程-第一章绪论.ppt

生物工程下游技术（Downstream technology of bioengineering） 学时安排 （40学时） 课堂授课 35 学时 实验演示 3 学时（实验室） 讨论与交流 1 学时 期末复习 1 学时 答疑 2 学时（非课堂） 自学 4 学时（非课堂） 学时安排 参考书目 参考教材： 《生物分离工程》 孙彦编著，化学工业出版社，2005年。 主要参考书目 《生物工程下游技术》 刘国诠主编，2002年。 《生物分离工程》田瑞华，科学出版社，2008年 《生物产品分离纯化技术》 李从军等，华中师范大学出版社，2009年。 《Bioseparation Process Science》Antonio A. García等。 第一章 绪论 内容提要 生物下游加工技术简介 生物下游加工过程的特点 分离机理和分离操作 生物物质 分离效率的评价 学习目的和要求 要求：对本课程有比较初步的认识； 掌握：生物下游加工技术的特点；生物分离过程的单元操作原理； 了解：生物分离技术的研究内容和发展情况；生物物质的种类和特性；下游加工过程的一般流程； 应用：运用生物分离技术的评价方法分析实际问题。 生物工程研究领域 微生物培养 动物细胞培养 植物细胞培养 天然资源 生化材料 海洋生物培养 生物工程产业领域 生物制药（抗生素，基因重组蛋白，氨基酸，疫苗，菌苗，天然药物，生化药物，血液制品，抗体，多糖，多肽） 生物化工（乳酸，柠檬酸，苹果酸，丙烯酸，甘油，异丙醇，乙烯） 生物能源（甲醇，乙醇，生物柴油，生物汽油） 生物材料（明胶，胶原蛋白，人造皮肤，从造骨，人造脏器） 生物医学 （诊断试剂，基因治疗，人及生物克隆） 环境生物（环境治理，水污染，土壤污染，风沙治理） 生物食品（醋，啤酒业，酿酒，乳制品，奶制品） 生物资源（动物，植物，微生物） 生物农业 （基因食品，基因植物） 生物工程的上中下游 上游：菌种，基因工程，分子生物学，遗传学 中游：微生物发酵工程，动植物细胞培养 海洋生物培养 下游：生物分离工程 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。 何谓工程（学）？ 早期的生物工程的萌芽 美国和英国合作对青霉素进行生产研究（1941年），出现表面培养：1升扁瓶或锥形瓶，内装200mL麦麸培养基 ─── 40u/ml 生物工程的萌芽 生物分离工程的萌芽 生命科学的发展带动生物工程的进步 1953年，DNA双螺旋结构的发现 1972年，美国斯坦福大学构建了第一个重组DNA分子 1996年，克隆羊“多利”诞生在英国的罗斯林研究所 1990-2006，人类基因组计划 现在，生物信息、生物芯片、胚胎干细胞等 现代生物技术的兴起 两项技术 第一个含有外源基因的重组质粒在细菌内增殖成功（1973年） 细胞融合技术（1975年） 直接结果： 上述两项技术的直接此前天然存在于生物体内极微量的生物物质得以通过大量生物培养方式进行商业的生产，出现了现代生物加工过程。 生物加工过程内容 优育生物物种的选育； 生物反应生产粗原料； 目标产物的分离纯化过程； 下游加工过程的沿革 传统产业（第一代） 19世纪60年代-20世纪50年代 酒精，丙酮，丁醇 第二代生物技术产品 20世纪40年代 抗生素，有机酸，核酸，酶制剂，单细胞蛋白 第三代 20世纪70年代中期 动物细胞培养 植物细胞培养 基因工程发酵产品 生物下游加工过程的一般步聚 结构基因组的研究内容 结构基因组研究的制约因素 生物分离技术与化工分离技术的区别 化工分离技术：获得纯的化学物质 生物分离技术：在得到纯的生物物质同时，还必须关注特定杂质的去除。 工业应用的生物分离技术 ① 回收技术: 絮凝，离心，过滤，微过滤。 ② 细胞破碎技术: 球磨，高压匀浆，化学破 碎技术 ③ 初步纯化技术: 盐析法，有机溶剂沉淀， 化学沉淀，大孔吸附树剂，膜分离技术 ④ 高度纯化技术: 各类层析，亲和，疏水， 聚焦，离子交换 ⑤ 成品加工： 喷雾干燥，气流干燥，沸腾干 燥，冷冻干燥，结晶 生物分离与一般化学分离方法的比较 大约80%的化工分离方法可应用于生物分离技术； 生物分离一般比化工分离难度大； 成分复杂：固体成分包括完整有机体、培养基及底