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1、生 物 分 离 与 纯 化 技 术,主讲教师：刘永衡,教学参考书,第一节 生物分离纯化的概念和原理 第二节 分离纯化策略 第三节 生物分离纯化技术的发展,绪论,第一节 生物分离纯化 的概念与原理,指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液或动植物组织细胞与体液等中分离、纯化生物产品的过程。,一、生物物质及来源,1.生物物质：,氨基酸及其衍生物类 活性多肽类 蛋白质类 酶类,1,2,3,4,动物器官或组织制剂 小动物制剂 菌体制剂,核酸及其降解物,糖类 脂质,2.生物物质来源：,二、分离纯化技术,上游：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程及组织工程、,下游：生物产品的回收生物分离与纯化技术，主要包括
2、离心技术、细胞破碎技术、萃取技术、固相析出技术、色谱技术和膜分离技术等。,三、分离纯化基本原理,生物材料,生物材料,上游加工,非均相混合物,均相混合物,有效识别混合物中不同组分间物理、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或扩大这些差别的分离设备来实现组分间的分离或目标产物的纯化。,分离纯化的本质：,1.物理性质,2.化学性质,3.生物学性质,第二节 分离纯化策略,一、生物分离纯化技术的特点,目标产物最终的质量要求很高,终极产品纯度要求很高,环境复杂、分离纯化困难,含量低、工艺复杂,稳定性差、操纵要求严格,1.,2.,3.,4.,5.,二、 分离纯化方法选择的原则,技术路线、工
3、艺流程尽量简单化；,尽可能采用低成本的材料与设备；,将完整工艺流程划分为不同的工序；,注意时效性；,采用成熟技术和可靠设备；,做好准备工作；,检测纯化过程中产物产量和活性,浸渍,浓缩,萃取,层析,结构鉴定,三 . 实验步骤,欧洲千里光全草 (4kg),甲醇浸渍减压浓缩,浸膏(354g),水分散后以石油醚、 氯仿、正丁醇萃取,石油醚部位 (60g),氯仿部位 (73g),正丁醇部位 (155g),水部位 (88g),TLC检验相似部分合并,F1:(正己烷/丙酮=10:1),F2:(5:1),F3:(3:1),F4: (1:1、0:1) 正丁醇部位,化合物1-4、6-8、 10-16、21、27、
4、28,化合物5、9、18、 19、22、23、26,化合物17、20,化合物24、 25、29,正相硅胶柱层析、C18反相硅胶柱层析 反复分离纯化,分离流程示意图,TLC检验相似部分合并示意图,图示欧洲千里光石油醚、氯仿萃取部位 （展开体系：正己烷：丙酮=10:1、 正己烷：丙酮=3:1）,图示欧洲千里光10:1部位 56-66流分高效薄层层析 展开体系：正己烷：乙酸乙酯=4:1,图示欧洲千里光3:1部位固体凝结物,三、分离纯化的原材料选择与成品保存,1.原材料的选择,(1)来源,(2)与目标产物含量相关的因素,合适的生物品种,合适的组织器官,生物材料的种属特异性,合适的生长发育阶段,合适的生
5、理状态,2.天然生物材料的采后处理,处理原因：,3.成品的保存,影响 因素,保存方法：,低温下保存,制成干粉或结晶保存,？,四、分离纯化的准备工作,1.软件材料的准备,2.硬件材料的准备,五、分离纯化的基本步骤,发酵液的预处理,颗粒性杂质的去除,可溶性杂质的去除和初步纯化,目标产物的精制,成品加工,下游加工过程的一般流程,六、分离纯化技术的综合运用与工艺放大,1.建立在制品、半制品成品上的检测方法是工艺优化的前提。,在线检测,数据检测,放行检测,2.明确优化工艺的评判标准，处理好收率、纯度、经济性之间的平衡,收率和纯度之间、经济性的平衡,色谱纯 99.9（）,分析纯 95（）,七、分离纯化的中
6、试放大,1.原料确定,3.收率重复性好,2.工艺路线、操作条件确定,4.检测、处理方法确定,中试,工业化生产,八、生物药品生产工艺的验证,1.药品生产验证,2.生产工艺验证,第三节 生物分离纯化技术的发展,一、生物分离纯化技术的发展历史,1.古代传统制造业,每500克藏红花粉的最高售价达到5500美元,2.原始分离纯化时期（第一代生物技术产品）,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),以青霉素产品的出现为代表。这一时期的特点是产品类型多，分子结构较为复杂，对分离纯化提出了更高要求。,4. 快速发展时期(第三代生物技术产品),20世纪70年代以后，生物技术对于产品的高纯度要求加速了分离纯化的研发！,二、生物分离纯化技术的发展趋势,1.多种分离纯化技术和新、老技术的相互交叉、渗透和融合,2.强化化学作用对分离纯化过程的影响,3.注重上游技术的改进，简化分离纯化过程,4.由环境污染向清洁生产工艺转变,思考题,什么是分离纯化？分离纯化的主要步骤有哪些？,本章结束 感谢观看！,