生物分离的基本概念
- 来宝网2007年7月27日 13:37 点击：2629
生物分离的基本概念
生物分离是从生物材料、微生物的发酵液、生物反应液或动植物细胞的培养液中分离并纯化有关产品（如具有药理活性作用的蛋白质等）的过程，又称为下游加工过程。
生物分离过程的主要特点
n 常无固定操作方法可循
生物材料组成非常复杂
n 分离操作步骤多，不易获得高收率
培养液（或发酵液）中所含目的物浓度很低，而杂质含量却很高
n 分离进程必须保护化合物的生理活性
生物活性成分离开生物体后，易变性、破坏
n 基因工程产品，一般要求在密封环境下操作。
生物分离的一般工艺流程
发酵液→预处理→细胞分离→（ 细胞破碎→细胞碎片分离 ）
↙
→初步纯化→高度纯化→成品加工
注：（1）胞内产物需经细胞破碎，细胞碎片分离等步骤；胞外产物则将细胞去除后，对余下的液体即可进行初步纯化。
（2）在初步纯化及其以前的各步操作，处理的体积较大，着重于浓缩，称为提取或分离；以后各步为精细的分离操作，着重于纯化，称为精制（或纯化）。
生物分离的各阶段的常用方法
（1）发酵液的预处理
n 加热
n 调pH
n 絮凝和凝聚
（2 ）固液分离
n 沉降
n 离心分离
n 过滤
n 错流过滤
（3）细胞破碎
n 机械法
高压匀浆、高速珠磨、
超声波破碎
n 非机械法
化学法、酶解法、渗透压冲击法、冻结融化法、干燥法
（4 ）初步纯化
n 沉淀法
n 吸附法
n 萃取法
n 超滤法
（5）高度纯化
n 层析
亲和层析、凝胶层析、离子交换层析
n 电泳
n 结晶和重结晶
（6 ）成品加工
n 无菌过滤
n 去热原
n 干燥
冷冻干燥、喷雾干燥
n 制剂
生物分离方法的选择依据
n 传统生物药物（抗生素）
根据具体条件，通过小实验决定，选择时应考虑两个因素。
（1）抗生素的理化性质：极性、酸碱性、溶解度等，了解其理化性质，通常利用纸层析和纸电泳的方法。
（2）抗生素的稳定性：要了解它在什么样的pH和温度范围易受破坏。
纸层析
抗生素在某一种溶剂中的Rf值大，表明它在该种溶剂中溶解度大；相反，如Rf值小，则溶解度小。如Rf为零，则说明不能溶解。如抗生素在极性强的溶剂中有较大的Rf值，则表明该抗生素是极性化合物；而非极性抗生素在非极性溶剂中Rf值较大，在极性溶剂中Rf值较小。
纸电泳
通过纸层析判断为水溶性的抗生素，可用纸电泳法进一步判断其电离性质。
电泳结果与样品性质的判断见课本第六页表1-1。
生物分离方法的选择依据
n 基因工程药物
应根据目标蛋白和杂蛋白在物理、化学和生物化学方面性质的差异，如，生物特异性、分子量、等电点值和稳定性等。当几种方法联用时，最好以不同的分离机理为基础，且前一种方法处理过的液体应能适于后一种方法的料液。
作业
n 胞内产物和胞外产物的分离纯化流程有何不同之处？
n 哪些方法比较适合生物物质的初步纯化？哪些方法比较适合生物物质的高度纯化？
n 以抗生素为例说明，选择生物分离方法时主要要考虑哪些因素？
（来源： 来宝网 ）
生物分离是从生物材料、微生物的发酵液、生物反应液或动植物细胞的培养液中分离并纯化有关产品（如具有药理活性作用的蛋白质等）的过程，又称为下游加工过程。
生物分离过程的主要特点
n 常无固定操作方法可循
生物材料组成非常复杂
n 分离操作步骤多，不易获得高收率
培养液（或发酵液）中所含目的物浓度很低，而杂质含量却很高
n 分离进程必须保护化合物的生理活性
生物活性成分离开生物体后，易变性、破坏
n 基因工程产品，一般要求在密封环境下操作。
生物分离的一般工艺流程
发酵液→预处理→细胞分离→（ 细胞破碎→细胞碎片分离 ）
↙
→初步纯化→高度纯化→成品加工
注：（1）胞内产物需经细胞破碎，细胞碎片分离等步骤；胞外产物则将细胞去除后，对余下的液体即可进行初步纯化。
（2）在初步纯化及其以前的各步操作，处理的体积较大，着重于浓缩，称为提取或分离；以后各步为精细的分离操作，着重于纯化，称为精制（或纯化）。
生物分离的各阶段的常用方法
（1）发酵液的预处理
n 加热
n 调pH
n 絮凝和凝聚
（2 ）固液分离
n 沉降
n 离心分离
n 过滤
n 错流过滤
（3）细胞破碎
n 机械法
高压匀浆、高速珠磨、
超声波破碎
n 非机械法
化学法、酶解法、渗透压冲击法、冻结融化法、干燥法
（4 ）初步纯化
n 沉淀法
n 吸附法
n 萃取法
n 超滤法
（5）高度纯化
n 层析
亲和层析、凝胶层析、离子交换层析
n 电泳
n 结晶和重结晶
（6 ）成品加工
n 无菌过滤
n 去热原
n 干燥
冷冻干燥、喷雾干燥
n 制剂
生物分离方法的选择依据
n 传统生物药物（抗生素）
根据具体条件，通过小实验决定，选择时应考虑两个因素。
（1）抗生素的理化性质：极性、酸碱性、溶解度等，了解其理化性质，通常利用纸层析和纸电泳的方法。
（2）抗生素的稳定性：要了解它在什么样的pH和温度范围易受破坏。
纸层析
抗生素在某一种溶剂中的Rf值大，表明它在该种溶剂中溶解度大；相反，如Rf值小，则溶解度小。如Rf为零，则说明不能溶解。如抗生素在极性强的溶剂中有较大的Rf值，则表明该抗生素是极性化合物；而非极性抗生素在非极性溶剂中Rf值较大，在极性溶剂中Rf值较小。
纸电泳
通过纸层析判断为水溶性的抗生素，可用纸电泳法进一步判断其电离性质。
电泳结果与样品性质的判断见课本第六页表1-1。
生物分离方法的选择依据
n 基因工程药物
应根据目标蛋白和杂蛋白在物理、化学和生物化学方面性质的差异，如，生物特异性、分子量、等电点值和稳定性等。当几种方法联用时，最好以不同的分离机理为基础，且前一种方法处理过的液体应能适于后一种方法的料液。
作业
n 胞内产物和胞外产物的分离纯化流程有何不同之处？
n 哪些方法比较适合生物物质的初步纯化？哪些方法比较适合生物物质的高度纯化？
n 以抗生素为例说明，选择生物分离方法时主要要考虑哪些因素？
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