生化工程-课件.ppt

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1、生生 化化 工工 程程第六章第六章 生化工程产品分离技术生化工程产品分离技术第六章第六章 生化工程产品分离技术生化工程产品分离技术第一节第一节 概述概述第二节第二节 生化产品分离生化产品分离技术的一般技术的一般过程过程第三节第三节 生化产品分离生化产品分离技术的技术的发展发展第一节第一节 概述概述一、生化分离技术的一、生化分离技术的概念概念二、生化分离技术的二、生化分离技术的特点特点三、生化分离三、生化分离技术的的重要性重要性一、生化分离技术的概念一、生化分离技术的概念 生化分离技术是指从发酵液或酶反应液生化分离技术是指从发酵液或酶反应液生化分离技术是指从发酵液或酶反应液生化分离技术是指从发酵

2、液或酶反应液中，分离纯化生物产品的过程。它是生物技中，分离纯化生物产品的过程。它是生物技中，分离纯化生物产品的过程。它是生物技中，分离纯化生物产品的过程。它是生物技术转化为生产力不可缺少的重要环节，又称术转化为生产力不可缺少的重要环节，又称术转化为生产力不可缺少的重要环节，又称术转化为生产力不可缺少的重要环节，又称为生物技术下游加工技术。为生物技术下游加工技术。为生物技术下游加工技术。为生物技术下游加工技术。二、生化分离技术的特点二、生化分离技术的特点1.1.1.1.纯化步骤多，操作繁琐，产品收率低、生产纯化步骤多，操作繁琐，产品收率低、生产纯化步骤多，操作繁琐，产品收率低、生产纯化步骤多，操

3、作繁琐，产品收率低、生产成本高。成本高。成本高。成本高。2.2.2.2.分离纯化的产品通常稳定性差，容易失去生分离纯化的产品通常稳定性差，容易失去生分离纯化的产品通常稳定性差，容易失去生分离纯化的产品通常稳定性差，容易失去生物活性，或被分解、降解。物活性，或被分解、降解。物活性，或被分解、降解。物活性，或被分解、降解。3.3.3.3.从发酵液中分离产品时，不宜存放太久，应从发酵液中分离产品时，不宜存放太久，应从发酵液中分离产品时，不宜存放太久，应从发酵液中分离产品时，不宜存放太久，应尽快提取。尽快提取。尽快提取。尽快提取。三、生化分离技术的重要性三、生化分离技术的重要性 生化工程下游加工技术，

4、是生物化学工程生化工程下游加工技术，是生物化学工程生化工程下游加工技术，是生物化学工程生化工程下游加工技术，是生物化学工程必不可少的环节，否则得不到所要的产品，丰必不可少的环节，否则得不到所要的产品，丰必不可少的环节，否则得不到所要的产品，丰必不可少的环节，否则得不到所要的产品，丰产也不能丰收。产也不能丰收。产也不能丰收。产也不能丰收。第二节第二节 生化产品分离生化产品分离技术的一般过技术的一般过程程一、工艺一、工艺流程流程二、加工过程二、加工过程概述概述三、典型生化产品的三、典型生化产品的分离实例分离实例一、工艺流程一、工艺流程 一般分为四个阶段：一般分为四个阶段：一般分为四个阶段：一般分为

5、四个阶段：（1 1 1 1）发酵液的预处理和固液分离）发酵液的预处理和固液分离）发酵液的预处理和固液分离）发酵液的预处理和固液分离（2 2 2 2）初步分离）初步分离）初步分离）初步分离（3 3 3 3）产品提纯）产品提纯）产品提纯）产品提纯（4 4 4 4）成品加工）成品加工）成品加工）成品加工一般工艺流程一般工艺流程一般工艺流程一般工艺流程二、加工过程概述二、加工过程概述1.1.1.1.预处理和固液分离预处理和固液分离预处理和固液分离预处理和固液分离 预处理：预处理：预处理：预处理：改变反应液的性质（发酵液）改变反应液的性质（发酵液）改变反应液的性质（发酵液）改变反应液的性质（发酵液），有

6、利于固液分离。，有利于固液分离。，有利于固液分离。，有利于固液分离。通常通过酸化和加热降低发酵液的黏通常通过酸化和加热降低发酵液的黏通常通过酸化和加热降低发酵液的黏通常通过酸化和加热降低发酵液的黏度；加入絮凝剂，使细胞或大分子聚结成度；加入絮凝剂，使细胞或大分子聚结成度；加入絮凝剂，使细胞或大分子聚结成度；加入絮凝剂，使细胞或大分子聚结成较大颗粒。较大颗粒。较大颗粒。较大颗粒。固液分离：固液分离：常用过滤、离心等方法常用过滤、离心等方法 板框压滤机、鼓式真空过滤机，应板框压滤机、鼓式真空过滤机，应用最广泛的是碟式离心机用最广泛的是碟式离心机板框压滤机板框压滤机 通常发酵完成后，发酵罐内充满了残

7、余的通常发酵完成后，发酵罐内充满了残余的通常发酵完成后，发酵罐内充满了残余的通常发酵完成后，发酵罐内充满了残余的培养基、水、微生物和酶所形成的大量发酵培养基、水、微生物和酶所形成的大量发酵培养基、水、微生物和酶所形成的大量发酵培养基、水、微生物和酶所形成的大量发酵液。可用真空转鼓过滤机将酶与发酵液的其液。可用真空转鼓过滤机将酶与发酵液的其液。可用真空转鼓过滤机将酶与发酵液的其液。可用真空转鼓过滤机将酶与发酵液的其他成分分离开来。他成分分离开来。他成分分离开来。他成分分离开来。鼓式真空过滤机鼓式真空过滤机鼓式真空过滤机鼓式真空过滤机 过滤机外涂有厚厚的一过滤机外涂有厚厚的一层硅藻土，水和酶可以渗

8、透层硅藻土，水和酶可以渗透过去，而培养基和微生物却过去，而培养基和微生物却被黏着在硅藻土表面上。被黏着在硅藻土表面上。鼓式真空过滤机鼓式真空过滤机鼓式真空过滤机鼓式真空过滤机鼓式真空过滤机鼓式真空过滤机 转鼓过滤机旋转的过程中，发转鼓过滤机旋转的过程中，发转鼓过滤机旋转的过程中，发转鼓过滤机旋转的过程中，发酵液喷散开来。水和酶被吸进过酵液喷散开来。水和酶被吸进过酵液喷散开来。水和酶被吸进过酵液喷散开来。水和酶被吸进过滤机的中央，培养基和微生物则滤机的中央，培养基和微生物则滤机的中央，培养基和微生物则滤机的中央，培养基和微生物则留在硅藻土表面，稍后用巨型刀留在硅藻土表面，稍后用巨型刀留在硅藻土表

9、面，稍后用巨型刀留在硅藻土表面，稍后用巨型刀片将硅藻土及附着其上的培养基片将硅藻土及附着其上的培养基片将硅藻土及附着其上的培养基片将硅藻土及附着其上的培养基及微生物一同去除。及微生物一同去除。及微生物一同去除。及微生物一同去除。离心澄清机的转鼓内有数十个至上百个形状和尺离心澄清机的转鼓内有数十个至上百个形状和尺离心澄清机的转鼓内有数十个至上百个形状和尺离心澄清机的转鼓内有数十个至上百个形状和尺寸相同、锥角为寸相同、锥角为寸相同、锥角为寸相同、锥角为6O06O06O06O01200120012001200的锥形碟片，碟片之间的间的锥形碟片，碟片之间的间的锥形碟片，碟片之间的间的锥形碟片，碟片之间

10、的间隙用碟片背面的狭条来控制，一般碟片间的间隙约隙用碟片背面的狭条来控制，一般碟片间的间隙约隙用碟片背面的狭条来控制，一般碟片间的间隙约隙用碟片背面的狭条来控制，一般碟片间的间隙约0.50.50.50.52.5mm2.5mm2.5mm2.5mm。当具有一定压力和流速的悬浮液进入离心澄。当具有一定压力和流速的悬浮液进入离心澄。当具有一定压力和流速的悬浮液进入离心澄。当具有一定压力和流速的悬浮液进入离心澄清机后，就会从碟片组外缘进入各相邻碟片间的薄层清机后，就会从碟片组外缘进入各相邻碟片间的薄层清机后，就会从碟片组外缘进入各相邻碟片间的薄层清机后，就会从碟片组外缘进入各相邻碟片间的薄层隙道，由于离

11、心澄清机高速旋转，这时悬浮液也被带隙道，由于离心澄清机高速旋转，这时悬浮液也被带隙道，由于离心澄清机高速旋转，这时悬浮液也被带隙道，由于离心澄清机高速旋转，这时悬浮液也被带着高速旋转，具有了离心力。此时固体和液体因密度着高速旋转，具有了离心力。此时固体和液体因密度着高速旋转，具有了离心力。此时固体和液体因密度着高速旋转，具有了离心力。此时固体和液体因密度不同而获得的离心沉降速度的不同，在碟片间的隙道不同而获得的离心沉降速度的不同，在碟片间的隙道不同而获得的离心沉降速度的不同，在碟片间的隙道不同而获得的离心沉降速度的不同，在碟片间的隙道间出现了不同的情况间出现了不同的情况间出现了不同的情况间出现

12、了不同的情况。碟式离心机碟式离心机 固体颗粒获得的离心沉降速度大于后续液体的固体颗粒获得的离心沉降速度大于后续液体的固体颗粒获得的离心沉降速度大于后续液体的固体颗粒获得的离心沉降速度大于后续液体的流速，则有向外运动的趋势，就沿碟片下表面离开轴流速，则有向外运动的趋势，就沿碟片下表面离开轴流速，则有向外运动的趋势，就沿碟片下表面离开轴流速，则有向外运动的趋势，就沿碟片下表面离开轴线向外运动，并连续向鼓壁沉降；澄清液获得的离心线向外运动，并连续向鼓壁沉降；澄清液获得的离心线向外运动，并连续向鼓壁沉降；澄清液获得的离心线向外运动，并连续向鼓壁沉降；澄清液获得的离心沉降速度小于后续液体的流速，则在后续

13、液体的推动沉降速度小于后续液体的流速，则在后续液体的推动沉降速度小于后续液体的流速，则在后续液体的推动沉降速度小于后续液体的流速，则在后续液体的推动下被迫反方向向轴心方向流动，移动至转鼓中心的进下被迫反方向向轴心方向流动，移动至转鼓中心的进下被迫反方向向轴心方向流动，移动至转鼓中心的进下被迫反方向向轴心方向流动，移动至转鼓中心的进液管周围，并连续被排出。这样，固体和液体就在碟液管周围，并连续被排出。这样，固体和液体就在碟液管周围，并连续被排出。这样，固体和液体就在碟液管周围，并连续被排出。这样，固体和液体就在碟片间的隙道流动的过程中被分开。片间的隙道流动的过程中被分开。片间的隙道流动的过程中被

14、分开。片间的隙道流动的过程中被分开。碟式离心机碟式离心机 碟式分离机可以完成两种操作：碟式分离机可以完成两种操作：碟式分离机可以完成两种操作：碟式分离机可以完成两种操作：液液液液-固分离固分离固分离固分离:即低浓度悬浮液即低浓度悬浮液即低浓度悬浮液即低浓度悬浮液的分离，称澄清操作；的分离，称澄清操作；的分离，称澄清操作；的分离，称澄清操作；液液液液-液液液液(或液或液或液或液-液液液液-固）分离固）分离固）分离固）分离:即乳浊液的分离，称分离操即乳浊液的分离，称分离操即乳浊液的分离，称分离操即乳浊液的分离，称分离操作。作。作。作。碟式离心机碟式离心机A-A-A-A-供料供料供料供料 B-B-B

15、-B-澄清产品出口澄清产品出口澄清产品出口澄清产品出口 C-C-C-C-固体出口固体出口固体出口固体出口D-D-D-D-废料去灭菌工序废料去灭菌工序废料去灭菌工序废料去灭菌工序 E-E-E-E-蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽 F-F-F-F-仪表用空气仪表用空气仪表用空气仪表用空气 G-G-G-G-无菌水无菌水无菌水无菌水 H-H-H-H-冲洗水冲洗水冲洗水冲洗水 I-I-I-I-生产水补给水生产水补给水生产水补给水生产水补给水 J-J-J-J-生产水，排放水生产水，排放水生产水，排放水生产水，排放水K-K-K-K-生产水出口生产水出口生产水出口生产水出口L-L-L-L-夹套冷却水，进口夹套冷却水，进口夹套

16、冷却水，进口夹套冷却水，进口M-M-M-M-夹套冷却水，出口夹套冷却水，出口夹套冷却水，出口夹套冷却水，出口 N-N-N-N-轴封水轴封水轴封水轴封水O-O-O-O-排风排风排风排风 P-P-P-P-排水排水排水排水Q-Q-Q-Q-冷凝水去灭菌工序冷凝水去灭菌工序冷凝水去灭菌工序冷凝水去灭菌工序1-1-1-1-离心机离心机离心机离心机 2-2-2-2-控制装置控制装置控制装置控制装置 3-3-3-3-电动机起动器电动机起动器电动机起动器电动机起动器 4-4-4-4-固体贮罐固体贮罐固体贮罐固体贮罐 5-5-5-5-废料贮罐废料贮罐废料贮罐废料贮罐 6-6-6-6-隔膜阀隔膜阀隔膜阀隔膜阀 7-

17、7-7-7-球阀球阀球阀球阀 8-8-8-8-气动隔膜阀气动隔膜阀气动隔膜阀气动隔膜阀9-9-9-9-止回阀止回阀止回阀止回阀 10-10-10-10-针阀针阀针阀针阀 11-11-11-11-空气减压阀空气减压阀空气减压阀空气减压阀 12-12-12-12-恒压阀恒压阀恒压阀恒压阀 13-13-13-13-取样旋塞取样旋塞取样旋塞取样旋塞14-14-14-14-恒流阀恒流阀恒流阀恒流阀 15-15-15-15-凝汽阀凝汽阀凝汽阀凝汽阀 16-16-16-16-无菌空气过滤器无菌空气过滤器无菌空气过滤器无菌空气过滤器 17-17-17-17-观察镜观察镜观察镜观察镜 18-18-18-18-压

18、力指示器压力指示器压力指示器压力指示器(气压计气压计气压计气压计)19-19-19-19-流量计流量计流量计流量计 20-20-20-20-温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器 21-21-21-21-液面传感器液面传感器液面传感器液面传感器 碟式离心机适合于细菌、酵母、放线碟式离心机适合于细菌、酵母、放线碟式离心机适合于细菌、酵母、放线碟式离心机适合于细菌、酵母、放线菌等多种微生物细胞悬浮液及细胞碎片悬菌等多种微生物细胞悬浮液及细胞碎片悬菌等多种微生物细胞悬浮液及细胞碎片悬菌等多种微生物细胞悬浮液及细胞碎片悬浮液的分离。它的生产能力较大，最大允浮液的分离。它的生产能力较大，最大允浮液的分

19、离。它的生产能力较大，最大允浮液的分离。它的生产能力较大，最大允许处理量可达许处理量可达许处理量可达许处理量可达300m300m300m300m3 3 3 3h h h h，一般用于大规模，一般用于大规模，一般用于大规模，一般用于大规模的分离过程。的分离过程。的分离过程。的分离过程。碟式离心机碟式离心机 蒸发，萃取，沉淀以及膜分离等方法蒸发，萃取，沉淀以及膜分离等方法蒸发，萃取，沉淀以及膜分离等方法蒸发，萃取，沉淀以及膜分离等方法（1 1 1 1）蒸发）蒸发）蒸发）蒸发外循环式真空蒸发器外循环式真空蒸发器外循环式真空蒸发器外循环式真空蒸发器三效降膜式蒸发器三效降膜式蒸发器三效降膜式蒸发器三效降

20、膜式蒸发器2.2.初步分离初步分离 有机溶剂萃取：有机溶剂萃取：有机溶剂萃取：有机溶剂萃取：在抗生素的生产中占有重要的地位。在抗生素的生产中占有重要的地位。在抗生素的生产中占有重要的地位。在抗生素的生产中占有重要的地位。利用萃取法提取某些酯溶性的抗生素，具有质量好，收率利用萃取法提取某些酯溶性的抗生素，具有质量好，收率利用萃取法提取某些酯溶性的抗生素，具有质量好，收率利用萃取法提取某些酯溶性的抗生素，具有质量好，收率高速度快等优点。高速度快等优点。高速度快等优点。高速度快等优点。离心萃取机离心萃取机离心萃取机离心萃取机（2 2）萃取）萃取有机溶剂萃取的不足：有机溶剂萃取的不足：许多蛋白质都有极

21、强的亲水性，不溶于有许多蛋白质都有极强的亲水性，不溶于有许多蛋白质都有极强的亲水性，不溶于有许多蛋白质都有极强的亲水性，不溶于有机溶剂机溶剂机溶剂机溶剂 ；蛋白质在有机溶剂相中易变性失活。蛋白质在有机溶剂相中易变性失活。蛋白质在有机溶剂相中易变性失活。蛋白质在有机溶剂相中易变性失活。双水相萃取：双水相萃取：用两种不相溶的高聚物，如聚乙二醇和葡聚用两种不相溶的高聚物，如聚乙二醇和葡聚用两种不相溶的高聚物，如聚乙二醇和葡聚用两种不相溶的高聚物，如聚乙二醇和葡聚糖，进行萃取，而不用常规的有机溶剂为萃取剂。糖，进行萃取，而不用常规的有机溶剂为萃取剂。糖，进行萃取，而不用常规的有机溶剂为萃取剂。糖，进行

22、萃取，而不用常规的有机溶剂为萃取剂。其特点是两相内均含水高于其特点是两相内均含水高于其特点是两相内均含水高于其特点是两相内均含水高于75%75%75%75%，故称双水相。，故称双水相。，故称双水相。，故称双水相。该法得到的双水相可用倾析法和离心法分离。该法得到的双水相可用倾析法和离心法分离。该法得到的双水相可用倾析法和离心法分离。该法得到的双水相可用倾析法和离心法分离。然后再用超滤法等提取目的产物和回收高聚物。然后再用超滤法等提取目的产物和回收高聚物。然后再用超滤法等提取目的产物和回收高聚物。然后再用超滤法等提取目的产物和回收高聚物。双水相萃取的优点双水相萃取的优点双水相萃取的优点双水相萃取的

23、优点使固液分离和纯化两个步骤同时进行，一步完成；使固液分离和纯化两个步骤同时进行，一步完成；使固液分离和纯化两个步骤同时进行，一步完成；使固液分离和纯化两个步骤同时进行，一步完成；适合热敏物质的提取，主要是胞内酶；适合热敏物质的提取，主要是胞内酶；适合热敏物质的提取，主要是胞内酶；适合热敏物质的提取，主要是胞内酶；亲水性聚合物加入水中，形成两相，在这两相中，亲水性聚合物加入水中，形成两相，在这两相中，亲水性聚合物加入水中，形成两相，在这两相中，亲水性聚合物加入水中，形成两相，在这两相中，水分都占大比例（水分都占大比例（水分都占大比例（水分都占大比例（8585858595959595），这样生物

24、活性蛋白），这样生物活性蛋白），这样生物活性蛋白），这样生物活性蛋白质在两相中不会失活，且以一定比例分配于两相中。质在两相中不会失活，且以一定比例分配于两相中。质在两相中不会失活，且以一定比例分配于两相中。质在两相中不会失活，且以一定比例分配于两相中。双水相的形成双水相的形成1.1.如两种聚合物间存在强的吸引力，则它们结合后存在于如两种聚合物间存在强的吸引力，则它们结合后存在于如两种聚合物间存在强的吸引力，则它们结合后存在于如两种聚合物间存在强的吸引力，则它们结合后存在于一相中；如两种聚合物间有斥力，即某种分子希望在它一相中；如两种聚合物间有斥力，即某种分子希望在它一相中；如两种聚合物间有斥力

25、，即某种分子希望在它一相中；如两种聚合物间有斥力，即某种分子希望在它周围的分子是同种分子而不是异种分子，达到平衡后会周围的分子是同种分子而不是异种分子，达到平衡后会周围的分子是同种分子而不是异种分子，达到平衡后会周围的分子是同种分子而不是异种分子，达到平衡后会形成两相，两种聚合物分处一相。形成两相，两种聚合物分处一相。形成两相，两种聚合物分处一相。形成两相，两种聚合物分处一相。2.2.加入盐分，由于盐析作用，聚合物与盐类溶液也能形成加入盐分，由于盐析作用，聚合物与盐类溶液也能形成加入盐分，由于盐析作用，聚合物与盐类溶液也能形成加入盐分，由于盐析作用，聚合物与盐类溶液也能形成两相。两相。两相。两

26、相。常用聚合物：常用聚合物：常用聚合物：常用聚合物：聚乙二醇葡聚糖聚乙二醇葡聚糖聚乙二醇葡聚糖聚乙二醇葡聚糖聚乙二醇无机盐系统聚乙二醇无机盐系统聚乙二醇无机盐系统聚乙二醇无机盐系统无毒原则无毒原则无毒原则无毒原则 目前已知的胞内酶约目前已知的胞内酶约目前已知的胞内酶约目前已知的胞内酶约2500250025002500种，但投入生产的很少。种，但投入生产的很少。种，但投入生产的很少。种，但投入生产的很少。原因之一是提取困难。胞内酶提取的第一步系将细胞原因之一是提取困难。胞内酶提取的第一步系将细胞原因之一是提取困难。胞内酶提取的第一步系将细胞原因之一是提取困难。胞内酶提取的第一步系将细胞破碎得到匀

27、浆液，但匀浆液黏度很大，有微小的细胞破碎得到匀浆液，但匀浆液黏度很大，有微小的细胞破碎得到匀浆液，但匀浆液黏度很大，有微小的细胞破碎得到匀浆液，但匀浆液黏度很大，有微小的细胞碎片存在，欲将细胞碎片除去，过去是依靠离心分离碎片存在，欲将细胞碎片除去，过去是依靠离心分离碎片存在，欲将细胞碎片除去，过去是依靠离心分离碎片存在，欲将细胞碎片除去，过去是依靠离心分离的方法，但非常困难。的方法，但非常困难。的方法，但非常困难。的方法，但非常困难。双水相系统可用于细胞碎片以双水相系统可用于细胞碎片以双水相系统可用于细胞碎片以双水相系统可用于细胞碎片以及酶的进一步精制。及酶的进一步精制。及酶的进一步精制。及酶

28、的进一步精制。双水相萃取法常用于胞内酶提取。双水相萃取法常用于胞内酶提取。双水相萃取法常用于胞内酶提取。双水相萃取法常用于胞内酶提取。双水相萃取的应用双水相萃取的应用 用双水相萃取胞内酶，用双水相萃取胞内酶，用双水相萃取胞内酶，用双水相萃取胞内酶，PEG/PEG/PEG/PEG/盐系统应用的盐系统应用的盐系统应用的盐系统应用的较广泛。通常将目的蛋白质分配在上相较广泛。通常将目的蛋白质分配在上相较广泛。通常将目的蛋白质分配在上相较广泛。通常将目的蛋白质分配在上相（PEGPEGPEGPEG），而细胞碎片分配在下相（盐），便），而细胞碎片分配在下相（盐），便），而细胞碎片分配在下相（盐），便），而细

29、胞碎片分配在下相（盐），便于离心分离。于离心分离。于离心分离。于离心分离。双水相提取胞内酶的具体操作：双水相提取胞内酶的具体操作：双水相提取胞内酶的具体操作：双水相提取胞内酶的具体操作：萃取：萃取：萃取：萃取：适量的细胞匀浆液与双水相体系（一般为适量的细胞匀浆液与双水相体系（一般为适量的细胞匀浆液与双水相体系（一般为适量的细胞匀浆液与双水相体系（一般为PEG/PEG/PEG/PEG/盐）混合。盐）混合。盐）混合。盐）混合。上下相的分离：上下相的分离：上下相的分离：上下相的分离：在萃取达到平衡后，就必须使上下相在萃取达到平衡后，就必须使上下相在萃取达到平衡后，就必须使上下相在萃取达到平衡后，就必

30、须使上下相分离。有两种方法：重力沉降和离心分离。分离。有两种方法：重力沉降和离心分离。分离。有两种方法：重力沉降和离心分离。分离。有两种方法：重力沉降和离心分离。多聚物的分离：多聚物的分离：多聚物的分离：多聚物的分离：当目的蛋白是分配在当目的蛋白是分配在当目的蛋白是分配在当目的蛋白是分配在PEGPEGPEGPEG富集的上相中，富集的上相中，富集的上相中，富集的上相中，相与相分离后，在上相中加入盐，形成新的双水相体相与相分离后，在上相中加入盐，形成新的双水相体相与相分离后，在上相中加入盐，形成新的双水相体相与相分离后，在上相中加入盐，形成新的双水相体系，在适当的条件下，蛋白质重新被萃取进入盐相，

31、系，在适当的条件下，蛋白质重新被萃取进入盐相，系，在适当的条件下，蛋白质重新被萃取进入盐相，系，在适当的条件下，蛋白质重新被萃取进入盐相，而大量的而大量的而大量的而大量的PEGPEGPEGPEG得到回收，盐相中残余的得到回收，盐相中残余的得到回收，盐相中残余的得到回收，盐相中残余的PEGPEGPEGPEG可用超滤或可用超滤或可用超滤或可用超滤或透析除去。透析除去。透析除去。透析除去。三步双水相萃取流程图三步双水相萃取流程图三步双水相萃取流程图三步双水相萃取流程图要成功地运用两水相萃取的方法，应满足下列条件：要成功地运用两水相萃取的方法，应满足下列条件：要成功地运用两水相萃取的方法，应满足下列条

32、件：要成功地运用两水相萃取的方法，应满足下列条件：欲提取的酶和细胞应分配在不同的相中；欲提取的酶和细胞应分配在不同的相中；欲提取的酶和细胞应分配在不同的相中；欲提取的酶和细胞应分配在不同的相中；酶的分配系数应足够大，使在一定的相体积比时，酶的分配系数应足够大，使在一定的相体积比时，酶的分配系数应足够大，使在一定的相体积比时，酶的分配系数应足够大，使在一定的相体积比时，经过一次萃取，就能得到高的收率；经过一次萃取，就能得到高的收率；经过一次萃取，就能得到高的收率；经过一次萃取，就能得到高的收率；两相用离心机很容易分离。两相用离心机很容易分离。两相用离心机很容易分离。两相用离心机很容易分离。(3)

33、(3)沉淀：沉淀：降低蛋白质溶解度，如等电点沉淀、盐降低蛋白质溶解度，如等电点沉淀、盐降低蛋白质溶解度，如等电点沉淀、盐降低蛋白质溶解度，如等电点沉淀、盐析等。析等。析等。析等。(4)4)膜分离：膜分离：膜分离是基于一种半透性薄膜，使溶液中膜分离是基于一种半透性薄膜，使溶液中膜分离是基于一种半透性薄膜，使溶液中膜分离是基于一种半透性薄膜，使溶液中的某些组分通过，而阻止或截留其它组分的分的某些组分通过，而阻止或截留其它组分的分的某些组分通过，而阻止或截留其它组分的分的某些组分通过，而阻止或截留其它组分的分离方法。它包括反渗透法离方法。它包括反渗透法离方法。它包括反渗透法离方法。它包括反渗透法(R

34、everse Osmosis)(Reverse Osmosis)(Reverse Osmosis)(Reverse Osmosis)和超滤法和超滤法和超滤法和超滤法(UltrafiltrationUltrafiltrationUltrafiltrationUltrafiltration)。依据物质粒度大小这一几何特性的差异，依据物质粒度大小这一几何特性的差异，依据物质粒度大小这一几何特性的差异，依据物质粒度大小这一几何特性的差异，来分离物质，而不必像萃取、沉淀法中那来分离物质，而不必像萃取、沉淀法中那来分离物质，而不必像萃取、沉淀法中那来分离物质，而不必像萃取、沉淀法中那样，需要加入其它物质样

35、，需要加入其它物质样，需要加入其它物质样，需要加入其它物质(溶剂、盐类溶剂、盐类溶剂、盐类溶剂、盐类)，也，也，也，也不必像蒸发那样，需要加热。因此，使用不必像蒸发那样，需要加热。因此，使用不必像蒸发那样，需要加热。因此，使用不必像蒸发那样，需要加热。因此，使用膜分离法分离，产品的损失很少。膜分离法分离，产品的损失很少。膜分离法分离，产品的损失很少。膜分离法分离，产品的损失很少。膜分离法的优点膜分离法的优点若干生物物质的粒度特征若干生物物质的粒度特征渗透和渗透压渗透和渗透压 1885188518851885年年年年,VanVanVanVan t t t t HoffHoffHoffHoff渗渗

36、渗渗透透透透压定律：压定律：压定律：压定律：R R R R T T T T C C C Ci i i i 渗渗渗渗透透透透是是是是在在在在膜膜膜膜两两两两边边边边渗渗渗渗透透透透压压压压差差差差-的的的的作作作作用用用用下下下下的的的的溶溶溶溶剂剂剂剂流流流流动动动动；而而而而反反反反渗渗渗渗透透透透、超超超超滤滤滤滤是是是是在在在在一一一一外外外外加加加加压压压压力力力力差差差差 P P P P 的的的的作作作作用用用用下下下下,溶溶溶溶剂逆向流动。剂逆向流动。剂逆向流动。剂逆向流动。盐溶液盐溶液盐溶液盐溶液 纯水纯水纯水纯水H2O渗渗透透 P 反渗透反渗透 当某溶液与某纯溶剂之间被一半透性

37、薄膜隔开当某溶液与某纯溶剂之间被一半透性薄膜隔开当某溶液与某纯溶剂之间被一半透性薄膜隔开当某溶液与某纯溶剂之间被一半透性薄膜隔开时，由于系统中的渗透压作用，纯溶剂将会通过时，由于系统中的渗透压作用，纯溶剂将会通过时，由于系统中的渗透压作用，纯溶剂将会通过时，由于系统中的渗透压作用，纯溶剂将会通过膜层而进入溶液相，此即为膜层而进入溶液相，此即为膜层而进入溶液相，此即为膜层而进入溶液相，此即为渗透渗透渗透渗透现象。现象。现象。现象。如果在溶液上方施加压力，溶剂渗透的速率便如果在溶液上方施加压力，溶剂渗透的速率便如果在溶液上方施加压力，溶剂渗透的速率便如果在溶液上方施加压力，溶剂渗透的速率便减小；当

38、减小；当减小；当减小；当 P P P P 等于渗透压时，渗透即停止。如果进等于渗透压时，渗透即停止。如果进等于渗透压时，渗透即停止。如果进等于渗透压时，渗透即停止。如果进一步增加外压，当一步增加外压，当一步增加外压，当一步增加外压，当 P P P P 超过渗透压超过渗透压超过渗透压超过渗透压”时，纯溶剂便时，纯溶剂便时，纯溶剂便时，纯溶剂便反向渗透，即从溶液渗向纯溶剂，这就是反向渗透，即从溶液渗向纯溶剂，这就是反向渗透，即从溶液渗向纯溶剂，这就是反向渗透，即从溶液渗向纯溶剂，这就是反渗透反渗透反渗透反渗透。反渗透的结果，将使溶液被浓缩。反渗透的结果，将使溶液被浓缩。反渗透的结果，将使溶液被浓缩

39、。反渗透的结果，将使溶液被浓缩。渗透和反渗透渗透和反渗透渗透与反渗透渗透与反渗透渗透与反渗透渗透与反渗透 用双级反渗用双级反渗用双级反渗用双级反渗透设备除盐的技透设备除盐的技透设备除盐的技透设备除盐的技术称为两级反渗术称为两级反渗术称为两级反渗术称为两级反渗透技术，两级反透技术，两级反透技术，两级反透技术，两级反渗透装置可除去渗透装置可除去渗透装置可除去渗透装置可除去原水中原水中原水中原水中99%99%99%99%以上的以上的以上的以上的盐份。盐份。盐份。盐份。超滤超滤超滤超滤通常使用孔径较大的薄膜，截留的分子也较通常使用孔径较大的薄膜，截留的分子也较通常使用孔径较大的薄膜，截留的分子也较通常

40、使用孔径较大的薄膜，截留的分子也较大。由于超滤允许较大的分子通过，既有浓缩的作用，大。由于超滤允许较大的分子通过，既有浓缩的作用，大。由于超滤允许较大的分子通过，既有浓缩的作用，大。由于超滤允许较大的分子通过，既有浓缩的作用，又有纯化的作用。如在酶制剂的制备过程中，即可用又有纯化的作用。如在酶制剂的制备过程中，即可用又有纯化的作用。如在酶制剂的制备过程中，即可用又有纯化的作用。如在酶制剂的制备过程中，即可用超滤法同时实现浓缩和纯化。超滤法同时实现浓缩和纯化。超滤法同时实现浓缩和纯化。超滤法同时实现浓缩和纯化。反渗透反渗透反渗透反渗透则只允许溶剂通过，较大的盐类分子也有则只允许溶剂通过，较大的盐

41、类分子也有则只允许溶剂通过，较大的盐类分子也有则只允许溶剂通过，较大的盐类分子也有可能被截留，所以，反渗透只起浓缩作用。可能被截留，所以，反渗透只起浓缩作用。可能被截留，所以，反渗透只起浓缩作用。可能被截留，所以，反渗透只起浓缩作用。超滤：超滤：常见膜分离装置常见膜分离装置常见膜分离装置常见膜分离装置中空纤维超滤器中空纤维超滤器中空纤维超滤器中空纤维超滤器 超滤装置是以毛细管式超滤膜为核心设计制造的，超滤装置是以毛细管式超滤膜为核心设计制造的，超滤装置是以毛细管式超滤膜为核心设计制造的，超滤装置是以毛细管式超滤膜为核心设计制造的，其超滤膜微孔可达其超滤膜微孔可达其超滤膜微孔可达其超滤膜微孔可达

42、0.010.010.010.01微米（十万分之一毫米）以下，微米（十万分之一毫米）以下，微米（十万分之一毫米）以下，微米（十万分之一毫米）以下，因而过滤精度高。因而过滤精度高。因而过滤精度高。因而过滤精度高。生化产品提纯，常用生化产品提纯，常用生化产品提纯，常用生化产品提纯，常用层析法层析法层析法层析法(Chromatography)(Chromatography)(Chromatography)(Chromatography)。所。所。所。所谓层析法，是在一根层析柱内，填充以某种特殊的载谓层析法，是在一根层析柱内，填充以某种特殊的载谓层析法，是在一根层析柱内，填充以某种特殊的载谓层析法，是在

43、一根层析柱内，填充以某种特殊的载体物质体物质体物质体物质(称固定相称固定相称固定相称固定相)；含有被分离物质的混合物；含有被分离物质的混合物；含有被分离物质的混合物；含有被分离物质的混合物(称流动称流动称流动称流动相相相相)，则流经层析柱。由于混合物内各种物质在某种性，则流经层析柱。由于混合物内各种物质在某种性，则流经层析柱。由于混合物内各种物质在某种性，则流经层析柱。由于混合物内各种物质在某种性质上的差异，导致与固定相之间产生的结合力不同，质上的差异，导致与固定相之间产生的结合力不同，质上的差异，导致与固定相之间产生的结合力不同，质上的差异，导致与固定相之间产生的结合力不同，因此，各种物质在

44、柱内的停留时间也就不一样，它们因此，各种物质在柱内的停留时间也就不一样，它们因此，各种物质在柱内的停留时间也就不一样，它们因此，各种物质在柱内的停留时间也就不一样，它们将依次流出层折柱，据此，便可把它们分离。将依次流出层折柱，据此，便可把它们分离。将依次流出层折柱，据此，便可把它们分离。将依次流出层折柱，据此，便可把它们分离。3.3.产品提纯产品提纯吸附层析法：吸附层析法：吸附层析法：吸附层析法：利用各种物质与固定相之间的吸附力差异利用各种物质与固定相之间的吸附力差异利用各种物质与固定相之间的吸附力差异利用各种物质与固定相之间的吸附力差异离子交换层析法：离子交换层析法：离子交换层析法：离子交换

45、层析法：利用各种物质带电特性的差异利用各种物质带电特性的差异利用各种物质带电特性的差异利用各种物质带电特性的差异分子筛层析法：分子筛层析法：分子筛层析法：分子筛层析法：利用各种物质的几何大小特性的差异利用各种物质的几何大小特性的差异利用各种物质的几何大小特性的差异利用各种物质的几何大小特性的差异亲和层析法：亲和层析法：亲和层析法：亲和层析法：利用物质在生物特性方面的差异利用物质在生物特性方面的差异利用物质在生物特性方面的差异利用物质在生物特性方面的差异层析种类层析种类 层析分离，多数是分批操作，但近年来，层析分离，多数是分批操作，但近年来，层析分离，多数是分批操作，但近年来，层析分离，多数是分

46、批操作，但近年来，已出现了小规模的连续层析装置。已出现了小规模的连续层析装置。已出现了小规模的连续层析装置。已出现了小规模的连续层析装置。见下图：见下图：见下图：见下图：层析的装置层析的装置 生产时，料液在缓慢旋转着的环状生产时，料液在缓慢旋转着的环状生产时，料液在缓慢旋转着的环状生产时，料液在缓慢旋转着的环状层析柱顶端的某点加入截流溶掖则在层析柱顶端的某点加入截流溶掖则在层析柱顶端的某点加入截流溶掖则在层析柱顶端的某点加入截流溶掖则在顶端的其它各点加入。对具有较大顶端的其它各点加入。对具有较大顶端的其它各点加入。对具有较大顶端的其它各点加入。对具有较大k k k k值值值值的组分言，因它通过

47、层析柱较馒，故在的组分言，因它通过层析柱较馒，故在的组分言，因它通过层析柱较馒，故在的组分言，因它通过层析柱较馒，故在它流出柱层并集于底部的收集管之前将它流出柱层并集于底部的收集管之前将它流出柱层并集于底部的收集管之前将它流出柱层并集于底部的收集管之前将沿着层析柱的环状周边旋转一段较长的沿着层析柱的环状周边旋转一段较长的沿着层析柱的环状周边旋转一段较长的沿着层析柱的环状周边旋转一段较长的距离距离距离距离(如区带如区带如区带如区带B)B)B)B)，而，而，而，而k k k k值较小的组分，则值较小的组分，则值较小的组分，则值较小的组分，则很快就流入集留管很快就流入集留管很快就流入集留管很快就流入

48、集留管(如区带如区带如区带如区带A)A)A)A)。如此，。如此，。如此，。如此，在不同的收集管内，便可获得不同的蛋在不同的收集管内，便可获得不同的蛋在不同的收集管内，便可获得不同的蛋在不同的收集管内，便可获得不同的蛋白质。该法的缺点是需要耗费较多的截白质。该法的缺点是需要耗费较多的截白质。该法的缺点是需要耗费较多的截白质。该法的缺点是需要耗费较多的截流溶液。流溶液。流溶液。流溶液。连续层析装置示意图连续层析装置示意图连续层析装置示意图连续层析装置示意图 干燥：干燥：通常通常通常通常是生化产品分离的最后一步。是生化产品分离的最后一步。是生化产品分离的最后一步。是生化产品分离的最后一步。由于很多生

49、物产品，如味精、柠檬酸、酶制刘、由于很多生物产品，如味精、柠檬酸、酶制刘、由于很多生物产品，如味精、柠檬酸、酶制刘、由于很多生物产品，如味精、柠檬酸、酶制刘、抗生素及单细胞蛋白等均是固体产品，故干燥抗生素及单细胞蛋白等均是固体产品，故干燥抗生素及单细胞蛋白等均是固体产品，故干燥抗生素及单细胞蛋白等均是固体产品，故干燥操作在生化工业中十分重要。操作在生化工业中十分重要。操作在生化工业中十分重要。操作在生化工业中十分重要。4.4.产品的最后分离产品的最后分离 干燥的目的干燥的目的干燥的目的干燥的目的：去除物料中的水分，便于产：去除物料中的水分，便于产：去除物料中的水分，便于产：去除物料中的水分，便

50、于产品的保存和运输。品的保存和运输。品的保存和运输。品的保存和运输。干燥的设备：干燥的设备：干燥的设备：干燥的设备：工业生产中常用的干燥设备工业生产中常用的干燥设备工业生产中常用的干燥设备工业生产中常用的干燥设备类型很多，但由于生物产品大多为热敏性物类型很多，但由于生物产品大多为热敏性物类型很多，但由于生物产品大多为热敏性物类型很多，但由于生物产品大多为热敏性物质，所以在对干燥设备的选用时须注意这一质，所以在对干燥设备的选用时须注意这一质，所以在对干燥设备的选用时须注意这一质，所以在对干燥设备的选用时须注意这一问题。问题。问题。问题。一般用于生物产品干燥的设备，必须一般用于生物产品干燥的设备，