【现货速发】生物分离与纯化技术（第2版）

前言

21世纪是生命科学的时代，生物技术在医疗保健、农业、环保、轻化工、食品等重要领域对改善人类健康与生存环境、提高农牧业和工业产量与质量都发挥着越来越重要的作用。生物技术已经成为现代科技研究和开发的重点。2010年9月生物产业成为国家战略新兴产业之一，得到了各级政府的重点支持和培育。生物产业一般包括上游工程和下游加工过程，上游主要有基因工程、细胞工程和发酵工程等，下游加工过程即生物医药产品的分离纯化过程，其中涉及的技术统称为生物分离与纯化技术。生物分离与纯化技术是相关产业中使用普遍的技术，是从事生物医药产品生产必须掌握的基本技术。高职高专院校生物类和制药类专业的学生，将是生产实践中生物技术的具体实施者和应用者，故熟练掌握生物分离与纯化技术的原理和关键技术是非常重要的。

生物分离与纯化技术是高职生物类和制药类专业的专业必修课程之一。为了培养适应生物产业发展的高素质技术应用性人才，适应我国高等职业教育的发展趋势，适应理论实践一体化的职业教育方法，本教材在一版的基础上作了较大的改变和创新：根据企业分离纯化岗位要求，引入生化药品提取工和分离纯化工职业资格标准，融入GMP管理理念和方法，按照一般分离纯化的步骤设置模块、技术设置单元，对产品生产工艺进行重新组织并分配实训任务，将技术原理、操作标准、注意事项、发展情况等知识融入各工作任务中，实现理论与实践的结合。

依照上述修订，学生可在相对真实的工作情境下完成真正生物物质的制备，不仅能熟练掌握破碎、过滤、超滤膜、离子交换等技术，而且能够切实感受不同技术或工艺间的相互关系，具备分离纯化技术的实践应用能力，从而加深理论知识的理解和对行业的了解，为从事生物物质的分离纯化工作打下良好的基础。教材的理论知识不仅坚持“够用、适度、实用”的原则，而且紧紧围绕各项技术应用展开，在结合实践的基础上讲解了技术的应用以及相关设备的使用，并及时吸收了相关的新知识、新技术、新方法和新工艺。本书配有电子课件，可从www.cipedu.com.cn下载使用。

常州工程职业技术学院的邱玉华、孟祥斌，武汉职业技术学院的陈芬，武汉软件工程职业学院的吴旭乾，广东科贸职业学院的李欣、黄百祺，天津渤海职业技术学院的张荟，浙江经贸职业技术学院的徐砺瑜，芜湖职业技术学院的汤强，海南大学海洋学院的宋彦廷和长江职业学院的韩潇共同完成了本教材的编写工作。常州工程职业技术学院赵怡红教授、常州千红生化制药股份有限公司张寒春工程师和常山生化药业(江苏)有限公司张华工程师联合审定了本教材。

在编写过程中，我们得到了北京电子科技职业学院的辛秀兰教授、武汉软件工程职业技术学院的金学平教授、浙江经贸职业技术学院的张星海教授、重庆工贸职业技术学院的罗合春教授的关心和帮助，化学工业出版社给予了大力支持，在此表示衷心的感谢。由于编者能力和水平有限，难免有疏漏和不妥之处，敬请广大读者和同仁批评指正。

编者

2017年1月

版 前言

迅猛发展的现代生物技术是当代新技术革命的重要力量，正逐步实现产业化，且已渗透到医药、化工、环保、能源等行业，其产品的主要成分——生物物质对人类生活的影响日益突出，应用越来越广泛。生物物质的生产包括上游工程和下游加工过程。下游加工过程即生物物质的分离纯化过程，其中涉及的技术统称为生物分离与纯化技术。生物分离与纯化技术是相关产业中使用普遍的技术，是从事生物物质生产必须掌握的基本技术。高职高专生物技术、生物制药专业的学生是生产实践中生物技术的具体实施者和应用者，熟练掌握生物分离与纯化技术的原理和关键技术是非常重要的。生物分离与纯化技术也是高职生物技术、生物制药专业的专业必修课程之一。

为了适应高职高专教学的特点，本书的理论部分坚持“够用、适度、实用”的原则，以生物物质的基本制备过程为主线，阐述了离心技术、细胞破碎技术、萃取技术、固相析出分离技术、色谱(层析)技术、膜分离技术和浓缩干燥技术等分离纯化技术的基本原理，在结合生产实践的基础上介绍了生物技术的应用以及相关设备的使用，并介绍了有关的新知识、新技术、新方法和新工艺。

为了适应生物技术产业发展需要，使学生对相关分离纯化技术实现“学得好、用得上、用得好”，本书专门安排了生物分离与纯化技术的实训内容。其中，单元操作实验主要是对学生进行各项分离纯化技术的训练，要求学生熟悉分离纯化实训的目的和基本要求，掌握各种仪器设备和分离方法的操作过程和技术要领，培养学生的动手能力以及分析解决问题的能力。在此基础上，学生通过部分生物物质的制备综合实训，能熟练地综合应用破碎、过滤、色谱(层析)、超滤膜、离子交换等技术进行生物物质的分离纯化、能够设计生物物质分离纯化的简单工艺流程和控制要点，从而进一步加深对理论知识的理解和对行业的了解，为从事生物物质的分离纯化工作打下良好的基础。实训项目参考了“高等学校高职高专药品类专业教学指导委员会”制定的“高等职业教育生物制药技术专业实训项目与设备配置方案”，并进行了一定的综合和创新，使其符合不同院校的实际情况，更适应教学要求。

本书由高等职业技术学院的生物技术、生物制药专业教师结合自身的教学经验和实践应用知识共同编写完成。在编写过程中，北京电子科技职业学院的辛秀兰教授，浙江经贸职业技术学院的张星海副教授、秦钢老师，重庆工贸职业技术学院的罗合春副教授，武汉软件工程职业学院的金学平副教授提出了宝贵的建议和意见，化学工业出版社给予了大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请广大读者和同仁批评指正。

编者

2007年4月

《生物分离与纯化技术》学习指南001

模块一  感知生物分离纯化技术

单元一认识生物分离纯化的对象和目标004

【学习目标】004

【基础知识】004

一、生物活性物质004

二、生物物质来源006

【复习思考】007

单元二熟悉生物分离纯化技术008

【学习目标】008

【基础知识】008

一、分离纯化技术008

二、分离纯化基本原理008

三、生物分离纯化的特点010

四、分离纯化的基本步骤011

【体验实训】牛乳中酪蛋白和乳蛋白粗品的分离012

【拓展知识】生物分离纯化技术的发展013

【复习思考】014

单元三熟悉分离纯化的策略015

【学习目标】015

【基础知识】015

一、分离纯化方法选择的原则015

二、原材料选择与成品保存016

三、分离纯化的准备工作018

四、分离纯化技术的综合运用与工艺优化019

五、分离纯化工艺的中试放大021

【复习思考】023

模块二  生物材料预处理

单元一发酵液的凝聚和絮凝026

【学习目标】026

【基础知识】026

一、发酵液的特性026

二、发酵液中杂质的去除方法026

三、发酵液的凝聚028

四、发酵液的絮凝029

【实训任务】青霉素发酵液的预处理（0102）031

【拓展知识】亲和絮凝032

【复习思考】032

单元二细胞的破碎033

【学习目标】033

基础知识】033

一、细胞破碎033

二、细胞壁的基本结构033

三、细胞壁的结构和细胞破碎的关系035

四、细胞破碎的方法035

五、细胞破碎效果的检查040

【实训任务1】α-干扰素基因工程菌的破碎(0202)041

【实训任务2】细胞色素c的粗提(0301)042

【拓展知识】细胞破碎技术的研究方向044

【复习思考】044

模块三  固液分离

单元一过滤分离048

【学习目标】048

【基础知识】048

一、过滤的基本原理048

二、过滤的分类048

三、过滤介质049

四、过滤装置050

五、过滤的影响因素052

【实训任务】青霉素发酵液的过滤(0101)053

【拓展知识】膜过滤技术的发展056

【复习思考】057

单元二离心分离058

【学习目标】058

【基础知识】058

一、离心分离的基本原理058

二、离心分离的方法058

三、离心机060

四、影响离心效果的因素062

【实训任务】α-干扰素基因工程菌发酵菌体的收集(0201)062

【拓展知识】生物工业中几种常见的离心机064

【复习思考】067

模块四  可溶性组分的分离

单元一吸附分离070

【学习目标】070

【基础知识】070

一、吸附分离技术070

二、吸附剂、展开剂和洗脱剂071

三、影响吸附分离的因素073

四、柱吸附分离操作073

【实训任务】细胞色素c的吸附分离(0302)076

【拓展知识】薄层吸附分离操作077

【复习思考】080

单元二溶剂萃取081

【学习目标】081

【基础知识】081

一、溶剂萃取技术081

二、分配定律081

三、萃取剂的选择082

四、影响萃取的主要因素082

五、溶剂萃取流程083

六、萃取设备084

【实训任务】青霉素的萃取和萃取率的测定(0103)085

【拓展知识】其他萃取技术088

【复习思考】089

单元三盐析法沉淀蛋白质090

【学习目标】090

【基础知识】090

一、盐析法及其原理090

二、盐析法常用的盐类及其选择091

三、影响盐析的因素092

四、盐析操作过程及其注意事项093

【实训任务1】盐析法制备血清中的白蛋白(0401)094

【实训任务2】盐析法提纯细胞色素c(0303)096

【拓展知识】血浆蛋白097

【复习思考】099

单元四有机溶剂沉淀蛋白质100

【学习目标】100

【基础知识】100

一、有机溶剂沉淀法及其原理、特点100

二、常用的有机溶剂及其选择依据101

三、影响有机溶剂沉淀的因素101

【实训任务】血清中免疫球蛋白的分离纯化(0402)103

【拓展知识】其他沉淀方法104

【复习思考】105

模块五  目标产物的纯化

单元一离子交换色谱分析108

【学习目标】108

【基础知识】108

一、离子交换色谱技术108

二、离子交换分离的过程108

三、离子交换树脂109

四、离子交换体系113

五、离子交换色谱的操作过程114

【实训任务1】离子交换色谱分离α-干扰素(0203)117

【实训任务2】离子交换色谱纯化细胞色素c(0304)119

【拓展知识】离子交换设备121

【复习思考】122

单元二凝胶色谱分离124

【学习目标】124

【基础知识】124

一、凝胶色谱分离技术及其分类、特点124

二、凝胶色谱基本原理125

三、凝胶色谱介质126

四、凝胶过滤介质的选择128

五、影响凝胶色谱分离的因素128

六、凝胶色谱分离操作129

七、凝胶色谱技术的应用132

【实训任务1】凝胶色谱法分离血红蛋白(0403)133

【实训任务2】凝胶色谱法纯化α-干扰素(0204)135

【拓展知识】亲和色谱分离技术137

【复习思考】139

模块六  产品精制

单元一超滤浓缩142

【学习目标】142

【基础知识】142

一、超滤技术142

二、超滤膜142

三、超滤的特点和影响因素144

【实训任务】α-干扰素的超滤浓缩(0205)145

【拓展知识】超滤技术的应用147

【复习思考】147

单元二结晶149

【学习目标】149

【基础知识】149

一、结晶及其原理149

二、结晶的过程150

三、影响结晶的主要因素152

四、结晶操作153

【实训任务】青霉素的结晶(0104)154

【拓展知识】抗生素与青霉素155

【复习思考】156

单元三真空冷冻干燥157

【学习目标】157

【基础知识】157

一、水的状态平衡图157

二、真空冷冻干燥158

三、真空冷冻干燥机159

四、生物物质和医药产品的冷冻干燥160

【实训任务】白蛋白和免疫球蛋白的冷冻干燥(0404)161

【拓展知识】真空冷冻干燥技术的应用162

【复习思考】163

附录164

参考文献168