生化产品精制的方法常用沉淀、萃取、吸附和离子交换以及超滤等。

溶解的蛋白质由于表面电荷或极性基团所形成的水化层而达到稳定。加入高浓度的无机盐，如硫酸铵，可使蛋白质沉淀。其定量关系可用科恩方程式表示:lgS=β-kI式中S代表溶解度;I代表离子强度;β和k是常数。β与温度、pH值有关,k决定于加入盐的种类。调节pH至等电点也可使蛋白质沉淀,此时科恩方程式仍适用，但β在等电点时有极小值。加入有机溶剂也可使蛋白质沉淀，但会使蛋白质失活，所以应在低温下进行。也可加入非离子型聚合物，如聚乙二醇和聚电解质(絮凝剂)。分子量为40000~60000的聚乙烯亚胺是常用的沉淀剂。

用通常的有机溶剂萃取法提取酶等蛋白质是不合适的，因为酶容易失活。应用双水相萃取法可避免这种困难。已成功地应用来提取甲酸盐脱氢酶，α-葡糖苷酶和支链淀粉酶等,但此法的最大困难是PEG、葡聚糖等价格较贵，一些新的萃取方法，如液膜萃取和超临界流体萃取也正在开始研究应用于生物工程中。

广泛用于抗生素和氨基酸提取。

用一般的离子交换树脂吸附酶等蛋白质是有困难的，因为酶在吸附、解吸过程中易破坏。将树脂的骨架由憎水性改为亲水性，如由经过加工的纤维素所制得的离子交换剂，则可用来提取蛋白质。

液体离子交换树脂多数是分子量为250~500的胺或有机酸。使用时，将它溶于一种有机溶剂中，欲提取的溶质就从水溶液选择性地移向有机相。例如头孢菌素 C可以用液体离子交换剂进行提取。

主要用于胞外酶的浓缩和去除低分子量的杂质。在超滤时，随着溶剂的透过膜，保留液的体积逐渐减少，粘度逐渐增大，不利于超滤的继续进行。如果不断加入水或缓冲液，以保持原来的体积，就可避免这个缺点。这种操作称为透析过滤法。酶经过超滤后常引起失活,其原因还不十分清楚，可能有下列几种:①Ca、Zn 等低分子的稳定剂被除去;②由于流过薄膜时的剪切力;③膜的吸附作用。在超滤时，加入可溶于水的聚电解质，可以使酶稳定。

随着重组DNA技术的发展,新的蛋白质不断出现，纯化这种蛋白质对色层分离技术提出更高的要求。用于分离无机离子和低分子量有机物质的色层分离介质已不能适用。用于分离蛋白质的介质的母体必须有足够的亲水性，以保证有较高的收率，同时应有足够的多孔性，以使大分子能透过，和足够的强度，以便能在大规模柱中应用。此外还应有良好的化学稳定性和能引入各种官能团，如离子交换基团、憎水烃链、特殊的生物配位体或抗体等，以适应不同技术的要求。工业上适用的母体有天然、半合成或合成的高聚物，如纤维素、葡聚糖、琼脂糖、聚丙烯酰胺等。亲水凝胶的一个固有缺点是强度不够，当放入柱中使用时，会发生变形，使压力降增大或流速减小。这个困难可通过改进柱的设计来补救。要增大分离能力，可以增大柱径而不是柱高。分级柱可使压力降在流速高时限制在某一水平。采用均匀、球形的分离介质可使压力降减小。强度较好的分离介质和层析柱设计的化工问题的解决是色层分离法工业化的关键。联邦德国生产的1501不锈钢分格柱和瑞典生产的KS370分段色层柱(每段容量161，可根据需要增加或减少段数)，都已用于工业。

生物化学工程的一个组成部分。生物化工产品系通 过发酵过程、酶反应过程或动植物细胞大量培养获得。从上述培养液或反应液中分离、精制有关产品的过程即称为生化分离工程或称下游加工过程(downstream pro-cessing)，它由一些化学工程的单元操作组成, 但由于生物物质的特性，有其特殊要求，而且某些单元操作在一般化学工业中应用较少。

培养液是复杂的多相系统，其中所含欲提取的生物物质浓度很低，而杂质含量却很高，特别是基因工程产生的许多新的蛋白质常常伴有大量性质相似的杂质蛋白质，使分离、精制工作非常困难。同时在总成本中，下游加工费用常占很大比例，在50%~70%之间，因此无论从技术、还是从经济方面，生化分离工程都引起重视。下游加工过程的一般步骤(见图)包括提取和精制。

提取观察

包括培养液(如发酵液)的预处理和细胞的破碎和分离。

培养液预处理的目的在于改变培养液的性质，使其便于过滤和提取。一种有效的方法是加入絮凝剂，使细胞或溶解的大分子化合物聚结成较大的颗粒。无机絮凝剂有硫酸铝、氯化钙、氯化铁、碱式氯化铝等。有机絮凝剂有聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚季铵酯等中性、阴性和阳性的絮凝剂。高聚物的分子量对絮凝效果有很大影响。由于细胞表面常带负电，因此处理培养液常用阳离子絮凝剂，但有时细胞表面也可以吸咐阳离子变成带正电的。还可在生物活性物质稳定性的范围内，利用酸化、加热、加入助滤剂，或把几种方法结合起来，能使过滤速度大大加快。

一种新的过滤方法，是利用超过滤膜进行错流过滤，此时无滤饼形成，对细菌悬浮液，滤速可达 67~1181/(m·h)。

细胞破碎的方法有机械、生物和化学等各种方法。大规模生产中常用高压匀浆器和珠磨机。前者利用液相剪切力和与固定表面撞击所产生的应力;后者利用固相剪切力，两者机理不同，可相互补充。

细胞碎片分离通常用离心分离的方法，但非常困难，因为颗粒减小，密度差也减小，同时有高聚物分泌出来，使粘度增加。一种新的办法是双水相萃取法。由于高分子聚合物的不相容性，使两种高聚物的水溶液(含盐或不含盐)可以分成两相甚至多相，例如聚乙二醇与葡聚糖等的水溶液。细胞颗粒或蛋白质分子可在两相间进行分配。影响分配系数的因素有高聚物的种类和浓度、高聚物的分子量、离子的种类、离子强度、pH值和温度等。

生化分析仪(HF)用于检测、分析生命化学物质的仪器，给临床上对疾病的诊断、治疗和预后及健康状态提供信息依据。

前言

第一章 绪论

第一节 生物分离工程的性质、内容与分类

一、生物分离工程的性质

二、生物分离工程的研究内容

三、生物分离过程的分类

第二节 生物分离工程的一般流程

一、发酵液的预处理

二、产物的提取

三、产物的精制

四、成品的加工处理

五、生物分离纯化工艺过程的选择依据

第三节 生物分离过程的特点

一、生物分离过程的体系特殊

二、生物分离过程的工艺流程特殊

三、生物分离过程的成本特殊

第四节 生物分离工程的发展趋势

一、生物分离工程的发展趋势

二、生物分离工程研究应注意的问题

思考题

第二章 发酵液的预处理

第一节 发酵液预处理的方法

一、发酵液的一般特征

二、发酵液预处理的目的和要求

三、发酵液预处理的方法

第二节 发酵液的过滤，

一、发酵液过滤的目的

二、影响发酵液过滤的因素

三、发酵液过滤的方法

四、提高过滤性能的方法

五、过滤介质的选择

六、过滤操作条件优化

七、过滤设备

思考题

第三章 细胞分离技术

第一节 细胞分离

一、过滤

二、离心沉降

第二节 细胞破碎

一、细胞壁的结构

二、细胞破碎动力学

三、细胞破碎的方法

第三节 胞内产物的溶解及复性

一、包含体及其形成

二、包含体的分离和溶解

三、蛋白质复性

思考题

第四章 沉淀技术

第一节 概述

第二节 蛋白质表面性质

一、蛋白质表面的亲水性和疏水性

二、蛋白质表面的电荷

三、蛋白质胶体的稳定性

第三节 蛋白质沉淀方法

一、盐析法

二、有机溶剂沉淀法

三、等电点沉淀法

四、非离子多聚物沉淀法

五、变性沉淀

六、生成盐类复合物的沉淀

七、亲和沉淀

八、SIS聚合物与亲和沉淀

第四节 沉淀技术应用

一、蛋白质

二、多糖

三、茶皂甙纯化工艺研究

四、杜仲水提液中氯原酸的提取

思考题

第五章 萃取技术

第一节 基本概念

一、萃取的概念、特点及分类

二、分配定律

三、分配系数、相比、分离系数

第二节 液液萃取的基本理论与过程

一、液液萃取的基本原理

二、液液萃取类型及工艺计算

第三节 有机溶剂萃取

一、有机溶剂萃取分配平衡

二、影响有机溶剂萃取的因素

三、有机溶剂萃取的设备及工艺过程

第四节 双水相萃取

一、双水相体系的形成

二、相图

三、双水相中的分配平衡

四、影响双水相分配系数的主要因素

五、双水相萃取的设备及工艺过程

第五节 液膜萃取

一、液膜及其分类

二、液膜萃取机理

三、液膜分离操作

四、乳化液膜分离技术的工艺流程

五、液膜分离过程潜在问题

六、液膜分离技术的应用

第六节 反胶团萃取

一、胶团与反胶团

二、反胶团萃取

三、反胶团制备

四、反胶团萃取的应用

第七节 液固萃取

一、液固萃取过程

二、液固萃取类型

三、浸取的影响因素

四、浸取的其他问题

五、浸取的工业应用

第八节 超临界流体萃取

一、超临界流体

二、超临界流体萃取

三、超临界萃取的实验装置与萃取方式

四、超临界流体萃取条件的选择

五、超临界流体萃取的基本过程

六、超临界流体萃取的应用实例

第九节 萃取技术应用及研究进展

一、双水相萃取技术应用及研究进展

二、液膜萃取技术应用及研究进展

三、反胶团萃取技术应用及研究进展

四、超临界流体萃取技术应用及研究进展

思考题

第六章 膜分离过程

第一节 概述

一、膜分离过程的概念和特征

二、膜过程分类

三、分离膜

第二节 压力驱动膜过程

一、反渗透和纳滤

二、超滤和微滤

第三节 电推动膜过程--电渗析

一、电渗析的基本原理

二、电渗析传递过程及影响因素

三、电渗析膜

四、应用

第四节 膜接触器--膜萃取

一、膜萃取的基本原理

二、膜萃取的传质过程

三、膜萃取过程影响因素

四、应用

第五节 其他膜分离过程

一、浓差推动膜过程--渗透蒸发

二、温差推动膜过程--膜蒸馏

第六节 膜分离过程装置

一、滤筒式膜组件

二、板框式膜组件

三、螺旋卷式膜组件

四、管式膜组件

五、毛细管式膜组件

六、中空纤维式膜组件

思考题

第七章 吸附与离子交换

第一节 概述

一、吸附过程

二、吸附与离子交换的特点

第二节 吸附分离介质

一、吸附剂

二、离子交换剂

第三节 吸附与离子交换的基本理论

一、吸附平衡理论

二、影响吸附的主要因素

三、离子交换平衡理论

第四节 基本设备与操作

一、固定床吸附操作

二、移动床吸附器

三、膨胀床吸附操作

四、流化床吸附操作

五、吸附器净化效率的计算与选择

思考题

第八章 色谱分离技术

第一节 色谱分离技术概述

一、色谱技术的基本概念

二、色谱法的分类

三、色谱系统的操作方法

第二节 吸附色谱法

一、吸附色谱基本原理

二、吸附薄层色谱法

三、吸附柱色谱法

第三节 分配色谱法

一、基本原理

二、分配色谱条件

三、分配色谱基本操作

四、分配色谱法的应用

第四节 离子交换色谱法

一、离子交换色谱技术的基本原理

二、离子交换剂的类型与结构

三、离子交换剂的理化性能

四、离子交换色谱基本操作

五、离子交换色谱的应用

第五节 亲和色谱

一、亲和色谱概述

二、亲和色谱原理

三、亲和色谱介质

四、亲和色谱介质的制备

五、亲和色谱的操作过程

六、影响亲和色谱的因素

第六节 色谱分离技术的应用

一、亲和色谱的应用

二、离子交换色谱的应用

三、吸附色谱的应用

四、分配色谱的应用

五、多种色谱技术的组合应用

思考题

第九章 离心技术

第一节 离心分离原理

一、离心沉降原理

二、离心过滤原理

第二节 离心分离设备

一、离心分离设备概述

二、离心沉降设备

三、离心过滤设备

四、离心分离设备的放大

第三节 超离心技术

一、超速离心技术原理

二、超速离心技术分类

三、超速离心设备

第四节 离心技术在生物分离中的应用

一、离心技术在生物分离应用中的注意事项

二、离心分离的优缺点

三、离心机的选择

四、离心在生物分离中的应用

思考题

第十章 浓缩、结晶与干燥

第一节 蒸发浓缩工艺原理与设备

一、蒸发浓缩工艺

二、蒸发浓缩设备

第二节 结晶工艺原理和设备

一、结晶操作工艺原理

二、结晶设备

第三节 干燥工艺原理与设备

一、干燥工艺原理

二、干燥设备

思考题

主要参考文献