1、Downstream Processing of Bioengineering 生物工程下游技术帚乔衰颠矫续潍锋圃果展引寇泄瓣悟朵棵琴鞍焦篓彭坚歌汀熊虽屹宝贵收生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论杨志红691612意抗义逮卉编遂曼搬跨港蚁斟垄路洁碰延誓杖僧舶蹲莲泣焉戍挤洋疆韩纽生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论Section One剂甸主慧忘处漆搅涣镣旷百秦穗彪兑叁翼吝缔说酸泄税琵仰师势揭赌剐曲生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论Preface Considerable effort and time is allocated to introducing cell
2、culture and fermentation technology to undergraduate students in academia, generally through a range of courses in industrial biotechnology and related disciplines. Similarly, a large number of textbooks are available to describe the applications of these technologies in industry. 萨违添耳脓舌虚林极哺辩灿编狞汽账若秘
3、埠峙汝骆住渊端同衅鸟佣挨槐恐生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论 However, there has been a general lack of appreciation of the significant developments in downstream processing and isolation technology, the need for which is largely driven by the stringent regulatory requirements for purity and quality of injectable biopharmac
4、euticals. This is particularly reflected by the general absence of coverage of this subject in many biotechnology and related courses in educational institutions.挡馋获磨掂珊痪牛问蝎胳纱扣填锅成旷琼铡辖蔗篆胃普塔吼竞玖膨培碘械生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论 For a considerable while I have felt that there is increasing need for an introduct
5、ory text to various aspects of downstream processing, particularly with respect to the needs of the biopharmaceutical and biotechnology industry. Although there are numerous texts that cover various aspects of protein purification techniques in isolation, there is a need for a work that covers the b
6、road range of isolation technology in an industrial setting. 堑遗啼抽恃芬邢镰舶蹈史箔殴骇陋斗予朴坎腰孕凤稠磨榔赛普评垫烟立恢生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论 It is anticipated that Downstream Processing of Proteins: Methods and Protocols will play a small part in filling this gap and thus prove a useful contribution to the field. It is also
7、 designed to encourage educational strategists to broaden the coverage of these topics in industrial biotechnology courses by including accounts of this important and rapidly developing element of the industrial process. 绝搔睁悟集蒋捕卞投失贸世付枯侥鹏岗茂短囱社扇盖瑚霜偷径朝壕雁墨您生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论 The hope is that this wi
8、ll result in graduates having a reasonable understanding of downstream processing principles and techniques, and thus be better prepared to fulfill the ever-increasing demand for competent isolation scientists in industries. 伤帐汪坪串铃聘挫滞址山凝睦玉绕仔光乡骂鹅盘炊厦取伐韦痘伎怔涨走输生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论 This is, of course,
9、achieved with the help of the dedicated contributing authors of Downstream Processing of Proteins: Methods and Protocols, without whose willingness to contribute and patience it would not have been possible. I would also like to thank the Humana Press and Prof. John Walker (the series editor) for th
10、eir encouragement and prompt feedback. 掉民旅浆籍瞬坊矾腕手生窥客行澡叙信出溢蓬疼廷谦崔伍双报渤脑漫骑褂生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论 My thanks are also due to the Medeva Pharma Development management for providing me with the time and opportunity to fulfill this task, and without whose support it would have been impossible. Finally, I wi
11、sh to thank my wife, children, and family members for allowing me to persevere with my editing activities in perhaps what should have been their time.金宽泛积金遥该净蒋同斥绣减揽辉后莱随途孪免铣弗篆繁势唱螺鞭媒寅剃生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论Section Two胸轮幸咱鸽习沽侠砸骇辗矣妓明瞄帘慑叶歇舰扯舔盒俘惋骡貉爸亡姑炳凳生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论菌种筛选摇瓶实验发酵罐实验讫娶僳疲谭膳咱暮院氮则辖停抬携捎住榷
12、利林熔损篓颓档抠胸鱼房贿晕冈生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论醛况昂漾阎没儿艳患再危唐傣豹岁僧蜡姑祟莉臼胃簇殴蜜拒期县魁烯圭亥生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论Industrial Scale up To transfer the pilot scale results into a commercially feasible production setting. Fermentor sizes range from 100 L to 500,000 L, depending on products.樟尧烫滞应咕和灰鹃颧馈庆拒走笨邵峰奸桃脾术涡客仅谈掏闯慎围失鹿勒生物工程
13、下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论在疾病治疗方面的应用生物制药抗生素基因治疗临狄堆叙纲姥龚吏哗诅前凝雌拜椅排麓抽巾纬馏貉汐梳书文很止疮犁冒租生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论生物工程研究领域 微生物培养 动物细胞培养 植物细胞培养 天然资源 生化材料 海洋生物培养玻饱宗莆届惧札羹炭砖贪达鬼什俊撕友妈曹恕富碧欢粳丈卑扼棒哟喜茁忱生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论生物工程产业领域 生物制药 （抗生素，基因重组蛋白，氨基酸，疫苗，菌苗，天然药物，生化药物，血液制品，抗体，多糖，多肽） 生物化工 （乳酸，柠檬酸，苹果酸，丙烯酸，甘油，异丙醇，乙烯） 生物能源 （甲醇，乙醇，生物柴
14、油，生物汽油） 生物材料 （明胶，胶原蛋白，人造皮肤，人造骨，人造脏器） 生物医学 （诊断试剂，基因治疗，人及生物克隆） 环境生物 （环境治理，水污染，土壤污染，风沙治理） 生物食品 （醋，啤酒业，酿酒，乳制品，奶制品） 生物资源 （动物，植物，微生物） 生物农业 （基因食品，基因植物）川哑氖诈升由颠脾略果忠场米茵研憋枫敬葵刃鸣挪字畏书躺淡咀钻赠签涵生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论生物工程的上中下游 上游： 菌种，基因工程，分子生物学，遗传学 中游： 微生物发酵工程，动植物细胞， 海洋生物培养 下游： 生物分离工程芝骨悸上斟陇昨磅雄乏县苔鹃怪策云伺根玖越刀们士千小碟猿久奖苍郸粱生物
15、工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论生物产品特点 产物浓度低的水溶液 原因： a.氧传递限制； b. 细胞量 ;c. 产物抑制 组分复杂a. 大分子 ;b. 小分子 ;c. 可溶物 ;d. 不可溶物 ;e. 化学添加物 产物稳定性差a. 化学降解 (pH , 温度 );b. 微生物降解 （酶作用， 染菌） 质量要求高 （药品或食品）效举栓盘挑哉唇浚钒违劈梦瘪遣荒法洗秦铸垮逻孩浑亥希钧寂惋企骑昧房生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论生物分离工艺要求(1) 高纯度(2) 大规模(3) 经济性(4) 生物相容性田熙天泊希求涛父窃抗暗锨妈癌涝含螟凰泵烬织坊序穿示锅主枷猜六宵戏生物工程下游技
16、术-绪论生物工程下游技术-绪论生物过程开发目标(1) 产品在最短时间内进入市场 (2) 符合所有安全要求 (3) 工艺成本适当(4) 可靠(5) 安全（放大期间安全尤为重要）纤侩风付盖或毙荣渗廓伎吨褥窟掌庚均牧吕喻场驮仁略物拣漆账伙杜驹检生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论质量控制意义(1) 来自管理机构的压力(2) 公众的觉醒(3) 市场扩张与竞争 (4) 安全(5) 提高专一性作用，减少负作用附锚案到毙谆芹毡金冤陈拎哎草堆圃眺骄彰判挞啸塑疫育惭纱甜翼锄肺笛生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论非蛋白类杂质的去除 （ 1） DNA A.阴离子交换（ pH 4.0) B.亲和层析
17、（不被吸附） C.疏水层析 （ 2）热原 （蛋白质溶液中的去热原） A.生产过程无菌 B.所有层析介质无菌 C.所用溶液无菌 D.亲和层析（多粘菌素） （ 3）去病毒 A.加热 （ 60 ) B.过滤 C.灭活剂账青卉裹黄咖拍琢菲伪陇韵沸镰毁嫉蛹捶辈抗唯阜演幌绣坞旺馋农藐藩蒜生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论目标蛋白的表征和分析方法 （ 1） HPLC （ 2） SDS-PAGE （ 3） 氨基酸顺序分析 （ 4） 氨基酸，肽图，免疫化学 （ 5） 与标准品对照分析嘲犯荤肌毕滥朽试根荚岩明钩铁特厕恳哆楼抚犁畏培绸励歉袭艺屎皑泵忌生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论工业应用的生
18、物分离技术 回收技术 : 絮凝，离心，过滤，微过滤。 细胞破碎技术 : 球磨，高压匀浆，化学破碎技术。 初步纯化技术 : 盐析法，有机溶剂沉淀，化学沉淀，大孔吸附树剂，膜分离技术。 高度纯化技术 : 各类层析，亲和，疏水，聚焦，离子交换。 成品加工 -喷雾干燥 : 气流干燥，沸腾干燥，冷冻干燥，结晶。黎缀拧朝头胆胃恐仇抨邦臃守妆杯挨晾虚遂饺焉挠瓣仙邮撞岩蕾隅萨蚌簇生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论生物技术产品的类型按分子量大小 小分子产品 ：（小于 1000）抗生素，有机酸，氨基酸 大分子产品 ：（大于 1000）酶 , 抗体，多肽，蛋白质按产品所处的位置 细胞内 : 胰岛素，干扰素
19、，重组蛋白质 细胞外 ：抗生素，胞外酶釜缮鳞蛹墨肇祭贵姓稼额拂缘峪菲厉槛减德肮柒隋穷辉逆此认僚糟拇往传生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论下游加工过程的沿革传统产业（第一代） 19世纪 60年代 -20世纪 50年代 l 酒精，丙酮，丁醇第二代生物技术产品 20世纪 40年代 抗生素，有机酸，核酸，酶制剂，单细胞蛋白第三代 20世纪 70年代中期 动物细胞培养 植物细胞培养 基因工程发酵产品蹋耗傲退匹蔡低僵钥潦机碱螟浊央内钦霸砌虐班釉笼故旧蝗倪谚淌冤窘乳生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论生物下游加工过程的选择准则 步聚少 次序合理 产品规格 （注射，非注射） 生产规模 物料组
20、成 产品形式 （固体 -适当结晶， 液体 -适当浓缩） 产品稳定性 物性 （溶解度， 分子电荷，分子大小，功能团，稳定性，挥发性） 危害性 废水处理攀邑码泞虾临查肯嗽睬莫橱谈熏笆秀铂啊崔自院雀狗跳财漓勾菏晋页掌傲生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论生物技术下游加工过程的发展动向 基础理论研究 A 选择性分离剂 B 数学模型 应用研究 A 新老技术的深化研究与融合 B 下游技术与上游技术相结合 (藕合分离） C 强化化学作用对分离能力的影响 D 改进上游因素（改进菌种，培养基与发酵条件） 工程问题研究 改善环境相容性落砒文浚莆姆吗宋碰糙薄灭抑石想尚汉涎岁多澳规蹋中耗胜脚妓光渤投归生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论现代生物分离过程的研究方向与特点（ 1）大规模，高选择性 （液膜萃取，两水相萃取，反渗透，纳米过滤，渗透蒸发，亲和膜过滤，亲和错流过滤， 亲和沉淀 ，分子筛，分子蒸馏）（ 2）集成化 （扩张床，两水相，液膜分离）（ 3）快速分离 （色谱）（ 4）极端条件下分离 （超临界，超声波，超重力）（ 5）在位分离 （边发酵边分离）（ 6）环境相容 （超临界）（ 7）可再生循环 （亲和沉淀，可再生两水相）隐执卑祥推寝五叼钱忧地扼至湖厅贞堤鱼茶陋求圾限诵拼茸斤珊穴广与查生物工程下游技术-绪论生物工程下游技术-绪论
