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生物物质分离和纯化过程篇1

13 下游加工过程概论1

13.1 下游加工过程在生物技术中的地位1

13.2 传统生化产品和基因工程产品回收方法的比较1

13.3 生物技术下游加工过程的特点2

13.4 生物技术下游加工过程的一般流程和单元操作4

13.4.1 一般工艺流程4

13.4.2 发酵液的预处理和固液分离4

13.4.3 细胞破碎及其碎片的分离5

13.4.4 初步纯化（提取）5

13.4.5 高度纯化（精制）7

13.4.6 最后纯化8

13.5 选择纯化方法的依据9

13.6 非蛋白质类杂质的去除9

13.7 目标蛋白质的表征和分析方法10

13.8 发展趋向10

14 发酵液的预处理和固液分离方法13

14.1 发酵液的预处理13

14.1.1 凝聚和絮凝技术13

14.1.2 杂蛋白质的其他去除方法17

14.1.3 高价无机离子的去除方法17

14.2 发酵液的固液分离18

14.2.1 影响固液分离的因素18

14.2.2 过滤19

14.2.3 离心分离20

14.3 全发酵液提取21

15 细胞破碎24

15.1 细胞壁的组成和结构24

15.1.1 微生物细胞壁的化学组成和结构24

15.1.2 植物细胞壁的化学组成和结构26

15.2 细胞破碎技术27

15.2.1 机械法27

15.2.2 非机械法29

15.2.3 选择破碎方法的依据31

15.2.4 破碎技术研究的方向32

15.3 破碎率的测定32

15.3.1 直接测定32

15.3.2 测定释放的蛋白质量或酶的活力33

15.3.3 测定导电率33

15.4 基因工程包涵体的纯化方法33

15.4.1 包涵体的洗涤和目标蛋白的变性溶解33

15.4.2 目标蛋白的复性34

16 沉淀法37

16.1 盐析法37

16.1.1 ohn方程式37

16.1.2 pH和温度的影响38

16.1.3 (NH4)2SO4盐析法实际应用时的注意点38

16.1.4 起始浓度的影响40

16.1.5 盐析的机理41

16.2 等电点沉淀法42

16.3 有机溶剂沉淀法42

16.4 非离子型聚合物沉淀法44

16.5 聚电解质沉淀法44

16.6 金属离子沉淀法45

17 膜过滤法46

17.1 膜材料和膜的制造46

17.1.1 膜材料47

17.1.2 膜的制造47

17.2 表征膜性能的参数49

17.2.1 水通量49

17.2.2 截留率和截断分子量49

17.2.3 孔道特征50

17.2.4 完整性试验50

17.3 分离机理和膜中迁移方程式51

17.3.1 毛细管流动模型51

17.3.2 溶解扩散模型51

17.3.3 优先吸附－毛细孔流动模型52

17.3.4 纳滤53

17.4 膜两侧溶液间的传递方程式54

17.4.1 浓差极化－凝胶层模型54

17.4.2 阻力模型56

17.4.3 管状收缩效应的影响57

17.5 影响膜过滤的各种因素57

17.5.1 压力57

17.5.2 浓度58

17.5.3 温度58

17.5.4 流速58

17.5.5 其他因素59

17.6 膜的污染59

17.6.1 减轻污染的方法60

17.6.2 清洗方法60

17.7 膜过滤装置的型式及其适用范围61

17.8 操作方法63

17.8.1 分批操作63

17.8.2 透析过滤64

17.8.3 连续操作64

17.9 应用65

17.9.1 发酵液的过滤与细胞的收集65

17.9.2 纯化65

17.9.3 浓缩66

17.9.4 去热原66

17.9.5 缓冲液变换66

18 溶剂萃取法68

18.1 分配定律68

18.1.1 分配定律的导出68

18.1.2 弱电解质在有机溶剂－水相间的分配平衡69

18.2 溶剂的选择70

18.3 水相条件的影响71

18.3.1 pH值71

18.3.2 温度71

18.3.3 盐析72

18.3.4 带溶剂72

18.4 乳化和去乳化72

18.4.1 乳浊液的形成72

18.4.2 乳浊液的稳定条件和乳浊液的类型73

18.4.3 乳浊液的破坏75

18.4.4 常用的去乳化剂75

18.5 萃取方式和理论收得率的计算76

18.5.1 单级萃取77

18.5.2 多级错流萃取77

18.5.3 多级逆流萃取78

18.5.4 萃取计算诺模图79

18.6 离子对／反应萃取82

18.6.1 一般介绍82

18.6.2 离子对／反应萃取的应用83

19 两水相分配法85

19.1 两水相的形成85

19.2 相图86

19.3 分配理论87

19.3.1 表面能的影响87

19.3.2 电荷的影响87

19.3.3 综合考虑88

19.4 影响分配的参数89

19.4.1 成相聚合物的相对分子质量89

19.4.2 成相聚合物的浓度89

19.4.3 盐类的影响90

19.4.4 pH值90

19.4.5 温度91

19.4.6 荷电PEG作为成相聚合物91

19.5 应用92

19.5.1 工艺方面的问题92

19.5.2 工程方面的问题93

19.5.3 在小分子分离和纯化中的应用94

19.6 亲和分配95

19.7 两水相生物转化反应95

20 离子交换法98

20.1 基本概念98

20.1.1 强酸性阳离子交换树脂99

20.1.2 弱酸性阳离子交换树脂99

20.1.3 强碱性阴离子交换树脂100

20.1.4 弱碱性阴离子交换树脂100

20.1.5 树脂性能的比较100

20.1.6 其他类型的树脂101

20.1.7 树脂的命名101

20.2 离子交换树脂的合成102

20.2.1 苯乙烯－二乙烯苯型磺酸基树脂103

20.2.2 苯乙烯－二乙烯苯型胺基树脂104

20.2.3 丙烯酸－二乙烯苯型羧基树脂105

20.2.4 酚醛型树脂106

20.2.5 多乙烯多胺－环氧氯丙烷树脂106

20.3 离子交换树脂的理化性能和测定方法107

20.4 离子交换过程的理论基础110

20.4.1 离子交换平衡方程式110

20.4.2 离子交换速度112

20.4.3 离子交换过程的运动学114

20.5 离子交换过程的选择性116

20.5.1 离子的水化半径116

20.5.2 离子的化合价117

20.5.3 溶液的酸碱度117

20.5.4 交联度、膨胀度和分子筛118

20.5.5 树脂与交换离子之间的辅助力118

20.5.6 有机溶剂的影响119

20.6 大网格离子交换树脂119

20.7 偶极离子吸附120

20.8 树脂和操作条件的选择及应用举例121

20.8.1 树脂和操作条件的选择121

20.8.2 用举例122

20.9 软水和无盐水的制备124

20.9.1 软水制备125

20.9.2 无盐水制备125

20.9.3 有机物污染问题126

20.9.4 再生方式126

20.10 离子交换法提取蛋白质127

20.10.1 亲水性离子交换剂127

20.10.2 离子交换剂的交换容量127

20.10.3 吸附机理128

20.10.4 应用举例129

20.11 离子交换膜和电渗析技术129

20.11.1 离子交换膜129

20.11.2 膜电位130

20.11.3 电渗析制备无盐水130

20.11.4 极化和沉淀132

21 吸附法138

21.1 吸附过程的理论基础138

21.1.1 基本概念138

21.1.2 及附的类型139

21.1.3 及附力的本质139

21.1.4 吸附等温线142

21.1.5 影响吸附过程的因素144

21.2 大网格聚合物吸附剂145

21.2.1 大网格聚合物吸附剂的类型和结构145

21.2.2 大网格聚合物吸附剂的合成147

21.2.3 大网格聚合物物理性能的测定149

21.2.4 大网格聚合物吸附剂的应用150

21.3 其他类型的吸附153

21.3.1 疏水作用吸附153

21.3.2 盐析吸附153

21.3.3 亲和吸附153

21.3.4 染料配位体吸附154

21.3.5 免疫吸附154

21.3.6 固定金属亲和吸附154

21.3.7 羟基磷灰石吸附154

22 色层分离法157

22.1 色层法基本概念157

22.2 亲和层折161

22.2.1 基质161

22.2.2 柱操作系统165

22.3 染料层析168

22.4 疏水层析168

22.5 固定化金属离子亲和层析169

22.6 共价层析170

22.7 离子交换层析172

22.8 羟基磷灰石层析173

22.9 凝胶层析法174

22.9.1 基本原理174

22.9.2 葡聚糖凝胶的理化性质175

22.9.3 凝胶层析操作176

22.10 电泳法177

22.10.1 原理177

22.10.2 聚丙烯酰胺凝胶电泳178

23 结晶法183

23.1 结晶过程的实质183

23.2 过饱和溶液的形成184

23.2.1 过饱和溶液的形成方法184

23.2.2 工业生产实例185

23.3 晶核的形成185

23.4 晶体的生长188

23.5 提高晶体质量的途径188

23.5.1 晶体的大小189

23.5.2 晶体的形状190

23.5.3 晶体的纯度190

23.5.4 晶体的结块191

23.5.5 重结晶191

23.6 蛋白质的结晶191

典型生物过程篇193

24 基因工程菌产品的生产与研究概况193

24.1 引言193

24.2 干扰素193

24.2.1 高密度细胞培养的策略193

24.2.2 重组菌的高密度培养和a－干扰素的表达194

24.2.3 酿酒酵母的高密度培养及人免疫干扰素的表达194

24.3 源自克隆基因的蛋白195

24.3.1 胰岛素196

24.3.2 生长激素196

24.3.3 促红细胞生成素196

24.4 外源蛋白酵母表达系统196

24.4.1 甲醇营养型毕赤酵母的优势197

24.4.2 巴斯德毕赤酵母表达系统研究进展197

24.4.3 甲醇营养型毕赤酵母的特征197

24.4.4 表达产物的糖基化198

24.5 疟疾疫苗198

24.6 重组人血清白蛋白——人血清白蛋白基因的合成及其在酵母中的表达200

24.7 氨基酸200

24.7.1 基因技术在氨基酸生产方面的应用成果200

24.7.2 利用重组大肠杆菌生产色氨酸202

24.8 肌苷酸和鸟苷酸203

24.9 微生物多糖203

25 氨基酸生产工艺205

25.1 概况205

25.1.1 氨基酸的用途205

25.1.2 氨基酸的生产方法205

25.2 氨基酸合成的代谢调控与育种206

25.2.1 氨基酸生物合成的代谢调控206

25.2.1.1 反馈抑制与优先合成206

25.2.1.2 其他特殊的控制机制207

25.2.1.3 氨基酸合成调节机制实例——天门冬氨酸族氨基酸生物合成的调节机制207

25.2.2 氨基酸菌种的定向选育208

25.2.2.1 解除反馈调节——结构类似物抗性株的选育208

25.2.2.2 切断支路代谢——营养缺陷型的选育209

25.2.2.3 优先合成的转换——渗漏缺陷型的选育210

25.2.2.4 选育温度敏感突变株210

25.2.2.5 改善细胞膜的通透性能210

25.3 氨基酸发酵的工艺控制211

25.3.1 培养基211

25.3.2 pH值对氨基酸发酵的影响及其控制212

25.3.3 温度对氨基酸发酵的影响及其控制213

25.3.4 氧对氨基酸发酵的影响及其控制213

25.4 谷氨酸发酵214

25.4.1 淀粉水解糖的制备215

25.4.2 菌种扩大培养215

25.4.3 谷氨酸发酵216

25.4.4 谷氨酸提取217

26 抗生素生产工艺218

26.1 抗生素概述218

26.2 抗生素的发展218

26.3 抗生素的分类219

26.3.1 根据抗生素的生物来源分类219

26.3.2 根据抗生素的作用分类219

26.3.3 根据抗生素的化学结构分类219

26.3.4 根据抗生素的作用机制分类220

26.3.5 根据抗生素的生物合成途径分类220

26.4 抗生素的应用220

26.4.1 抗生素在医疗上的应用220

26.4.2 抗生素在农牧业中的应用220

26.5 抗生素生产的工艺过程221

26.5.1 菌种221

26.5.2 孢子制备221

26.5.3 种子制备221

26.5.4 培养基的配制221

26.5.5 发酵222

26.5.6 发酵液的过滤和预处理223

26.5.7 抗生素的提取224

26.5.8 抗生素的精制224

26.5.9 抗生素生产实例225

26.6 半合成抗生素227

27 微生物酶制剂生产工艺229

27.1 慨述229

27.1.1 微生物酶工业的发展慨况229

27.1.2 酶制剂的应用229

27.1.3 酶制剂的生产230

27.2 酶生物合成的代谢调节及育种230

27.2.1 酶生物合成的代谢调节230

27.2.2 酶制剂生产菌种的选育231

27.3 酶制剂发酵生产的工艺控制233

27.3.1 培养基233

27.3.2 pH值对酶生产的影响及其控制235

27.3.3 酶生产的温度控制235

27.3.4 通气搅拌对酶生产的影响235

27.3.5 酶的提取技术236

27.4 微生物酶制剂生产工艺举例——a－淀粉酶生产工艺237

27.4.1 米曲霉固态法a－淀粉酶生产工艺238

27.4.2 枯草杆菌BF7658深层液体发酵α－淀粉酶生产工艺239

28 维生素生产工艺240

28.1 概况240

28.1.1 维生素的分类240

28.1.2 维生素的特性和生化功能241

28.1.3 维生素的生产方法241

28.2 维生素C生产工艺242

28.2.1 维生素C的合成方法242

28.2.2 二步发酵法生产工艺244

28.2.2.1 二发酵法反应步骤245

28.2.2.2 二步发酵法生产维生素C的工艺流程245

28.2.2.3 ；发酵菌种及发酵工艺247

28.3 生物合成法生产维生素的前景248

29 污水生化处理技术250

29.1 污水处理慨述250

29.1.1 水污染慨述250

29.1.2 衡量水质污染的指标及国家允许的排放标准250

29.1.3 污水处理的基本方法252

29.2 好氧生化处理技术253

29.2.1 活性污泥法253

29.2.2 生物膜法259

29.3 厌氧生化处理技术262

29.3.1 厌氧生化处理的一般概念263

29.3.2 污泥消化264

29.3.3 高浓度废水的厌氧发酵266

29.4 A/O系统处理污水技术267