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生物工程下游技术-第一章

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11级生物工业下游技术复习题

11级生物工业下游技术复习题

11级生物工业下游技术复习第一章绪论一、生物分离技术的基本路线？二、主要生物分离技术的分离原理？三、生物分离技术的特点？四、生产中怎样选取生物分离技术手段？第二章下游技术的基础理论1．对生物产品进行分离的理论依据有那三个方面？2．化学性分子识别和生物学的特异性相互作用的相似和区别？第三章发酵液预处理一、名词解释1．凝聚： 2．絮凝： 3．过滤： 4．离心沉降： 5．离心过滤： 6．助滤剂： 7．沉降：二、单项选择1．真空转鼓过滤机工作一个循环经过（）。

A、过滤区、缓冲区、再生区、卸渣区B、缓冲区、过滤区、再生区、卸渣区C、过滤区、缓冲区、卸渣区、再生区D、过滤区、再生区、缓冲区、卸渣区2．以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（）A.重力B. 压力C.浮力D. 阻力3．以下哪项不是颗粒在离心力场中受到的力（）A.离心力B. 向心力C.重力D. 阻力4．颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（）A.越小B.越大C.不变D.无法确定5．工业上常用的过滤介质不包括（）A.织物介质B.堆积介质C.多孔固体介质D.真空介质6．下列物质属于絮凝剂的有（）。

A、明矾B、石灰C、聚丙烯类D、硫酸亚铁三、判断对错1．助滤剂是一种可压缩的多孔微粒。

（）2．通过加入某些反应剂是发酵液进行预处理的方法之一。

（）3．在生物制剂制备中，常用的缓冲系统有磷酸盐缓冲液；碳酸盐缓冲液；盐酸盐缓冲液；醋酸盐缓冲液等。

（）四、填空1．发酵液常用的固液分离方法有（）和（）等。

2．为使过滤进行的顺利通常要加入（）。

3．工业离心设备从形式上可分为（），（），（），等型式。

4.典型的工业过滤设备有（）和（）。

5．常用离心设备可分为（）和（）两大类；五、简答1．改变发酵液过滤特性的主要方法有哪些？其简要机理如何？2．除去发酵液中杂蛋白的常用方法有哪些？3．试述生物工业中常用固液分离设备的原理、特点及适用范围？第四章细胞破碎一、名词解释1.超声波破碎法2.酶解法二、单项选择1．适合小量细胞破碎的方法是（）A.高压匀浆法B.超声破碎法C.高速珠磨法D.高压挤压法2．丝状（团状）真菌适合采用（）破碎。

生物工程下游技术

生物工程下游技术

⽣物⼯程下游技术⽣物⼯程下游技术⽣物⼯程下游技术的定义指从动植物与微⽣物的有机体或器官、⽣物⼯程产物（发酵液、培养液）及其⽣物化学产品中提取、分离、纯化有⽤物质的技术过程。

实质：是研究如何从混合物中把⼀种或⼏种物质分离出来的科学技术。

1.⽣化⼯程分离技术预处理结晶⼲燥离⼼法：离⼼过滤、离⼼沉降、超离⼼萃取法：有机溶剂、双⽔相、液膜、反胶团、超临界层析法：凝胶过滤层析、反相层析、亲和、疏⽔相互作⽤、聚焦、离⼦交换膜分离：微滤、超滤、反渗透、透析、电渗透2.⽣物物质常⽤的分离技术氨基酸：结晶和离⼦交换法蛋⽩质和多肽：离⼦交换层析、电泳糖类：吸附层析脂质：有机溶剂萃取、超临界流体萃取和层析抗⽣素：有机溶剂萃取、离⼦交换、结晶和吸附层析3. ⽣物分离⽅法的选择与评价原则：步聚少，次序合理，产品规格（注射，⾮注射），⽣产规模，物料组成，产品形式，产品稳定性，危害性，物性：溶解度、电荷、分⼦⼤⼩、功能团、稳定性、挥发性，废⽔处理4.浓缩率：浓缩程度⼀般⽤浓缩率(concentration factor)表达，是⼀个以浓缩为⽬的的分离过程的最重要指标。

浓缩率为m，mt=mx则⽬标产物未得到任何程度的分离纯化。

5.分离因⼦：分离因⼦⼜称分离系数。

产品中⽬标产物浓度越⾼，杂质浓度越低，则分离因⼦越⼤，分离效率越⾼。

6. 回收率：⽆论是以浓缩还是以分离为⽬的操作过程，⽬标产物均应以较⼤的⽐例回收, 回收率R：⽣物分离操作多为间歇过程（分批操作），若原料液和产品溶液的体积分别为VC和VP。

1 ⽣物产品与普通化⼯产品分离过程有何不同？2 设计⽣物产品的分离⼯艺应考虑哪些因素？3 分离纯化的回收率与浓缩率如何计算？4 现代⽣物分离⼯程研究⽅向有哪些特点？5 分离纯化指标有哪些?简述pH对发酵液过滤特性的影响，并举例说明。

答：（1） pH直接影响发酵液中某些物质的电离程度和电荷性质，因此适当调节pH值可以改善发酵液的过滤特性。

生物工程下游技术 PPT课件

生物工程下游技术 PPT课件
• Biochemical Engineering Journal
/science/journal/1369703X
• Separation and Purification Technology
/science/journal/13835866
• Journal of Membrane Science
/science/journal/03767388
References-SCI journals
• Enzyme and Microbial Technology
/science/journal/01410229
• Journal of Chemical Technology and Biotechnology
/jpages/0268-2575
References-SCI journals
• Separation and Purification Reviews
• P. A. Belter, E. L. Cussler, W. Hu. Bioseparations: Downstream Processing for Biotechnology. New York: John Wiley & Sons, 1988
• D. Forciniti. Industrial Bioseparations: Principles and Practice. Iowa: WileyBlackwell, 2008
考核方式
• 根据课程基本要求，结合平时成绩、课程论文及 笔试（期末考试）三方面进行综合评定。
• 平时成绩20％ • 课程论文20％ • 期末考试60％
主要内容
1. 绪论 2. 下游技术理论基础 3. 发酵液预处理与细胞破碎 4. 沉淀 5. 萃取分离 6. 膜分离 7. 吸附与离子交换 8. 色谱分离 9. 亲和色谱

生物工业下游技术

生物工业下游技术

生物工业下游技术二第一章绪论1、对生物工业生产过程中获得的生物原料，经提取分离，加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术，通常称为下游技术。

2、下游技术的一般工艺过程：发酵液f预处理f细胞分离f细胞破壁（胞内产物）一碎片分离一提取一精制一成品制作按生产过程可简单归纳为①预处理和固液分离②提取（初步分离）③ 精制（高度纯化）④成品制作第三章发酵液的预处理1、发酵液的过滤特性的改变：①降低液体粘度②调整PH③凝聚与絮凝④ 加入助滤剂⑤加入反应剂2、杂蛋白的去除方法：沉淀法变性法吸附法3、固液分离设备①碟片式离心机工作原理：悬浮液由轴中心加入，其中的固体颗粒在离心力的作用下沿最下层的通道滑移到碟片边缘处，自转鼓壁排泄口引出，清液则沿着碟片向轴心方向移动，自环形清液口排出，从而达到固液分离的目的。

适用范围：细菌，酵母菌，放线菌等多种微生物细胞悬浮液及细胞碎片悬浮的分离。

②管式离心机悬浮液在加压情况下由下部送入，经挡板作用分散于转鼓底部，受到高速离心力作用而旋转向上，清液位于转鼓中央，呈螺旋形运转向上移动，重液（或固体）靠近鼓壁，至分离盘靠近中心处为清液出口孔，靠近转鼓壁处为重液出口处适用范围：一般离心机难以分离而固形物含量＜1%的发酵液③倾析式分离机工作原理：悬浮液从由料管径进料口进入高速旋转的转鼓内，在离心力作用下，固体颗粒发生沉降分离，沉积在转鼓内壁上。

堆积在转鼓内壁上的固相靠螺旋推向转鼓的锥形部分，从排渣口排出。

与固相分离后的液相，径液相回流管从转鼓大端的溢流空溢出。

适用范围：适合于含固形物较多的悬浮液的分离，不适合于细菌，酵母菌等微小微生物悬浮液的分离④分离因数：离心力与重力的比值，衡量离心程度的参数⑤根据过滤机理的不同，过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤两种澄清过滤：固体含量少于0.1g/100ml.胶粒直径在5-100 〃m的悬浮液，过滤介质起主要过滤作用。

滤饼过滤：固体含量＜0.1g/ml悬浮液本身形成的滤饼起着主要的过滤作用。

生物工程下游技术

生物工程下游技术

名词解释1.生物分离工程：在工业规模上，通过适当的分离纯化技术与装备并消耗一定的能量和分离介质来实现的生物物质制备的过程。

2.膜分离：利用膜的选择性，以膜两侧存在的能量差为推动力，由于溶液中各组分使其膜的迁移率不同，而实现分离的一种技术。

3.穿透曲线：吸附过程中吸附柱出口的溶质浓度变化的曲线。

4.乳化：水或有机溶剂以微小液滴形式分散于有机相或水相中的现象。

5.絮凝：使用絮凝剂将将胶体粒子胶连成网，形成10mm大小絮凝块的过程。

填空1.色谱展开技术可以分为（加试样）、（展开）和（分部收集）三个操作部分。

2.电泳按分离原理和操作的不同可分为（区带电泳）、（等电点电泳）和(等速电泳)。

3.常用的沉淀操作技术有盐析法（等电点沉淀法）和（有机溶剂沉淀法）三种方法。

4.离心机按功能和用途的不同可以分为（制备型离心机）和（分析型离心机）。

简答1.膜分离技术的优点？答：1）处理效率高，设备易于放大2）可在适湿或低温下操作3）化学强度和机械损害最小4）无相的转变，节能5）有相当好的选择性，可在分离浓缩时，可达到部分纯化的目的6）选择合适的膜与操作参数，可获得较高的回收率7）处理系统可密闭循环，防止外来污染8）不外加化学物质，从而降低成本2.膨胀床吸附介质应满足的条件？答：1）吸附剂的尺寸和密度应保持其于料液中需除去的固型颗粒间有明显的差异2）吸附剂具有良好的孔道结构，不易被料液中的大分子所污染3）吸附剂应具有活性基团，且对目标产物具有较高的吸附能量4）应具有较高的化学稳定性和良好的机械程度。

3.细胞破碎方法选择的依据？答：1）根据细胞处理量2）根据细胞壁的强度和结构3）根据目标产物对破坏方法的敏感度4）破坏程度5)目标产物的选择性释放计算三级萃取计算题利用乙酸乙酯萃取发酵液中的防线菌素D，当pH为3.5时分配系数为57，采用三级错流萃取，料液的流量H=450L/h，三级萃取剂的流量之和为39 L/h，分别计算：1）L1=L2=L3时和L1=20，L2=10,L3=9时的萃取率。

生物下游技术

生物下游技术

高价无机离子 当采用离子交换法提取产物时，影 响树脂对生化物质的交换容量 色素、毒性物质、热原质
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去 除 杂 蛋 白
降 低 发 酵 液 粘 度
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二、发酵液的预处理

采用理化方法设法增大悬浮液中固体粒子的大小、 或降低粘度，以利于过滤。

去除会影响后续提取的高价无机离子和杂蛋白质
等。
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3. 所需目的产物稳定性低
对热、酸、碱、有机试剂、酶以及机械剪切等均敏感，
易失活或分解。
4. 代价昂贵，产品回收率不高，损耗大
如：抗生素、乙醇、柠檬酸的纯化费用占整个工程费 用的60%；纯化蛋白质占总费用的80~90%
5. 生物安全问题：热原质、色素、毒性物质
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镁离子，可用三聚磷酸钠它和镁离子形成可溶性络 合物，用磷酸盐处理，也能大大降低钙离子和镁离 子的浓度。
Na5P3O10+Mg2+ =MgNa3P3O10+2Na


黄血盐与铁离子形成普鲁土盐沉淀
3K4Fe(CN)6+4Fe3+=Fe4[Fe(CN)6]3+12K+
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2 .杂蛋白质的去除方法
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2.过滤介质
使滤液通过，截留固体颗粒并支撑滤饼的材料。要 求其具有多孔性、耐腐蚀性及足够的机械强度。
无定形颗粒：无烟煤、砂、颗粒活性炭、铁矿砂等 成形颗粒：烧结金属、烧结塑料以及用合成树脂粘 结的硅砂、塑料颗粒等，做成圆筒形或板状。 非金属织补棉：化学纤维、玻璃纤维织品、长纤维 滤布、短纤维滤布。 金属织布：不锈钢丝或铁丝等的织布。 无纺品：纸、毡、石棉板、合成纤维无纺布等。

【课堂笔记】《生物工程下游技术》-沉淀分离部分

【课堂笔记】《生物工程下游技术》-沉淀分离部分

第一章沉淀分离技术1.1沉淀的目的1)通过沉淀达到浓缩的目的。

2)通过沉淀、固液分相后，除去留在液相或沉积在固体中的非必要成分3)沉淀可以将已纯化的产品由液态变成固态，加以保存或进一步处理1.2沉淀法的概念沉淀法是指采用适当的措施改变溶液的理化参数，控制溶液的各种成分的溶解度，从而将溶液中的欲提取的成分呢和其他成分分开的技术。

1.3沉淀法操作步骤1)加入沉淀剂2)沉淀剂的陈化促进粒子的生长3)离心或过滤、收集沉淀物PS：陈化是指将有沉淀的溶液静置,使沉淀中的分子等有归律的排列,并排列紧密,还有使沉淀聚沉,颗粒变大1.4沉淀过程应当考虑的问题1)沉淀能否发生2)沉淀剂或沉淀条件下对活性结构是否有破坏作用3)沉淀剂是否容易除去4)沉淀剂是否对人体有害1.5蛋白质的分离提取1.5.1优缺点优点：设备简单，成本低，原材料易得，便于小批量生产缺点：所得沉淀物可能聚集有多种物质，或含有大量的盐类，或包裹着溶剂，产品纯度常比结晶法低，过滤也较困难。

1.5.2沉淀法分离蛋白质的特点1)生产前期可使原料液体体积很快减小10~50倍，从而简化生产工艺、降低生产费用；2)使中间产物保持在一个中性温和的环境；3)可及早将目标蛋白从其与蛋白水解酶混合液中分离出来，避免蛋白质的降解，提高产物稳定性；4)用蛋白质沉淀法作为色谱分离的前处理技术，可使色谱分离使用的限制因素降低到最少。

1.5.3蛋白质的溶解特性1)蛋白质的溶解行为是一个独特的性质，由其组成、构象以及分子周围的环境所决定。

2)蛋白质在自然环境中通常是可溶的，所以其大部分是亲水的，但其内部大部分是疏水的。

3)一般而言，小分子蛋白质比起在化学上类似的大分子蛋白质更易溶解。

1.5.4蛋白质胶体溶液的稳定性1.5.4.1防止蛋白质凝聚沉淀的屏障1)水化层：蛋白质周围的水化层可以使蛋白质形成稳定的胶体溶液2)电荷：蛋白质分子间的静电排斥作用1.5.4.2颗粒间的相互作用1)蛋白质分子间的静电斥力2)范德华力1.6蛋白质的沉淀方法1)中性盐盐析法2)等电点沉淀法3)有机溶剂沉淀法4)非离子型聚合物沉淀法5)聚电解质沉淀法6)金属沉淀法等1.6.1中性盐沉淀法1.6.1.1概念在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程。

生物工程下游技术

生物工程下游技术

生物工程下游技术课程名称：生物工程下游技术课程代码：6705第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点生物工程下游技术这门课程适合于理工科专业生物工程专业进行学习。

本课程的内容更多的涉及到工业应用。

下游技术是关于由生物界自然产生的生物体或者由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应、微生物转化等各类生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术，也称之下游工程或者下游加工过程，是生物技术产品产业化的必经之路。

目前所指的下游技术大多数属于“物质分离”范畴。

要紧研究的是物质分离的方法原理及有关的仪器设备。

生物工程下游技术这门课程涉及到物理，化学，生物化学，发酵工程，生物工程与设备等多门学科。

二、课程目标与基本要求通过学习生物工程下游技术这门课程应掌握下列基本知识点：1.生物工程下游技术的研究对象与进展历程2.下游技术的理论基础3.发酵液预处理，微生物细胞破碎方法与设备4.溶剂萃取与浸取，超临界流体萃取，双水相萃取，反胶团萃取，膜分离过程，液膜分离，离子交换法，色谱法等要紧分离单元操作技术及分离过程的特点，工艺设计与设备选型通过学习熟悉各类分离方法的原理，适用范围，熟悉常用分离设备的操作，在实际应用中能够选择合适的分离方法对仪器进行操作达到分离的目的。

通过学习，具备对生物产品的分离、纯化技术的应用能力，及对生物物质提纯最佳方案的设计能力。

三、与本专业其他课程的关系本课程的内容更多的涉及到工业应用。

下游技术对各类生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。

在生物工程专业课程的学习中，是一门将生物工程上游技术应用到实际生产中所需要借助的手段。

《物理学》，《无机化学》，《有机化学》，《物理化学》等基础课是这门课程的基础，《微生物学》，《生物化学》，《酶工程》，《发酵工程》，《生物工程与设备》等专业课的知识也会运用到这门课程中，其后继课程有《发酵工厂设计》等。

食品生物工程下游技术ppt课件

食品生物工程下游技术ppt课件
• 通常选择萃取能力强、分离程度高的溶 剂。
• 用有机溶剂萃取水相中的目标组分时， 应调节水相中的pH值、温度、盐浓度 等，以提高萃取效果。
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4.1.2 超临界CO2流体萃取
超临界萃取的技术原理：
• 利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即 利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而 进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分 离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸 点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。
• 所用的中性盐为硫酸铵、硫酸钠、硫酸镁、 氯化钠、磷酸二氢钠等，以硫酸铵最常用。
• 盐析得到的沉淀可采用过滤法或离心法与 盐溶液分离。
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4.3.3 有机溶剂沉淀法
• 生物大分子溶液中加入一定量的亲水性有 机溶剂，使溶质的溶解度降低而沉淀析出， 即有机溶剂沉淀法。
• 常用的有机溶剂为乙醇、丙酮、甲醇、异 丙醇等。乙醇最常用。
• 压力过滤 • 真空过滤 • 错流过滤
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3.2 细胞破碎
3.2.1常用细胞破碎方法（机械和非机械） • 珠磨法。珠磨机中细胞悬浮液与直径小1mm
的玻璃珠、石英砂等快速研磨，使细胞破碎， 使细胞内含物释放出来。 • 高压匀浆法。高压匀浆机由高压泵和匀浆阀 组成，细胞悬浮液通过针形孔，在高压驱动 使下高速运动并发生剧烈冲击，使细胞破裂。
• 预处理：加热、调整pH、絮凝 • 固液分离：珠磨、匀浆、酶溶、离心 • 初步纯化：萃取、吸附、沉淀、离心 • 精细纯化：层析、电泳、分子蒸馏 • 成品加工：结晶、浓缩、干燥
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1.5 下游工程的质量控制
• 首先确定下游工程的工艺路线和参数，在 生产过程中严格执行工艺流程和参数，以 保证生产高质量的产品。
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生物工程下游技术

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5)化学渗透法:某些化学试剂如有机溶剂、变性剂、表面活性剂、变性剂等通过改变细胞壁或膜的通透性（渗透性）,从而使胞内物质有选择地渗透出来.化学渗透法取决于化学试剂的类型以及细胞壁的结构与组成.
优点:(1)对产物释放具有一定选择性.(2)细胞外形保持完整,碎片少,浆液粘度低,易于固液分离和进一步提取.
优点:操作参数少,适合于大规模操作,
缺点:不适合于丝状真菌及含有包涵体的基因工程菌.破碎率较低,往往需循环2-4次才能达到较高的破碎率,容易引起产物的失活的可能性,需配备换热器进行级间冷却.
3）超声破碎法:通常采用的超声破碎机在15—25kHz的频率下操作.
优点:操作简便,液量损失少,适合实验室规模.
缺点:易引起温度的剧烈上升,在大规模操作中,声能传递和散热困难,产生的化学自由基团能使某些敏感性活性物质失活.
4)酶溶法:利用酶反应,分解破坏细胞壁上的特殊键,从而达到破壁的目的.
优点:选择性释放产物,条件温和,核酸泄漏量少,细胞外形完整.
不足:价格高,限制了大规模应用,通用性差,不同菌种需选择不同的酶,不易确定最佳的溶解条件;产物抑制的存在.
倾析式离心机靠离心力和螺旋的推进作用自动连续排渣,所以也称为螺旋卸料沉降离心机.特别适用于含固形物较多的悬浮液的分离.优点:操作连续;适应性强;应用范围广;结构紧凑和维修方便缺点:分离有数较小,不适用于细菌;酵母等微生物悬浮液的分离,液相澄清度也较差.
过滤:使悬浮液通过过滤介质,让液体通过,而把固体颗粒截留,从而达到固液分离的目的.
管式离心机:分离效率很高.用于液液分离和固液分离.当用于液液分离时为连续操作,而用于固液分离时则为间歇操作.适于微生物细胞;细胞碎片;细胞器;病毒;蛋白质;核酸等生物大分子的分离.优点:设备简单,操作稳定,分离效率高.在生物工业中,特别适合于一般离心机难以分离而固形物含量＜1％的发酵液的分离.缺点:生产能力较小,转速相对较低的管式离心机最大处理量也就是10m3/h,且不适用于固形物含量较高的发酵液.

生物工程下游技术复习

生物工程下游技术复习

第三章 细胞破碎、蛋白质复性及固液分离
*包含体? 主要由蛋白质构成，其中大部分是基因表达产物,产 物的一级结构是正确的，但立体结构是错误的，故 无活性。通常为固体颗粒。 泡沫分离法? 是一种基于溶液中溶质（或颗粒）间表面活性的 差异进行分离的一种方法，表面活性强的物质优 先吸附于分散相（气相）与连续相（液相）的界
面处，被气泡带出连续相而达到分离。
稀释复性? 将溶液稀释，导致变性剂的浓度降低，蛋白 质开始复性。 透析复性? 将溶液对水或缓冲液透析，变性剂透过膜被 除去，里面的蛋白开始复性。时间较长，易 形成蛋白质沉淀。 临界胶团浓度? 表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓度。
包含体的成分及形成的原因?
• 包含体（inclusion body）：重组蛋白质的高效表达 常常导致其在胞内发生错误折叠和聚集，形成包含 体。 • 包含体主要由蛋白质构成，其中大部分是基因表达 产物；产物的一级结构是正确的，但立体结构是错 误的，故无活性。 • 一般认为包含体的形成主要原因是蛋白质本身具有 易于聚集沉淀的性质，或表达产物周围的物理环境 （如温度、离子组成）不适或缺少某些折叠辅助因 子（如分子伴侣）的作用。 • 在大多数情况下，包含体的形成是蛋白质过量表达 的结果，而与蛋白质的种类和表达系统无关。
①加热。不仅使蛋白质变性，同时降低液体粘度， 提高过滤速率。 ②调PH； ③加有机溶剂如酒精、丙酮等。
（3）吸附法 加入某些吸附剂或沉淀剂吸 附杂蛋白而除去。
*发酵液预处理的目的是什么？主要有那几 种方法？ 预处理的目的： • 分离细胞、菌体和其它悬浮颗粒（细胞 碎片、核酸和蛋白质的沉淀物）， • 除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质， 以利于后继各步操作。 调酸（等电点）、热处理、电解质处理、 添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加 反应剂及添加助滤剂等。
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Thus, in the biotechnology industry, there is quite a challenge to the biochemists and chemical engineers in the downstream processing departments of the companies.

This chapter attempts to give the reader an overview of the techniques available for downstream purification of biotechnology products. Readers are advised to refer to specific chapters in later sections of this volume where these techniques are described in detail.
One bioreactor manufacturer, BroadleyJames Corporation, uses vessels, sensors, controllers, and a control system, digitally networked together for their bioreactor system.

They employ diverse purification methods in the research laboratory at the bench scale and these are eventually scaled up to the production floor. The methods are used in complementary fashion to develop cost-effective methods in quick time and enable the companies to bring the products to market ahead of their competitors.

A great majority of these products are proteins, which makes this task even more difficult. If these were nonprotein molecules, such as antibiotics for example, one could use simpler solvent extraction methods to isolate the compounds from the solutions in which they are present.

The recovery of the biomass is sometimes performed by preparative centrifugation, but the preferred method today is by means of tangential-flow filtration systems using microporous membranes of appropriate pore diameters.

Until recently, human albumin was manufactured from pools of human placenta collected from Third World countries.

But the high risk of virus contamination from unidentified donors of placenta and the impracticality of identifying the donors, forced the discontinuation of this process. Today, plasma from unpaid donors is the major source of albumin and the risk of transmission of viruses calls for extensive purification including the use of dedicated virus removal and inactivation steps to render the product safe for human use.

2.1. Products of Recombinant Bacterial Fermentation
The first step in these processes is the separation of the biomass from its surrounding broth. The protein of interest is expressed within the cell as a soluble protein, but it is quite often present in the form of an insoluble refractive mass called the “inclusion bodies.”


2. Manufacturing Processes in the Industry
As stated before, the industry manufactures products from a number of sources and their downstream processing varies not only from product to product, but also varies depending on the source of the product. Each process, therefore, needs to be finely tailored depending on the properties of the product and the process stream from which it is recovered and purified.

Whether produced from plants, animal tissue, microorganisms, or from cell culture, the desired products are present in rather complex process streams and need extensive purification.
第一章 生物反应器 Bioreactor
Section One
Bioreactor
A bioreactor is a vessel in which is carried out a chemical process which involves organisms or biochemically active substances derived from such organisms. Bioreactors are commonly cylindrical, ranging in size from some liter to cube meters, and are often made of stainless steel.

The high level of drug safety and purity are demanded by the regulatory authorities in such countries as the United States, Europe, and Japan. Fortunately, the biopharmaceutical industries are able to meet the stringent demands because they have access to a variety of excellent purification techniques.

The industry today manufactures on a large scale compounds that would otherwise have been difficult, if not impossible, to produce in significant quantities for treating many diseases.

The science of biotechnology covers the exploitation of microorganisms and cell cultures, which form the major source of high value compounds.

More recently, geneticists have succeeded in breeding transgenic sheep and goats, and methods have been developed to get these animals to express the desired products in their milk.

The pain-killing salicylates and antimalarial compounds extracted from the bark of certain trees are notable examples of older medicines. Similarly, animal organs such as the pancreas, placenta, and the urine of pregnant females have been a source of hormones for therapeutic use.