生物物質分離工程（第二版）

《生物物質分離工程（第二版）》是2010年化學工業出版社出版的圖書，作者是嚴希康。

基本介紹

• 中文名：生物物質分離工程（第二版）
• 作者：嚴希康
• 出版時間：2010年4月
• 出版社：化學工業出版社
• 頁數：348 頁
• ISBN：978-7-122-07467-6
• 類別：本科生物教材
• 開本：16 開
• 裝幀：平

內容簡介

全書共22章，主要包括培養液的固液分離，細胞破碎技術，產物的初步分離，產物的提純和產品的精製，以及重組蛋白包含體的體外復性，蛋白質在提取、分離和純化過程中的穩定性和保存等內容。教材注重以工程觀點揭示生物物質分離過程的本質及其規律，促使分離過程與設備設計、放大與操作等方面獲得最佳化；教材中也包括了不少深入探討的理論性內容。

本書可供生物化工、生物技術、生命科學專業及化學工程類一級學科及其下屬的其他學科包括醫藥化工、精細化工、石油化工、環境工程等專業本科生使用，也可作為研究生的教材和相關學科科技工作者和工程技術人員的參考書。

本書為第二版，生化分離工程中的教學內容基本上也適用於生物物質的分離、純化，所以保留了其中的大部分內容，除文字修飾外也增補了不少新的內容，包括對生物物質的泛指和定義，以及一些新的分離、純化方法和集成化技術及其研究熱點和發展方向。除此之外，為豐富蛋白質分離、純化內容將原教材中“34基因工程表達產物後處理的特性”刪除，新增了“重組蛋白包含體體外復性”一章（第20章）；為保持蛋白質分離過程中生物活性不受損失，特增設了“提取、分離和精製過程中蛋白質活性的穩定性和保存”一章（第2章）。

本書第2章由張淑香博士編寫，第20章由沈亞領教授和張頲博士編寫，其餘各章（第1章、第3～19章、第21章、第22章）以及全書的統稿均由嚴希康教授編寫和完成。在書稿整理、繕寫和出版過程中，得到了化學工業出版社高等教育出版分社，華東理工大學各級領導，特別是教務處，以及教育部長江學者、特聘教授、國家生物反應器工程重點實驗室主任許建和教授的支持和關心，對於本重點實驗室周文瑜副教授、楊雅琴實驗師以及研究生張志鈞、許迎霞、田璐、張閩、楊寶君、白雲等同學為本書稿的計算機文字處理等工作給予的幫助。

目錄

1緒論1

11生物(物)質1

12生物物質分離過程1

13生物技術下游加工過程的特點及其重要性2

131發酵液或培養液是產物濃度很低的水溶液2

132培養液是多組分的混合物2

133生物產品的穩定性差3

134對最終產品的質量要求很高4

14生物技術下游加工過程的一般步驟和單元操作4

141發酵液的預處理與固液分離(或稱不溶物的去除)4

142初步純化(或稱產物的提取)6

143高度純化(或稱產物的精製)6

144成品加工6

15生物技術產品及下游加工過程的沿革6

151生物技術產品的類型6

152下游加工過程的沿革6

16生物技術下游加工過程的選擇準則8

17生物技術下游加工過程的發展動向10

171基礎理論研究10

172提高分離過程的選擇性11

173開發分離介質11

174提高分離純化技術11

175使用無毒無害物質12

176生物分離技術的規模化、工程化研究12

2提取、分離和精製過程中蛋白質活性的穩定性和保存13

21前言13

22蛋白質的三維結構13

221蛋白質的組織層次13

222三級結構18

223四級結構19

224相關的蛋白質20

225側鏈基團和二級結構21

23蛋白質的失活21

231摺疊與伸展22

232活性的可逆喪失22

233蛋白質的穩定23

234熱穩定蛋白質23

24共價過程中導致的失活24

241活性中心上必需基團的反應24

242基團的化學修飾對三維結構的維繫25

25對策26

3發酵液的預處理和菌體的回收27

31懸浮液的基本特性27

32懸浮液的預處理28

321預處理的目的29

322預處理方法29

33懸浮液分離方法和分類31

331懸浮液分離過程的基本概念31

332固液分離過程的分類32

34過濾法32

341過濾的理論基礎32

342過濾器的設計33

343連續過濾器的設計35

344常用新型過濾器36

345錯流過濾41

4細胞的破碎與分離43

41概述43

42細胞壁結構和化學組成44

421細菌44

422真菌和酵母45

423藻類46

43細胞壁的破碎46

431破碎率的評價46

432細胞破碎的方法47

44基因工程表達產物後處理的特殊性55

5離心分離57

51離心沉降57

511離心沉降的原理57

512離心沉降的設備58

513離心沉降的計算61

52離心過濾63

521離心過濾的原理63

522離心過濾設備64

523離心過濾的計算65

53離心機的選用66

54離心機在生物工業上的套用67

55超離心法68

551超離心技術的原理68

552超離心技術的分類69

6膜分離過程73

61概述73

62膜分離過程的類型74

621以靜壓力差為推動力的膜分離過程75

622以蒸氣分壓差為推動力的膜分離過程75

623以濃度差為推動力的膜分離過程75

624以電位差為推動力的膜分離過程76

63膜及其組件76

631膜的定義和類型76

632表征膜性能的參數79

633膜組件80

64壓力特性83

65濃差極化83

66膜的污染84

67膜過濾理論85

671微孔模型85

672質量傳遞模型86

673阻力模型87

674滲透壓模型88

68過程討論89

681過程方法89

682中空纖維膜組件的工作模式90

683超微濾系統的工廠布置91

69膜分離技術的套用簡介93

7納米膜過濾技術94

71概述94

72納濾膜的性質與特點95

73納米過濾的分離機理98

74納濾膜的污染及解決方法99

75納米過濾的套用100

8膜親和過濾法102

81親和膜分離技術102

811基本過程和操作方式102

812基本理論104

813親和膜製備105

82親和膜分離技術的套用107

83親和膜過濾108

831親和膜過濾的特點108

832親和膜過濾過程及其關鍵問題109

833親和膜過濾技術的基本理論110

834親和膜過濾的套用111

9滲透蒸發113

91滲透蒸發的原理和特點113

911滲透蒸發的定義和基礎知識113

912滲透蒸發的原理116

913滲透蒸發的特點117

92滲透蒸發膜及膜材料的選擇117

921滲透蒸發膜的分類117

922膜材料的選擇118

923滲透池119

93滲透蒸發過程及其影響因素120

931滲透蒸發的分離過程120

932操作條件對分離過程的影響120

94滲透蒸發的套用121

941滲透蒸發工藝流程實驗裝置121

942滲透蒸發膜分離的套用121

10溶劑萃取124

101概述124

1011溶劑萃取的套用124

1012生物質的萃取與傳統的萃取相比較125

102萃取過程的理論基礎125

1021分配定律125

1022萃取過程取決於溶劑的特性127

1023弱電解質的萃取過程與水相的特性128

103乳化和去乳化130

1031乳化和去乳化的本質是表面現象131

1032乳狀液的類型及其消除131

104萃取方式和過程計算132

1041單級萃取132

1042多級錯流萃取133

1043多級逆流萃取135

1044微分萃取137

1045分餾萃取139

105離子對/反應萃取140

1051離子對/反應萃取的一般介紹140

1052離子對/反應萃取的套用141

11反膠束萃取和濁點萃取142

111反膠束萃取142

1111反膠束溶液形成的條件和特性142

1112反膠束萃取蛋白質的基本原理145

1113反膠束萃取體系及其操作148

1114反膠束萃取蛋白質的套用152

1115反膠束萃取蛋白質技術研究的新進展153

112濁點萃取技術154

1121濁點萃取154

1122影響濁點萃取效率的因素155

1123濁點萃取的套用156

12雙水相萃取157

121雙水相體系158

1211雙水相的形成158

1212雙水相系統的類型158

1213混溶性和相平衡160

122雙水相萃取過程的理論基礎161

1221表面自由能的影響161

1222表面電荷的影響161

123影響物質分配平衡的因素161

1231雙水相中聚合物組成的影響162

1232水相物理化學性質的影響162

1233鹽類的影響162

1234pH值的影響163

1235溫度的影響164

124雙水相萃取過程的選擇性164

1241親和雙水相分配164

1242液體離子交換劑165

125雙水相系統的套用165

126成相聚合物的回收167

127雙水相萃取過程的放大與設備167

128雙水相萃取技術的發展趨勢169

1281新型雙水相系統的開發169

1282親和雙水相萃取技術170

1283雙水相萃取技術與相關技術的集成170

1284雙水相萃取過程的開發170

1285雙水相萃取相關理論的發展170

13超臨界流體萃取法171

131超臨界流體萃取的基本原理171

1311純溶劑的行為171

1312超臨界流體的性質172

132超臨界流體萃取的熱力學基礎176

1321超臨界流體的相平衡176

1322超臨界流體溶解度現象的熱力學分析179

133超臨界流體相平衡的熱力學模型181

134超臨界流體萃取的基本過程和設備182

1341超臨界流體萃取的基本過程182

1342超臨界流體萃取的設備183

135超臨界流體萃取的套用184

136超臨界流體萃取的優點和缺點186

137超臨界流體萃取今後的主要研究方向187

14液膜分離法188

141液膜及其分類188

1411液膜的定義及其組成188

1412液膜的分類189

142液膜分離的機理189

1421無流動載體液膜分離機理189

1422有載體液膜分離機理190

1423液膜萃取過程的數學模型190

143液膜材料的選擇與液膜分離的操作過程194

1431液膜材料的選擇194

1432液膜分離的操作過程及設備195

1433影響液膜分離效果的因素196

144液膜分離技術的套用198

1441液膜分離萃取有機酸198

1442液膜分離萃取胺基酸199

1443液膜分離萃取抗生素199

1444液膜分離進行酶反應200

1445液膜分離萃取蛋白質200

15泡沫分離法202

151泡沫分離法的分類202

152泡沫分離技術的基本原理203

1521表面活性劑及其界面特性203

1522Gibbs(吉布斯)等溫吸附方程203

1523氣泡產生的方法、泡沫的形成與性質204

153泡沫分離的裝置、操作方式及其影響因素205

1531泡沫分離技術的實驗室裝置205

1532泡沫分離的操作方式205

1533影響泡沫分離的因素206

154泡沫分離過程的設計計算207

1541泡沫液流量和泡沫塔塔徑的計算207

1542理論級數的計算208

155泡沫分離的套用209

16沉澱法211

161概述211

162蛋白質的溶解特性212

163蛋白質膠體溶液的穩定性213

1631靜電斥力213

1632吸引力213

164蛋白質沉澱方法214

1641中性鹽鹽析法214

1642等電點沉澱法217

1643有機溶劑沉澱法218

1644非離子型聚合物沉澱法219

1645聚電解質沉澱法220

1646金屬離子沉澱法220

165沉澱動力學220

1651凝聚動力學221

1652絮凝體的破碎221

1653凝聚物的陳化222

166親和沉澱222

17吸附與離子交換224

171概述224

172吸附過程的理論基礎224

1721基本概念224

1722吸附的類型225

1723物理吸附力的本質226

1724吸附等溫線227

173分批式與連續式吸附230

1731分批(間歇)式吸附231

1732連續攪拌罐中的吸附232

174固定床吸附233

175膨脹床(EBA)吸附234

1751概述234

1752膨脹床吸附過程的設備與操作235

1753膨脹床吸附過程的數學分析236

1754膨脹床吸附技術的套用237

176移動床和模擬移動床吸附238

177離子交換吸附238

1771離子交換理論238

1772離子交換材料239

1773離子交換吸附技術的套用242

178其他類型的吸附242

1781疏水作用吸附242

1782鹽析吸附243

1783親和吸附243

1784染料配位體吸附244

179免疫吸附245

1710固定金屬親和吸附247

1711羥基磷灰石和磷酸鈣凝膠吸附247

18色層分離法249

181概述249

182色層分離法的產生和發展249

1821沿革249

1822色層分離中的基本概念及其分類250

1823色譜展開技術250

183色層分離的有關術語252

1831平衡關係252

1832局部平衡定律254

184色層分離過程理論255

1841塔板理論255

1842色層分離的連續描述258

185各類不同分離機制的色層分離法介紹261

1851吸附色層分離法261

1852疏水作用色層分離法261

1853金屬螯合色層分離法263

1854共價作用色層分離法264

1855聚焦色層分離法266

1856離子交換色層分離法268

1857凝膠過濾色層分離法271

1858正相與反相層析275

1859親和色層分離法275

18510連續環狀色層分離法277

18511擬似移動床型色層分離法278

18512灌注色層分離法279

186層析的放大281

19電泳283

191動電過程283

1911zeta(ζ)電位是動電現象的根本原因283

1912動電現象284

192電泳的理論基礎285

193影響電泳遷移率的因素286

194電泳的類型288

1941自由界面電泳289

1942自由溶液中的區域電泳289

1943在不同支持物上的區帶電泳291

1944等速電泳295

1945等電聚焦296

1946二維電泳298

1947免疫電泳299

1948製備連續電泳299

195第二代液相電泳300

1951毛細管電泳300

1952自由流電泳301

196電泳的其他用途301

1961電泳解吸301

1962電泳濃縮302

20重組蛋白包含體體外復性303

201包含體的形成及一般特性303

2011包含體的形成303

2012包含體的特性303

202包含體蛋白復性的理論基礎305

2021蛋白質摺疊機理305

2022包含體復性的影響因素307

203包含體蛋白的體外復性308

2031包含體中活性蛋白的回收步驟308

2032包含體的復性方法310

2033復性效果的檢測與評價313

204蛋白質結構研究技術313

2041X射線衍射技術313

2042核磁共振技術314

2043顯微學技術314

2044光譜技術314a

21結晶316

211概述316

212結晶的基本原理317

2121溶液的飽和和過飽和度317

2122過飽和溶液的形成318

2123晶核的形成319

2124晶體的生長321

213結晶的類型323

2131分類方法323

2132分批(間歇)結晶323

2133連續結晶324

214結晶過程的計算325

2141晶粒大小分布326

2142溶液結晶過程的數學模型327

215重結晶330

216結晶過程的預測與改善331

217結晶技術的進展332

2171理論方面的研究333

2172新技術的推廣333

22成品乾燥335

221生物材料水分的性質及基本計算335

2211生物材料水分的性質335

2212生物材料乾燥時有關基本計算336

222蒸發和乾燥速率337

223生物產品的乾燥方法339

224對流乾燥340

2241對流乾燥過程熱計算340

2242對流乾燥器340

225噴霧乾燥342

2251噴霧乾燥過程熱計算342

2252噴霧乾燥機343

226升華乾燥343

2261升華乾燥過程343

2262升華乾燥設備344

227組合乾燥346

參考文獻347