生物物质分离工程(严希康)(二版)_严希康_9787122074676

　　《生物物质分离工程（第2版）》在保持第一版全面、系统地阐述了传统和现代生物分离技术和工程内容的基础上，根据近年来生物物质分离技术的发展状况，就单元技术水平的提高和几种技术的集成化方向作了适当的修改和补充，还特别新增了蛋白类生物物质的分离、纯化及其在操作过程中的稳定性方面的基本知识和基础理论。
　　全书共22章，主要包括培养液的固液分离，细胞破碎技术，产物的初步分离，产物的提纯和产品的精制，以及重组蛋白包含体的体外复性，蛋白质在提取、分离和纯化过程中的稳定性和保存等内容。教材注重以工程观点揭示生物物质分离过程的本质及其规律，促使分离过程与设备设计、放大与操作等方面获得最佳化；教材中也包括了不少深入探讨的理论性内容。
　　《生物物质分离工程（第2版）》可供生物化工、生物技术、生命科学专业及化学工程类一级学科及其下属的其他学科包括医药化工、精细化工、石油化工、环境工程等专业本科生使用，也可作为研究生的教材和相关学科科技工作者和工程技术人员的参考书。

　　随着化石资源的枯竭，人类社会不得不进入“后化石经济时代”，寻求化石资源的替代，建立低消耗、高附加值的可持续的循环经济发展模式，已成为全球社会经济发展的重大战略方向。
　　正是在这种形势的逼迫下，进入21世纪以来，全球生物经济及其产业迅猛发展，成为继信息技术及其产业之后又一个新的主导产业，标志着生物经济时代的来临。
　　自然界中各类生物资源为生物产业提供了丰富的原料。进入21世纪，生物技术又步入了后基因组计划（postgenomeproject）时代，并提出了功能基因组学（functionalgenomics）的新概念，这些生命科学基础研究领域的突破扩大和丰富了原料来源，极大地推动了生物技术的发展和产业化进程。
　　生物技术、生物产业的目标是要为人类解决各种衣、食、住、行问题，即为社会提供各类生物物质和产品，也只有在人们得到高纯度的生物产物时，生物技术、生物产业才能真正造福于社会。这必然会涉及生物物质的分离、纯化问题，它是生物产品工程的重要环节。可见生物物质分离工程是生物技术及其产业的重要组成部分。它是低成本、高收率、高效率纯化目标产物，以及有效地控制有害物质的含量，将生物物质转变为具有现实价值和竞争力产品的重要工程。研究开发分离技术的新理论、新技术、新材料和新设备始终是生物物质分离工程发展的主要方向和目标。
　　本书是《生化分离工程》的再版，为适应生物经济时代的发展需求和拓宽生物工程专业课程的教学内容，将其改名为《生物物质分离工程》。
　　《生化分离工程》自出版以来，先后共重印了九次，并于2004年9月被评为上海市优秀教材，得到了生物技术领域内知识界的关注和读者的爱护，同时也提出了不少中肯的意见，希望完善以提高教材的水平。这次在华东理工大学和化学工业出版社领导的关心和支持下又被推荐并被教育部批准为普通高等教育“十一五”国家级规划教材出版，为教材的修订提供了新的机遇。
　　进入21世纪以来，生物物质分离工程呈现出新的发展趋势，其目的虽然还是力求缩短整个加工流程和提高单元操作效率，但已由过去那种局部改进思路转变成从全局高度上来看待问题，即不仅研制和完善了一些快速、高效的新型分离方法，而且进行了各种分离技术的高度集成化，同时将分离过程向减少环境污染的清洁生产工艺转变，取得了一定的成绩，这些都为教材的修订提供了源头。
　　本书为第二版，生化分离工程中的教学内容基本上也适用于生物物质的分离、纯化，所以保留了其中的大部分内容，除文字修饰外也增补了不少新的内容，包括对生物物质的泛指和定义，以及一些新的分离、纯化方法和集成化技术及其研究热点和发展方向。除此之外，为丰富蛋白质分离、纯化内容将原教材中“34基因工程表达产物后处理的特性”删除，新增了“重组蛋白包含体体外复性”一章（第20章）；为保持蛋白质分离过程中生物活性不受损失，特增设了“提取、分离和精制过程中蛋白质活性的稳定性和保存”一章（第2章）。
　　本书第2章由张淑香博士编写，第20章由沈亚领教授和张颋博士编写，其余各章（第1章、第3～19章、第21章、第22章）以及全书的统稿均由严希康教授编写和完成。在书稿整理、缮写和出版过程中，得到了化学工业出版社高等教育出版分社，华东理工大学各级领导，特别是教务处，以及教育部长江学者、特聘教授、国家生物反应器工程重点实验室主任许建和教授的支持和关心，对于本重点实验室周文瑜副教授、杨雅琴实验师以及研究生张志钧、许迎霞、田璐、张闽、杨宝君、白云等同学为本书稿的计算机文字处理等工作给予的帮助，在此一并表示衷心的谢意！
　　最后，特别感谢我的家人多年来在学术上、文献资料收集、计算机文字处理等方面对我的关心和支持，使我能够在多所院校从教之余有时间和精力来完成此书稿的编写工作。

　　（3）其他因素生物技术下游加工过程的选择还应考虑以下因素。
　　①产品规格产品的规格（或称技术规范）是用成品中各类杂质的最低存在量来表示的，它是确定纯化要求的程度以及由此而生的下游加工过程方案选择的主要依据。如果只要求对产物低度纯化，则一个简单的分离流程就足以达到纯化的目的，但是对于注射药物，产品的纯度要求很高，而在原料液中杂质的量及类型却很多。例如，存在与微生物细胞壁中能够引起抗原反应的组分称热原。必须在纯化步骤中将它们尽量除去，以满足注射药品的规格要求，生产上一般选用凝胶渗透层析法，利用分子大小的差别，实现去除热原的目的，并且常放在纯化过程的最后一步。
　　小分子产物纯化的共同特征是存在具有与目标产物结构相类似的代谢产物，但是缺少活性的官能团，这种分离过程必须能区别物料的活性形式和非活性形式以及部分降解形式。物料的物理形式以及微生物污染问题，也是产品技术规格要求的重要组成部分，都应仔细考虑。包括干燥物料的粒子大小、结晶产品的晶形，这可能对产品的有效使用或剂型是必要的。
　　产品的规格还包括最终产品的微生物污染问题，所以在医药产品的冷冻干燥之前都要预先进行无菌过滤。
　　②生产规模物料的生产规模在某种程度上决定着被采用的过程。
　　在下游加工过程的第一步骤中，使用的离心、过滤等方法，能够适应很宽的规模范围，因此在该步骤中，技术方法的选择是独立的，与规模无关。但是在后续步骤中，技术方法的选择与生产规模有关，例如，细胞破碎的机械方法——珠磨机或匀浆器法，就比前面所说的固一液分离方法生产能力小几个数量级。如果某一生产规模，超过了细胞破碎机械设备的生产能力，则要同时使用多台设备，或另选其他方法解决，如用热处理诱导细胞溶胞或酶法处理，但这些方法都有自身的缺陷，需要具体评估后再使用。
　　此外，可能影响下游加工过程在规模上变化的其他因素还表现在层析和吸附过程中。用于生物分离过程中的层析载体若是由柔软的多糖凝胶——琼脂糖制成则只能按比例放大到一定的规模等。
　　由上可知，在生产具体产品时，要综合考虑规模效应。
　　③进料组成进料的组成也是影响分离过程的主要原因之一。产品的定位（胞内或胞外）以及在进料中存在的产品，无论是可溶性物质还是不溶性物质都是影响工艺选择的重要因素。在进料流中，若是一个高浓度的目标产物，意味着分离过程可能很简单；若是存在某些化合物与目标产物非常类似，则表明需要一个非常专一性的分离过程，才能制得符合规格的产品。
　　微生物或细胞必须进行处理，防止它们释放到环境中，或者采取一些特殊的措施，防止气溶胶形成。了解被处理物料的形态学或流变学特性，有助于分离过程的优选，如果生物反应器的流出液是含丝状微生物悬浮液，则过滤是合适的单元操作，但中空纤维型膜过滤系统是不适宜的。

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