1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 生物下游加工过程的一般步骤与单元操作 2
1.3 发展中的生物分离技术 3
1.4 生物分离工程发展方向 8
2 液膜萃取 9
2.1 概述 9
2.2 液膜种类 10
2.2.1 乳状液膜 10
2.2.2 支撑液膜 10
2.2.3 流动液膜 11
2.3 液膜萃取机理 11
2.3.1 单纯迁移 11
2.3.2 反萃相化学反应促进迁移 12
2.3.3 膜相载体输送迁移 12
2.4 液膜组成与稳定性 13
2.4.1 膜溶剂 13
2.4.2 表面活性剂 14
2.4.3 流动载体（萃取剂） 15
2.5 液膜的制备与破乳 15
2.5.1 乳状液膜的制备 15
2.5.2 (W/O)/W乳液溶胀问题 15
2.5.3 破乳 16
2.6 影响液膜萃取的操作参数 17
2.7 液膜分离传质动力学模型 20
2.7.1 传质模型 20
2.7.2 参数的确定 21
2.7.3 实验验证 22
2.7.4 结果讨论 23
2.8 液膜萃取在生物工程领域的应用 24
2.8.1 液膜萃取分离有机酸 24
2.8.2 液膜萃取分离氨基酸 24
2.8.3 液膜萃取分离抗生素 25
2.8.4 利用液膜萃取技术提取生物碱 26
2.8.5 液膜技术应用于酶反应和酶萃取 26
2.8.6 液膜萃取技术在其它方面的应用 27
2.9 问题与展望 28
2.9.1 乳化液膜稳定性改进研究 28
2.9.2 支撑液膜稳定性改进研究 29
符号说明 31
思考题 31
参考文献 31
3 反胶束萃取 32
3.1 概述 32
3.2 反胶束萃取基本原理 33
3.3 表面活性剂与反胶束的性质 34
3.4 反胶束体系的分类 35
3.5 反胶束技术操作方法 36
3.6 蛋白质进入反胶束的推动力 36
3.7 影响反胶束萃取蛋白质的因素 37
3.7.1 反胶束的大小 37
3.7.2 水相的pH 38
3.7.3 表面活性剂 38
3.7.4 水相中的离子 38
3.8 反胶束萃取过程模型 39
3.8.1 反胶束萃取过程的热力学 39
3.8.2 反胶束萃取过程的动力学 44
3.9 反胶束萃取蛋白质工艺过程 50
3.9.1 在混合-澄清槽中萃取 50
3.9.2 用膜萃取操作 50
3.10 反胶束萃取蛋白质的应用 51
3.10.1 从发酵液中提取细胞外酶 51
3.10.2 直接提取细胞内酶 51
3.10.3 从植物中同时提取油和蛋白质 51
3.10.4 纯化和分离蛋白质 51
3.11 反胶束萃取蛋白质新进展 52
3.11.1 新型表面活性剂的设计与开发 52
3.11.2 提高萃取的选择性 52
3.11.3 其它方面 52
符号说明 52
思考题 53
参考文献 53
4 两水相萃取 54
4.1 概述 54
4.1.1 两水相体系萃取的特点 55
4.1.2 两水相体系的种类 55
4.2 两水相体系的形成 56
4.3 两水相萃取的基本原理 57
4.3.1 分配定律 57
4.3.2 相图 57
4.4 影响生物分子分配的因素 58
4.4.1 聚合物种类及其相对分子质量的影响 58
4.4.2 pH的影响 59
4.4.3 离子环境对蛋白质在两相系统分配的影响 60
4.4.4 温度的影响 61
4.4.5 生物分子疏水基团的影响 61
4.4.6 系线的长度 61
4.5 两水相萃取操作 62
4.5.1 两水相体系组成的选择 62
4.5.2 两水相的制备 62
4.5.3 萃取 62
4.6 两水相萃取的数学模型 63
4.6.1 两水相体系的相平衡模型 64
4.6.2 两水相中生物物质分配系数的数学表述 64
4.7 两水相系统的应用 66
4.7.1 细胞器及生物大分子分离 66
4.7.2 生物小分子的分离 67
4.7.3 相转移生物转化反应 67
4.8 两水相体系的发展 67
4.8.1 可循环使用的两水相成相高聚物 67
4.8.2 表面活性剂两水相 68
4.8.3 两水相萃取技术的局限和展望 68
符号说明 69
参考文献 69
5 超临界萃取技术 71
5.1 概述 71
5.2 超临界流体的物理特性 71
5.3 超临界流体萃取的基本原理 73
5.4 超临界流体的选择 73
5.5 SCF萃取过程中的夹带剂 75
5.6 天然产品萃取过程中的影响因素 76
5.7 超临界流体萃取的工艺 77
5.7.1 等温变压法 77
5.7.2 等压变温法 78
5.7.3 恒温恒压法（吸附法） 78
5.7.4 添加惰性气体的方法 78
5.8 超临界萃取工程数学模型 79
5.8.1 溶质溶解度的估算 79
5.8.2 超临界萃取传质过程计算 81
5.9 超临界CO2萃取技术的应用 85
5.9.1 在医药工业中的应用 85
5.9.2 在食品工业中的应用 85
5.9.3 在香料工业中的应用 85
5.9.4 在化学工业中的应用 86
5.9.5 在其它领域中的应用 86
5.10 超临界流体萃取技术发展中存在的问题与展望 86
符号说明 86
参考文献 87
6 反渗透浓缩与制水 88
6.1 概述 88
6.2 反渗透膜分离原理及性能 88
6.3 反渗透膜材料 89
6.4 反渗透膜的传递理论 90
6.4.1 不可逆热力学模型 90
6.4.2 孔流模型 90
6.4.3 溶解扩散学说 91
6.4.4 选择吸附——毛细管流动机理 91
6.4.5 反渗透过程的唯象模型 91
6.4.6 浓差极化与传质系数 94
6.5 反渗透装置与工艺介绍 95
6.6 影响反渗透膜性能的因素 96
6.7 膜污染与清洗 97
6.7.1 膜的污染 97
6.7.2 反渗透膜污染的控制 98
6.7.3 膜的清洗与维护 98
6.8 反渗透技术的应用 100
6.8.1 水处理 100
6.8.2 生物物质浓缩 101
6.9 反渗透技术的发展趋势 102
符号说明 103
思考题 104
参考文献 104
7 纳米过滤 105
7.1 概述 105
7.2 纳滤膜分离机理与传递理论 106
7.2.1 纳滤过程的不可逆热力学模型 106
7.2.2 细孔模型 107
7.2.3 固定电荷模型 108
7.2.4 模型应用举例 108
7.3 纳滤膜对无机物的分离性能 111
7.4 纳滤膜对有机物的截留机理研究 115
7.5 影响纳滤膜分离性能的因素 117
7.5.1 操作条件对纳滤膜分离性能的影响 117
7.5.2 物料性质对纳滤膜分离性能的影响 119
7.6 纳滤膜的装置与工艺 121
7.7 纳滤膜的制备 121
7.7.1 转化法 121
7.7.2 共混法 122
7.7.3 复合法 122
7.7.4 荷电化法 123
7.8 纳滤膜污染及清洗 124
7.8.1 纳滤膜污染的机理分析 124
7.8.2 膜的化学清洗 125
7.9 纳滤膜在医药工业中的应用 125
7.9.1 抗生素发酵液的浓缩与纯化 125
7.9.2 6-APA的浓缩与回收 126
7.9.3 VB12的浓缩与回收 127
7.9.4 在氨基酸生产中的应用 127
7.9.5 多肽的浓缩和纯化 127
符号说明 127
思考题 128
参考文献 128
8 渗透蒸发 129
8.1 概述 129
8.2 渗透蒸发的原理 130
8.3 渗透蒸发传质模型 131
8.3.1 溶解扩散模型 132
8.3.2 孔流模型 134
8.3.3 溶解扩散模型参数计算举例 135
8.4 渗透蒸发装置 139
8.4.1 渗透蒸发分离膜 139
8.4.2 渗透池 140
8.4.3 渗透蒸发分离器及其操作方法 141
8.5 操作条件对分离的影响 142
8.6 渗透蒸发的应用 143
8.6.1 渗透蒸发在有机溶剂脱水中的应用 143
8.6.2 渗透蒸发在有机溶剂分离中的应用 144
8.6.3 渗透蒸发反应器 144
符号说明 145
思考题 146
参考文献 146
9 扩张床分离 147
9.1 概述 147
9.2 扩张床的吸附原理 148
9.3 扩张床吸附数学模型 151
9.4 扩张床吸附基质 155
9.4.1 扩张床吸附对基质的特性要求 155
9.4.2 常用的扩张床吸附基质 156
9.4.3 扩张床吸附基质的制备 157
9.5 扩张床吸附装置 158
9.6 细胞及碎片对吸附剂性能的影响及评价 158
9.7 扩张床操作 160
9.8 扩张床吸附存在的问题与开发前景 164
符号说明 164
思考题 165
参考文献 165
10 灌注层析 166
10.1 概述 166
10.2 灌注层析的一般特征 167
10.3 灌注层析介质 168
10.4 灌注层析理论 169
10.5 模型求算举例 172
10.6 灌注层析的应用 176
10.6.1 免疫检测技术 176
10.6.2 蛋白质纯化方法开发与优化 176
符号说明 178
思考题 179
参考文献 179
11 亲和超滤 180
11.1 概述 180
11.2 亲和超滤的基本原理 180
11.3 亲和超滤载体的制备 181
11.3.1 水不溶性载体 181
11.3.2 水溶性载体 182
11.3.3 亲和膜过滤过程的主要因素 183
11.3.4 水溶性载体制备举例 184
11.4 亲和超滤与亲和层析的比较 185
11.5 水溶性载体亲和超滤的数学模型 185
11.5.1 吸附模型 185
11.5.2 ACFF冲洗模型 186
11.5.3 ACFF洗脱模型 187
11.5.4 亲和超滤模型参数计算举例 187
11.6 亲和超滤的发展与其存在的问题 190
符号说明 190
思考题 190
参考文献 190
12 亲和膜分离 192
12.1 概述 192
12.2 亲和膜分离原理 193
12.3 亲和膜的制备 193
12.3.1 膜材料的选择 193
12.3.2 配基的选择 198
12.3.3 间隔臂的选择 199
12.3.4 亲和膜的制备、活化及偶合 199
12.4 亲和膜分离基本理论 200
12.5 叠合式平板亲和膜吸附生物分子的动力学模型 201
12.5.1 动力学模型的建立 201
12.5.2 模型验证 205
12.6 亲和膜分离技术的应用与展望 205
符号说明 206
思考题 207
参考文献 207
13 亲和沉淀 208
13.1 概述 208
13.2 亲和沉淀基本原理 209
13.3 溶解可逆高聚物 210
13.3.1 天然聚合物及其衍生物 210
13.3.2 合成聚合物 210
13.4 高聚物的基团活化与配基的连接 217
13.5 亲和沉淀的工艺 219
13.6 亲和沉淀的应用 220
13.6.1 亲和沉淀法分离蛋白质 220
13.6.2 SIS聚合物作为酶的可逆固定化载体的应用 221
13.7 亲和沉淀的放大 222
符号说明 222
思考题 223
参考文献 223
14 分子印迹分离 224
14.1 概述 224
14.2 分子印迹技术的基本原理 224
14.3 影响分子印迹吸附的因素 226
14.3.1 印迹分子的要求 226
14.3.2 功能单体的选择 226
14.3.3 交联剂的选择 228
14.3.4 溶剂的选择 228
14.3.5 反应条件的选择 229
14.4 MIPs制备 229
14.4.1 沉淀聚合法 229
14.4.2 原位聚合法 230
14.4.3 两步溶胀聚合法 230
14.4.4 表面印迹法 230
14.4.5 悬浮聚合法 231
14.4.6 乳液聚合法 231
14.5 分子印迹分离过程的热力学研究 231
14.5.1 分子印迹分离过程中焓变、熵变和Gibbs自由能的变化 232
14.5.2 流动相对分子印迹分离过程热力学数据的影响 235
14.6 分子印迹聚合物的结合性能 236
14.6.1 Scatchard模型评价分子印迹结合性能 236
14.6.2 分子印迹聚合物吸附选择性的评价 237
14.7 分子印迹分离技术的问题与展望 238
符号说明 238
思考题 239
参考文献 239
15 分子筛 240
15.1 概述 240
15.2 沸石分子筛的结构 240
15.2.1 骨架基本结构单元 240
15.2.2 孔道结构 242
15.3 分子筛的分类 243
15.4 沸石分子筛的合成和改性 246
15.4.1 合成沸石的原料和方法 246
15.4.2 沸石分子筛的改性 248
15.5 沸石分子筛的表征方法 249
15.5.1 晶体结构和缺陷测定 249
15.5.2 孔结构测定 250
15.5.3 化学组成分析 250
15.5.4 骨架硅铝比分析 251
15.5.5 酸性测定 251
15.5.6 稳定性测定 252
15.6 沸石分子筛的传质过程 252
15.7 影响分子筛吸附的因素 254
15.8 功能分子筛的发展及其在生物分离中的应用 257
符号说明 261
思考题 261
参考文献 261
16 分子蒸馏 262
16.1 概述 262
16.2 分子蒸馏的基本原理 262
16.2.1 基本概念 263
16.2.2 分子蒸馏与一般蒸馏（精馏）的不同 264
16.3 分子蒸馏装置 266
16.3.1 静止式分子蒸馏器 266
16.3.2 刮膜式分子蒸馏器 266
16.3.3 离心式分子蒸馏器 266
16.4 分子蒸馏工艺 267
16.5 影响分子蒸馏效率的因素 268
16.5.1 蒸馏温度的影响 268
16.5.2 进料速率的影响 268
16.5.3 刮膜器转速的影响 269
16.5.4 进料温度的影响 269
16.6 分子蒸馏数学模型 270
16.7 分子蒸馏技术在工业中的应用 279
16.7.1 芳香精油的精制 279
16.7.2 分子蒸馏单甘酯和高碳脂肪醇的制取 280
16.7.3 天然维生素E的提纯 280
16.7.4 天然色素的精制 280
16.7.5 医药工业上的应用 281
16.7.6 石油化工上的应用 281
16.7.7 农药上的应用 281
16.8 分子蒸馏技术的展望及其存在的问题 281
符号说明 282
思考题 282
参考文献 283
17 超声波辅助生物分离 284
17.1 概述 284
17.2 超声波发声原理 284
17.3 超声波的分类 285
17.4 超声效应 286
17.5 实验室常用超声设备 287
17.6 超声波的应用 288
17.6.1 超声清洗 289
17.6.2 超声粉碎 289
17.6.3 超声悬浮 289
17.6.4 超声乳化和破乳 290
17.6.5 超声降解 290
17.6.6 超声脱附 291
17.6.7 超声凝聚 291
17.6.8 超声过滤 295
17.6.9 超声蒸发 297
17.6.10 超声萃取 298
17.6.11 超声干燥 298
17.6.12 超声杀菌 299
17.6.13 超声结晶 299
17.6.14 超声波的其它应用 302
17.7 超声波应用展望 303
思考题 303
参考文献 303
18 微波辅助萃取 304
18.1 概述 304
18.2 微波辅助萃取加热原理 304
18.2.1 微波的特点 305
18.2.2 微波辅助萃取技术与其它技术的比较 307
18.3 微波萃取的条件 308
18.3.1 微波萃取的选择性 308
18.3.2 萃取步骤 309
18.4 微波萃取的影响因素 309
18.4.1 微波萃取技术中溶剂的影响 309
18.4.2 水分或湿度对微波萃取效率的影响 309
18.4.3 萃取温度对微波萃取的影响 310
18.4.4 萃取时间对微波萃取的影响 310
18.5 微波辅助萃取设备 310
18.5.1 微波萃取的试样制备系统 310
18.5.2 封闭容器系统 311
18.5.3 敞开容器系统 311
18.5.4 在线微波萃取系统 311
18.6 微波辐射的防护 312
18.7 微波萃取的应用 312
18.7.1 微波萃取法在生化分析中的应用 312
18.7.2 微波萃取法在食品分析中的应用 313
18.7.3 微波萃取法在化工分析中的应用 313
18.7.4 微波萃取法在天然产物萃取中的应用 313
18.8 微波萃取技术展望 316
思考题 317
参考文献 317
19 蛋白质复性 318
19.1 概述 318
19.2 包含体的形成机制 319
19.3 影响包含体形成的因素 320
19.3.1 蛋白质性质 320
19.3.2 温度 320
19.3.3 分子伴侣蛋白 321
19.4 包含体的分离、洗涤、溶解 322
19.5 重组蛋白质的复性 323
19.5.1 蛋白质折叠机制 323
19.5.2 分子伴侣GroE辅助蛋白质折叠及其作用机理 323
19.5.3 影响蛋白质复性的因素 327
19.5.4 提高包含体复性率的方法 329
19.6 蛋白质复性技术展望 332
思考题 332
参考文献 333