1 绪论 1
1.1 生物（物）质 1
1.2 生物物质分离过程 1
1.3 生物技术下游加工过程的特点及其重要性 2
1.3.1 发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液 2
1.3.2 培养液是多组分的混合物 2
1.3.3 生物产品的稳定性差 3
1.3.4 对最终产品的质量要求很高 4
1.4 生物技术下游加工过程的一般步骤和单元操作 4
1.4.1 发酵液的预处理与固-液分离（或称不溶物的去除） 4
1.4.2 初步纯化（或称产物的提取） 6
1.4.3 高度纯化（或称产物的精制） 6
1.4.4 成品加工 6
1.5 生物技术产品及下游加工过程的沿革 6
1.5.1 生物技术产品的类型 6
1.5.2 下游加工过程的沿革 6
1.6 生物技术下游加工过程的选择准则 8
1.7 生物技术下游加工过程的发展动向 10
1.7.1 基础理论研究 10
1.7.2 提高分离过程的选择性 11
1.7.3 开发分离介质 11
1.7.4 提高分离纯化技术 11
1.7.5 使用无毒无害物质 12
1.7.6 生物分离技术的规模化、工程化研究 12
2 提取、分离和精制过程中蛋白质活性的稳定性和保存 13
2.1 前言 13
2.2 蛋白质的三维结构 13
2.2.1 蛋白质的组织层次 13
2.2.2 三级结构 18
2.2.3 四级结构 19
2.2.4 相关的蛋白质 20
2.2.5 侧链基团和二级结构 21
2.3 蛋白质的失活 21
2.3.1 折叠与伸展 22
2.3.2 活性的可逆丧失 22
2.3.3 蛋白质的稳定 23
2.3.4 热稳定蛋白质 23
2.4 共价过程中导致的失活 24
2.4.1 活性中心上必需基团的反应 24
2.4.2 基团的化学修饰对三维结构的维系 25
2.5 对策 26
3 发酵液的预处理和菌体的回收 27
3.1 悬浮液的基本特性 27
3.2 悬浮液的预处理 28
3.2.1 预处理的目的 29
3.2.2 预处理方法 29
3.3 悬浮液分离方法和分类 31
3.3.1 悬浮液分离过程的基本概念 31
3.3.2 固-液分离过程的分类 32
3.4 过滤法 32
3.4.1 过滤的理论基础 32
3.4.2 过滤器的设计 33
3.4.3 连续过滤器的设计 35
3.4.4 常用新型过滤器 36
3.4.5 错流过滤 41
4 细胞的破碎与分离 43
4.1 概述 43
4.2 细胞壁结构和化学组成 44
4.2.1 细菌 44
4.2.2 真菌和酵母 45
4.2.3 藻类 46
4.3 细胞壁的破碎 46
4.3.1 破碎率的评价 46
4.3.2 细胞破碎的方法 47
4.4 基因工程表达产物后处理的特殊性 55
5 离心分离 57
5.1 离心沉降 57
5.1.1 离心沉降的原理 57
5.1.2 离心沉降的设备 58
5.1.3 离心沉降的计算 61
5.2 离心过滤 63
5.2.1 离心过滤的原理 63
5.2.2 离心过滤设备 64
5.2.3 离心过滤的计算 65
5.3 离心机的选用 66
5.4 离心机在生物工业上的应用 67
5.5 超离心法 68
5.5.1 超离心技术的原理 68
5.5.2 超离心技术的分类 69
6 膜分离过程 73
6.1 概述 73
6.2 膜分离过程的类型 74
6.2.1 以静压力差为推动力的膜分离过程 75
6.2.2 以蒸气分压差为推动力的膜分离过程 75
6.2.3 以浓度差为推动力的膜分离过程 75
6.2.4 以电位差为推动力的膜分离过程 76
6.3 膜及其组件 76
6.3.1 膜的定义和类型 76
6.3.2 表征膜性能的参数 79
6.3.3 膜组件 80
6.4 压力特性 83
6.5 浓差极化 83
6.6 膜的污染 84
6.7 膜过滤理论 85
6.7.1 微孔模型 85
6.7.2 质量传递模型 86
6.7.3 阻力模型 87
6.7.4 渗透压模型 88
6.8 过程讨论 89
6.8.1 过程方法 89
6.8.2 中空纤维膜组件的工作模式 90
6.8.3 超-微滤系统的工厂布置 91
6.9 膜分离技术的应用简介 93
7 纳米膜过滤技术 94
7.1 概述 94
7.2 纳滤膜的性质与特点 95
7.3 纳米过滤的分离机理 98
7.4 纳滤膜的污染及解决方法 99
7.5 纳米过滤的应用 100
8 膜亲和过滤法 102
8.1 亲和膜分离技术 102
8.1.1 基本过程和操作方式 102
8.1.2 基本理论 104
8.1.3 亲和膜制备 105
8.2 亲和膜分离技术的应用 107
8.3 亲和膜过滤 108
8.3.1 亲和膜过滤的特点 108
8.3.2 亲和膜过滤过程及其关键问题 109
8.3.3 亲和膜过滤技术的基本理论 110
8.3.4 亲和膜过滤的应用 111
9 渗透蒸发 113
9.1 渗透蒸发的原理和特点 113
9.1.1 渗透蒸发的定义和基础知识 113
9.1.2 渗透蒸发的原理 116
9.1.3 渗透蒸发的特点 117
9.2 渗透蒸发膜及膜材料的选择 117
9.2.1 渗透蒸发膜的分类 117
9.2.2 膜材料的选择 118
9.2.3 渗透池 119
9.3 渗透蒸发过程及其影响因素 120
9.3.1 渗透蒸发的分离过程 120
9.3.2 操作条件对分离过程的影响 120
9.4 渗透蒸发的应用 121
9.4.1 渗透蒸发工艺流程实验装置 121
9.4.2 渗透蒸发膜分离的应用 121
10 溶剂萃取 124
10.1 概述 124
10.1.1 溶剂萃取的应用 124
10.1.2 生物质的萃取与传统的萃取相比较 125
10.2 萃取过程的理论基础 125
10.2.1 分配定律 125
10.2.2 萃取过程取决于溶剂的特性 127
10.2.3 弱电解质的萃取过程与水相的特性 128
10.3 乳化和去乳化 130
10.3.1 乳化和去乳化的本质是表面现象 131
10.3.2 乳状液的类型及其消除 131
10.4 萃取方式和过程计算 132
10.4.1 单级萃取 132
10.4.2 多级错流萃取 133
10.4.3 多级逆流萃取 135
10.4.4 微分萃取 137
10.4.5 分馏萃取 139
10.5 离子对／反应萃取 140
10.5.1 离子对／反应萃取的一般介绍 140
10.5.2 离子对／反应萃取的应用 141
11 反胶束萃取和浊点萃取 142
11.1 反胶束萃取 142
11.1.1 反胶束溶液形成的条件和特性 142
11.1.2 反胶束萃取蛋白质的基本原理 145
11.1.3 反胶束萃取体系及其操作 148
11.1.4 反胶束萃取蛋白质的应用 152
11.1.5 反胶束萃取蛋白质技术研究的新进展 153
11.2 浊点萃取技术 154
11.2.1 浊点萃取 154
11.2.2 影响浊点萃取效率的因素 155
11.2.3 浊点萃取的应用 156
12 双水相萃取 157
12.1 双水相体系 158
12.1.1 双水相的形成 158
12.1.2 双水相系统的类型 158
12.1.3 混溶性和相平衡 160
12.2 双水相萃取过程的理论基础 161
12.2.1 表面自由能的影响 161
12.2.2 表面电荷的影响 161
12.3 影响物质分配平衡的因素 161
12.3.1 双水相中聚合物组成的影响 162
12.3.2 水相物理化学性质的影响 162
12.3.3 盐类的影响 162
12.3.4 pH值的影响 163
12.3.5 温度的影响 164
12.4 双水相萃取过程的选择性 164
12.4.1 亲和双水相分配 164
12.4.2 液体离子交换剂 165
12.5 双水相系统的应用 165
12.6 成相聚合物的回收 167
12.7 双水相萃取过程的放大与设备 167
12.8 双水相萃取技术的发展趋势 169
12.8.1 新型双水相系统的开发 169
12.8.2 亲和双水相萃取技术 170
12.8.3 双水相萃取技术与相关技术的集成 170
12.8.4 双水相萃取过程的开发 170
12.8.5 双水相萃取相关理论的发展 170
13 超临界流体萃取法 171
13.1 超临界流体萃取的基本原理 171
13.1.1 纯溶剂的行为 171
13.1.2 超临界流体的性质 172
13.2 超临界流体萃取的热力学基础 176
13.2.1 超临界流体的相平衡 176
13.2.2 超临界流体溶解度现象的热力学分析 179
13.3 超临界流体相平衡的热力学模型 181
13.4 超临界流体萃取的基本过程和设备 182
13.4.1 超临界流体萃取的基本过程 182
13.4.2 超临界流体萃取的设备 183
13.5 超临界流体萃取的应用 184
13.6 超临界流体萃取的优点和缺点 186
13.7 超临界流体萃取今后的主要研究方向 187
14 液膜分离法 188
14.1 液膜及其分类 188
14.1.1 液膜的定义及其组成 188
14.1.2 液膜的分类 189
14.2 液膜分离的机理 189
14.2.1 无流动载体液膜分离机理 189
14.2.2 有载体液膜分离机理 190
14.2.3 液膜萃取过程的数学模型 190
14.3 液膜材料的选择与液膜分离的操作过程 194
14.3.1 液膜材料的选择 194
14.3.2 液膜分离的操作过程及设备 195
14.3.3 影响液膜分离效果的因素 196
14.4 液膜分离技术的应用 198
14.4.1 液膜分离萃取有机酸 198
14.4.2 液膜分离萃取氨基酸 199
14.4.3 液膜分离萃取抗生素 199
14.4.4 液膜分离进行酶反应 200
14.4.5 液膜分离萃取蛋白质 200
15 泡沫分离法 202
15.1 泡沫分离法的分类 202
15.2 泡沫分离技术的基本原理 203
15.2.1 表面活性剂及其界面特性 203
15.2.2 Gibbs（吉布斯）等温吸附方程 203
15.2.3 气泡产生的方法、泡沫的形成与性质 204
15.3 泡沫分离的装置、操作方式及其影响因素 205
15.3.1 泡沫分离技术的实验室装置 205
15.3.2 泡沫分离的操作方式 205
15.3.3 影响泡沫分离的因素 206
15.4 泡沫分离过程的设计计算 207
15.4.1 泡沫液流量和泡沫塔塔径的计算 207
15.4.2 理论级数的计算 208
15.5 泡沫分离的应用 209
16 沉淀法 211
16.1 概述 211
16.2 蛋白质的溶解特性 212
16.3 蛋白质胶体溶液的稳定性 213
16.3.1 静电斥力 213
16.3.2 吸引力 213
16.4 蛋白质沉淀方法 214
16.4.1 中性盐盐析法 214
16.4.2 等电点沉淀法 217
16.4.3 有机溶剂沉淀法 218
16.4.4 非离子型聚合物沉淀法 219
16.4.5 聚电解质沉淀法 220
16.4.6 金属离子沉淀法 220
16.5 沉淀动力学 220
16.5.1 凝聚动力学 221
16.5.2 絮凝体的破碎 221
16.5.3 凝聚物的陈化 222
16.6 亲和沉淀 222
17 吸附与离子交换 224
17.1 概述 224
17.2 吸附过程的理论基础 224
17.2.1 基本概念 224
17.2.2 吸附的类型 225
17.2.3 物理吸附力的本质 226
17.2.4 吸附等温线 227
17.3 分批式与连续式吸附 230
17.3.1 分批（间歇）式吸附 231
17.3.2 连续搅拌罐中的吸附 232
17.4 固定床吸附 233
17.5 膨胀床（EBA）吸附 234
17.5.1 概述 234
17.5.2 膨胀床吸附过程的设备与操作 235
17.5.3 膨胀床吸附过程的数学分析 236
17.5.4 膨胀床吸附技术的应用 237
17.6 移动床和模拟移动床吸附 238
17.7 离子交换吸附 238
17.7.1 离子交换理论 238
17.7.2 离子交换材料 239
17.7.3 离子交换吸附技术的应用 242
17.8 其他类型的吸附 242
17.8.1 疏水作用吸附 242
17.8.2 盐析吸附 243
17.8.3 亲和吸附 243
17.8.4 染料配位体吸附 244
17.9 免疫吸附 245
17.10 固定金属亲和吸附 247
17.11 羟基磷灰石和磷酸钙凝胶吸附 247
18 色层分离法 249
18.1 概述 249
18.2 色层分离法的产生和发展 249
18.2.1 沿革 249
18.2.2 色层分离中的基本概念及其分类 250
18.2.3 色谱展开技术 250
18.3 色层分离的有关术语 252
18.3.1 平衡关系 252
18.3.2 局部平衡定律 254
18.4 色层分离过程理论 255
18.4.1 塔板理论 255
18.4.2 色层分离的连续描述 258
18.5 各类不同分离机制的色层分离法介绍 261
18.5.1 吸附色层分离法 261
18.5.2 疏水作用色层分离法 261
18.5.3 金属螯合色层分离法 263
18.5.4 共价作用色层分离法 264
18.5.5 聚焦色层分离法 266
18.5.6 离子交换色层分离法 268
18.5.7 凝胶过滤色层分离法 271
18.5.8 正相与反相层析 275
18.5.9 亲和色层分离法 275
18.5.10 连续环状色层分离法 277
18.5.11 拟似移动床型色层分离法 278
18.5.12 灌注色层分离法 279
18.6 层析的放大 281
19 电泳 283
19.1 动电过程 283
19.1.1 zeta（ζ）电位是动电现象的根本原因 283
19.1.2 动电现象 284
19.2 电泳的理论基础 285
19.3 影响电泳迁移率的因素 286
19.4 电泳的类型 288
19.4.1 自由界面电泳 289
19.4.2 自由溶液中的区域电泳 289
19.4.3 在不同支持物上的区带电泳 291
19.4.4 等速电泳 295
19.4.5 等电聚焦 296
19.4.6 二维电泳 298
19.4.7 免疫电泳 299
19.4.8 制备连续电泳 299
19.5 第二代液相电泳 300
19.5.1 毛细管电泳 300
19.5.2 自由流电泳 301
19.6 电泳的其他用途 301
19.6.1 电泳解吸 301
19.6.2 电泳浓缩 302
20 重组蛋白包含体体外复性 303
20.1 包含体的形成及一般特性 303
20.1.1 包含体的形成 303
20.1.2 包含体的特性 303
20.2 包含体蛋白复性的理论基础 305
20.2.1 蛋白质折叠机理 305
20.2.2 包含体复性的影响因素 307
20.3 包含体蛋白的体外复性 308
20.3.1 包含体中活性蛋白的回收步骤 308
20.3.2 包含体的复性方法 310
20.3.3 复性效果的检测与评价 313
20.4 蛋白质结构研究技术 313
20.4.1 X射线衍射技术 313
20.4.2 核磁共振技术 314
20.4.3 显微学技术 314
20.4.4 光谱技术 314
21 结晶 316
21.1 概述 316
21.2 结晶的基本原理 317
21.2.1 溶液的饱和和过饱和度 317
21.2.2 过饱和溶液的形成 318
21.2.3 晶核的形成 319
21.2.4 晶体的生长 321
21.3 结晶的类型 323
21.3.1 分类方法 323
21.3.2 分批（间歇）结晶 323
21.3.3 连续结晶 324
21.4 结晶过程的计算 325
21.4.1 晶粒大小分布 326
21.4.2 溶液结晶过程的数学模型 327
21.5 重结晶 330
21.6 结晶过程的预测与改善 331
21.7 结晶技术的进展 332
21.7.1 理论方面的研究 333
21.7.2 新技术的推广 333
22 成品干燥 335
22.1 生物材料水分的性质及基本计算 335
22.1.1 生物材料水分的性质 335
22.1.2 生物材料干燥时有关基本计算 336
22.2 蒸发和干燥速率 337
22.3 生物产品的干燥方法 339
22.4 对流干燥 340
22.4.1 对流干燥过程热计算 340
22.4.2 对流干燥器 340
22.5 喷雾干燥 342
22.5.1 喷雾干燥过程热计算 342
22.5.2 喷雾干燥机 343
22.6 升华干燥 343
22.6.1 升华干燥过程 343
22.6.2 升华干燥设备 344
22.7 组合干燥 346
参考文献 347