混合物中各組分的分離是化學科學中的一項重要內容,但某些經(jīng)典的化學分離方法如蒸餾、熔煉等,對具有特殊生物活性物質的分離是不適合的.許多生物活性物質如蛋白質、酶、核酸等的分離已給經(jīng)典的化學分離方法帶來了新的課題,并有力地推動了化學分離技術向另一分支—生物分離純化技術發(fā)展。
由生物界自然產(chǎn)生的或由微生物菌體發(fā)醉、動植物細胞組織培養(yǎng)、醉反應等各種生物工業(yè)生產(chǎn)過程獲得的生物原料,經(jīng)提取、分離、加工并精制目的成分,,zui終使其成為產(chǎn)品的技術,通常稱為生物分離純化技術。生物分離純化技術是生物技術轉化為生產(chǎn)力時所不可缺少的重要環(huán)節(jié),它的進步對于保持和提高各國在生物技術領域內的經(jīng)濟競爭力是至關重要的。為表明其在生物技術中的旅要地位和作用,常稱它為生物技術下游加工過程,也稱為下游技術或下游工程。
隨著生物技術成果的不斷積累和生物技術產(chǎn)業(yè)化進程的不斷推進,生物分離純化技術正日益受到普退重視,其研究開發(fā)也隨之變得活躍并得到加強。
生物分離純化技術在生物技術中的地位和作用
1986年,《中國生物技術政策綱要》曾將生物技術定義為:以現(xiàn)代生命科學為基礎,結合先進的工程技術手段和其他基礎學科的科學原理,按照預先的設計改造生物體或加工生物原料,為人類生產(chǎn)出所需新產(chǎn)品或達到某種目的。“先進的工程技術手段”指基因工程、酶工程、細胞工程、發(fā)醉工程等新技術;“生物體”包括動物、植物、微生物品系,“生物原料”包括生物體的一部分或生物生產(chǎn)出所需新產(chǎn)品”則包括糧食、醫(yī)藥、食品、能源、化工原料、金屬及其他材料等;而“某種目的”則包括疾病預防、診斷與治療,環(huán)境污染物監(jiān)測、環(huán)境污染治理與控制、環(huán)境修復等。生物技術在形成產(chǎn)品過程中,按其技術分類,通常分為上游、中游、下游三個階段。上游主要包括基因貢組、雜交瘤技術和新型菌株(細胞株)構建方面的研究及開發(fā)工作,中游主要包括菌株的發(fā)醉與細胞的大址培養(yǎng)等方面的研究開發(fā),下游主要包括產(chǎn)物的分離純化和后處理加工工程等方面的研究開發(fā)。生物技術上、中、下游的關系如圖1-1所示。
圖1-1生物技術五大工程與下游技術的關系
中、下游是生物技術與化學工程等多學科發(fā)展與結合的產(chǎn)物,滲透了生物學、化學、醫(yī)藥學、工程學等許多學科領城.上游是墓礎,下游是支撐,實現(xiàn)生物技術產(chǎn)品商品化和產(chǎn)業(yè)化,必須上、下游結合,優(yōu)先發(fā)展支撐技術。近十兒年來,我國的生物分離純化技術已經(jīng)取得了令人鼓舞的發(fā)展,某些局部上也有了一定的突破。但長期以來,我國生物技術界存在著“上游靠自己,下游靠引進”的發(fā)展思想,對生物技術產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化所必需的下游分離純化技術和設備的研究開發(fā)重視不夠,生物技術的支撐技術及產(chǎn)業(yè)培育、發(fā)展不夠,投人也嚴重不足。上、下游的研究開發(fā)比例,國外是3=7,而我國是7=3,這是極不協(xié)調的,在很大程度上影響和限制了產(chǎn)業(yè)化步伐。上游培養(yǎng)菌種水平很高,但下游分離純化技術及設備跟不上,仍無法進行工業(yè)化生產(chǎn)。
生物分離純化的目的是從微生物發(fā)醉液、酶反應產(chǎn)物、動植物細胞培養(yǎng)物或生物體本身中分離純化對人類有用的、符合質址要求的各種生物產(chǎn)品。生物產(chǎn)品的生產(chǎn)不同于一般的化學產(chǎn)品的生產(chǎn),生物產(chǎn)品的分離純化具有生物學的特點,因此有其特殊的要求。例如,生物合成的發(fā)醉液(或反應液)是很復雜的多相體系,它含有微生物細胞、代謝產(chǎn)物、未用完的培養(yǎng)基等,雜質含足較高,有的還具有非常相似的化學結構及理化性能,有的為生物活性物質,極不穩(wěn)定,遇熱或遇某些化學試劑極易失活或分解。有的要求無菌操作等,而zui后的產(chǎn)品通常都是要求高純度的.要從復雜的混合體系中獲得高質量并符合使用要求的產(chǎn)品,唯有經(jīng)過分離純化等下游加工過程。因此,產(chǎn)品的分離純化是生物技術工業(yè)化的必需手段,具有不可取代的作用。
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