生化工艺学：是探讨生物产品的生产制备的一门学科，通过发酵、细胞组织培养、酶反应转化以或直接从动植物体中提取等方式制备生物产物都属于生化工艺学的研究范畴生物分离：指从发酵液、酶反应液或动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程生化分离过程特点（第6页）：① 生物材料成分复杂，产物浓度低，分离难度大；② 产物稳定性差，分离纯化过程的操作条件要求严格；③ 产物易变质，难保存，分离过程必须快速高效；④ 质量要求高 （药品或食品）。
分离纯化方法的选择依据： 原料的组成及产物与杂质的性质差异：分配系数、相对分子量、离子电荷性质、挥发性、极性、稳定性等分离纯化原则：1 分离与纯化的步骤要尽量少；2 尽量采用低成本且可靠的材料和设备；③ 各种分离纯化方法的使用程序合理安排；4 优先选择能缩短分离时间分离工艺；5 根据产品的技术规范设计分离工艺。
、生化分离的工艺流程及常用方法（第9页五）预处理的目的：①改善发酵液的物理性质：流变性质、颗粒粒度2 去除部分杂质：杂蛋白、多糖、高价无机离子等凝聚是在高价无机盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理的集合为主的过程。
凝聚和絮凝技术常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理中盐析是在高浓度中性盐条件下蛋白质等生物大分子在水溶液中的溶解度降低并沉淀析出的现象。
改善过滤的方法1）助滤剂：能改善过滤操作的质地坚硬不可压缩性固体机理：表面吸附胶体及不可压缩型格子结构使用方法：a 预先制成滤饼b 助滤剂混入悬浮液中一起过滤常用助滤剂：硅藻土，珍珠岩，活性炭2）改善操作条件（温度,pH）和混合液黏度3)错流过滤高压匀浆法是利用高压迫使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环造成细胞破裂高压匀浆法特点：（1）破碎率较高（2）适合大规模细胞破碎（3）碎片细小，胞内物质释放完全（4）不适合霉菌和格兰氏阳性菌影响因素：（1）操作压力（50～70MPa）。
（2）细胞浓度（20％）。
（3）温度。
（4）循环次数(2~5)珠磨法是将细胞悬浮液与玻璃小珠、石英砂或氧化铝一起快速搅拌或研磨，使达到细胞的某种程度破碎。
珠磨法特点：①破碎率较高 ②适合大规模细胞破碎 ③碎片较小，胞内物质释放完全④温度容易急剧上升，需要良好的降温配套设备 ⑤相对与酵母和细菌，珠磨法更适合真菌菌丝和藻类影响细胞破碎的因素：①搅拌速度（700～1450r/min）②料液的循环速度（50～500L/h）③细胞浓度（0.3～0.5g/mL）④珠粒大小和填充量（0.45～1mm；70％～90％)冻结-撞击法（X-press法）：一种改进的高压方法是将浓缩的菌体悬浮液冷却至-25˚C至-30 ˚C形成冰晶体，利用50MPa以上的高压冲击，冷冻细胞从高压阀小孔中挤出。
细胞破碎是由于冰晶体的磨损，包埋在冰中的微生物的变形所引起的该法的优点是适用的范围广，破碎率高，细胞碎片的粉碎程度低以及活性的保留率高• 超声波法细胞的破碎是由于超声波的空穴作用，从而产生一个极为强烈的冲击波压力，由它引起的粘滞性旋涡在介质中的悬浮细胞上造成了剪切应力，促使细胞内液体发生流动，从而使细胞破碎。
对于不同菌种的发酵液、超声波处理的效果不同，杆菌比球菌易破碎、革兰氏阴性菌细胞比革兰氏阳性菌细胞容易破碎，对酵母菌的效果极差。
该法不适于大规模操作，因为放大后，要输入很高的能量来提供必要的冷却，这是困难的。
化学法优点：对产物的释出选择性好，细胞外形较完整，碎片少，核酸等胞内杂质释放少，便于后步分离、不需要专门设备等优点，故使用较多。
缺点：易导致活性物质破坏、化学试剂的加入，常会给随后产物的纯化带来困难总结：①酸碱容易造成产物水解或变性，慎用；②表面活性剂以及丁酯、丁醇、丙酮等有机溶剂适合于绝大部分非蛋白类的物质；㈠酶解法利用酶反应，分解破坏细胞壁上特殊的键，从而达到破壁的目的。
优点：专一性强，发生酶解的条件温和。
缺点：酶水解费用较贵，一般只适用于小规模的实验室研究。
溶菌酶是应用最多的酶，它能专一地分解细胞壁上糖蛋白分子的α-1，4糖苷键，使脂多糖解离，经溶菌酶处理后的细胞移至低渗溶液中使细胞破裂冻结-融化法将细胞放在低温下突然冷冻和室温下融化，反复多次而达到破壁作用破碎方法的选择：①细胞的量——有些方法适合大规模细胞破碎②破碎条件——目标产物对破碎条件的敏感性③破碎目标——待破碎细胞的机械强度④成本 ⑤后处理工艺破碎率（被破碎细胞的数量占原始细胞数量的百分比）的测定：1.直接测定法：细胞计数2.测定释放的蛋白质量或酶的活力或相对电导率：细胞破碎后释放出的物质与细胞破碎率成正比盐析：在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程盐析法机理：（1）破坏水化膜，分子间易碰撞聚集（2）破坏水化膜，暴露出憎水区域（3）中和电荷，减少静电斥力盐析的影响因素（重点）：1.盐浓度对盐析效果的影响 2.pH值对盐析的影响3 温度对盐析的影响4 蛋白质浓度对盐析的影响饱和度（Saturation）的概念：某一温度和压力下使单位体积液体达到100%饱和度所需的盐的质量以硫酸铵为例：250C时，硫酸铵的饱和溶解度是767g/L定义为100%饱和度有机溶剂沉淀法：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出优点在于：1）分辨能力比盐析法高，即蛋白质等只在一个比较窄的有机溶剂浓度下沉淀；2）沉淀不用脱盐，过滤较为容易；缺点是1）对具有生物活性的大分子容易引起变性失活，2）操作要求在低温下进行。
3）成本高有机溶剂沉淀法机理：A 降低溶剂介电常数B 破坏水化膜C 相反力：疏水基团暴露并有机溶剂疏水基团结合形成疏水层常用的有机溶剂沉析剂：①水溶性要好②介电常数要小③致变性作用要小（甲醇）④毒性要小、挥发性适中⑤容易获取有机溶剂沉淀法的影响因素1、温度2、pH值3、样品浓度4、中性盐浓度选择性变性沉淀法：选择一定的条件使溶液中存在的某些杂蛋白等杂质变性沉淀下来，而与目的物分开各种沉淀方法应用范围： 盐析法：多用于各种蛋白质和酶的分离纯化。
有机溶剂沉淀法：多用于生物小分子、多糖及核酸产品的分离纯化，也可用于蛋白质沉淀等电点沉淀法：用于氨基酸、蛋白质等两性物质的沉淀。
但单独应用较少，多与其它方法结合使用。
有机聚合物沉淀法：用于分离生物大分子。
选择性沉淀（热变性或酸碱变性沉淀）：多用于除去某些不耐热的和在一定pH值下易变性的杂蛋白结晶与沉淀相比 ：析出速度慢，溶质分子有足够时间进行排列，粒子排列有规则特点：只有同类分子或离子才能排列成晶体，因此结晶过程有良好的选择性。
结晶过程具有成本低、设备简单、操作方便，广泛应用于氨基酸、有机酸、抗生素、维生素、核酸等产品的精制。
影响结晶的因素：①溶液溶度②样品纯度③溶剂④pH⑤温度固定相：在色谱分离中固定不动、对样品产生保留的一相。
流动相：与固定相处于平衡状态、带动样品向前移动的一相保留时间：开始洗脱到峰值出现的时间保持时间：开始洗脱到峰值出现手机洗脱液的体积Rf=溶质的移动速率/流动相得移动速率正相色谱：固定相极性大于流动相反相色谱：固定相极性小于流动相离子交换剂的构成：水不溶性聚合物载体（载体骨架）共价结合在载体上的带电基团（固定电荷）静电结合在固定电荷上的反离子（交换离子）离子交换色谱原理：离子交换色谱是以离子交换剂为固定相，洗脱液为流动相的色谱分离操作，由于不同物质电荷性质、数量、强弱等不同，因而与离子交换剂的固定电荷静电吸引力不同，使得其在固定相、流动相分配不同，因此迁移速率不同而实现对混合物的分离影响离子交换选择性的因素：（1） 离子电荷数（化合价） （2） 离子水合半径（3） 离子电荷强弱离子交换剂预处理阴离子交换剂：酸－碱－酸 或 碱－酸阳离子交换剂：碱－酸－碱 或 酸－碱微滤基本原理：利用微孔滤膜的筛分作用，在膜两侧压力差的推动下，将悬浮液中尺寸大于0.1～10μm的不容性颗粒截留从而实现溶液的净化。
操作方式：常规过滤与错流过滤微滤膜的特性①孔径均一、过滤精度高；②孔隙率高、滤膜薄过滤速度快；③无介质脱落，卫生条件好。
超滤技术：基本原理与微滤相同操作方式：错流过滤超滤膜的特性：超滤膜的孔径不均一截留率：在透过的单位体积的溶剂中，未透过的溶质的量与这部分溶剂中溶质总量之比。
电渗析主要用于污水中重金属离子的去除、海水淡化、无盐水生产及蛋白脱盐微滤技术主要用于溶液的澄清、过滤出菌、菌微生物的检测超滤适用范围：蛋白质等生物大分子的分离和浓缩在微滤操作过程中，悬浮颗粒在膜表面沉积，造成膜的透过性能下降的现象称为膜污染引 起 膜 污 染 的 原 因 及 相 应 防止措施：a. 严重的浓差极化导致溶质在膜面析出沉淀————增大料液循环速度、或降低浓缩倍数b. 料液中的某些杂质能与膜表面通过氢键、疏水、静电等作用吸附在膜面或膜孔————预处理去除污染物；调节pH、加无机离子或溶剂消除作用力c. 微生物在膜表面生长，产生的代谢物粘附在膜表面————加防腐剂或抗生素抑制微生物生长微滤膜污染的防治改善膜的性能：采用亲水性好的膜减少蛋白的吸附；采用不对称膜，减少膜孔堵塞；料液进行预处理，去除污染物；采用错流过滤浓差极化：浓差极化：膜分离过程中，由于有溶剂透过膜，膜表面的浓度增高形成边界层，使得溶剂透过速度减缓的现象萃取——利用在互不相溶的两相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同实现不同物质分离的方法。
分配系数：在恒温恒压条件下，溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，在两相中的平衡浓度之比为常数k即分配系数。
萃取因子：分配在萃取相中的产物总量与萃余相中产物的比分配定律：反萃取：改变水相条件是蛋白质等大分子和小分子从有机相回到水相相比：萃取相的体积比上萃余相得体积。
多级错流萃取特点：回收率较高、但溶剂用量大、产物浓度低、能耗较大多级逆流萃取特点：萃取效率高，萃取相中目标产物浓度高单级萃取特点：操作简单、但对分配系数不大的产物分离时回收率低影响溶剂萃取的因素：（一）水相条件的影响（pH值、无机盐、溶剂性质、温度）（二） 有机溶剂的选择 （三）乳化现象乳状液——一种液体以细小液滴分散在另一种互不相溶的液体中所构成的分散体系，也称乳浊液。
类型——油包水（W/O）型和水包油（O/W ）型两大类去乳化方法：加热 稀释 离心 过滤 电解质 转型双水相萃取——利用生物物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行分离的过程特点(1) 条件温和，保留产物活性(2) 大分子及小分子萃取(3) 易于放大(4) 影响因素复杂(5) 成本高双水相体系的形成——高聚物不相容性1. 相图上方任意一点代表某一双水相体系的总的组成，配制双水相体系时按总组成配置，系线与双节线的交点分别表示上下相的组成2. 系线根据杠杆原则确定，不同的系线大致平行，因此确定一条系线后，可预测任意一种双水相的相比3. 同一系线上的点所表示的双水相体系，相比不同，但上下相组成相图，因此同一种蛋白在这些双水相体系中分配系数相同影响分配的因素1聚合物分子量:成相聚合物分子量越大，蛋白质在该聚合物中分配越少(2) 聚合物浓度影响（3）盐与缓冲液 A 盐离子的不均匀分配改变两相间电位差B 高盐浓度引起盐析效应 （4） pH（5） 温度的影响双水相萃取条件的摸索（1）绘制相图（浊点滴定）——确定体系组成与相比的关系 （2）固定一种聚合物浓度，改变另一种聚合物浓度，萃取目标蛋白，测定不同组成的双水相体系中蛋白的分配系数，确定分配系数最佳的体系（3） 维持体系不变，改变体系pH、无机盐浓度，选择最佳萃取的pH及无机盐浓度（4）根据相图，维持分配系数不变，调节相比超临界流体即温度高于Tc，压力大于Pc，而形成的一种特殊状态超临界流体特点：1. 密度与其液体状态接近，因而溶解能力好；2. 超临界流体温度高于临界温度，本质上还是气态，因而扩散快、黏度小；3. 物质在临界点附近密度随压力的变化非常剧烈，因而超临界流体溶解能力受压力调控超临界流体萃取特点：1.由于可被溶解物质分别释放，分离能力强 2.易于控制 3.能耗低 4.产物、溶剂容易回收 5.物溶剂残留 6.设备昂贵夹带剂的作用： 添加夹带剂即辅助溶剂，可增加物质的溶解度和萃取选择性反胶团萃取的特点：①成本低②选择性高③操作方便④放大容易⑤萃取剂 (反胶团相 )可循环利用⑥蛋白质不易变性等优点反胶团的形成过程及萃取原理： 将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，并使其浓度超过临界胶束浓度(CMC)，便会在有机溶剂内形成聚集体，这种聚集体称为反胶团在反胶束中，表面活性剂的非极性基团在外与非极性的有机溶剂接触，而非极性基团在内形成一个极性核，蛋白质及其他亲水性物质可进入此极性核被保留下来。