下游 (生物過程)

下游工程也稱生物分離工程bioseparation),是生物工程的一個組成部分。生物化工產品通過微生物發酵過程、酶反應過程或動植物細胞大量培養獲得,從上述發酵液、反應液或培養液中分離精製有關產品的過程即為下游加工過程Downstream Processing)。傳統上由一些化學工程的單元操作組成,但由於生物物質的特性,有其特殊要求,且其中的某些單元操作在一般化學工業中應用較少,所以近年來其研究領域越發接近生物工程方向。

特點

下游加工過程的生物產品,由於氧傳遞限制、細胞量和產物抑制,往往是產物濃度低的水溶液。其組分複雜,含大分子、小分子、可溶物、不可溶物和化學添加物等;產物穩定性差,易發生化學降解微生物降解;由於培養過程分批操作導致生物變異性大。然而生物工程成品主要面向藥品和食品,所以其質量要求較一般化學工程產品高。

單元操作

  1. 細胞回收技術(固液分離):絮凝,離心,過濾,微過濾。
  2. 細胞破碎技術:球磨,高壓勻漿,化學破碎技術
  3. 初步純化技術:吸附法,離子交換,沉澱(鹽析法,有機溶劑沉澱,等電點,沉澱劑),溶劑萃取兩水相萃取,超臨界萃取,逆膠束萃取,膜分離技術
  4. 高度純化技術:各類層析,親和,疏水,聚焦,離子交換結晶法色層分離
  5. 成品加工:濃縮,除菌與熱原,噴霧乾燥,氣流乾燥,沸騰乾燥,冷凍燥

沿革

  • 傳統產業(第一代)

19世紀60年代-20世紀50年代 酒精,丙酮,丁醇

  • 第二代生物技術產品 20世紀40年代

抗生素,有機酸,核酸,酶製劑,單細胞蛋白

  • 第三代 20世紀70年代中期

動物細胞培養 植物細胞培養 基因工程發酵產品


參見

外部連結