生物分離
生物分離
生物分離是指從發酵液或酶反應液或動植物細胞培養液中分離、純化生物產品的過程
生物分離是生物工程的一個重要組成部分，它是描述回收生物產品分離過程原理和方法的一個術語，指從發酵液或酶反應液或動植物細胞培養液中分離、純化生物產品的過程。它是生物技術轉化為生產力所不可缺少的重要環節，其技術進步程度對於保持和提高各國在生物技術領域內的經濟競爭力是至關重要的。一般生物產物的生產過程稱為生物加工過程，包括優良生物物種的選育和生物反應(酶反應、微生物發酵、動植物細胞培養等)生產粗原料的過程及其之後的目標產物的分離純化過程，也稱為下游加工過程。生物分離過程包括目標產物的提取、濃縮、純化及成品化等過程。生物分離過程的重要性主要體現在生物產物的特殊性、複雜性和對生物產品要求的嚴格性上，導致生物分離與純化過程的成本往往占整個生物加工過程成本的大部分。
生物分離所用的原料稱為生物材料。生物材料是指來源於生物中天然的或利用現代生物工程技術以生物為載體合成的，從氨基酸、多肽等低分子化合產到病毒、微生物活體製劑等具有複雜結構和成分的一類物質。它們存在於生物體內直接參與生物機體新陳代謝過程，並能與生物各種機能產生生物活化效應，因此也稱為生物活性物質，而在產業中的生物物質的製成品被稱為生物產品。其種類有以下幾種。
1）動物臟器
2）血液、分泌物和其他代謝物
血液占體重的6％～10％，血液中水分佔80％，干物質佔20％。血液資源豐富，可用於生產藥品、生化試劑、營養食品、醫用化妝晶及飼料添加劑等。以人血為原料生產的製品有人血製劑、免疫球蛋白、血纖溶酶原、人血白蛋白、SOD等。以動物為原料生產的製品有凝血酶、血活素、血紅蛋白、血紅素、SOD等。
3）海洋生物
海洋生物是開發防治常見病、多發病和疑難病的重要生物材料。用於生產生物製品的海洋生物主要有海藻動物、魚類、軟體動物等。
4）植物
藥用植物種類繁多，除含有生物鹼、強心苷、黃酮、皂苷、揮髮油、樹脂等有效藥理成分外，還含有氨基酸、蛋白質、酶、激素、糖類、脂類等眾多生化成分。由植物材料尋找有效生物藥物已逐漸引起重視，品種逐年增加，如伴刀豆蛋白、天花粉蛋白、人蔘多糖等。
5）微生物
微生物種類繁多，資源豐富，其代謝產物有1300多種，應用前景很廣。以微生物為資源，除了可生產初級代謝產物，如氨基酸和維生素外，還可用於生產許多次級代謝產物，如在抗菌治療方面有青霉素和四環素等，在抗癌、抗真菌感染方面有絲裂黴素、灰黃黴素等。生物工程中應用的微生物主要有細菌、放線菌、真菌和酵母菌。
1）生物物質的生理活性大多是在生物體內的溫和條件下維持併發揮作用的。當遇到高溫、pH的改變以及某些化學藥物存在等周圍環境的急劇變化時極不穩定，容易發生生物活性的降低甚至喪失。因此，對分離純化過程的操作條件有嚴格的限制，就是要滿足維持生物物質的生物活性的要求。
2）原料液中常存在降解目標產物的雜質，如可水解目標蛋白質的蛋白酶。因此要求採用快速的分離純化方法除去影響目標產物穩定性的雜質。
3）原料液中常存在與目標分子在結構、構成成分等理化性質上極其相似的分子及異構體，形成用常法難於分離的混合物。因此，一般要求利用特殊的高效分離技術純化目標產物。
4）生物產物一般用作醫藥、食用和化妝品，與人類生命息息相關。因此，要求分離純化過程必須除去原料液中含有的熱原（任何引起發燒的物質)及具有免疫原性的異體蛋白等有害人類健康的物質，並且防止這些物質在操作過程中從外界混入。但是，允許對人體無害的少量雜質的存在。也就是說，要根據目標產物的使用目的，完全除去妨礙其機能發揮的雜質，但不像電子材料和無機材料那樣要求非常高的純度。
5）原料液中目標產物的濃度一般都很低，有時甚至是極微量的。這樣就有必要對原料液進行高度濃縮，從而使下游加工過程的成本顯著增大。