分离生物活性物质的新技术有哪些

[生物技术有哪些]现代生物技术常用技术一般包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，...+阅读

分离生物活性物质的新技术有哪些

一、名词解释 3.分配系数：在一定温度、压力下，溶质分子分布在两个互不相溶的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度为一常数叫分配系数。 5.CM-Sephadex C-50：羧甲基纤维素、弱酸性阳离子交换剂，吸水量为每克干胶吸水五克。 6.絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程 8.萃取过程：利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的 9.吸附：是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。

10.反渗析：当外加压力大于渗透压时，水将从溶液一侧向纯水一侧移动，此种渗透称之为反渗透。 13.离子交换：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。 15.助滤剂：助滤剂是一种具有特殊性能的细粉或纤维，它能使某些难以过滤的物料变得容易过滤 16.沉降：是指当悬浮液静置时，密度较大的固体颗粒在重力的作用下逐渐下沉，这一过程成为沉降 17.色谱技术：是一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构含有固定相（多孔介质）和流动相，根据物质在两相间的分配行为不同（由于亲和力差异），经过多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸„），达到分离的目的。

19.等电点沉淀：调节体系pH值，使两性电解质的溶解度下降，析出的操作称为等电点沉淀。 20.膜分离：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。 22.超临界流体：超临界流体是状态超过气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点——临界点后的流体。

23.临界胶团浓度：将表面活性剂在非极性有机溶剂相中能

生物分离技术在食品工业中的应用

食品工业中用发酵和煮制的话，常常用离心技术。此外层析和膜分离也很常用。下面说明下生物分离技术和生物技术在食品工业中的应用进展。生物分离技术最常见的分离纯化方法包括盐析和有机溶剂分级沉淀、超滤技术、层析技术、电泳技术、离心技术。

（1）盐析或有机溶剂分级沉淀：向反应产物溶液中加入大量易溶解的盐如氯化钠、硫酸铵，这些盐的离子能结合大量的水，产物因此被盐沉淀出来。产物溶液中加入能和水互溶的有机溶剂如乙醇、丙酮，常常能降低产物溶解度，而使产物沉淀。选择适当条件可使产物和杂质分开。

（2）超滤技术：选择适当孔径的超滤膜或超滤中空纤维柱，通过抽滤加压使一定大小的分子能水一起穿过孔径，更大的分子则被挡住，以此将产物分离出来。

（3）层析技术：使用滤纸、纤维素、树脂、凝胶颗粒、多空玻璃珠等填充支持物或者不同于溶剂的另一种液相作为固定的介质对溶剂中的不同物质的结合力不一样，当溶剂向前推进时，溶剂中的不同溶质便可彼此分开。此外还有按分子大小分开的分子筛层析，按解离能力和离子性质分开的离子交换层析，按生物分子间亲和力大小分开的亲和层析，以及按两相溶液间分配系数差异而分开的逆流分溶。

（4）电泳技术：带有电荷的离子或颗粒在电场作用下向一个电击方向移动，离子或颗粒因其所带电荷和质量的不同，在电场中的移动速度不同，因而彼此被分开。被广泛使用的是凝胶电泳，而毛细管电泳具有最灵敏的分析效果。

（5）细胞、细胞碎片和生物大分子在离心力场作用下能被沉淀下来。离心机在每分钟旋转10000次以下的低速是就能使细胞沉淀，细胞碎片要在每分钟旋转20000到30000次的高速下才能被沉降，生物大分子则需要在每分钟旋转30000次以上的超速离心方能克服分子热运动而被沉降。生物技术在食品工业中的应用进展益生菌：随着益生菌多项保健功能的不断发现，如平衡肠道菌群，改善肠道功能、调节免疫、增强消化功能，促进营养物质吸收、抗诱变和防癌特性、抗氧化与延缓衰老以及改善心血管系统等。目前，国际上对益生菌的研究显得非常活跃，特别是在日本、法国、美国等国家已形成了系统化专业性科研队伍。世界各国益生菌研究主要集中在益生菌促进人体健康的机理、益生菌的工业化与产业化应用技术、更高质量或带多功能性益生菌的高效筛选与定向设计等前沿领域，其研究成果应用于食品工业生产大大提高了人体健康水平并带来了客观的经济效益。在我国，特别是在奶制品和一些功能性的食品中益生菌已广为运用。在基础研究方面，我国科学家取得了丰硕的研究成果。2008年7月，内蒙古农业大学等单位承担的益生菌L.casei Zhang基因组学和蛋白质组学研究项目通过鉴定，项目完成了益生菌L.ca-sei Zhang染色体基因组和质粒基因组plca36序列的测定，从而能够准确地将该菌株的益生功能基因进行定位，为其益生机理进一步深入研究和相关产品的开发应用从基因水平上奠定了基础。该项目的完成标志着我国在乳酸菌基因组学方面的研究达到国际水平。同时，国内围绕乳制品、发酵肉制品工业发酵剂菌株筛选获得重要进展，建立了从多菌相肉品发酵体系中定向筛选特质菌株的高通量技术平台和我国第一个原创性、具有自主知识产权的乳酸菌菌种资源库，筛选得到了几十株具有优良生产性状及益生特性的乳酸菌菌株，为我国益生菌制品的开发奠定了强大的技术和菌源基础。代谢工程：在代谢工程研究方面，随着研究应用的深入，代谢工程的定义也在不断更新，现在多将其定义为利用基因工程技术，有目的地对细胞代谢途径进行精确地修饰、改造或扩展、构建新的代谢途径，以改变微生物原有代谢特性，并与微生物基因调控、代谢调控及生化工程相结合，提高目的代谢产物活性或产量，合成新的代谢产物的工程技术科学。总体而言，代谢工程是在建立代谢网络理论的基础上，通过对代谢流的定性、定量分析，从而对代谢工程进行设计包括改变代谢流、扩展代谢途径和构建新的代谢途径等方法，其核心是在分子水平上对靶基因或基因簇进行遗传操作，所以又称为第三代基因工程。代谢工程主要包括3个步骤：细胞途径的修饰（合成），修饰后细胞表型的严格评价（表型表征），根据评价结果设计进一步的修饰（优化设计）。其中，表现表征的评价即是在获得大量生化反应数据的基础上，采用化学、数学的研究方法并结合先进的信息技术进行高通量分析，进一步研究细胞代谢的动态特征和控制机理，并由此发展了各种数学系统模型用于辅助改善代谢工程设计。随着后基因组学时代的到来，各种组学技术（基因组学、转录物组学、蛋白质组学、代谢物组学、代谢通量组学等）在代谢工程相关研究中被广泛使用，通过组学技术对细胞基因组以及细胞与微观和宏观环境条件关系等特性进行表型表征，代替传统表型表征的方法，使代谢工程的研究从局部通路水平上升到整体水平，从而可以更好地揭示生物复杂代谢网络及调控机理，进行代谢工程的研究。目前，以各层次功能基因组学研究为基础，借助高通量实验技术和生物信息学工具等，通过整合各层次...

生物分离工程在生物技术中的地位

当前，在世界高新技术产业中，生物工程占据了显著的地位，在人们的生产实践和日常生活中起着越来越重要的作用。近年来，随着生物工程的飞速发展，作为生物工程学科中必不可缺的“下游技术”——生物分离工程，也得到了迅猛发展，出现了许多适合大分子生化物质（如蛋白质、酶等）分离纯化的新技术，如新型的萃取技术（两水相萃取、反胶束萃取、超临界流体萃取、液膜萃取和微波萃取等），膜分离技术（微滤、超滤、纳滤和反渗透等），层析（色谱）技术（凝胶层析、亲和层析、离子交换层析和疏水层析等）和电泳技术（凝胶电泳、等电聚焦电泳等）。同时还开发和研制了新材料和先进的分离设备及仪器，以适应这些分离技术的发展。可以预料，随着生物技术产业的更迅速发展，生物分离技术的研究和开发必将更深入和广泛。

因此，在生物技术和生物工程专业中，生物分离工程已成为越来越重要的一门课程。

请用实例设计分离生物大分子目标物的实验方案及其可行性分析

1、根据生物目标物分离纯化的特点用实例设计实验方案？？

参考答案：

1.目的与意义（答到目的得2.5分，答到意义得2.5分）

随着科学技术的发展及社会的进步，人们对食品有了新的要求，从单纯摄取营养成分为目的转变到摄取对健康有益、对防病有效的成分等多种目的，消费者对高糖高热量兴趣转向低糖低热量、人体难以消化、并可防龋齿、具整肠的作用糖类。

低聚乳果糖（lactosucrose）甜度低、热量含量低，难以被人体消化，不被口腔酶分解，有防止龋齿功能。同时它又是一种双歧杆菌的增殖因子，可以选择性地促进双歧杆菌的繁殖，使其在肠道中占有优势，从而改善肠菌群。此外人们发现低聚乳果糖能促进人体对钙的吸收，从而可治疗骨骼疾病。由于其具有优越的生理功能特性和良好的理化特性，深受消费者和食品、制药、日化、饲料等行业的青昧，市场需求不断上升。但是商业化低聚乳果糖产量低、费时长、工艺复杂、成本高，因此，利用基因重组技术、现代发酵技术、固定化酶技术、膜分离技术来实现低聚乳果糖高效低成本工业化生产具有重要意义，它将为低聚乳果糖在食品、动物饲料中、医药工业中的广泛应用奠定原料基础。

2.拟采用的技术路线（流程图合理并列出分离方法得7分，流程图合理未列出分离方法得4分，流程图不合理得1分）

克隆β-半乳糖苷酶的基因 → 构建工程菌

β-呋喃果糖苷酶的发酵条件优化

β-呋喃果糖苷酶纯化

蔗糖和乳糖的混合液→固定化β-呋喃果糖苷酶

分离反应液→固定化酶回收

糖浆产品→纳滤膜纯化→喷雾干燥

含低聚乳果糖70%粉末 ← 冷冻干燥 ← 蒸发浓缩含低聚乳果糖95%粉末

3.本研究的技术特点及技术优势（答到技术特点得2分，答到技术优势得2分）

目前日本公司均采用液体发酵法生产低聚乳果糖，生产用酶只能利用一次，后处理工艺需要活性炭脱色和离子交换树脂除盐，产品的总低聚乳果糖含量只有35-55%，还有约50%的葡萄糖、乳糖和蔗糖等副产物。本课题以乳糖和蔗糖为原料进行深加工，采用固定化酶法生产-纳米膜纯化耦合技术生产低聚乳果糖，生产用酶可反复利用，后处理工艺无需脱色和离子交换，工艺简化流程缩短，糖浆生产成本大幅度下降；并结合采用纳米膜过滤高新技术，能生产低聚乳果糖纯度达到95%以上的产品，可直接供糖尿病人服用。特别是粉状低聚乳果糖产品，贮存、运输和使用十分方便。

4.产品应用范围及市场前景（答到应用范围得2分，答到市场前景得2分）

产品应用范围广。a、作为益生素即双歧杆菌促生素。低聚乳果糖能明显促进肠道内双歧杆菌的增长繁殖，抑制腐败细菌的生长，调整与维持肠道健康；b、作为膳食纤维素，可以有效地降低血清胆固醇和血脂，对因血脂高而引起的高血压、动脉硬化等有一系列心血管疾病有较好的改善作用；c、作为活化因子即钙、镁、铁等矿物质和微量元素的活化因子，可以达到促进矿物质和微量元素吸收的效果，如在补钙、铁、锌等食品、保健品中添加低聚果糖，可以提向产品的功效；d、作为独特的低糖、低热值、难消化的甜味剂，添加于食品中，不仅可以改善产品的口味，降低食品的热值，而且可以延长产品的货架期。如在减肥食品中添加低聚果糖，可以极大降低产品热值；在低糖食品中低聚果糖，较难引起血糖升高；在酒类产品中添加低聚果糖，可以防止酒中内溶物沉淀，改善澄明度，提高酒的风味，使酒的口感更醇厚、更清爽；在果味饮料和茶饮料中添加低聚果糖，可以使产品口味更细腻柔和、更清爽。e、低聚乳果糖还是一种优于抗生素和益生素的新型饲料添加剂；f、低聚乳果糖还可用于药物、化妆品中。

市场潜力大。a、国际市场：目前日本市场低聚乳果糖年需求量在2500吨以上，以平均售价为800日元/公斤算，年销售额达到20亿日元；随着低聚乳果糖应用领域的不断扩展及日本市场、世界市场对低热值功能性甜味剂的需求不断增长，低聚乳果糖一直处于供不应求状态；b、国内市场：我国食品行业中的娃哈哈、光明和乐百氏等著名品牌为提高产品科技含量，已开始关注并参与功能性低聚糖的研制与生产。随着国内消费者对低聚乳果糖特殊保健功能的认知程度提高，国内消费市场也将启动，市场前景十分看好。

总之，本研究以蔗糖和乳糖为主要原料生产高纯度低聚乳果糖干粉、浓缩液等，为蔗糖和乳糖的深加工和生产产业链的拉长开辟了一条新途径。在国内外保健食品市场日趋扩大、社会需求日益增加的21世纪，该项目完成后研制出的具有我国自主知识产权的高纯度低聚乳果糖发展前景广阔，经济效益可观。