本书的编写特色之处如下：1.涵盖面广，适用性强；2.突出科研对分离所涉及的试剂、分离技术的特殊要求；3.重点介绍新技术、新方法的原理与应用；4.突出案例法对科学研究中分离问题的解决之道。5.全书配备各章节教学PPT，学生可在线扫码查看，便于学习者理解和掌握知识要点。

本书是普通高等学校十四五;规划生命科学类创新型特色教材。 本书系统介绍了生物分离工程常用技术的基本原理、分离操作、过程理论及应用。全书分为11章，内容包括绪论、固液分离技术、沉析技术、萃取技术、膜分离、吸附与离子交换、色谱分离、电泳技术、亲和分离、精制及清洁生产等。在保证教材理论性、科学性、前瞻性的基础上，注重论述的简洁性、概括性和实用性，以有效激发学生的学习热情，也便于教师的教学。 本书主要作为高等院校生物工程和生物技术等相关专业本科生的教材，也可供相关专业研究生以及生物技术、生物化工和生物制药领域的科研、技术和管理人员使用和参考。

汪文俊，男，中南民族大学生命科学学院教授，主要承担本科生《生物分离工程》、《生物工程制药》、《发酵工程与设备模块》、《生物工程大实验》及研究生《微生物资源与应用技术》、《微生物工程》等课程的教学工作。长期从事天然产物与动物营养的研究，特别是黄曲霉毒素毒理和抗氧化天然活性物质缓解黄曲霉毒素毒性的机理研究。以通讯作者或第一作者发表SCI研究论文多篇。

随着深层液体发酵、高密度发酵及基因工程等技术的快速发展与应用，生物工程技术成为了国际上日新月异的高新技术之一，广泛应用于生物医药等领域。生物分离工程是生物产品生产的*后一个必要环节，其对生物工程技术生产的生物材料(如生物体、发酵液、细胞培养液或酶促反应液等)，采用生物分离工程的各种技术、设备和工艺获得目标产物，并采用一定的精制操作方法将其纯化到所需的纯度或活力，*终得到产品。然而目标产物在生物材料中的含量一般较低，且伴随着种类繁多的杂质，而对于具有生物活性的目标物质，为了保持其活性对分离工艺中的各种分离、精制操作方法和技术要求很高，特别是对于医药级产品要求更高，这导致生物分离纯化的成本往往占总成本的70%~90%，由此可见一个优秀的生物分离工程技术及工艺对生物产品生产的重要性。 参编本书的各位编者均是多年从事;生物分离工程课程本科生教学多年的高校教师，多数人还从事了研究生;生物分离工程的教学与科研工作，他们在该领域内积累了丰富的教学和科研经验及心得体会。在本书编写的两年期间内，各位编者查阅并收集了大量的资料，完成了本书的编写工作。 本人对该书的内容进行了较为充分阅读，书籍内容全面、编排合理、难度适中，十分适合普通高等学校生物类学生使用，对生物分离工程技术守正创新的内容进行了较为完整的归纳。相对其他同类书籍，本书侧重点在分离技术的工程计算、应用实例及生物分离工程的新技术进展等方面。该书十分注重理论与实际结合，既阐明分离原理、工程基础，又结合实例来介绍具体的操作方式、应用场景及工程计算方法，对生物分离工程技术的新发展、新技术也进行了总结。鉴于此，本人认为本书可以用作高等学校生物类专业的教学参考书，也可供从事生物分离生产和科研的专业技术人员参阅。 华中科技大学 余龙江

第一章 绪论第一节 生物分离工程的概述1.1.1生物分离工程的定义1.1.2生物分离工程的研究内容1.1.3生物分离工程在生物工程中的地位及发展历史第二节 生物分离工程的一般流程及其选择依据1.2.1预处理1.2.2产物提取1.2.3产物精制1.2.4成品制作1.2.5生物分离纯化工艺流程的选择依据第三节 生物分离工程的发展趋势1.3.1生物分离工程的发展趋势1.3.2生物分离工程研究应注意的问题第二章 实验试剂的制备与纯化第一节 化学试剂的一般知识2.1.1化学试剂的分类和规格2.1.2化学试剂的用途第二节 化学试剂的简易纯化方法2.2.1标准液的配制方法2.2.2试剂的纯化方法第三节 高纯水制备2.3.1概述2.3.2纯水中的杂质种类2.3.3纯水制备过程与技术第三章 固液分离技术第一节 发酵液的预处理3.1.1发酵液预处理的目的3.1.2发酵液预处理的要求3.1.3常用的发酵液预处理方法3.1.4杂质的去除方法第二节 细胞破碎3.2.1细胞壁成分3.2.2细胞破碎的方法3.2.3细胞破碎率的评价第三节 发酵液的固液分离3.3.1影响固液分离的因素3.3.2发酵液的过滤3.3.3固液分离设备及其结构第四章 固相析出分离技术第一节 盐析 4.1.1 盐析原理 4.1.2 盐析用盐的选择 4.1.3 影响盐析的因素 4.1.4 盐析操作第二节 有机溶剂沉淀 4.2.1 有机溶剂沉淀原理 4.2.2 沉淀溶剂的选择 4.2.3 影响有机溶剂沉淀的因素第三节 等电点沉淀法 4.3.1 等电点沉淀原理 4.3.2 等电点沉淀操作第四节 其他沉淀法 4.4.1 水溶性非离子型多聚物沉淀法 4.4.2 生成盐类复合物的沉淀法4.4.3 金属离子沉淀法 4.4.4 有机酸沉淀法 4.4.5 选择变性沉淀法第五节 结晶 4.5.1 结晶过程 4.5.2 过饱和溶液形成方法 4.5.3 晶核的形成 4.5.4 成核速度4.5.5工业上常用的起晶方法4.5.6晶体的生长4.5.7影响晶体生长的因素4.5.8提高晶体质量的方法第五章 萃取技术第一节 萃取的基本概念、基本原理及特点5.1.1 萃取的基本概念5.1.2萃取的分离原理5.1.3萃取的特点第二节 有机溶剂萃取5.2.1液液萃取5.2.2液液萃取的流程5.2.3液液萃取的设备及工艺过程5.2.4 影响有机溶剂萃取的因素第三节 双水相萃取5.3.1 双水相萃取概述5.3.2双水相萃取的应用5.3.3 双水相萃取技术的进展第四节 反胶团萃取 5.4.1胶团与反胶团5.4.2反胶团萃取5.4.3反胶团的制备5.4.4反胶团萃取的应用第五节 超临界流体萃取5.5.1 超临界流体的性质5.5.2 超临界流体萃取过程5.5.3 超临界流体萃取的应用第六节 液膜萃取5.6.1 液膜的组成及特性5.6.2 液膜萃取分离机理5.6.3液膜材料的选择与液膜萃取操作5.6.4 液膜萃取的应用第六章 膜分离技术第一节 膜分离简介6.1.1膜的分类6.1.2基本膜分离过程第二节 膜材料及其特性6.2.1膜的基本特性6.2.2 膜材料6.2.3 膜过程特征6.2.4膜的表征第三节 膜通量的计算6.3.1微滤膜的通量6.3.2 超滤膜通量6.3.3反渗透及纳滤膜通量6.3.4离子交换膜通量6.3.5影响膜通量的相关因素第四节 膜组件6.4.1管式膜组件6.4.2.平板膜组件6.4.3螺旋卷式膜组件6.4.4中空纤维(毛细管)式膜组件第七章 吸附与离子交换分离技术第一节 吸附过程与吸附剂类型7.1.1物理吸附7.1.2化学吸附7.1.3离子交换吸附7.1.4 常用吸附剂第二节 吸附与离子交换的理论7.2.1 吸附平衡理论7.2.2 影响吸附的主要因素7.2.3 吸附过程理论7.2.4 离子交换平衡理论7.2.5 偶极离子吸附7.2.6 影响离子交换速度的主要因素7.2.7离子交换的选择性第三节 离子交换操作方法7.3.1 离子交换树脂的选择7.3.2 离子树脂的处理和再生7.3.3 离子交换基本操作方法第八章 色谱分离技术第一节 色谱分离技术的原理、基本概念和分类8.1.1色谱分离技术的原理8.1.2色谱分离技术的基本概念8.1.3色谱分离技术的分类第二节 吸附色谱法8.2.1吸附色谱中常用的固定相8.2.2吸附色谱固定相的选择8.2.3吸附色谱流动相的选择8.2.4 吸附色谱操作技术第三节 薄层色谱法8.3.1荧光薄层色谱8.3.2络合薄层色谱8.3.3酸碱薄层或pH缓冲薄层色谱8.3.4薄层色谱的应用第四节 分配色谱法 8.4. 1 分配色谱的基本原理8.4.2 分配色谱的分类和特点第五节 离子交换色谱法8.5.1离子交换色谱的基本原理8.5.2离子交换剂的选择8.5.3离子交换色谱的基本操作8.5.4离子交换色谱的应用第六节 凝胶色谱法8.6.1凝胶色谱的基本原理8.6.2分子筛效应8.6.3凝胶色谱柱的重要参数8.6.4凝胶的种类和性质8.6.5凝胶色谱的实验技术第七节 亲和色谱法8.7.1亲和色谱的基本原理8.7.2 亲和色谱的配基8.7.3亲和色谱的基本操作8.7.4亲和色谱的特点和应用第八节 高压液相色谱8.8.1高压液相色谱的特点8.8.2 高压液相色谱仪及应用第九章 新型生物分离技术第一节 新型生物分离技术及特点9.1.1新型生物分离技术9.1.2新型生物分离技术的特点第二节 一些新型生物分离技术的原理及应用9.2.1深度共熔溶剂在生物分离中的应用9.2.2浊点萃取技术9.2.3分子印迹膜技术9.2.4多维液相色谱技术9.2.5亲和分离技术第十章 浓缩与干燥第一节 浓缩10.1.1 蒸发浓缩的特点10.1.2蒸发浓缩的原理10.1.3蒸发浓缩过程的节能10.1.4蒸发浓缩的方法第二节 干燥10.2.1物料干燥机理10.2.2常用干燥方法10.2.3干燥过程的强化、节能和产品质量第十一章 分离过程的清洁生产技术第一节 主要技术11.1.1 萃取分离技术在生物分离清洁生产中的应用11.1.2吸附分离技术在生物分离清洁生产中的应用11.1.3膜分离技术在生物分离清洁生产中的应用11.1.4 分子印迹技术在生物分离清洁生产中的应用11.1.5 其他技术在生物分离清洁生产中的应用第二节 现存问题与前景展望

在生物技术高速发展的当下，生物产业已成为众多国家的战略性产业之一，日益受到世界经济强国的重视。生物产业生产系统通常由品种改良(如微生物等的育种，通常称为生物工程上游技术)、生物反应过程与优化(如大规模发酵、细胞大规模培养等，称之为生物工程中游技术)和生物产品的分离纯化(如抗生素、胰岛素等的精制等，也称生物工程下游技术)三个部分组成。生物分离工程是生物产品生产的*后一个必要环节，其采用生物分离工程的各种技术、设备和工艺对发酵液、细胞培养液或酶促反应液等生物材料进行提取、精制，*终得到产品。 参编本书的各位编者来自国内多所高校，长期在教学第一线从事生物分离工程的教学与科研工作，在该领域内积累了丰富的教学和科研经验及心得体会。本书对生物分离工程相关原理、技术与应用的内容进行了较为完整的归纳，注重理论与实际结合，对生物分离工程技术的新发展、新技术也进行了总结。本书可以用作高等学校生物类专业的教学参考书，也可供从事生物分离生产和科研的专业技术人员借鉴。 本书参考了许多国内外的教材和文献资料，借鉴了他们的相关图、表、公式、数据及重要结论，对这些前辈及同行表示诚挚的感谢。本书的编写得到了中南民族大学、华中科技大学等高校及华中科技大学出版社的关心和支持，在此表示衷心的感谢。 由于编者水平有限，而现代生物分离工程技术发展日新月异，难免有诸多的不足与疏漏之处，恳请读者批评指正。

大约六千多年前人类已开始了生物分离过程，如酒的蒸馏，随着科学技术的发展，很多分离技术、设备及理论也得以发展，特别是20世纪80年代以来，随着基因工程、基因组学、合成生物学等现代生物技术取得日新月异的进步，生物产业迅猛发展，相应的生物分离技术与设备也得到了快速的发展。这些技术使许多微量的、天然存在的生物活性物质可以通过细胞大量培养，实现工业规模的生产，经济效益十分显著，如用DNA重组技术生产的胰岛素、干扰素、白细胞介素、疫苗及用杂交瘤技术生产的单克隆抗体等。许多国家已先后制定出今后几十年内将用生物过程取代传统化学过程的战略计划及目标，现代生物制造已经成为全球性的战略性新兴产业，是世界各经济强国的战略重点。 现代生物产业需要迅速发展分离纯化技术并培养所需人才，以实现低成本、高收率、高纯度地纯化目标产物。而同时生物技术基础研究与化工分离学科、材料学科、电子计算机科学等相关学科的进步，极大地推动了新型高效生物分离技术的发展，涌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(双水相萃取、反胶团萃取、超临界流体萃取、液膜萃取等)、膜分离技术(微滤、超滤、纳滤和反渗透等)、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)等。 第一节 生物分离工程的概述 1.1.1生物分离工程的定义 随着科技的进步与发展，生物制品在工业、医疗、生活等领域越发重要，对生物制品制造过程中的分离技术也提出了越来越高的要求。工业生物过程是一个集成系统，由上游(品种改良)、中游(生物反应过程优化)、下游(分离过程处理)三个部分组成。中、下游是生物技术与化学工程等多学科发展与结合的产物，渗透了生物学、化学、医药学、工程学等许多学科领域。上游是基础，下游是支撑，实现生物技术产品商品化和产业化，必须将上、下游相结合，优先发展支撑技术。生物分离工程是指从微生物发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、富集、分离和纯化生物产品的过程，以及分离生物产品时所涉及的原理、方法、技术及相关硬件设备的总称。 1.1.2生物分离工程的研究内容 生物制造过程就是要实现生物产品的高效生产，生物分离工程是完成生物产品分离纯化而得到高质量产品的必须环节，通常生物分离纯化成本会占总成本的70%~90％，所以选择高效的分离技术和工艺流程是十分重要的。生物分离工程的研究内容主要是两方面：一是研究目标产物的性质，二是根据目标产物选择合适的分离纯化技术与工艺流程，以实现生物制品高效分离纯化的最终目标，一般包括分离技术的方法原理和基本设备、产品的分离纯化、质量监测等一系列单元操作。所采用的分离方法和设备应该满足高容量、高速度和高分辨率的要求。 1.1.3生物分离工程在生物工程中的地位及发展历史 随着生化新产品的不断涌现，对生物制造过程中的分离技术也提出了越来越高的要求。与上游和中游过程相比，处于整个产品生产过程后端的生物分离过程难度大、成本高，生物分离工程是指从微生物、动植物细胞及其生物化学产品中提取、分离、纯化出有用物质的过程。因为它描述了生物产品分离纯化过程的原理方法和设备，且处于整个生物产品生产过程的后端所以有时也称为生物工程下游技术。 分离和纯化是最终获得生物制品的重要环节。生物分离工程技术广泛应用于食品、轻工、医药等领域产品的分离及提纯。另外，环境工程中污水的净化与有效成分的回收，也常采用生物分离技术。因此，生物分离过程是生物工程中必不可少的，也是极为重要的环节之一。生物分离纯化技术是生物技术转化为生产力时所不可缺少的重要环节，它的进步对于保持和提高各国在生物技术领域内的经济竞争力至关重要。