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第一章 分离与纯化概论 1

第一节 分离纯化技术在生物制药中的地位 1

第二节 生物技术下游加工过程的特点 1

第三节 传统生物产品的分离纯化方法 2

一、一般工艺流程和单元操作 2

二、发酵液的预处理和固液分离 3

三、细胞破碎和碎片分离 3

四、溶剂萃取法 3

五、离子交换分离法 4

六、吸附分离法 4

七、沉淀分离法 4

八、化学萃取法 4

九、超临界流体萃取法 4

十、膜分离法 5

第四节 现代生物药物的分离纯化 5

一、初步分离方法 6

二、高度纯化方法 6

三、成品加工 8

第五节 分离纯化方法的选择依据 8

一、传统生物药物分离纯化方法的选择依据 8

二、基因工程药物分离纯化方法的选择依据 12

第六节 分离和纯化技术的发展趋向 13

第二章 生物材料的预处理和细胞破碎及液固分离 15

第一节 确定预处理方法的基本条件 15

一、了解生物活性物质存在的部位 15

二、稳定性 15

三、提取工艺对滤液质量的要求 16

第二节 生物材料的预处理 16

一、菌丝体及蛋白质的处理 16

二、高价金属离子的去除 19

第三节 细胞破碎 19

一、机械法 19

二、非机械法 22

三、破碎率的评价及各种破碎方法的评述 24

第四节 发酵液的液-固分离 25

一、过滤设备 25

二、过滤方式 27

三、助滤剂和过滤介质 28

四、影响液-固分离的因素 28

五、液-固分离技术的发展动向 29

第三章 溶剂萃取法分离原理 30

第一节 溶剂萃取法的基本概念 30

一、萃取体系 30

二、分配定律 31

三、萃取因素 32

四、萃取率 32

五、分离因素 32

第二节 溶剂萃取法的基本原理 33

一、萃取原理 33

二、弱电解质在有机相与水相间的分配平衡 33

三、萃取方法和理论收率的计算 35

第三节 乳化和破乳化 38

一、乳状液的形成和稳定条件 39

二、影响乳状液类型的因素 41

三、乳状液的破坏 42

四、常用的去乳化剂 43

第四节 影响溶剂萃取的因素 45

一、pH的影响 45

二、温度和萃取时间的影响 45

三、盐析作用的影响 46

四、溶剂种类、用量及萃取方式的选择 46

第五节 溶剂回收 48

一、单组分溶剂的回收 48

二、低浓度溶剂的回收 48

三、回收与水部分互溶并形成恒沸混和物的溶剂 49

四、回收完全互溶的混和溶剂并不形成恒沸混和物 49

第六节 萃取设备 49

一、混和设备 49

二、分离设备 50

三、离心萃取机 52

第四章 化学萃取法 54

第一节 概述 54

第二节 化学萃取的基本原理 54

一、络合反应萃取 54

二、阳离子交换反应萃取 54

三、离子缔合反应萃取 55

四、协同反应萃取（加合反应萃取） 55

五、带同萃取反应 55

第三节 影响化学萃取的因素 55

一、萃取剂的选择 55

二、稀释剂的选择 56

三、第四胺离子的选择 56

四、被萃取化合物的结构 56

五、pH值的影响 57

六、温度的影响 57

七、缓冲液的种类 57

第四节 化学萃取的应用 58

一、青霉素的化学萃取 58

二、氨基糖苷类抗生素的化学反应萃取 60

三、含氮碱性抗生素的化学反应萃取 60

四、四环类抗生素的化学反应萃取 61

五、碳青霉烯类抗生素的化学反应萃取 61

第五章 超临界流体萃取法 63

第一节 概述 63

第二节 基本原理 64

一、超临界流体的性质 64

二、超临界流体的溶解性能 66

三、超临界萃取的热力学基础 67

第三节 影响超临界CO2流体溶解能力的因素 69

一、压力的影响 69

二、温度的影响 70

三、夹带剂的影响 70

四、不同溶质在SC-CO2流体中的溶解度 71

第四节 超临界萃取的典型流程 72

第五节 超临界流体技术的应用和发展 73

一、超临界流体萃取技术在医药工业上的应用 73

二、超临界流体萃取技术在生物工程中的应用 74

第六章 双水相萃取 77

第一节 双水相萃取法概述 77

一、水溶性高聚物相系统 77

二、双水相萃取的基本概念 79

三、相图 80

第二节 双水相萃取理论 82

一、布朗运动和界面张力引起的粒子分配 82

二、分配系数与活度的关系 82

三、相系统的道南电位 82

第三节 影响双水相萃取的因素 84

一、成相高聚物的分子量 84

二、成相高聚物浓度——界面张力 85

三、电化学分配（electrochemical partition）——盐类的影响 86

四、疏水效应 87

五、生物亲和分配 87

六、温度及其他因素 88

第四节 双水相萃取的应用 89

一、双水相分配进行粒子浓缩 90

二、双水相体系萃取胞内酶 91

三、不同葡聚糖相中酶的双水相萃取 93

四、双水相酶法 95

五、双水相萃取干扰素的工业规模实例 95

第五节 双水相萃取技术的发展 95

一、廉价双水相体系的开发 95

二、双水相亲和分配（affinity partition） 96

三、液体离子交换剂（liquid ion exchanger） 97

第七章 离子交换分离原理 98

第一节 离子交换树脂的基本概念 98

第二节 离子交换树脂的分类及理化性能 99

一、分类 99

二、命名 104

三、离子交换树脂的理化性能 105

第三节 离子交换树脂的合成 110

一、加聚法（共聚法） 110

二、逐步共聚法（缩聚法） 110

第四节 离子交换过程的理论基础 114

一、离子交换平衡方程式 114

二、离子交换速度 117

三、离子交换过程的运动学 120

第五节 离子交换过程的选择 122

一、离子的水化半径（水合离子半径） 122

二、离子的化合价 123

三、溶液的pH值（酸碱度） 124

四、交联度、膨胀度、分子筛 124

五、树脂和交换离子之间的辅助力 125

六、有机溶剂的影响 126

第六节偶极离子吸着 126

第七节 大网格离子交换树脂 127

第八节 树脂和操作条件的选择及应用实例 129

一、树脂和最适操作条件的选择 129

二、应用实例 130

第九节 软水和无盐水制备 131

一、软水制备 132

二、无盐水制备 132

三、再生方式 133

四、有机物污染问题 134

第十节 离子交换膜和电渗析 134

一、离子交换膜 134

二、电渗析制备无盐水 135

第十一节 离子交换法分离蛋白质 136

一、蛋白质的离子交换平衡及动力学 136

二、适用于分离纯化蛋白质的离子交换剂 137

三、离子交换剂的交换容量 138

四、应用实例 139

第八章 吸附分离法 140

第一节 概述 140

第二节 吸附过程的理论基础 140

一、基本概念 140

二、吸附的类型 141

三、吸附力的本质 142

四、吸附等温线 143

第三节 几种常用的吸附剂 144

一、活性炭 144

二、漂白土（fuller's earth） 145

三、氧化铝 145

四、硅胶 146

五、纤维素 146

第四节 影响吸附过程的因素 146

一、吸附剂的性质 147

二、吸附物的性质 147

三、溶剂的影响 147

四、溶液pH的影响 147

五、温度的影响 148

六、其他组分的影响 148

第五节 大孔网状聚合物吸附剂 148

一、大孔网状聚合物吸附剂的类型和结构 148

二、大孔网状聚合物吸附剂吸附机制 150

三、大孔网状聚合物吸附剂的应用特点 151

第六节 吸附分离法的应用 152

一、活性炭的应用实例 152

二、氧化铝分离纯化维生素B12 152

三、硅胶分离纯化柱晶白霉素 152

四、大孔网状聚合物吸附剂在微生物制药生产上的应用 153

第九章 膜分离法 156

第一节 分类和定义 157

第二节 分离机制 159

一、毛细孔流动理论 159

二、溶解-扩散理论 160

第三节 表征膜性能的参数 161

一、水通量 161

二、截留率和截留分子量 161

三、影响截留率的因素 163

第四节 传递理论——浓差极化-凝胶层模型 163

一、过滤模型 163

二、浓差极化-凝胶层模型 164

第五节 影响膜的因素 165

一、膜的化学性质 165

二、蛋白质种类与溶液pH 165

三、无机盐 166

四、压力的影响 166

五、进料浓度和流速的影响 167

六、温度的影响 167

第六节 膜过滤装置的型式及操作方式 167

一、膜过滤装置 167

二、超滤过程的操作方式 169

三、膜的污染与清洗 172

第七节 膜分离技术的应用 172

一、小分子产品的生产 173

二、大分子产品的生产 173

第八节 径向膜色谱法 175

一、径向膜色谱技术的原理及特点 175

二、膜色谱柱的应用 176

三、高效径向膜色谱 179

四、色谱膜污染及处理方法 179

第十章 色谱分离法 181

第一节 概述 181

一、色谱法的产生及发展 181

二、色谱法的分类 182

三、色谱法的基本原理 183

第二节 柱色谱法 190

一、吸附剂 190

二、流动相的选择 193

三、色谱柱 193

四、展开 194

第三节 凝胶色谱法 195

一、基本原理 195

二、葡聚糖凝胶的构造和性质 196

三、操作方法 197

四、应用举例 198

第四节 亲和色谱法 199

一、基本原理 199

二、载体 200

三、配基 201

四、载体活化及耦联 202

五、亲和吸附和洗脱 205

六、亲和色谱法的应用 206

第五节 疏水作用、金属螯合和共价色谱法 208

一、疏水作用色谱法 208

二、金属螯合色谱法 211

三、共价作用色谱法 212

第六节 薄层色谱法 214

一、硬板的制备 216

二、软板的制备 218

三、点样、展开和显迹 218

第七节 旋转薄层色谱法 222

一、旋转薄层色谱仪结构及工作原理 222

二、吸附剂与吸附层 224

三、溶剂的选择 225

第八节 高效液相色谱法 226

一、高效液相色谱分离方法和原理 226

二、分离方法选择的依据 227

三、高效液相色谱的固定相 228

四、高效液相色谱的流动相 231

五、高效液相色谱在抗生素分离上的应用 233

第十一章 沉淀分离法 236

第一节 盐析沉淀法 236

一、基本原理 236

二、无机盐的选择 237

三、影响盐析的各种因素 239

第二节 有机溶剂沉淀 243

一、基本原理 243

二、影响沉淀效果的因素 243

第三节 其他沉淀方法 244

一、等电点沉淀法 244

二、成盐沉淀法 244

三、高分子聚合物沉淀 246

四、表面活性剂 246

第四节 沉淀法的应用实例 247

一、胰岛素的提取 247

二、四环素的提取 247

第十二章 结晶 249

第一节 结晶过程的理论基础 249

一、结晶过程是表面化学反应过程 249

二、晶核形成和晶体的生长 251

第二节 过饱和溶液的形成 254

一、蒸发法 254

二、冷却法 254

三、化学反应结晶法 255

四、盐析结晶法 255

五、等电点法 255

六、复合法 256

七、共沸蒸馏结晶法 256

第三节 提高晶体质量的途径 257

一、晶体大小 257

二、晶体形状 259

三、晶体纯度 260

四、晶体结块 261

五、重结晶 261

第四节 工业生产实例 262

一、化学反应结晶 262

二、利用温度差结晶 262

三、利用浓度差结晶 263

四、盐析结晶（加入不同溶剂结晶） 263

五、利用等电点结晶 263

六、盐析和冷却并用结晶 263

七、冷却和化学反应并用结晶 263

八、共沸蒸馏结晶 263

九、重结晶 265

第十三章 β-内酰胺类抗生素 266

第一节 β-内酰胺类抗生素的分类、命名和特性 266

一、分类 266

二、命名 267

三、物理性质 268

四、β-内酰胺环的反应性能 269

第二节 青霉素的理化性质 269

一、溶解度 269

二、抗菌活性 271

三、吸湿性 271

四、稳定性 271

五、酸碱性 272

六、降解反应 272

七、聚合反应 276

八、过敏反应 277

第三节 青霉素的分离纯化工艺 277

一、分离纯化工艺流程 277

二、分离纯化工艺要点 278

三、从青霉素钾工业盐转化制备几种无菌原药 281

第四节 头孢菌素C的理化性质 282

一、头孢菌素C的物理性质 283

二、头孢菌素C的化学性质及反应性能 283

第五节 头孢菌素C的分离纯化工艺 285

一、分离纯化工艺流程 285

二、分离纯化工艺要点 285

第六节 克拉维酸的分离纯化 287

一、克拉维酸的理化特性 287

二、克拉维酸的分离纯化 287

第十四章 氨基糖苷类抗生素 290

第一节 概述 290

第二节 链霉素的理化性质 292

一、稳定性 294

二、溶解度 294

三、光学性质 295

四、链霉素的盐类 295

五、链霉素的降解反应 296

六、氧化和还原反应 297

七、醛基反应 297

八、互变异构现象 298

第三节 链霉素的分离纯化工艺 300

一、离子交换法分离纯化链霉素的工艺 300

二、国内外工艺分析 300

第四节 影响分离纯化工艺的因素 301

一、发酵液的过滤及预处理 301

二、吸附和解吸 301

三、精制 302

第五节 卡那霉素的分离纯化工艺 303

一、理化性质 304

二、分离纯化工艺流程 304

三、分离纯化工艺要点 304

第六节 庆大霉素的分离纯化工艺 304

一、理化性质 305

二、分离纯化工艺流程 305

三、分离纯化工艺要点 305

第七节 妥布拉霉素的分离纯化工艺 306

一、理化性质 306

二、分离纯化工艺流程 306

三、分离纯化工艺要点 306

第十五章 四环类抗生素 308

第一节 四环类抗生素的理化性质 308

一、结构和物理性质 308

二、化学性质和降解反应 310

第二节 四环类抗生素的分离纯化 315

一、沉淀法 315

二、溶剂萃取法 316

三、离子交换法 317

四、沉淀后分离纯化四环类抗生素的工艺 317

第三节 分离纯化工艺影响因素 318

一、影响发酵液预处理的因素 319

二、影响四环素成品纯度的因素 319

三、影响脱水化合物形成的因素 320

四、影响晶体颗粒大小的因素 321

第十六章 大环内酯类抗生素 322

第一节 概述 322

第二节 红霉素类抗生素的主要化学反应 324

一、分子反应 324

二、基团反应 325

第三节 几种主要的大环内酯类抗生素的结构和性质 325

一、红霉素（erythromycin） 325

二、麦迪霉素（midecamycin） 327

三、螺旋霉素（spiramycin） 328

四、柱晶白霉素（leucomycin） 329

第四节 大环内酯类抗生素分离纯化工艺 331

一、红霉素分离纯化工艺 331

二、麦迪霉素分离纯化工艺 333

三、螺旋霉素分离纯化工艺 333

四、柱晶白霉素分离纯化工艺 334

第五节 影响分离与纯化过程的因素 334

一、发酵液预处理 334

二、防止乳化及破乳 334

三、pH和温度 335

四、结晶 335

第十七章 氨基酸类药物的分离纯化 336

第一节 概述 336

一、氨基酸的结构 336

二、氨基酸的一般理化性质 338

第二节 氨基酸分离纯化的一般方法 341

一、氨基酸粗品的制备 341

二、氨基酸的分离 342

三、氨基酸的浓缩 342

四、氨基酸的结晶和干燥 342

第三节 氨基酸分离纯化实例 343

一、胱氨酸 343

二、异亮氨酸 344

三、天冬氨酸 345

第十八章 蛋白质的分离纯化 347

第一节 概述 347

一、蛋白质的结构 347

二、蛋白质的一般理化性质 348

第二节 蛋白质分离纯化的一般方法 349

一、蛋白质分离纯化设计考虑的主要因素 349

二、蛋白质的提取 351

三、蛋白质的纯化 353

第三节 蛋白质分离纯化举例 354

一、重组人粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子 354

二、重组胸腺素α1 355

三、人神经细胞生长因子 356

四、L-天冬酰胺酶 357

第十九章 核酸的分离纯化 360

第一节 概述 360

一、核酸的结构 360

二、核酸的一般理化性质 361

三、核酸的两性解离性质 361

四、核酸的旋光性 362

五、核酸的紫外吸收 362

六、核酸的变性、降解与复性 362

七、核酸的颜色反应 363

第二节 核酸分离纯化的一般方法 364

一、RNA 364

二、DNA 365

第三节 核酸分离纯化实例 366

一、RNA 366

二、DNA 367

第二十章 多糖的分离纯化 369

第一节 概述 369

一、多糖的结构 369

二、多糖的一般理化性质 370

第二节 多糖分离纯化的一般方法 371

一、多糖的存在形式 371

二、多糖的提取 371

三、多糖的纯化 372

四、黏多糖的分级分离 373

第三节 多糖分离纯化实例 375

一、透明质酸 375

二、硫酸软骨素 376

三、猪苓多糖 377

四、壳多糖和壳聚糖 378

附录 380

附录一 弱酸和弱碱的离解常数 380

附录二 难溶化合物的溶度积常数（18℃） 381

附录三 常用的缓冲溶液 383

附录四 国产离子交换树脂的性能 384

附录五 国内外离子交换树脂相应牌号对照表 387

附录六 国内外大孔离子交换树脂相应牌号对照表 388

附录七 离子交换膜的性能 388

附录八 国产葡聚糖凝胶的规格和性能 389

附录九 适用于结晶的互溶溶剂对 390

附录十 有关溶剂的常数 391

附录十一 硫酸铵饱和度的配制表（25℃） 393

附录十二 氧化铝薄层上展开剂洗脱能力顺序 393

附录十三 有关共沸混合物的数据 395