本书系统介绍了生物分离工程中涉及的关键技术和工艺流程，包括生物分离工程中常见的单元操作，如发酵液预处理及液固分离、离心、细胞破碎、沉淀、膜分离、萃取、色谱分离、磁分离、电泳、结晶、蒸发与干燥等。通过纸数融合的形式详细介绍了这些技术的基本原理、主要特点、应用范围、操作过程、影响因素、常用设备等。同时，结合编者团队自身的科研工作，整合多种现代生物制品生产案例，详细介绍了生物分离工程在生物制品研发和生产中的具体应用。本书可作为从事生物分离、生物医药、生物化工等领域工作的科研人员及高校相关专业师生的课程教材或参考书。

李健，集美大学教授，福建省高层次人才，厦门市高层次引进人才。主要从事生物工程及食品科学与工程的基础与应用研究，围绕食品营养成分的组成、结构，采用体外及体内模型对其安全性进行评估，并对其营养功能及作用机制进行系统研究。主持、参与多项国家、省部级课题，并与多家企业展开产学研合作，担任福建省科技特派员，团队科技特派员负责人。

承担本科生“生物分离工程（双语）”、“蛋白质化学”，研究生“蛋白质结构与工程”、“分子营养学”等课程。

第1章 绪论
1.1 生物分离过程的特点 1
1.1.1 目标产物浓度低 1
1.1.2 目标产物稳定性差 1
1.1.3 目标产物质量要求高 2
1.1.4 原料液成分复杂 2
1.1.5 生物分离过程异质性显著 2
1.2 生物分离工程的一般流程 2
1.2.1 固液分离 3
1.2.2 初步纯化 3
1.2.3 高度纯化 4
1.2.4 成品加工 4
1.3 生物分离过程的选择原则 4
1.3.1 分离步骤少 4
1.3.2 分离顺序合理 4
1.3.3 产品质量及相应的法规要求 5
1.3.4 生产规模 5
1.3.5 物料组成 6
1.3.6 产品定位及理化性质 6
1.3.7 废弃物的产生及处理 6
1.4 生物分离工程的发展方向 7
1.4.1 传统生物分离技术的升级和完善 7
1.4.2 多种生物分离技术的整合 7
1.4.3 新技术、新材料和新设备开发 7
1.4.4 结合生产上中游过程 7
1.4.5 绿色生物分离 8
1.4.6 跨学科发展 8

第2章 原料液预处理及固液分离
2.1 原料液的预处理 10
2.1.1 原料液的特性 10
2.1.2 原料液的预处理方法 11
2.1.3 原料液预处理方法的应用 13
2.2 过滤 15
2.2.1 过滤的原理与分类 15
2.2.2 常见过滤设备 16

第3章 离心
3.1 离心原理 20
3.2 离心方法 22
3.2.1 差速离心 22
3.2.2 密度梯度离心 22
3.3 离心配平 25
3.4 常见的离心分离设备 25
3.4.1 实验室离心机 25
3.4.2 工业离心设备 26
3.5 离心分离应用实例 28

第4章 细胞破碎
4.1 细胞壁 31
4.1.1 细菌细胞壁 31
4.1.2 真菌细胞壁 32
4.1.3 植物细胞壁 33
4.1.4 细胞壁结构与细胞破碎 35
4.2 细胞破碎缓冲液 35
4.3 细胞破碎方法 35
4.3.1 机械法 36
4.3.2 非机械法 42
4.4 影响细胞破碎率的因素 45
4.4.1 细胞类型 45
4.4.2 破碎方法 46
4.5 细胞破碎率的检测方法 46
4.5.1 直接测定法 46
4.5.2 间接测定法 46
4.6 细胞破碎技术的发展 47
4.6.1 多种破碎方法联合运用 47
4.6.2 结合上下游过程 47

第5章 沉淀
5.1 盐析沉淀法 50
5.1.1 盐析沉淀原理 50
5.1.2 盐析沉淀的影响因素 50
5.1.3 硫酸铵盐析法 52
5.1.4 盐析曲线的制作 54
5.1.5 分段盐析 55
5.1.6 盐析沉淀法实例—蛋白质混合物中酶的分离纯化 55
5.2 有机溶剂沉淀法 56
5.2.1 有机溶剂沉淀法原理 56
5.2.2 有机溶剂沉淀法的影响因素 57
5.2.3 有机溶剂沉淀法操作步骤 58
5.2.4 有机溶剂沉淀法实例—血液白蛋白的分离纯化 59
5.3 等电点沉淀法 60
5.4 聚合物沉淀法 61
5.4.1 非离子型聚合物沉淀 61
5.4.2 离子型聚合物沉淀 61
5.5 选择性变性沉淀法 62
5.5.1 热变性沉淀法 62
5.5.2 pH变性沉淀法 62
5.5.3 有机溶剂变性沉淀法 62
5.6 生成盐复合物沉淀法 63
5.7 亲和沉淀法 63
5.8 典型生物制品的沉淀分离 64
5.8.1 小分子—四环素 64
5.8.2 生物大分子—核酸 65
5.8.3 生物纳米颗粒—牛奶细胞外囊泡 65

第6章 膜分离
6.1 概述 67
6.1.1 膜分离技术的历史 67
6.1.2 膜的定义 67
6.1.3 膜分离技术的定义 68
6.1.4 膜分离技术的特点 68
6.2 膜的分类方法 69
6.2.1 膜相态 69
6.2.2 膜来源 69
6.2.3 膜断面形态 69
6.2.4 固体膜的外形 69
6.2.5 膜的孔径大小和功能 70
6.3 膜分离过程 70
6.3.1 微滤 71
6.3.2 超滤 71
6.3.3 透析 73
6.3.4 纳滤 75
6.3.5 反渗透 76
6.3.6 其他膜分离技术 76
6.4 膜污染 79
6.4.1 膜污染的定义 79
6.4.2 膜污染的类型 79
6.4.3 膜污染的污染源 80
6.4.4 膜污染的影响因素 80
6.4.5 膜污染的控制方法 81
6.4.6 膜的清洗和再生 81
6.5 膜组件 82
6.5.1 管式膜组件 82
6.5.2 平板式膜组件 82
6.5.3 螺旋卷式膜组件 83
6.5.4 中空纤维膜组件 83
6.6 膜分离技术的应用 85
6.6.1 实验室规模范围 85
6.6.2 工业应用 85
6.6.3 膜分离应用实例 86

第7章 萃取技术
7.1 有机溶剂萃取 90
7.1.1 有机溶剂萃取的定义与特点 90
7.1.2 基本概念 91
7.1.3 萃取方式 93
7.1.4 影响萃取的因素 97
7.1.5 萃取设备 98
7.1.6 有机溶剂萃取应用实例 101
7.2 反胶束萃取 104
7.2.1 反胶束萃取定义与特点 104
7.2.2 反胶束的分类 105
7.2.3 反胶束萃取方式 107
7.2.4 反胶束萃取的影响因素 107
7.2.5 反胶束萃取操作 111
7.3 双水相萃取 113
7.3.1 双水相萃取概述 113
7.3.2 双水相的组成 114
7.3.3 双水相萃取的原理 115
7.3.4 双水相萃取过程 117
7.3.5 影响双水相萃取的因素 118
7.3.6 双水相萃取技术的应用 120
7.3.7 双水相萃取技术的发展 122
7.4 超临界流体萃取 122
7.4.1 概述 122
7.4.2 超临界流体的特性 122
7.4.3 影响超临界流体萃取的因素 124
7.4.4 超临界流体操作方式 125
7.4.5 超临界流体萃取技术的工业应用 126

第8章 色谱
8.1 色谱分离技术概论 130
8.1.1 色谱分离的定义与特点 130
8.1.2 色谱技术的分类 132
8.1.3 色谱分离关键参数 134
8.1.4 色谱分离过程 140
8.1.5 色谱分离系统 142
8.2 凝胶过滤色谱 144
8.2.1 凝胶过滤色谱的原理与特点 144
8.2.2 凝胶过滤色谱填料 145
8.2.3 凝胶过滤色谱的操作过程 150
8.2.4 凝胶过滤色谱的影响因素 152
8.2.5 凝胶过滤色谱的应用 156
8.3 离子交换色谱 158
8.3.1 离子交换色谱的原理与特点 158
8.3.2 离子交换色谱填料 159
8.3.3 离子交换色谱的影响因素 161
8.3.4 离子交换色谱的操作过程 162
8.3.5 离子交换色谱的应用 163
8.4 疏水作用色谱 165
8.4.1 疏水作用色谱的原理与特点 165
8.4.2 疏水作用色谱填料 166
8.4.3 疏水作用色谱的影响因素 167
8.4.4 疏水作用色谱的操作过程 170
8.4.5 疏水作用色谱的应用 171
8.5 亲和色谱 173
8.5.1 亲和色谱的原理与特点 173
8.5.2 亲和色谱填料 175
8.5.3 亲和色谱的类型 177
8.5.4 亲和色谱的影响因素 183
8.5.5 亲和色谱的操作过程 184
8.5.6 亲和色谱的应用实例 186
8.6 其他色谱技术 188
8.6.1 复合模式色谱 188
8.6.2 反相色谱 196
8.6.3 手性色谱 201

第9章 磁分离技术
9.1 磁分离技术概述 206
9.1.1 磁分离技术的原理和定义 206
9.1.2 磁分离的历史和发展 206
9.2 磁分离系统的组成 207
9.2.1 磁性微球 207
9.2.2 磁分离器 208
9.3 磁珠的制备与功能化 208
9.3.1 磁珠的制备 208
9.3.2 磁珠的表面修饰与功能化 210
9.3.3 磁珠的活化与配体偶联 210
9.4 磁分离过程 212
9.5 磁分离的应用 213
9.5.1 细胞磁分选 213
9.5.2 细胞外囊泡的磁分离 214
9.5.3 核酸的磁分离 215
9.5.4 蛋白质的磁分离 216

第10章 电泳技术
10.1 电泳技术简介 217
10.2 影响蛋白质电泳迁移率的因素 217
10.3 几种典型的电泳技术 218
10.3.1 聚丙烯酰胺凝胶电泳 219
10.3.2 等电聚焦电泳 222
10.3.3 双向电泳 223
10.3.4 毛细管电泳 225
10.4 SDS-PAGE电泳技术应用实例 226
10.5 Native-PAGE电泳技术应用实例 227
10.6 双向电泳技术应用实例 228

第11章 结晶
11.1 结晶过程 229
11.1.1 结晶原理 229
11.1.2 结晶操作过程 231
11.2 提高晶体质量的方法 233
11.2.1 晶体大小 233
11.2.2 晶体形状 234
11.2.3 晶体纯度 234
11.2.4 晶体结块 235
11.2.5 重结晶 235
11.3 结晶操作与结晶设备 235
11.3.1 分批结晶 235
11.3.2 连续结晶 238
11.4 蛋白质的结晶 239
11.5 蛋白质结晶应用实例 240

第12章 蒸发与干燥
12.1 蒸发 242
12.1.1 蒸发的基本概念 242
12.1.2 蒸发系统的组成 242
12.1.3 蒸发的操作方法 243
12.2 干燥 245
12.2.1 干燥的基本概念 245
12.2.2 干燥的基本过程 245
12.2.3 干燥的方法 247
12.2.4 生物工业常用的干燥技术 248

第13章 生物分离综合应用
13.1 生物分离工艺设计的总体策略 254
13.1.1 分离对象与产品形式 254
13.1.2 宏观纯化策略制定 255
13.1.3 纯化技术的选择与运用 256
13.1.4 工艺参数的优化与确定 257
13.1.5 生物分离过程的规模放大 258
13.2 生物分离典型实例 259
13.2.1 小分子的分离纯化 259
13.2.2 生物大分子的分离纯化 261
13.2.3 生物纳米粒子的分离纯化 275

参考文献