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下流処理とは、動物組織、植物組織、発酵液などの天然資源から生合成産物、特に医薬品を回収・精製することを指し、回収可能な成分のリサイクル、廃棄物の適切な処理・処分も含まれます。抗生物質、ホルモン（インスリンやヒト成長ホルモンなど）、抗体（インフリキシマブやアブシキシマブなど） 、ワクチンなどの医薬品、診断に使用される抗体や酵素、工業用酵素、天然香料やフレーバー化合物の製造において不可欠なステップです。下流処理は通常、生化学工学の専門分野と考えられており、それ自体が化学工学の中の専門分野です。重要な技術の多くは、化学者や生物学者によって、生物学的製品と合成製品の実験室規模の分離のために開発されましたが、生化学および化学エンジニアの役割は、より大きな生産能力に向けた技術を開発することです
ダウンストリーム処理と分析バイオ分離はどちらも生物学的製品の分離または精製を指しますが、処理規模と目的が異なります。ダウンストリーム処理は、特定の用途に適した精製製品（通常は市場性のある量）の製造を意味しますが、分析バイオ分離は、混合物の成分を測定することを唯一の目的とした精製を指し、単一細胞のような小さなサンプルサイズを扱う場合もあります。
段階
下流の処理工程を分類するための広く認知された経験則は、工程を4つのグループに分類します。これらのグループは、組織、細胞、または発酵液の成分としての自然な状態から、純度と濃度を段階的に向上させることで製品を進化させるために適用されます
不溶性物質の除去は最初のステップであり、生成物を微粒子を含まない液体中の溶質として捕捉する工程です。例えば、抗生物質を含む発酵液から細胞、細胞残渣、その他の微粒子を分離する工程などが挙げられます。この工程で用いられる典型的な操作としては、ろ過、遠心分離、沈降、沈殿、凝集、電気沈降、重力沈降などがあります。植物や動物の組織などの固体源から生成物を回収するために必要な、粉砕、均質化、浸出などの追加操作も、通常このグループに含まれます。
製品の分離とは、目的の製品とは特性が大きく異なる成分を除去することです。ほとんどの製品において、水は主要な不純物であり、分離工程は水の大部分を除去し、取り扱う物質の量を減らし、製品を濃縮することを目的として設計されています。溶媒抽出、吸着、限外濾過、沈殿などが、この工程に含まれる単位操作の一部です。
製品の精製は、物理的および化学的性質が製品に非常に類似する夾雑物を分離するために行われます。そのため、この段階の手順は実施コストが高く、高感度で高度な機器が必要となります。この段階は、下流工程全体の費用のかなりの部分を占めています。操作の例としては、アフィニティークロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、結晶化、分別沈殿などがあります。
製品のポリッシングとは、製品を安定的で輸送しやすく便利な形態に包装する最終工程を指します。結晶化、乾燥、凍結乾燥、噴霧乾燥は、典型的な単位操作です。製品とその用途によっては、ポリッシングには、製品の滅菌や、製品の安全性を損なう可能性のある微量汚染物質の除去または不活性化の操作も含まれる場合があります。このような操作には、ウイルス除去や脱パイロジェン化が含まれる場合があります。
いくつかの製品回収法では、2段階以上の段階を組み合わせることが考えられます。例えば、膨張床吸着法（Vennapusa et al. 2008）は、不溶性物質の除去と製品の単離を1段階で行います。 アフィニティークロマトグラフィーは、多くの場合、単離と精製を1段階で行います。
参照
参考文献
- ラディッシュ、マイケル・R. (2001). 『バイオセパレーション・エンジニアリング：原理、実践、そして経済学』ワイリー社. ISBN 0-471-24476-7。
- ハリソン、ロジャー・G.、ポール・W・トッド、スコット・R・ラッジ、デメトリ・ペトリデス (2003).バイオセパレーションの科学と工学。オックスフォード大学出版局。ISBN 0-19-512340-9。
- クリシュナ・プラサード、ヌーララベットゥ（2010年）。『ダウンストリーム・プロセッシング：バイオテクノロジーの新たな地平』。プレンティス・ホール・オブ・インディア社、ニューデリー。ISBN 978-81-203-4040-4。
