蛋白質分離純化技術是現代生物技術藥物制造工藝的核心，是決定產品安全、效力、收率和成本的技術基礎。蛋白質在組織或細胞中一般都是以復雜的混合物形式存在，每種類型的細胞都含有成千種不同的蛋白質，因此分離和提純工作是一項艱巨而繁重的任務。到目前為止，還沒有一個單獨的或一套現成的方法能把任何一種蛋白質從復雜的混合物中提取出來，但對任何一種蛋白質都有可能選擇一種或多種適宜的分離提純程序來獲取高純度的制品。能從成千上萬種蛋白質混合物中純化出一種蛋白質的原因，是因為不同的蛋白質在它們的許多物理、化學和生物學性質存在著差異，這些性質是由于蛋白質的氨基酸序列和數目不同造成的，連接在多肽主鏈上氨基酸殘基可能是荷正電的、荷負電的、極性的或非極性的、親水的或疏水的，此外多肽可折疊成非常確定的二級結構（α螺旋、β折疊和各種轉角）、三級結構和四級結構，形成獨特的大小、形狀和殘基在蛋白質表面的分布狀況，利用待分離的蛋白質與其他蛋白質之間存在性質的差異，即能設計出一組合理的分級分離步驟。

蛋白質分離純化的總目標是設法增加制品純度或比活性，對純化的要求是以合理的效率、速度、收率和純度，將需要的蛋白質從細胞的全部其他成分特別是不想要的雜蛋白中分離出來，同時仍保留有這種多肽的生物學活性和化學完整性。蛋白純化一般分為三個階段：目的蛋白的捕獲初步純化、中度純化和精細純化。捕獲階段主要目的是將目的蛋白和其他細胞成分如DNA、RNA等分開，由于此時樣本體積大、成分雜，要求所用的樹脂高容量、高流速、顆粒大、粒徑分布寬，可耐受高強度的清洗和消毒的介質，并可以迅速將蛋白與污染物分開，防止目的蛋白被降解；中度純化階段主要目的是去除大量雜蛋白，對目的蛋白進行純化和濃縮，要求選擇方法交換容量大，具有較高分辨率；精細純化主要目標是去除任何殘留雜質或密切相關的物質使樣品達到純凈。每一步的分離純化都需要由三個重要參數來衡量制備分離的效果，即產物的純度、收率和通量，這些參數彼此依賴，并盡可能要達到最優水平。

蛋白分離純化過程中影響蛋白質穩定性的因素還有溫度、pH、離子強度、表面吸附、振搖、剪切力、某些添加劑、凍融、蛋白濃度、壓力等，這些因素對折疊的影響有的是可逆的，有的是不可逆的，而且相互之間也有影響，在實際處理中應選擇合適的條件，盡量避免不利因素的影響。一般蛋白純化工藝設計時應考慮的若干條原則：首先操作條件要溫和，純化過程中應保持蛋白的生物活性，提高目標產物的回收率；其次根據樣品特性，優化選擇與組合各種純化分離技術，選擇的技術能夠直接銜接，技術路線、工藝流程盡量簡單化；再次應建立適宜的在線檢測方法，對蛋白純度、活性、相關雜質等進行有效監控。總之，分離純化的最終目標是根據產品的質量標準要求，實現工藝簡便，穩定性好，經濟合理及安全性能好。常用的蛋白質純化操作過程如圖4-2所示。