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生化分离工程复习

生化分离工程复习

一、名词解释

1.下游技术:Downstream Processing也称下游工程或下游加工过程,是指对于由生物

界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料,经提取分离。加工并精制目的成分,最终使其成为产品的技术.(1)

2.双水相萃取:当两种聚合物、一种聚合物与一种亲液盐或是两种盐(一种是离散盐且另

一种是亲液盐)在适当的浓度或是在一个特定的温度下相混合在一起时就形成了双水相系统。利用物质形成的双水相系统进行萃取的方法称为双水相萃取。(待定)

3.超临界流体萃取:Supercritical Fluid Extraction (SFE)是将超临界流体作为萃取

溶剂的一种萃取技术,它兼有传统的蒸馏技术和液液萃取技术的特征,超临界流体(SF)是状态超过气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点——临界点后的流体。

4.反胶团萃取:Reversed Micellar Extraction反胶团萃取利用表面活性剂在有机相中

形成的反胶团(reversed micelles),从而在有机相内形成分散的亲水微环境,使生物分子在有机相(萃取相)内存在于反胶团的亲水微环境中,消除了生物分子,特别是蛋白质类生物活性物质难于溶解在有机相中或在有机相中发生不可逆变性的现象。

反胶团Reversed Micelles是两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水性基团自发地向内聚集而成的,内含微小水滴的,空间尺度仅为纳米级的集合型胶体。是一种自我组织和排列而成的,并具热力学稳定的有序构造。

5.膜组件:膜分离装置的核心部分,指膜的规则排列(188)

6.超滤:(Ultrafiltration ,UF)凡是能截留相对分子质量在500以上的高分

子的膜分离过程。(192)

7.反渗透:(RO或HF)在渗透实验装置的膜两侧造成一个压力差,并使其大于

渗透压,就会发生溶剂倒流,使得浓度较高的溶液进一步浓缩的现象。(171)8.微孔过滤:(Microfiltration,MF)主要用于分离流体中尺寸为0.1~10μm的

微生物和微粒子,以达到净化、分离和浓缩的目的。

9.Concentration polarization:浓差极化,是指当溶剂透过膜,而溶质留在

膜上,因而使膜面浓度增大,并高于主体中浓度。这种浓度差导致溶质自膜面反扩散至主体中。(177)

10.纳米过滤:(Nanofiltration,NF)介于超滤和反渗透之间,以压力差为推动

力,从溶液中分离出300~1000相对分子质量物质的膜分离过程。(195)11.色谱分离:(Chromatographic Resolution,CR)也称为色层分离或层析分离,

在分析检测中常称色谱分析(Chromatographic Analysis,CA),是一种物理分离方法,利用多组分混合物中各组分物理化学性质(如吸附力、分子极性、分子形状和大小、分子亲和力、分配系数等)的差别,使各组分以不同程度分布在两相中。各组分以不同速率移动时,使物质分离。(252)

12.分配色谱:(Distribution chromatography)是;利用混合物中各组分在两

种互不相容的溶剂中的分配系数不同而得以分离,其过程相当于连续性的溶剂抽提。(264)

13.阻滞因素,阻滞因数:也称比移值,指溶质在色谱柱(纸、板)中的移动速

度与流动相移动速度之比,以R

f 表示,因而也称为R

f

值。(265)

14.affinity chromatography:亲和色谱(AFC)是专门用于纯化生物大分子的

色谱分离技术,它是基于固定相的配基与生物大分子间的特殊生物亲和能力的不同来进行相互分离的。

15.膜污染:膜在使用过程中,尽管操作条件保持不变,但通量仍逐渐降低的现

象(186)

二、简答题

1. 生物分离过程可以划分为哪几个阶段?各阶段的任务是什么?(9)

答:见作业一第二题

2. 发酵液预处理中,凝聚和絮凝的机理有何不同?

答:凝聚是指在电解质作用下,由于胶粒之间双电层电排斥作用降低,电位下降,而使胶体体系不稳定的现象。机理:在生理PH值下,发酵液中的菌体或蛋白质常常有负电荷,由于静电引力的作用,使溶液中带相反电荷的阳离子被吸附在其周围,在界面上形成双电层。这种双电层结构式胶粒之间不易聚集而保持稳定的分散状态。向胶体悬浮液中加入某种电解质,在电解质中异电离子作用下,胶体的双电层电位降低,使胶体体系不稳定,胶体粒子间因相互碰撞而产生聚集的现象。

絮凝则是指在某些高分子絮凝剂存在下,基于桥架作用,使胶体形成较大絮凝团的过程。机理:絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物,它们通过静电引力、范德华力或氢键的作用,强烈的吸附在胶粒的表面。当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上,产生桥架联接时,就形成了较大的絮凝团。

3. 除去发酵液中的杂蛋白质的常用方法有哪些?

答:见作业一第三题部分

4. 细胞碎片常用的分离方法有离心、膜过滤和双水相萃取,试比较各自特点。(49-58)

答:离心:离心机是利用转鼓高速转动所产生的离心力,来实现悬浮液、乳浊液分离或浓缩的分离机械。由于离心力场所产生的离心力可以比中立高几千至几十万倍,所以离心力分离可分离悬浮液中极小的固体微粒和大分子物质,如细菌和酵母菌为单细胞,体形较小,外形尺寸大多在1~10μm范围,其发酵液一般采用高速离心机分离。与其他固液分离法比较,离心分离具有分离速率快、分离效率高、液相澄清度好等优点。缺点是设备投资高、能耗大,此外连续排料时,固相干度不如过滤设备。

膜过滤:

双水相萃取:用来分离大分子生物物质,它既能克服离心分离中设备投资大、能耗高的缺点,也不存在膜过滤中的泄露和堵塞问题。

5. 简述高压匀浆法的基本原理。(68)

答:高其原理是利用高压使细胞悬浮液通过针形阀,由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破裂。在高压匀浆器中,高压室的压力高达几十个兆帕,使细胞悬浮液自高压室针形阀喷出时,每秒速度可达几百米。这种高速喷出的浆液又射到静止的撞击环上,被迫改变方向从出口管流出。细胞在这一系列高速运动过程中经历了剪切、碰撞及由高压到常压的变化,从而造成细胞破碎。

6. 什么是双水相?双水相形成的原因是什么?

答:见作业二第二题

7. 反胶团萃取技术在分离生物大分子上有何突出优点?

答:见作业三第二题

8. 什么是膜污染?如何减轻膜污染?(186)

答:膜在使用中,尽管操作条件保持不变,但通量仍逐渐降低的现象。

减轻膜污染的方法:①料液的有效处理②改善膜的性质③改变操作条件

9. 什么是浓差极化?浓差极化和膜污染有何区别?

答:见作业四第二题

10. 影响离子交换反应速度的因素有哪些?

答:见作业五第一题

11. 为什么说色谱分离技术的效率是分离纯化技术中最高的?

答:见作业五第四题

三、论述题

1.论述反渗透、超滤、微孔过滤、纳米过滤的特点。

答:见作业四第四题

2.试述离子交换的原理及利用离子交换树脂分离物质的一般操作过程。

答:见作业五第三题

3.论述细胞壁破碎常用的五种方法。

答:见作业二第一题

4.利用离心法和过滤法进行固液分离的原理、常用设备及优缺点。

答:见作业一第五题