生化分离工程 复习题

生化分离工程（bioseparation engineering）

通过微生物发酵过程、酶反应过程或动植物细胞大量培养获得生物化工产品，从上述发酵液、反应液或培养液中分离、精制有关产品的过程即称为生化分离工程或称下游加工过程(downstream processing）。上游：菌种，基因工程，分子生物学，遗传学

中游：微生物发酵工程，动植物细胞培养，海洋生物培养

下游：生物分离工程

生物分离过程的一般流程

生物分离工艺要求：

(1) 高纯度(2) 大规模(3) 经济性(4) 生物相容性

对产物的要求：

保持生物产物的活性；纯度要求高

当生物技术产品是食品或药物时，要求无污染物、无对映体、无病毒、无热原无致敏原。

从发酵液和细胞培养液中提取所需生化物质的第一步，分两部分：预处理和固液分离

发酵液预处理的原因：

液相粘度大，大多为非牛顿型流体，不易过滤，所需物质多在液相。

发酵产物浓度较低，大多为1-10%，

发酵液成分复杂，不利于提取产物

预处理的目的

促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率：

⑴改变发酵液的物理性质，包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸，降低液体黏度。

⑵相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。

⑶尽可能使产物转移进入便于后处理的一相中（多数是液相）；

发酵液杂质的去除：

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不同杂质的去除方法：发酵液成分复杂，目标产物与各种杂质溶解在一起。这些杂质中对提取影响最大的是高价无机离子和杂蛋白。

无机离子的去除：钙离子，在发酵液中加入草酸，可出去钙离子。镁离子，由于发酵液中镁离子含量通常不高，利用草酸很难完全出去镁离子。此时，可加入三聚磷酸钠，三聚磷酸钠与镁离子形成可溶性络合物，即可除去镁离子。铁离子，发酵液中的铁离子，一般用黄血岩去除，使其形成普鲁士蓝沉淀。

可溶性蛋白质的去除：①盐析法②等点沉淀法③有机溶剂沉淀法④其他沉淀法⑤加热法⑥吸附法

蛋白质盐析常用的中性盐，主要有硫酸铵、硫酸镁、硫酸钠、氯化钠、磷酸钠等。应用最多的硫酸铵

影响盐析的因素有：

（1）温度：除对温度敏感的蛋白质在低温（4度）操作外，一般可在室温中进行。一般温度低蛋白质溶解度降低。但有的蛋白质（如血红蛋白、肌红蛋白、清蛋白）在较高的温度（25度）比0度时溶解度低，更容易盐析。

（2）pH值：大多数蛋白质在等电点时在浓盐溶液中的溶解度最低。

（3）蛋白质浓度：蛋白质浓度高时，欲分离的蛋白质常常夹杂着其他蛋白质地一起沉淀出来（共沉现象）。因此在盐析前血清要加等量生理盐水稀释，使蛋白质含量在2.5-3.0%。

沉淀法：

等电点沉淀法（isoelectric precipitation ）

蛋白质的等电点大都在酸性范围内(pH4.0～5.5)，调节发酵液的pH到蛋白质的等电点是除去蛋白质的有效方法。

酸碱调节，使蛋白质与离子形成沉淀

在酸性溶液中，蛋白质与一些阴离子形成沉淀，如三氯乙酸盐、水杨酸盐、苦味酸盐等；

在碱性溶液中，蛋白质与一些阳离子形成沉淀，

如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+等。

变性法 Denaturation

A. 加热，

B. 大幅度调节pH值，

C. 加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。

有色物质的去除：通常脱色方法为吸附法，如活性炭吸附和树脂吸附。

常用的脱色方法为吸附法：

活性炭吸附（活性炭是一种主要由含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔，1克活性炭材料中微孔，将其展开后表面积可高达800－1500平方米，特殊用途的更高。也就是说，在一个米粒大小的活性炭颗粒中，微孔的内表面积可能相当于一个客厅面积的大小。正是这些高度发达，如人体毛细血管般的孔隙结构，使活性炭拥有了优良的吸附性能。）、

树脂吸附（脱色树脂）

2.4 发酵液性能的改善：

2.4.1 降低发酵液的粘度

方法：加热（温度和时间）和稀释。麦芽汁40℃-75 ℃，粘度下降50%。

2.4.2 调解pH

蛋白、氨基酸等电点—沉淀；减少膜的堵塞；利于细胞、细胞碎片和胶体的絮凝

2.5 凝聚和絮凝技术

凝聚和絮凝技术常用于菌体细小而且黏度大的发酵液的预处理中。

絮凝与凝聚：①絮凝是指在某些高分子絮凝剂的存在下，基于桥架作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理的集合为主的过程。②凝聚是指在中性盐的作用下，由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。

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工业上使用的絮凝剂可分为三类：

1）人工合成有机高分子聚合物、 2）天然有机高分子聚合物、 3）无机高分子聚合物

2.7. 絮凝技术的应用

2.7.1 去除细胞体、碎片、蛋白 2.7.2 连续发酵中回收酵母

2.7.3 生物产品分离

3. 固液分离

常见的固液分离方法

?过滤 filtration

?离心 Centrifugation

?膜分离 membrane separation

?双水相萃取 ATPS

?扩张床吸附 EBA

发酵液的分离非常困难，最常用的固液分离方法是过滤和离心。

?体积较大的颗粒—过滤

?体积较小的颗粒（1-10μm）离心

?体积再小发酵液预处理后再过滤或离心

?影响过滤的因素

? 1）推动力

? 2）悬浮液的性质（发酵液的黏度）

? 3）过滤阻力：

?大多情况下，过滤阻力主要取决于滤饼阻力

?过滤速度的强化

?1．降低滤饼比阻力

?一切能够降低滤饼比阻力的方法：如添加电解质、絮凝剂、凝固剂助滤剂等。

?2．降低滤液黏度μ

?黏度愈低，过滤阻力愈小。加热、去杂蛋白、絮凝、调PH、选择合适的放罐时间。

?3．降低悬浮液中悬浮固体的浓度

?过滤速度与获得滤饼体积成反比。因此应尽可能降低培养基配料浓度（如玉米粉、豆饼粉的浓度）。

? 4. 对发酵液进行预处理，改善滤液性质。

?错流过滤（切向流过滤，Cross-Flow Filtration）

?传统过滤时过滤液体垂直于过滤介质，过滤阻力主要来自滤饼。错流过滤打破了传统过滤的机制，即液体的流向和滤膜相切。

?在压力推动下，悬浮液以高速在管状滤膜的内壁作切向流动，利用流动的剪切作用将过滤介质表面的固体（滤饼）移走，而附着在滤膜上的滤饼很薄，因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度

?离心机的种类与用途

?按速度和离心力：

?1、常速离心机最大转速8000rpm(r/min),相对离心力(RCF)104g以下,用于细胞、菌体和培养基残渣等分离；

?2、高速（冷冻）离心机 1×104-2.5×104rpm，相对离心力104-105g,用于细胞碎片、较大细胞器、大分子沉淀物等分离；

?3、超速离心机转速2.5-8×104rpm，相对离心力5×105g；用于DNA、RNA蛋白质、细胞器、病毒分离纯化；检测纯度；沉降系数和相对分子量测定等。

4．细胞破碎

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?不同类型的细胞分泌目标产物的类型：

?动物细胞多分泌到细胞外培养液

?植物细胞多为胞内产物

?微生物（细菌/酵母/真菌）胞内、胞外

?对于胞内产物需要收集菌体或细胞进行破碎。

?细胞破碎的阻力主要来自于细胞壁

?破碎酵母细胞壁的阻力主要决定于壁结构交联的紧密程度和它的厚度。

?细胞破碎技术：

机械破碎法又可分为：高压匀浆破碎法，高速珠研磨破碎法，超声波破碎法。

大规模细胞破碎的常用方法

☆高压匀浆法适用的范围：

酵母和大多数细菌细胞的破碎；

料液细胞浓度可以很高，20%左右。

☆不宜使用高压匀浆法。

易造成堵塞的团状或丝状真菌，

较小的革兰氏阳性菌，

含有包涵体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀）

非机械方法很多

1 酶解；（外加酶法; 自溶作用； )

2 化学法溶胞：（酸、碱处理法；表面活性剂；有机溶剂；EDTA螯合剂）

3 超临界

4 物理法（渗透压冲击；冻结和融化；干燥法）

非机械法中酶法和化学法溶胞应用最广

5. 生物产品萃取技术

萃取（extraction）: 溶质从料液转移到萃取剂的过程。当含有生化物质的溶液与互不相溶的第二相接触时，生化物质倾向于在两相之间进行分配，当条件选择得恰当时，所需提取的生化物质就会有选择性地发生转移，集中到一相中，而原来溶液中所混有的其它杂质（如中间代谢产物、杂蛋白等）分配在另一相中，这样就能达到某种程度的提纯和浓缩。

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反萃取：溶质从萃取剂转移到反萃剂的过程。在完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作的实施，将目标产物从有机相转入水相的操作就称为反萃取（Back extraction) 双水相现象是当两种聚合物或一种聚合物与一种盐溶于同一溶剂时，由于聚合物之间或聚合物与盐之间的不相容性，当聚合物或无机盐浓度达到一定值时，就会分成不互溶的两相。因使用的溶剂是水，因此称为双水相。

常用的双水相体系是聚乙二醇(PEG)/葡聚糖(dextran) 体系和PEG/磷酸盐体系。PEG/dextran体系一般用于小规模地分离生物大分子、膜、细胞等；

PEG/无机盐体系主要用来大规模地提纯酶，这是因为PEG/无机盐体系的萃取专一性更高，葡聚糖价格昂贵的缘故。

双水相萃取的基本特点：

(1) 体系有生物亲和性；（2）非常适合大规模应用；（3）操作容易进行控制；(4) 可与细胞破碎相结合；(5) 能进行萃取性的生物转化；(6) 可进行亲和萃取。

双水相萃取的优点：

(1)操作条件温和，在常温常压下进行。(2)两相的界面张力小，两相易分散。

(3)两相的相比随操作条件而变化。(4)易于连续操作，处理量大，适合工业应用。

双水相萃取的工艺流程主要由3部分组成：(1)目的产物的萃取；(2) PEG的循环；(3)无机盐的循环。

目的产物的萃取过程一般使目标蛋白质分配到上相( PEG相) ，而细胞碎片、核酸、多糖和杂蛋白等分配到下相(富盐相) 。

工业上一般先用超滤等方法浓缩发酵液，再用双水相萃取酶和蛋白质，这样能提高对生物活性物质的萃取效率。最后用层析等技术进一步提纯以得到产品。所以，双水相萃取技术是对层析等高度专一性提纯方法的补充，而不是代替。

反胶团萃取(Reversed micellar extraction)的分离原理是表面活性剂在非极性的有机相中超过临界胶团浓度而聚集形成反胶团,在有机相内形成分散的亲水微环境。在反胶团中有一个极性核心。

超临界流体（ supercritical fluid 简称SCF ）：

纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化。在温度高于某一数值时，任何大的压力均不能使该纯物质由气相转化为液相，此时的温度即被称之为临界温度Tc；而在临界温度下，气体能被液化的最低压力称为临界压力Pc。在临界点附近，会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象。当物质所处的温度高于临界温度，压力大于临界压力时，该物质处于超临界状态，温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体(supercritical fluid，简称SCF)。

超临界流体萃取(supercritical fluid extraction,简称SFE)：

是将超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取技术，它兼有传统的蒸馏和液液萃取的特征，是适用面很广的一门新型分离技术。

超临界流体（SCF）的特性：

超临界流体兼有液体和气体的双重特性，扩散系数大，粘度小，渗透性好，与液体溶剂相比，可以更快地完成传质，达到平衡，促进高效分离过程的实现。

1．超临界状态下的流体对溶质的溶解度大大地增加了，一般可达几个数量级，而在某些条件下甚至可达到按蒸气压计算的1010倍；

2．超临界流体的密度与液体很接近，而它又具有气体扩散性能；

3. 在超临界状态下气体和液体两相的界面消失，表面张力为零，反应速度最快，热容量、热传导率等出现峰值；

4．在临界点附近，压力和温度的微小变化可对溶剂的密度、扩散系数、表面张力、黏度、溶解度、介电常数等带来明显的变化。

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5.超临界流体的这些特殊性质，使其成为良好的分离介质和反应介质，根据这些特性发展起来的超临界流体技术在分离、提取、反应、材料等领域得到了越来越广泛的开拓利用。

二氧化碳是用作萃取最理想的超临界流体，它有以下优点：

（1）超临界二氧化碳的萃取能力取决于流体的密度，可以容易地改变操作条件（压力和温度）而改变它的溶解度并实现选择性提取，渗透力强，提取时间大大低于使用普通有机溶剂。

（2）二氧化碳无味、无臭、无毒、化学惰性，不污染环境和产品，符合现代国际社会对生产过程及产品质量越来越高的要求。

（3）操做温度接近室温，特别适合遇热分解的热敏性物料。

（4）二氧化碳廉价易得，不易燃易爆，使用安全。

（5）溶剂回收简单方便，节省能源。

（6）超临界二氧化碳萃取集萃取、分离于一体，大大缩短了工艺流程，操作简便。

（7）检测、分离方便，能与GC、IR、MS、GS/MS等现代分析手段结合起来，能高效快速地进行药物、化学或环境分析。

超临界二氧化碳的局限：

（1）对油溶性成分溶解能力较强而对水溶性成分溶解能力较低；

（2）设备造价较高而导致产品成本中的设备折旧费比例过大；

（3）更换产品时清洗设备较困难。

超声萃取技术

当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理的和化学的变化，从而产生超声波一系列力学的、热学的、电磁学的和化学的超声效应，包括以下4种效应：①机械效应、②空化作用、③热效应、④化学效应。

微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。

6.膜分离：

膜：指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝聚相，把流体相分隔为互不相通的两部分，使这两部分之间产生传质作用。可以是固态、液态或气态的。

膜分离技术：用天然或人工制备的、具有选择性透过的膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。

推动力：压力差、浓度电位差

膜分离的特点

?①操作在常温下进行；

?②是物理过程，不需加入化学试剂；

?③不发生相变化（因而能耗较低）；

?④在很多情况下选择性较高；

?⑤浓缩和纯化可在一个步骤内完成；

?⑥设备易放大，可以分批或连续操作。

因而在生物产品的处理中占有重要地位

目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。

醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。

聚酰胺类是最典型的反渗透膜材料之一，不耐氯。

膜的性能主要包括两个方面：透过性能；分离性能

透过速率——指单位时间、单位膜面积透过组分的通过量，对于水溶液体系，又称透水率或水通量，以J表示。

截留率：对于反渗透过程，通常用截留率表示其分离性能。截留率反映膜对溶质的截留程度，以R表示，定义为

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截留分子量是指截留率为 90%时所对应的最小分子量。截留分子量的高低，在一定程度上反映了膜孔径的大小。

浓差极化：当水透过膜并截留盐时，在膜表面会形成一个流速非常低的边界层，边界层中的盐浓度比进水本体溶液盐浓度高，这种盐浓度在膜面增加的现象叫做浓差极化。

浓差极化的危害：分离效果降低，截留率改变，通量下降。

克服浓差极化的方法：错流过滤；提高进料流速，增加湍流；提高温度

膜的分类：按孔径大小：微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜

截留分子量：

微滤 0.02～10μm （细菌等微粒）

透析 3000 Dalton～几万Dalton

超滤数千～数百万Dalton（蛋白、多糖等）

纳滤 200～1000Dalton或1nm （抗生素、氨基酸）

反渗透 200 Dalton （离子）

透析法的应用：常用于除去蛋白或核酸样品中的盐、变性剂、还原剂之类的小分子杂质。

微滤的应用：主要从气相和液相物质中截留微米及亚微米级的细小悬浮物、微生物、微粒、污染物等，以达到净化、分离和浓缩的目的，具体为：

1) 除去水/溶液中的细菌和其它微粒；

2) 除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白质等多种溶液中的菌体；

3) 除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质。

超滤应用：1）蛋白、酶、DNA的浓缩；2）脱盐/蛋白质纯化；3）中药生产中滤除分子量大的杂质。

纳滤的应用：（1）小分子量的有机物质的分离；（2）有机物与小分子无机物的分离；

（3）溶液中一价盐类与二价或多价盐类的分离；

反渗透工业应用包括：（1）海水和苦咸水脱盐制饮用水；（2）制备医药、化学工业中所需的超纯水；

（3）用于处理重金属废水

电渗析应用：（1）工业上多用于海水、苦咸水淡化、废水处理；

（2）生物分离中可用于氨基酸、蛋白质、血清等生物制品的纯化

膜使用中最大的问题是膜污染；

膜污染的表现：膜通量下降；膜对生物分子的截留性能改变。

膜的污染可分为：沉淀污染、吸附污染、生物污染

常见的膜过滤装置有四种类型：①管式②中空纤维式③平板式④卷式（螺旋式）

7.色谱原理

色谱（chromatography）分离技术：一类分离方法的总称，又称色谱法、层析法、层离法等。它是利用不同组分在固定相和流动相中的物理化学性质的差别，使各组分在两相中以不同的速率移动而进一步分离的技术。

色谱目的：用于样品的分离、分析（定性分析或定量分析）

固定相：在色谱法中，表面积较大的固体或附着在固体上且不运动的液体，静止不动的一相（称为固定相；流动相：在色谱法中，自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相。

色谱法的分类：

根据分离时一次进样量的多少，色谱分离的规模可分为：

色谱分析规模(小于10mg)、半制备(10-50mg)、制备规模(0.1-10g)、工业生产规模(>10g)。

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根据流动相的相态不同可分为:

气相色谱（以气体作流动相）；液相色谱（以液体作流动相）；

超临界流体色谱（以超临界液体作流动相）

根据固定相的附着方式分：柱色谱、纸色谱、薄层色谱

按分离机理不同，可分为：吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱。

根据操作压力的不同分类：

低压色谱：操作压力<0.5MPa；中压色谱：操作压力0.5～4.0MPa；高压色谱：操作压力4.0～40MPa

色谱法的特点：(1) 分离效果高；(2) 应用范围广；(3) 选择性强；(4) 设备简单

色谱法的缺点：处理量小、操作周期长、不能连续操作。

吸附色谱法(adsorption chromatography，AC)：靠溶质与吸附剂之间的分子吸附力的差异而分离的方法。吸附色谱的固定相为固体吸附剂，如有较强极性硅胶、中等极性氧化铝、非极性炭及特殊作用的分子筛等。吸附力主要是范德华力，有时也可能形成氢键或化学键。

吸附法的关键：是选择吸附剂和展开剂。

在吸附色谱中，组分的展开过程涉及吸附剂、被分离化合物和溶剂三种之间的相互竞争。

其基本原则主要有两个：

①展开剂对被分离组分有一定的解吸能力，但又不能太大。②展开剂应该对被分离的物质有一定的溶解度

薄层吸附色谱分离操作：点样、展开、显色

吸附柱色谱分离操作：(1) 色谱柱的选择、(2) 装柱（①干法装柱；②湿法装柱）；(3)上样（①湿法上样；②干法上样）；(4) 洗脱

吸附色谱法的应用：主要用于具有不同官能团或具有相同官能团但数目不同的极性化合物及异构体等生物小分子物质的分离分析。

高效液相色谱仪：

1、液体输送系统

2、梯度洗脱装置

3、进样系统

4、馏分收集器

5、检测系统

6、色谱分离系统

HPLC 固定相的特性：

①较细的颗粒。一般为5～10μm。②粒度均匀一致。③机械强度好，具有良好的耐高压刚性。

④如果为多孔性颗粒，则孔径分布要均匀。⑤化学和热稳定性好，耐酸碱，不容易产生不可逆吸附。

HPLC固定相骨架颗粒材料可分为无机和有机两类，无机类中应用最多的是硅胶，有机类主要为有机高分子合成材料，最为常见的是交联聚苯乙烯。

正相色谱：流动相极性小于固定相的分配色谱法称为正相色谱法。采用极性固定相（如硅胶），烷烃为流动相的色谱法是正相液-液分配色谱的代表。

正相色谱法主要靠组分的极性差别分离，适用于含有不同官能团物质的分离。

反相色谱：流动相极性大于固定相极性的分配色谱法称为反相色谱法。在进行反相洗脱时，样品中极性大的组分先出柱，极性小的组分后出柱，主要分离对象是极性小的物质。

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选择流动相时应注意的几个问题：

（1）尽量使用高纯度试剂作流动相，防止微量杂质长期累积损坏色谱柱和使检测器噪声增加。

（2）避免流动相与固定相发生作用而使柱效下降或损坏柱子。

（3）试样在流动相中应有适宜的溶解度，防止产生沉淀并在柱中沉积。

（4）流动相同时还应满足检测器的要求。当使用紫外检测器时，流动相不应有紫外吸收。

紫外检测器: 应用最广，对大部分有机化合物有响应；灵敏度高；线形范围高；波长可选，易于操作；

对流动相的流速和温度变化不敏感；

示差折光检测器：除紫外检测器之外应用最多的检测器；灵敏度低（10-7g/ml）；对温度敏感；

不能用于梯度洗脱

荧光检测器：高灵敏度(比紫外检测器高两个数量级，达10-11 g/ml)、高选择性；

色谱流出曲线：由检测器输出的信号强度对时间作图，所得曲线称为色谱流出曲线。曲线上突起部分就是色谱峰。

基线：无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。

保留时间(t R)：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间，保留时间是色谱法定性的基本依据。

保留体积（V R）：指从进样开始到被测组分在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。

区域宽度：色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，用于衡量柱效率及反映色谱操作条件

的动力学因素。

衡量色谱峰宽度的参数，

三种表示方法：

（1）标准偏差(σ)：即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。

（2）半峰宽(Y1/2)：色谱峰高一半处的宽度Y1/2 =2.354 σ。

（3）峰底宽(W b)：W b=4 σ。

从色谱流出曲线中，可得许多重要信息：

?(i) 根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组分的最少个数；

?(ii) 根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析；

?(iii) 根据色谱峰的面积或峰高，可以进行定量分析；

?(iv) 色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据；

?(v) 色谱峰两峰间的距离，是评价固定相（或流动相）选择是否合适的依据。

分配系数（平衡常数K）：，一定的温度和压力下，组分在两相间达到分配平衡时，组分在固定相中的浓度Cs与在流动相中的浓度Cm之比.

K值的大小表明组分与固定相作用力的大小，K值大：组分与固定相的亲和力大，组分在柱中滞留的时间长。组分在柱中移动速度与其分配系数成反比

分配比k（容量因子；容量比）：一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的物质的量比。

k值越大，说明组分在固定相中的量越多，相当于柱的容量大，因此又称分配容量或容量因子。

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分离因子 α ：分离因子（也称为选择性因子），相邻两组分的分配系数或容量因子之比，也可用来衡量

两物质的分离程度，用α表示。

因此两组分具有不同的分配系数是色谱分离的先决条件。

浓

度沿柱移动距离L

A B

A B

K A < K B 若要使A 、B 组分完全分离，必须满足以下三点：

第一，两组分的分配系数必须有差异；

第二，区域扩宽的速率应小于区域分 离的速度；

第三，在保证快速分离的前提下，提供足够长的色谱柱。

色谱柱的柱效随理论塔板数n 的增加而 增加 ，随板高H 的增大而 减少 。

理论塔板数与色谱参数之间的关系为：

例：已知某组分峰的峰底宽为40 s ，保留时间为400 s ，计算此色谱柱的理论塔板数。

解： n = 16 ( t R / Y)2 = 16 ? （400 / 40）2 = 1600 块

在液相色谱中，提高柱效的方法

(1) 减小填料颗粒粒度； (2) 减小填料孔穴深度； (3) 采用低流速流动相；

(4) 用粘度低的溶剂作流动相； (5) 适当提高柱温。

现代高效液相色谱的柱填料粒径都小于10μm 。

色谱分离中的四种情况：

① 柱效较高，△K(分配系数)较大,完全分离；

② ② △K 不是很大，柱效较高，峰较窄，基本上完全分离；

③

△K

较大,柱效较低，但分离的不好；

④ △K 小，柱效低，分离效果更差。

分离度（R ）：色谱图中相邻两峰分离程度的量度。既能反映柱效率又能反映选择性的指标，称总分离效

能指标,又叫分辨率。

2b R 22/1R )(

16)(54.5W t Y t n ==)(2

1)()1(b )2(b )1(R )2(R W W t t R +-=

R=0.8：两峰的分离程度可达89%；

R=1：分离程度98%；

R=1.5：达99.7%（相邻两峰完全分离的标准）。

难分离物质对的分离受色谱过程中两种因素的综合影响：保留值之差和区域宽度。

分离度的最佳化

不同分析目的对分离度的要求：

定性分析时，需要准确测量t R值，最低要求R＝0.8

用峰高法进行定量分析时，要求R≥1.0

用测量峰面积法进行定量分析时，要求R ≥ 1.25

用色谱法对样品进行定性分析方法:

1. 纯物质对照定性;

2.相对保留值法;

3. 加入已知物增加峰高法;

4. 保留指数定性法

5.与其他分析仪器联用的定性方法

用色谱法对样品进行定量分析：

色谱定量的依据——当操作条件一致时，被测组分的质量（或浓度）与检测器给出的响应信号成正比。

常用定量方法

（1）归一化法；（2）外标法（标准曲线法）；（3）内标法

8. 凝胶色谱和离子交换色谱

凝胶色谱（gel chromatography）

以各种具有网状结构的凝胶颗粒为固定相，根据流动相中所含各组分的分子大小不同而达到物质分离目的的一种色谱技术。

根据分离的对象是水溶性的化合物还是有机溶剂可溶物，又可分为凝胶过滤色谱（GFC）和凝

胶渗透色谱（GPC）。

Vo:外水体积；Vi:内水体积；

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① Vo 的测定

选用分子量约200万的蓝色葡聚糖-2000（或一种不被凝胶滞留的有颜色的大分子物质，便于观察)， 测定它的洗脱曲线，洗脱峰峰顶洗出的体积就是该柱的Vo 值。

②Vi 的测定

选用一种分子量小于凝胶工作范围下限的化合物，测出其洗脱体积Vei ，减去Vo 就是该柱的Vi 。常 用铬酸钾(黄色)或有UV 吸收的物质如N-乙酰酪氨酸乙酯来测定Vi 。

③Vt 的测定

Sephadex G 交联葡聚糖的商品名为Sephndex ，不同规格型号的葡聚糖用英文字母G 表示，G 后面的阿拉伯数为凝胶持水量的10倍，数字越小，交联度越大，网孔越小，持水量越小。

排阻极限：不能进入到凝胶网络内部的最小分子的相对分子量。

渗入极限：能够完全进入到凝胶网络内部的最大分子的相对分子量。

类分离:将分子量极为悬殊的两类物质分开，如蛋白质与盐类，称作类分离或组分离。

分级分离:将分子量相差不大的大分子物质加以分离，如分离血清球蛋白与白蛋白，这叫做分级分离。 类分离:

目的是分开样品中分子量悬殊的“较大分子组”和“较小分子组”两类物质，并不要求分离分子量相近的组分.选择凝胶时，应使样品中大分子组的分子量大于其排阻限，而小分子组的分子量小于渗入限。 分级分离:

目的是分开分子量不很悬殊的大分子物质

1）使各种物质的K d 值尽可能相差大。

2）不使分子量分布在凝胶分离范围的一侧。

3）如果样品中含有3个组分的话，最好一个接近全排阻，另一个接近全渗入，第三个为部分渗入，且分子量大于渗入限的3倍，并小于排阻限的1／3。

凝胶色谱的应用：

1、分离纯化；

2、脱盐；

3、相对分子量的测定；

4、浓缩

离子交换色谱法(ion exchange chromatography ，IEC)：是利用离子交换树脂为固定相，以适宜的溶剂作为移动相，使溶质按它们的离子交换亲和力的不同而得到分离的方法。 h D Vt ?=22

）（π

离子交换色谱基本原理：离子交换色谱是指带电物质因电荷力作用而在固定相与流动相之间分配得以相互分离的技术。蛋白质等两性电解质，当 pH < pI 时，蛋白质带净正电荷；当 pH > pI时，蛋白质带净负电荷。由于各种蛋白质等生物大分子的等电点不同，可以通过改变溶液的pH和离子强度来影响它们与离子交换树脂的吸附作用，从而将它们相互分离开来。

离子交换的基本过程：

(1) 初始稳定状态 (2) 离子交换过程 (3) 洗脱过程(4) 介质的再生过程

离子交换树脂的结构

1.不溶性的三维空间网状结构构成的树脂骨架，使树脂具有化学稳定性和机械强度；

2.是与骨架相联的功能基团；

3.是与功能基团带相反电荷的可移动的离子，称为活性离子，它在树脂骨架中的进进出出，就发生离子交换现象。

阳离子交换树脂：活性离子为阳离子，称阳离子交换树脂，阳离子交换树脂的活性基团为酸性，对阳离子具有交换能力。

分类：按活性基团分类可分为强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂。

强酸性阳离子交换树脂具有强酸性基团，其电离程度不随外界溶液的pH而变化，所以使用时的pH一般没有限制；弱酸性阳离子交换树脂的电离程度小，其交换性能和溶液的pH有很大关系。在酸性溶液中，这类树脂几乎不能发生交换反应，交换能力随溶液的pH增加而提高。

对于羧基树脂，应该在pH ＞ 7的溶液中操作，而对于酚羟基树脂，溶液的pH应＞9。

阴离子交换树脂：活性离子为阴离子，称阴离子交换树脂，与阴离子发生交换。

分类：按活性基团分类可分为强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。

强碱性树脂使用的pH范围没有限制，弱碱性阴离子交换树脂交换能力随pH变化而变化，pH越低，交换能力越大。

虽然强型离子交换树脂可在宽PH范围操作，但吸附后难于解吸，因此在实用中，人们更多考虑用弱型离子交换树脂。

离子交换吸附应在很低的离子强度下进行（离子浓度高会解吸所吸附的溶质），所以离子交换一般不在盐析后进行。缓冲溶液中离子强度一般在10-50mmol/L,具体浓度有实验确定。

离子交换树脂的选择依据：

树脂的骨架结构。目的分子的大小；介质上带电功能基团；功能基团的强弱

9. 亲和色谱（affinity chromatography）与分子印迹

亲和色谱（亲和层析）：依据生物高分子物质能与相应专一配基分子可逆结合的原理，采用一定技术，把与目的产物具有特异亲和力的生物分子固定化后作为固定相，则含有目的产物的混合物（流动相）流经此固定相后，可把目的产物从混合物中分离出来，这种分离技术称为亲和层析。

亲和配基：对生物分子具有专一性识别或特异性相互作用的物质。

亲和配基应具备的条件：结合是可逆的；结合常数要适当；可化学改性

生物体内相互作用的分子对：

(1) 酶—底物或抑制剂或辅酶 (2) 抗原—抗体。(3) 激素—受体。

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(4) 糖蛋白与凝集素。 (5) 生物素—生物素结合蛋白等

亲和层析的层析剂可分为3个部分:（1）载体（2）间臂（3）配基

亲和层析包括进料吸附、清洗、洗脱和介质再生四个步骤。

目标产物的洗脱方法有特异性洗脱和非特异性洗脱。

特异性洗脱剂含有与亲和配基或目标产物具有亲和结合作用的小分子化合物，通过与亲和配基或目标产物的竞争性结合，洗脱目标产物。

非特异性洗脱通过调节洗脱液的pH、离子强度、离子种类或温度等降低目标产物的亲和吸附作用。

分子印迹技术是指制备对某一特定的目标分子 (模板分子、印迹分子或烙印分子) 具特异选择性的聚合物技术。

分子印迹三大特点：构效预订性、特异识别性、广泛适用性

制备过程：

(1)印迹分子与功能单体结合 ---主客体配合物。

(2)功能单体与交联剂共聚---固定主客体配合物。

(3) 脱去印迹分子。

10. 电泳技术

电泳(electrophoresis, EP)：带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳。

电泳技术：利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术称为电泳技术。

上世纪70年以来，电泳技术围绕制胶、电泳、染色三个技术环节，不断改进，以实现下列目标：

1、提高分辨率及灵敏度。

2、简化操作，缩短电泳时间。

3、扩大应用范围。

等电聚焦电泳（isoelectric focusing electrophoresis，IFE）：是将两性电解质加入盛有pH梯度缓冲液的电泳槽中，当其处在低于其本身等电点的环境中则带正电荷，向负极移动；若其处在高于其本身等电点的环境中，则带负电向正极移动。当泳动到其自身特有的等电点时，其净电荷为零，泳动速度下降到零，具有不同等电点的物质最后聚焦在各自等电点位置，形成一个个清晰的区带，分辨率极高。

电泳特点：

在确定的条件下，带电粒子在单位电场强度作用下，单位时间内移动的距离（即迁移率）为常数，是该带电粒子的物化特征性常数。

不同带电粒子因所带电荷不同，或虽所带电荷相同但荷质比不同，在同一电场中电泳，经一定时间后，由于移动距离不同而相互分离。分开的距离与外加电场的电压与电泳时间成正比。

电泳的基本原理:生物大分子如蛋白质,核酸,多糖等大多都有阳离子和阴离子基团,称为两性离子.常以

颗粒分散在溶液中,它们的静电荷取决于介质的H+浓度或与其他大分子的相互作用.在电场中,带电颗粒向阴极或阳极迁移,迁移的方向取决于它们带电的符号.

电泳所需的仪器有:电泳槽和电源

影响泳动率u的因素:

内因：1.净电荷 2.质点大小 3.质点形状

外因：1.V ( U/L) 2.缓冲液的pH (pH恒定)

3.离子强度[I] 最适:0.01-0.1M.

4.电渗：液体对固体支持物的相对移动

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聚丙烯酰胺凝胶电泳（polyacrylamide gel electrophoresis PAGE）

聚丙烯酰胺凝胶电泳的三种物理效应为：⑴样品浓缩效应⑵分子筛效应⑶电荷效应

SDS-PAGE测定蛋白质分子量:

原理

蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中电泳时，它的迁移率取决于它所带净电荷以及分子的大小和形状等因素。

1967年，Shapiro等人发现，如果在聚丙烯酰胺凝胶系统中加入阴离子去污剂十二烷基磺酸钠（sodium dodecyl sulfate，简称SDS），则蛋白质分子的电泳迁移率主要取决于它的分子量，而与所带电荷和形状无关。

只有在蛋白质分子内的二硫键被彻底还原的情况下，SDS才能定量地结合到蛋白质分子上去，并使之具有相同的构象。一般以巯基乙醇作还原剂来还原蛋白质分子内的二硫键。再加入SDS，SDS中的SO4-2改变了Pr的荷电性质.各种SDS-Pr均带相同密度的负电荷，其荷电超过了原Pr，消除了不同Pr荷电差异。结合了SDS的蛋白质（SDS-Pr）为长椭圆棒。

在凝胶电泳中，影响迁移率的因素较多，而在制胶和电泳过程中，很难每次都将各项条件控制得完全一致，因此，用SDS-凝胶电泳法测定分子量，每次测定样品必须同时做标准曲线，而不得利用另一次电泳的标准曲线。

注意：有许多蛋白质，是由亚基（如血红蛋白）或两条以上肽链（如α-胰凝乳蛋白酶）组成的，它们在SDS和巯基乙醇的作用下，解离成亚基或单条肽链。因此，对于这一类蛋白质，SDS-凝胶电泳测定的只是它们的亚基或单条肽链的分子量，而不是完整分子的分子量。为了得到更全面的资料，还必须用其它方法测定其分子量及分子中肽链的数目等，与SDS-凝胶电泳的结果互相参照。

11. 基因重组蛋白包涵体的分离和

包涵体：外源目的基因在宿主系统中高水平表达时，因各种原因导致基因表达产物的一级结构（即氨基酸序列）虽然正确，而其高级结构是错误的，即：没有生物活性的包涵体。

研究发现：低表达时很少形成包涵体，表达量越高越易形成包涵体。

减少包涵体形成的策略

如何对包涵体蛋白进行高效体外复性以获得活性产品是生物工程产业化经常面临的一个难题

一般说来，在优化的条件下，大多数蛋白质体外复性效率在20%左右

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生化分离技术试题及 答案

浙江理工成教院期终考试 《生化分离技术》试卷A试卷 教学站年级班级学号姓名 一、填空题（每空1分，共21分）。 1、生化分离是从生物材料、微生物的发酵液或动植物细胞的培养液中分离并纯化有关生化产品的过程，一般采用如下工艺流程：发酵液→（）→细胞分离→（细胞破碎→细胞碎片分离）→（）→（）→成品加工。 2、提取的产物在细胞内，选用细胞破碎法；在细胞膜附近则可用细胞破碎法；提取的产物与细胞壁或膜相结合时，可选用机械法和化学法相结合的细胞破碎法。 3、发酵液的预处理目的主要包括改变和。 4、典型的工业过滤设备有和。 5、反萃取是将目标产物从转入的过程。 6、超临界流体萃取的溶剂可分为非极性和极性溶剂两种，常用的极性溶剂有和 、非极性有。 7、按膜的孔径的大小分类，可将膜分为、、 和等。 8、冻干操作过程包括：、和。 二、判断题（每题1分，共15分）

1、盐析是指向蛋白质溶液中加入某些浓的中性盐后，使蛋白质凝聚而从溶液中析出，以达到分离、提纯生物大分子的目的。（） 2、常用的盐析剂有葡聚糖、琼脂糖、聚丙烯酰胺、明胶等。（） 3、萃取是利用化合物在两种互不相容的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另一种溶剂中，经过反复多次的萃取，将绝大部分化合物提取出来的方法。 （） 4、双水相萃取的体系的两相是不含有水分的。（ ) 5、膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高，这种现象叫做浓差极化。 （） 6、凝胶色谱是利用不同生物分子的电离能力不同而达到物质分离目的的。（） 7、离子交换色谱是利用不同分子的大小不同而达到物质分离目的的。 （） 8、亲和色谱是利用生物分子之间的亲和力的不同而达到物质分离目的的。（） 9、要增加目的物的溶解度，往往要在目的物的等电点附近进行提取。 （） 10、蛋白质类的生物大分子在盐析过程中，最好在高温下进行，因为温度高会增加其溶解度。 （）

(完整版)水污染控制工程期末复习试题及答案

水污染控制工程期末复习试题及答案（一） 一、名词解释 1、COD:用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂的量。 2、BOD:水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量。 3、污水的物理处理:通过物理方面的重力或机械力作用使城镇污水水质发生变化的处理过程。 4、沉淀法:利用水中悬浮颗粒和水的密度差，在重力的作用下产生下沉作用，已达到固液分离的一种过程。 5、气浮法：气浮法是一种有效的固——液和液——液分离方法，常用于对那些颗粒密度接近或小于水的细小颗粒的分离。 6、污水生物处理：污水生物处理是微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陈代谢功能，对污水中的污染物质进行分解和转化。 7、发酵：指的是微生物将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生不同的代谢产物。 8、MLSS：（混合液悬浮固体浓度）指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量，也称之为污泥浓度。 9、MLVSS(混合液挥发性悬浮固体浓度)：指混合液悬浮固体中有机物的含量，它包括Ma、Me、及Mi三者，不包括污泥中无机物质。P-102 10、污泥沉降比：指曝气池混合液静止30min后沉淀污泥的体积分数，通常采用1L的量筒测定污泥沉降比。P-103 11、污泥体积指数：指曝气池混合液静止30min后，每单位质量干泥形成的湿污泥的体积，常用单位为mL/g。P-103 12、污泥泥龄：是指曝气池中微生物细胞的平均停留时间。对于有回流的活性污泥法，污泥泥龄就是曝气池全池污泥平均更新一次所需的时间（以天计）。（网上搜索的） 13、吸附：当气体或液体与固体接触时，在固体表面上某些成分被富集的过程成为吸附。 14、好氧呼吸：以分子氧作为最终电子受体的呼吸作用称为好氧呼吸。 15、缺氧呼吸：以氧化型化合物作为最终电子受体的呼吸作用称为缺氧呼吸。 16、同化作用：生物处理过程中，污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成成分，并以剩余活性污泥的形式得以从污水中去除的过程，称为同化作用。 17、生物膜法（P190）：生物膜法是一大类生物处理法的统称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池及生物流化床等工艺形式，其共同的特点是微生物附着生长在滤料或填料表面上，形成生物膜。污水与生物膜接触后，污染物被微生物吸附转化，污水得到净化。18、物理净化（P7）：物理净化是指污染物质由于稀释、扩散、沉淀或挥发等作用而使河水污染物质浓度降低的过程。 19、化学净化（P-7）：是指污染物质由于氧化、还原、分解等作用使河水污染物质浓度降低的过程。 20、生物净化（P-7）：是指由于水中生物活动，尤其是水中微生物对有机物的氧化分解作用而引起的污染物质浓度降低的过程。 二、填空 1、污水类型：生活污水、工业废水、初期雨水、城镇污水 2、表示污水化学性质的污染指标：可分为有机指标(生化需氧量（BOD) 、化学需氧量（COD）、总有机碳（TOC）、总需氧量（TOC）、油类污染物、酚类污染物、表面活性剂、有机碱、有机农药、苯类化合物）和无机指标（ PH、植物营养元素、重金属、无机性非金属有害有毒物（总砷、含硫化合物、氰化物） 3、水体自净分类：物理净化化学净化生物净化。 4、根据地域，污水排放标准分为哪些？ 根据地域管理权限分为国家排放标准、行业排放标准、地方排放标准 5、沉淀类型 6-404

化学反应工程试题集及复习题

化学反应工程考试总结 一、填空题： 1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质 量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指反应动力学。 2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升 高有利于活化能高的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。 3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输 入方法为脉冲示踪法和阶跃示踪法。 4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的 两种最主要的方法为积分法和微分法。 5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴 向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。 6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳 定性。 7.平推流反应器的E函数表达式为 , () 0, t t E t t t ?∞= ? =? ≠ ?? ，其无 因次方差2θσ= 0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。 8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol hr )，该反应为 2 级 反应。 9.对于反应22 A B R +→，各物质反应速率之间的关系为 (-r A)：(-r B)：r R＝ 1：2：2 。

10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产 物是中间产物的串联反应。 →+，则其反应速率表达式不能确11.某反应的计量方程为A R S 定。 12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化 50％需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105 (J / mol ) 。 13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。 14.对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应 器时主要考虑反应器的大小；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是目的产物的收率； 15.完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度均一， 并且等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。 二.单项选择 10.(2) B 1、气相反应CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO与2H以1∶2 δ=__A_。 摩尔比进料，则膨胀因子CO A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S P在间歇式反应器中，则目的产物P C___A____。 的最大浓度= max ,P

《生化分离工程》思考题与答案

第一章绪论 1、何为生化分离技术？其主要研究那些容？生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。 2、生化分离的一般步骤包括哪些环节及技术？一般说来，生化分离过程主要包括4 个方面：①原料液的预处理和固液分离，常用加热、调PH、凝聚和絮凝等方法；②初步纯化（提取），常用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；③高度纯化（精制），常选用色谱分离技术；④成品加工，有浓缩、结晶和干燥等技术。 3、生化分离工程有那些特点，及其重要性？ 特点：1、目的产物在初始物料（发酵液）中的含量低；2、培养液是多组分的混合物，除少量产物外，还有大量的细胞及碎片、其他代物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等；3、生化产物的稳定性低，易变质、易失活、易变性，对温度、pH 值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面力等非常敏感；4、对最终产品的质量要求高重要性：生物技术产品一般存在于一个复杂的多相体系中。唯有经过分离和纯化等下游加工过程，才能制得符合使用要求的产品。因此产品的分离纯化是生物技术工业化的必需手段。在生物产品的开发研究中，分离过程的费用占全部研究费用的50 ％以上；在产品的成本构成中，分离与纯化部分占总成本的40～ 80 ％；精细、药用产品的比例更高达70 ～90 ％。显然开发新的分离和纯化工艺是提高经济效益或减少投资的重要途径。

4、生物技术下游工程与上游工程之间是否有联系？ 它们之间有联系。①生物工程作为一个整体，上游工程和下游工程要相互配合， 为了利于目的产物的分离与纯化，上游的工艺设计应尽量为下游的分离纯化创造条件，例如，对于发酵工程产品，在加工过程中如果采用液体培养基，不用酵母膏、玉米浆等有色物质为原料，会使下游加工工程更方便、经济；②通常生物技术上游工程与下游工程相耦合。发酵- 分离耦合过程的优点是可以解除终产物的反馈抑制效应，同时简化产物提取过程，缩短生产周期，收到一举数得的效果。 5、为何生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？ 第二章预处理、过滤和细胞破碎 1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？ 目的：改变发酵液的物理性质，加快悬浮液中固形物沉降的速率；出去大部分可溶性杂质，并尽可能使产物转入便于以后处理的相中（多数是液相），以便于固液分离及后提取工序的顺利进行。 方法：①加热法。升高温度可有效降低液体粘度，从而提高过滤速率，常用于粘度随温度变化较大的流体。控制适当温度和受热时间，能使蛋白质凝聚形成较大颗粒，进一步改善发酵液的过滤特性。使用加热法时必须注意加热温度必须控制在不影响目的产物活性的围，对于发酵液，温度过高或时间过长可能造成细胞溶解，胞物质外溢，而增加发酵液的复杂性，影响其后的产物分离与纯化；②调节悬浮液的pH 值，pH 直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH 可以改善其过滤特性；③凝聚和絮凝；④使用惰性助滤剂。

食品生物技术期末考试试题及答案

食品生物技术试题 甘肃农业大学12级食品质量与安全-李红科 一、单项选择题 1 通过（）和酶工程处理废弃物，提高资源的利用率并减少环境污染（ A ）A发酵工程 B基因工程 C蛋白质工程 D酶工程 2 （）是生物技术在食品原料生产、加工和制造中的应用的一个学科（B） A微生物学 B食品生物技术 C生物技术 D绿色食品 3 在引起食品劣变的因素中（C）起主导作用 A虫害 B物理因素 C微生物 D化学因素 4下列哪些食品保藏方法不属于物理保藏法（B） A脱水干燥保藏法 B熏制保藏法 C冷藏保藏法 D罐藏法 5 细胞工程包括动植物题的体外培养技术、（）、细胞反应技术。 A细胞改造 B细胞修饰 C细胞杂交 D细胞衰老 6 自然选育过程中采取土样时主要选择（）之间的土壤（B） A 3-10cm B 5-15cm C10-15cm D 10-20cm 7 下列不属于真空冷冻干燥法中冷冻干燥的步骤是（B） A制冷 B高压 C供热 D抽真空 8 食品生产中的危害分析与关键控制点是（D） A GMP B ISO C CCP D HACCP 9 下列不属于纯种分离的常用方法的是（B） A 组织分离法 B 单孢分离法 C 划线分离法 D 稀释分离法 10 下列分离方法具有简单、快速的特点的是（B） A稀释分离法 B划线分离法 C组织分离法 D 单孢分离法11（）是采样与生产相近的培养基和培养条件，通过三角瓶的容量进行小型发酵试验，以求得适合于工业生产用菌种（C） A 培养 B 分离 C 筛选 D 鉴定 12 诱变育种是以（C）为基础的育种 A自然突变 B 基因突变 C 诱发突变 D 基因重组 13 在整个诱变育种工作中，工作量最大的是（A） A 筛选 B 分离 C 鉴定 D 培养 14 分子育种是应用（）来进行的育种方式（B） A 酶工程 B 基因工程 C 蛋白质工程 D 细胞工程 15 通过基因工程改造后的菌株被称为（B） A“蛋白菌” B“工程菌” C “酶菌” D“细胞菌” 16冷冻保藏的温度一般要求在（ C ）摄氏度 A 1 B-10 C -20 D-5 17 发酵工业中培养基所使用的碳源中最易利用的糖是（A） A葡萄糖 B蔗糖 C淀粉 D乳糖 18（A）是人工配制的提供微生物或动植物生长、繁殖、代谢和合成人们所需要产物的营养物质和原料。 A培养基 B人工培养基 C合成培养基 D天然培养基 19 在引起肉腐败的细菌中，温度较高时（B）容易发育

生化分离技术 考试复习题库(含详细答案)

《生化分离》考试复习题库 一、选择题 1.下列不是超临界萃取工艺的方法是（）。 A 等温法 B 等压法 C 吸附法 D 交换法 2.影响絮凝效果的因素有很多，但不包括（）。 A 絮凝剂的浓度 B 溶液pH值 C 溶液含氧量 D 搅拌速度和时间 3.葡聚糖凝胶色谱属于排阻色谱，在化合物分离中，先被洗脱下来的为（）。 A 杂质 B 小分子化合物 C 大分子化合物 D 两者同时下来 4.当向蛋白质纯溶液中加入中性盐时，蛋白质溶解度（）。 A 增大 B 减小 C 先增大，后减小

D 先减小，后增大 5.下列不能提高发酵液过滤效率的措施是（）。 A 增大滤过面积 B 降低料液温度 C 加压或减压 D 加入助滤剂 6.下列方法中，哪项不属于改善发酵液过滤特性的方法 A 调节等电点 B 降低温度 C 添加表面活性物质 D 添加助滤剂 7.助滤剂应具有以下性质（） A 颗粒均匀、柔软、可压缩 B 颗粒均匀、坚硬、不可压缩 C 粒度分布广、坚硬、不可压缩 D 颗粒均匀、可压缩、易变形 8.在发酵液中除去杂蛋白质的方法，不包括（） A 沉淀法 B 变性法 C 吸附法 D 萃取法 9.下列关于速率区带离心法说法不正确的是（）

A 样品可被分离成一系列的样品组分区带 B 离心前需于离心管内先装入正密度梯度介质 C 离心时间越长越好 D 一般应用在物质大小相异而密度相同的情况 10.助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。以下不属于助滤剂的是（） A 氯化钙 B 纤维素 C 炭粒 D 硅藻土 11.细胞破碎的方法可分为机械法和非机械法两大类，下列不属于机械法的是（） A 加入金属螯合剂 B 高压匀浆法 C 超声破碎法 D 珠磨法 12.萃取操作是利用原料液中各组分（）的差异实现分离的操作。 A 溶剂中的溶解度 B 沸点 C 挥发度 D 密度 13.两相溶剂萃取法的原理为：

生化反应工程原理简答题

1补料分批培养主要应用在哪些情况中？ ①生长非偶联型产物的生产②高密度培养③产物合成受代谢物阻遏控制④利用营养缺陷型菌株合成产物⑤补料分批培养还适用于底物对微生物具有抑制作用等情况。⑥此外，如果产物黏度过高或水分蒸发过大使传质受到影响时，可以补加水分降低发酵液黏度或浓度。 2比较理想酶反应器CSTR型与CPFR型的性能？ 答： A停留时间的比较： 在相同的工艺条件下进行同一反应，达到相同转化率时，两者所需的停留时间不同，CSTR型的比CPFR型反应器的要长，也就是前者所需的反应器体积比后者大。另外，以对两反应器的体积比作图可知，随反应级数的增加，反应器的体积比急剧增加。 B酶需求量的比较： 对一级动力学： 转化率越高，CSTR中所需酶的相对量也就越大。另外，比值还依赖于反应级数，一级反应时其比值最大，0级反应时其比值最小。 C酶的稳定性：0级反应时，CSTR与CPFR内酶活力的衰退没有什么区别。但如果反应从0级增至一级，那么，两种反应器转化率下降的差别就变得明显。CPFR产量的下降要比CSTR快得多，因而CPFR中酶的失活比CSTR中更为敏感。但是，如上所述，在某些场合，操作条件相同，要得到同样的转化率，CSTR所需酶的数量远大于CPFR所需的量。 D反应器中的浓度分布： CSTR与CPFR中的底物浓度分布。由图可知，在CPFR中，虽然出口端浓度较低，但在进口端，底物浓度较高；CSTR中底物总处于低浓度范围。如果酶促反应速率与底物的浓度成正比，那么对于CSTR而言，由于整个反应器处于低反应速率条件下，所以其生产能力也低。

3试着分析目前连续式操作难以大规模应用的原因？ 连续培养的工业生产应用的受限原因（连续培养的应用主要集中在研究领域）。 (1)杂菌污染问题。因连续培养以长期、稳定连续运转为前提，在整个培养过程中，必需不断地供给无菌的新鲜培养基，好氧发酵时，必需同时供给大量的无菌空气，这两种供给的过程中极易带来杂菌的污染，长期保持连续培养的无菌状态非常困难。 (2)变异问题。因工业化生产所用菌株大都是通过人工诱变处理的高度变异株，在长期的连续培养过程中容易使回复突变菌株逐渐积累，最后取得生长优势。 (3)成本问题，为降低成本,其一要使原料以最大的转化率和最大的产率转化为产物；是使发酵终了液中含有尽可能高的产物浓度，以缩小产物分离提取系统的规模和操作的费用。一些发酵过程其产物的分离提取费用约占生产总成本的40%以上；而对于大多数抗生素和精细化学品的发酵生产，其本身就是一个高成本分离过程的生产过程。而在连续培养过程中，流出的发酵液中产物浓度一般比分批培养、流加培养的低，结果加重了分离提取的负荷，在生产成本上没有竞争力。 4简述动植物细胞培养的特点难点，并与微生物细胞培养相比较 动植物细胞培养： 是一项将动植物的组织、器官或细胞在适当的培养基上进行无菌培养的技术。 动物细胞培养的特性 许多基因产物不能在原核细胞内表达，它们需要经过真核细胞所特有的翻译后修饰，以及正确的切割、折叠后，才能形成与自然分子一样的功能和抗原性。这就使动物细胞一跃成为一种重要的宿主细胞，用以生成各种各样的生物制品。动物细胞体外培养具有明显的表达产物的优点，为传统微生物发酵所无法取代。

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）

大工14秋《建筑材料》开卷考试期末复习题

建筑材料期末复习资料 主题：期末复习资料 一、单项选择题 1、墙面抹石灰浆硬化时所发生的化学反应为（）。 A．石灰浆与空气中的二氧化碳及水分反应生成氢氧化钙 B．石灰浆与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙 C．石灰浆与空气中的氧反应生成氧化钙 D．石灰浆与空气中的氧及二氧化碳反应生成碳酸钙 答案：B 解析：本题考查的是石灰浆的硬化反应。实质是石灰浆与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙的过程。 2、混凝土强度等级C30表示混凝土立方体抗压强度（）为30MPa。 A．标准值 B．设计值 C．计算值 D．以上选项均不正确 答案：A 解析：混凝土的强度有抗压强度、抗拉强度、抗折强度等。其强度等级按立方体抗压强度标准值划分，采用符号C与立方体抗压强度标准值表示，计量单位为MPa。所谓立方体抗压强度标准值，是指按标准方法制作、养护的边长为150mm的立方体时间在28天龄期，用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。 3、将（）与适量的水拌合后变成二水石膏的过程称为石膏的水化。 A．无水石膏 B．半水石膏 C．一水石膏 D．以上选项均不正确 答案：B 解析：这是石膏水化反应的实质。

4、水泥的需水性是指水泥获得一定（）所用水量多少的性质。 A．强度 B．耐久性 C．硬度 D．稠度 答案：D 解析：水泥的需水性是指水泥获得一定稠度所需水量多少的性质。所谓稠度，是指水泥浆的稀稠程度。为使水泥的凝结时间、安定性等重要技术性能的测定具有可比性，水泥净浆以标准试验方法测试所达到统一规定的浆体可塑性程度。 5、已知混凝土的设计配合比为C∶S∶G∶W = 439∶566∶1202∶193，经现场测定砂子的含水率为3%，则1m3混凝土的砂子用量为（）kg。 A．452 B．583 C．1238 D．200 答案：B 解析：混凝土的设计配合比会显示出每立方混凝土中各材料的干燥质量。由配合比可知，所需干燥砂子的质量为566kg，由于砂子的含水率为3%，则所需湿砂的质量=566×（1+3%）=583kg。 6、为防止熟石灰中过火石灰颗粒的危害，石灰浆应在熟化池中静置（）天以上，称为“陈伏”。 A．7 B．14 C．21 D．28 答案：B 解析：这是石灰陈伏的定义，过火石灰会导致开裂等问题，影响工程质量，而在石灰的生产中过火石灰的产生是难免的，因此需要进行陈伏处理。 7、反应钢材的最大抗拉能力的是（）。 A．比例极限 B．弹性极限 C．屈服强度 D．极限强度

生化反应工程试卷

XX研究生课程考试试卷 （ XXXX 学年第 1 学期） 考试科目： 生物反应工程 （A卷） 考试班级： XXXXX 考试形式： 开 （开/闭卷） 考试时间： 120 分钟 考试人数： 命题人签名： 系分管领导签名： 1、请列出下列物理量的数学表达式 (5’) 停留时间 \ 呼吸商 \ 稀释率 \Da准数 \转化率 2、判断题(5’) 1、单罐连续培养稳态下，D=μ。( ) 2、流加培养达到拟稳态时，D=μ。( ) 3、单罐连续培养，在洗出稀释率下，稳态时罐内底物浓度为零。( ) 4、Da准数是决定固定化酶外扩散效率的唯一参数，Da准数越大，外扩散效率越高。( ) 5．酶经固定化后，稳定性增加，活性增大。( ) 3、简答题 (每题10’) 1．实验测得分配系数KP 分别为（a） KP > 1，（2） KP = 1，（3）KP < 1，试从概念上说明载体颗粒与反应液之间的固液界面处底物浓度的变化情况。 2.CSTR、PFR代表什么含义？比较CSTR型和PFR型酶反应器的性能。 3.莫诺方程与米氏方程的区别是什么？ 4、计算题(每题20’) 1.在甘露醇中培养大肠杆菌，其动力学方程为 g/(L·min)，已知cso =6 g/L, Yx/s=0.1。试求： (1)当甘露醇溶液以1L/min的流量进入体积为5L的连续操作搅拌槽式反应器（CSTR）中进行反应时，其反应器内细胞的浓度及其生长速率为多少? (2)如果要求大肠杆菌在CSTR内的生长速率达到最大，最佳的加料速率应为多少？大肠杆菌的生长速率为多大？

2.假设通过实验测定，反应底物十六烷烃中有2/3的碳转化为细胞中的碳。 计算下述反应的计量系数 (1) C16H34+aO2+bNH3→c(C4.4H7.3O0.86N1.2)+dH2O+eCO2 (2) 计算上述反应的得率系数Y X/S(g干细胞/g底物)和Y X/O(g干细胞/g 氧) 5、文献阅读归纳(20’) 用100-200字简述所附文献提及课题研究和发展情况。

生化分离技术复习部分题答案

一、名词解释： 1、梯度洗脱：在同一个分析周期中，按一定程度不断改变流动相的浓度配比，称为梯度洗脱。从而可以使一个复杂样品中的性质差异较大的组分能按各自适宜的容量因子k达到良好的分离目的。 或者答流动相由几种不同极性的溶剂组成，通过改变流动相中各溶剂组成的比例改变流动相的极性，使每个流出的组分都有合适的容量因子k'，并使样品种的所有组分可在最短时间内实现最佳分离。（可在离子交换层析中查)。 2、分辨率：是相邻两个峰的分开程度，用相邻两峰对应的洗脱体积之差比上两个半峰宽之和的平均值表示。 3、亲和层析：利用生物分子与其配体间特异性的、可逆性的亲和结合作用而对样品进行分离，配体被固定在载体上，特异性结合经过的与其亲和性的生物分子的一种层析技术。 4、等电聚焦：使电泳的介质中形成一个连续的、稳定并有一定范围的线性pH梯度，电泳时蛋白质等待分离的两性分子可以在这种pH梯度中迁移，直到迁移聚集于与其等电点（pI）相同的区域，从而形成一种分辨率极高的电泳聚焦效应。 5、盐析：增加中性盐浓度使蛋白质、气体、未带电分子溶解度降低，以致使电解质类物质从溶液里沉淀出来的一种作用现象。 附资料：它是蛋白质分离纯化中经常使用的方法，最常用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠和氯化钠等。 6、保留时间tR：从开始进样至柱出口处被测组分出现浓度最大值时所需的时间,称为保留时间。层析分离技术的一个参数。 7、双向电泳：等电聚焦电泳和SDS-PAGE的组合的电泳方法，即先进行第一向水平电泳——等电聚焦电泳（按照pI分离），然后再进行第二向垂直电泳——SDS-PAGE（按照分子大小），经染色得到的电泳图是个二维分布的蛋白质图。 8、密度梯度离心：在呈密度梯度的惰性介质中以一定的离心力进行离心，让各组分会依其密度分布在梯度中与其自身密度相同的液层中的依密度而分离的离心法。 附资料：密度梯度可以离心前预先制备(如叠加不同浓度蔗糖、甘油)或在离心中自然形成(如使用氯化铯时)。可用于分析型或制备型的离心分离。通常分为差速区带离心和等密度离心两种方式。 二、填空题（要点)： 2、最常用的几种蛋白质的沉淀方法:盐析法(中性盐沉淀)、有机溶剂沉淀、选择性沉淀(热变性沉淀和酸碱变性沉淀)、等电点沉淀、有机聚合物沉淀、聚电解质沉淀法、金属离子沉淀法。 4、细胞破碎的方法：1)物理：高压匀浆法、珠磨法、超声波破碎法、渗透压冲击法；2)化学：外加酶法、酶自溶法、化学试剂法。 5、聚丙烯酰胺凝胶单体：（一些资料）聚丙烯酰胺凝胶电泳简称为PAGE（Polyacrylamide gel electrophoresis） 聚丙烯酰氨凝胶电泳，是以聚丙烯酰胺凝胶作为支持介质的一种常用电泳技术。聚丙烯酰胺凝胶由单体丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺聚合而成，聚合过程由自由基催化完成。催化聚合的常用方法有两种：化学聚合法和光聚合法。化学聚合以过硫酸铵（AP）为催化剂，以四甲基乙二胺（TEMED）为加速剂。在聚合过程中，TEMED催化过硫酸铵产生自由基，后者

生化分离工程基本概念复习要点.

生化分离工程基本概念复习要点 一类 1、过滤是指利用多孔介质（滤布）截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法。速度和质量是过滤操作的指标，滤饼阻力是关键，故先多对滤液絮凝或凝聚处理，或加助滤剂如硅藻土等。 2、广泛用于生化实验室及生化工业的分离设备是离心机，根据其离心力大小可分为: 低速离心机、高速离心机和超离心机。细胞的分离一般可用低速离心机或高速离心机，蛋白质的分离一般要用超离心机。 3、膜在分离过程中功能：①物质的识别与透过；②相界面；3、反应场。 4膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程，按分离粒子大小进行分为微滤（MF）超滤（UF）反渗透（RO）透析（DS）电渗析（ED）和渗透气化（PV）等，其中传质推动力为压差和浓差，适合于有机物与水分离，共沸物分离的是渗透气化（PV）。 5、膜组件主要有管式、中空纤维、螺旋卷绕式、平板式，其共同的特点是尽可能大的膜表面积、可靠的支撑装置、可引出透过液、膜表面浓度差极化达到最小。 6、双水相萃取的特点为：平衡时间短、含水量高、界面张力低、为生物活性物质提供了温和的分离环境。操作简便、经济省时、易于放大。 7、液膜根据结构可分为多种，但具有实际应用价值的主要有三种乳状液膜、支撑液膜、流动液膜。 8、在双水相系统中，影响分配系数的主要因素有，成相聚合物分子质量和浓度、盐的种类和浓度、PH值、温度。 9、溶质、溶剂、萃取剂、萃取相、萃余相 10、超临界流体的密度接近于液体，这使它具有液体溶剂相当的萃取能力；超临界流体的粘度和扩散系数又于气体相近似，而溶剂的低粘度和高扩散系数的性质也是有利于传质。 11、离子交换树脂按活性基团不同可分为强酸性阳离子交换树脂在PH1~14范围内均可使用、弱酸性阳离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂只能在 PH<7的溶液中使用，按理化性质分类透明的凝胶型树脂，吸水后形成微细的空隙，失水后，孔隙消失。适用于吸附交换无机离子等小离子不透明的大孔型树脂外：孔径大，为永久性孔隙，可在非水溶涨下使用，善于吸附大分子有机物。 12、评价离子交换剂性能的重要参数是孔径大小、孔径分布、比表面积和孔隙率。 13、聚苯乙烯型离子交换树脂结构：骨架、活性基团、可交换离子。 14、树脂的交联度越大，则网眼越小，形成的树脂结构紧密，机械强度高。反应的速度慢，树脂的交联度一般为4-14％。 15、对离子交换树脂的选择原则是：被分离物质带正电荷，应采用阳离子交换树脂；强碱性离子宜用弱酸性树脂，弱酸性离子宜用强碱性树脂，吸附大分子离子选择交联度较低的树脂。 16、吸附分离技术的特点操作简便、设备简单、价廉、安全；常用于从大体积料液（稀溶液）中提取含量较少的目的物；不用或少用有机溶剂，吸附和洗脱过程中pH变化小，较少引起生物活性物质

生化分离技术(主要内容)

生化分离技术(主要内容) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

生化分离技术：描述回收生物产品分离过程原理和方法的术语，是指从动植物组织培养液或微生物发酵液中分离、纯化生物产品过程中所采用的方法和手段的总称。 生化分离过程是生物技术转化为生产力不可缺少的重要环节，其技术进步程度对生物技术的发展有着举足轻重作用，为突出其在生物技术领域中的地位和作用，常称它为生物技术 的下游工程。 分离纯化过程的难点：目的产物在细胞或反应液中含量不高，杂质种类多，数量大；杂质性质与产物相似；产物稳定性不高。 生化分离技术的主要种类：沉淀分离（盐析、有机溶剂沉淀、选择性变性沉淀、非离子聚合物沉淀）；膜分离（透析、微滤、超滤、纳滤、反渗透）；层析分离（吸附、凝胶、离子交换、疏水、反相、亲和层析）；电泳分离（SDS-PAGE、等电聚焦、双向电泳、毛细管电泳）；离心分离（低速、高速、超速离心分离技术）， 生化分离的特点：成分复杂；含量甚微；易变性/易被破坏；具经验性；均一性的相对性。 预处理需注意的条件：⑴温度尽可能低⑵提取液的量要保证“充分浸入”⑶加入足量酚类吸附剂⑷加入足量氧化酶抑制剂⑸搅拌转速要恰当⑹ pH控制在合适范围，一般5.5～7

细胞的破碎：用一定方法（机械/物理/化学/酶法）打开细胞壁或膜，使细胞内含物有效释放出来。 挤压：微生物细胞在高压下通过一个狭窄的孔道高速冲出，因突然减压而引起一种空穴效应，使细胞破碎。 沉淀：溶液中溶质由液相变成固相析出的过程。本质：通过改变条件使胶粒发生聚结，降低其在液相中的溶解度，增加固相中的分配率。作用：分离、澄清、浓缩、保存 盐溶：低浓度中性盐离子对蛋白质分子表面极性基团及水活度的影响，增加蛋白质与溶剂相互作用力，使其溶解度增大。 盐析：中性盐浓度增至一定时，水分子定向排列，活度大大减少，蛋白质表面电荷被中和，水膜被破坏，从而聚集沉淀。 有机溶剂沉淀法：使溶液的介电常数大大降低，从而增加带电粒子自身之间的作用力，易聚集沉淀；争夺酶、蛋白质等物质表面的水分子，破坏水化层，使分子易碰聚产生沉淀。 沉淀条件讨论：1. 温度；2. pH ；3. 浓度；4. 离子强度；5. 有机溶剂的选择；6. 多价阳离子的影响；7. 溶剂用量 膜分离或膜过滤定义：用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对两个或两个以上组分的溶质和溶剂进行分离、提纯和富集的方法。 膜：两相之间的一个不连续区间，是隔开两种流体的一个薄的阻挡层。 膜分离的特点：过程为常温过程；不发生相变；密闭系统中进行；产品不受污染；选择性好；适应性强；实现自动化操作。 项目膜类型操作压力分离机理适用范围技术特点不足之处 微滤(MF) 对称微孔膜 0.02～10μm 0.01 MPa～ 0.2 MPa 颗粒大小、 形状 含微粒或菌体溶 液的分离 操作简便，通水量大，工 作压力低，制水率高。 有机污染物的分 离效果较差。 超滤(UF) 不对称微孔膜 0.001～0.1μm 0.1 MPa～ 0.5 MPa 颗粒大小、 形状 有机物或微生物 溶液的分离 与微滤技术相似。与微滤技术相似。 纳滤(NF) 带皮层不对称复 合膜1～50 nm 0.5 MPa～ 2.5 MPa 优先吸附、 表面电位 硬水或有机物溶 液的脱盐 可对原水进行部分脱盐和 软化，生产优质饮用水。 常需预处理，工作 压力较高。 反渗透(RO) 带皮层不对称复 合膜＜1 nm 1.0 MPa～ 10 MPa 优先吸附、 溶解扩散 海水或苦咸水的 淡化 几乎可去除水中一切杂 质，包括悬浮物、胶体、 有机物、盐、微生物等。 工作压力高；制水 率低；能耗大。 按膜断面的物理形态：表面活性层（ 0.1~1μm，分离作用，其孔径和性质决定膜的分离特性，厚度决定传质速度）；多孔支撑层（100~200μm，机械支撑作用，对分离特性和传质速度影响很小） 表征膜性能的参数：孔的性质；水通量；耐压能力；pH适用范围；对热和溶剂的稳定性；截留分子量分布 膜的劣化：膜本身不可逆转的质量变化（化学性：水解、氧化；物理性：固结、干燥；生物性：微生物代谢产物）。 污染膜是否清洗的判据：进出口压力降；透水量或透水质量；定时清洗。 污染膜的常用清洗方法：机械方法；加起溶解作用的物质；加起氧化作用的物质；加起渗透作用的物质；切断离子结合作用。浓差极化：指外源压力迫使分子量较小的溶质通过薄膜，而大分子被截留于膜表面，并逐渐形成浓度梯度的现象。

大学期末复习试题资料整理生化期末复习资料

2016—2017学年度第一学期 食品科学与工程学院《生物化学》期末考试试卷 注意事项:1. 考生务必将自己姓名、学号、专业名称写在指定位置； 2. 密封线和装订线内不准答题。 一、名词解释 (共8小题,每小题2.5分,共20分,答案写在试题第8页) 1. 蛋白质的一级结构 2. 变构效应 3. 透析 4. 增色效应 5.糖酵解 6. 三羧酸循环 7.半保留复制 8. 激素水平代谢调节 二、填空题(共40空,每空0.5分,共20分) 1、蛋白质可受 酸 、 碱 、或 酶 的作用而水解,最后彻底水解为各种 氨基酸 的 混合物。 2、酶活性中心与底物相结合那些基因团称 结合基因 ,而起催化作用的那些基因团称 催化基因 。 3、核酸完全水解的产物是 磷酸 , 含氮碱基 和 戊糖 。 其中 含氮碱基 又可分为 嘌呤 碱和 嘧啶 碱。 4、大多数蛋白质中氮的含量较恒定,平均为__16_%,如测得1克样品含氮量为10mg,则蛋白质含量为 __6.25__%。

5、由于蛋白质分子中的酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸在分子结构中含有__共轭__双键,所以在波长__280nm__处有特征性吸收峰,该特点称为蛋白质的__紫外吸收__性质。 6、当非竞争性抑制剂存在时,酶促反应动力学参数如下Km__不变__,Vmax__降低__。 7、决定蛋白质的空间构象和生物学功能的是蛋白质的__一__级结构,该结构是指多肽链中__氨基酸残疾__的排列顺序。 8、最适温度__不是__酶的特征性常数,它与反应时间有关,当反应时间延长时,最适温度可以__降低__。 9、DNA分子中,两条链通过碱基间的__氢键__相连,碱基间的配对原则是A对__T__、__G__对__C__。 10、三羧酸循环过程中有_____4______次脱氢和_____2____次脱羧反应；该循环的三个限速酶是___柠檬酸合成酶___、____异柠檬酸脱氢酶____和___α—酮戊二酸脱氢酶____ 11、tRNA的三叶草型结构中,其中氨基酸臂的功能是__与氨基酸结合___,反密码环的功能是__识别并结合mRNA__。 12、DNA复制时,连续合成的链称为__前导链__链；不连续合成的链称为__后随链__链。 13、RNA的转录过程分为__起始___、___延长___和__终止__三个阶段。 14、糖异生的主要器官是线粒体。 三、单项选择题(共10小题,每小题1分,共10分) 1.下面好有两个羧基的氨基酸是( D ) A.精氨酸 B.甘氨酸 C.色氨酸 D.谷氨酸 2.下列叙述中不属于蛋白质一级结构内容的是( C ) A.多肽链中氨基酸残基的种类、数目、排列次序 B.多肽链中氨基酸残基的键链方式 C.多肽链中主肽链的空间走向,如a-螺旋 D.胰岛分子中A链与B链间含有两条二硫键,分别是A7-S-S-B7,A20-S-S-B19 3.下列辅因子中,不包含腺苷酸的辅因子是( C ) A.CoA B.NAD＋ C.FMN D.维生素C

生化反应工程试题

（1）微生物的热阻：微生物对热的抵抗力称为热阻。是指微生物在某一特 定条件(主要是温度和加热方式)下的致死时间。表征不同微生物对热抵抗能力强弱的指标。 （2）有效电子数：1摩尔碳源完全氧化时，所需的氧的摩尔数的4倍，称 为该基质的有效电子数。 （3）k L a ：以(C *-C)为推动力的体积溶氧系数(h -1) （4）混合：指的是相同停留时间、不同空间位置的物料之间的一种以达到 均匀状态为目的过程。 （5）停留时间：指反应物料从进入反应器时算起，至离开反应器时为止所 经历的时间。） （6）写出定义式： 细胞生长得率Yx/s=生成细胞的质量（干重）/消耗底物的质量 选择性 1.何为生化工程，生化工程的研究内容有哪些？ 生化工程全称是生物化学工程（Biochemical Engineering)，是为生物技术服务的化学工程。它是利用化学工程原理和方法对实验室所取得的生物技术成果加以开发，使之成为生物反应过程的一门学科，是生物化学与工程学相互渗透所形成的一门新学科。它应用工程学这一实践技术，以生物体细胞（包括微生物细胞、动物细胞、植物细胞）作为研究的主角、生物化学作为理论基础，从动态、定量、微观的角度，广泛而深刻地揭示了生物工业的过程。所以生化工程是化学工程的一个分支，也是生物工程的一个重要组成部分。 具体的研究内容： ① 原料预处理：即底物（酶催化反应中的作用物）或培养基(发酵过程中的底物及营养物，也称营养基质)的制备过程，包括原料的物理、化学加工和灭菌过程。 ②生物催化剂的制备：生物催化剂是指游离或固定化的活细胞或酶，微生物是最常用的活细胞催化剂，酶催化剂则从细胞中提取出来。 ③生物反应的主体设备：即生物反应器，凡反应中采用整体微生物细胞时，反应器则称发酵罐；凡采用酶催化剂时，则称为酶反应器。另还有适用于动植物细胞大量培养的装置。 ④生物化工产品的分离和精制：这一部分常称下游加工，是生化分离工程 ()S S a P S sp p -=

生化分离工程复习题2及答案教学提纲

生化分离工程复习题 2及答案

生化分离工程复习题 一、填空题 1. 生化分离过程主要包括四个方面：预处理、细胞分离、纯化、产品加工。 2. 发酵液常用的固液分离方法有沉淀法和结晶法等。 3. 膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜； 4. 离子交换分离操作中，常用的洗脱方法简单洗脱和梯度洗脱。 5. 等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其各种蛋白质等电点 的不同。 6. 典型的工业过滤设备有板框压滤机和转筒真空过滤机。 9. 超临界流体的特点是与气体有相似的扩散性能，与液体有相似的密度。 二、单选题 1．供生产生物药物的生物资源不包括（ D ） A. 动物 B. 植物 C. 微生物 D. 矿物质 2．下列哪个不属于初步纯化：( C ) A. 沉淀法 B. 吸附法 C. 亲和层析 D. 萃取法 3．HPLC是哪种色谱的简称（ C ）。 A. 离子交换色谱 B.气相色谱 C.高效液相色谱 D.凝胶色谱 4．其他条件均相同时，优先选用那种固液分离手段（ B ） A. 离心分离 B. 过滤 C. 沉降 D. 超滤 5．适合小量细胞破碎的方法是（ C ） A. 高压匀浆法 B. 超声破碎法 C. 高速珠磨法 D. 高压挤压法 6．有机溶剂沉淀法中可使用的有机溶剂为（ D ） A. 乙酸乙酯 B. 正丁醇 C. 苯 D. 丙酮 7．液-液萃取时常发生乳化作用，如何避免（ D ） A. 剧烈搅拌 B. 低温 C. 静止 D. 加热 8．盐析法与有机溶剂沉淀法比较，其优点是（ B ） A．分辨率高 B．变性作用小 C．杂质易除 D．沉淀易分离 9．工业上常用的过滤介质不包括（ D ） A. 织物介质 B. 堆积介质 C. 多孔固体介质 D. 真空介质 10．哪一种膜孔径最小（ C ） A. 微滤 B. 超滤 C. 反渗透 D. 纳米过滤 11．用于蛋白质分离过程中的脱盐和更换缓冲液的色谱是（ C ） A. 离子交换色谱 B. 亲和色谱 C. 凝胶过滤色谱 D. 反相色谱 12．“类似物容易吸附类似物”的原则，一般极性吸附剂适宜于从何种溶剂中吸附极性物质 （ B ） A．极性溶剂 B．非极性溶剂 C．水 D．溶剂 13．下列细胞破碎的方法中，哪个方法属于非机械破碎法( A ) A. 化学法 B. 高压匀浆 C. 超声波破碎 D. 高速珠磨 14．离子交换树脂适用（ A ）进行溶胀 A. 水 B. 乙醇 C. 氢氧化钠 D. 盐酸