生物分离工程
第一章绪论
1.生物分离的一般步骤
①不溶物的去除（固液分离）——预处理
包括过滤、离心、细胞破碎等，产物浓度和质量得到了提高。
②产物提取（浓缩）
产物初步纯化的过程。将目标产物与性质差异较大的杂质分开，可大幅提高产物浓度。
往往多单元协同操作，如吸附、萃取、沉淀、超滤等。以上分离过程不具备特异性，只是进行初分，除去主要杂质。
③产品的纯化
产物被高度纯化，除去与目标物性质接近的杂质。采用的技术具有产物的高选择性和杂质的去除性，即可以除去微量的杂质。如色谱、电泳、层析等。
④产品精制
将纯化的产品按要求制成商用成品。按商品要求的用途、纯度、剂型等进行最后加工。
如结晶、喷雾干燥、冷冻干燥等。
2.生物分离的基本原理是指根据混合物（包括原子、离子、分子、分子复合物、分子聚合体、和细胞、细胞碎片和颗粒等）中各种溶质间具有物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质和能够扩大这些差别的分离设备，实现各种物质的分离，或使被分离的目的产物得以纯化。
㈠物理学性质
①力学性质
溶质的密度、尺寸、大小和形状。利用这些力学性质的不同可进行颗粒（如细胞）的重力沉降，分子或颗粒的离心分离和膜分离。
②热力学性质
溶质的溶解度（液相固相平衡）、挥发度（气液相平衡）、表面活性剂及在相间的分配平衡行为的差异等性质，可进行蒸馏、蒸发、吸收、萃取、结晶、沉淀、泡沫分离、吸附和离子交换分离等。
③传质性质
粘度、分子扩散系数和热扩散现象等，利用传质速度的差异也可进行分离，如透析。
④电磁性质
溶质的荷电特性，如电荷分布、电离度、等电点和磁性等可采用电泳、电色谱、电渗析、离子交换、磁性分离等方法进行分离。
㈡化学性质
①化学热力学性质（化学平衡常数）
②反应动力学(反应速率)
③化学解离特性（激光激发作用极化、离子化）
㈢生物学性质
①生物分子识别：生物亲和作用；
②生物输送性质：生物膜输送；
③生物反应、控制：酶反应、免疫系统。
3.分离效率的评价标准
目标物浓缩程度→浓缩率分离纯化程度→分离因子回收效率→收率
第二章发酵液预处理和固液分离
1.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：
（1）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。
（2）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。
（3）尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）。
2.发酵液预处理的方法①加热法②调节悬浮液的pH值③助滤剂和反应剂
④杂蛋白的去除⑤高价无机离子的去除⑥凝聚和絮凝
3.凝聚是指在电解质作用下，由于胶粒之间扩散双电层电位下降，电排斥作用降低，破坏
胶体体系的分散状态，使之不稳定相互凝集成1mm左右块状凝聚体的现象。
4.凝聚价或凝聚值：使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（mmoL/L)，称为凝聚价或凝
聚值。电解质的凝聚能力用凝聚价或凝聚值来表示
5.常用的凝聚剂电解质有：硫酸铝 Al2(SO4)3?18H2O（明矾）;氯化铝 AlCl3?6H2O;
三氯化铁 FeCl3;硫酸亚铁 FeSO4·7H2O ；石灰；ZnSO4；MgCO3 6.絮凝：指在某些高分子絮凝剂的作用下，基于架桥作用，使胶粒交联成团、形成10mm
大小的较大絮凝团的过程。
7.絮凝剂：是一类易溶于水的高分子聚合物。
可分为四类：
①人工合成有机高分子聚合物: 如聚丙烯酰胺类衍生物、聚乙烯亚胺衍生物；聚丙烯酸
类和聚苯乙烯类衍生物。
②天然有机高分子聚合物:根据原料来源不同可分为淀粉类、纤维素类、植物胶类和聚
多糖类
③无机高分子聚合物: 有聚合铁系和铝系两大类
④微生物絮凝剂 : 包括直接利用微生物细胞的絮凝剂、利用微生物细胞壁代谢产物的
絮凝剂和克隆技术所获得的絮凝剂
8.影响絮凝效果的因素：①絮凝剂分子量和类型②絮凝剂用量③溶液pH
④搅拌时间⑤搅拌转速
9.混凝:包括了凝聚和絮凝机理的过程称为混凝。
10.助滤剂：一种不可压缩的多孔微粒
11.目前生物工业中常用的助滤剂是硅藻土，其次是珍珠岩粉、活性炭、石英砂、石棉粉、
纤维素、白土等。
12.助滤剂使用方法
①一种是在过滤介质表面预涂助滤剂；
②另一种是在发酵液中直接加入。此法要有一个搅拌槽，充分搅拌，以防沉淀。
③也可以两种方法同时使用。
13.发酵液预处理中高价无机离子的去除
㈠Ca2+的去除
一般加草酸，生成不溶性的草酸钙，还能使蛋白质絮凝凝固，提高滤液（也称为原液）质量。草酸价格较高，溶解度较小，用量大时，可用其可溶性盐，如草酸钠。应注意回收草酸。
㈡Mg2+的去除
加入三聚磷酸钠Na5P3O10，它和镁离子形成可溶性络合物后，即可消除对树脂的影响。
Na5P3O10+Mg2+→→→MgNa3P3O10+2Na+
㈢Fe3+的去除可加黄血盐使其形成普鲁士兰沉淀而除去
4Fe3+ + 3K4Fe(CN)6=Fe4[Fe(CN)6]3↓+ 12K+
14.发酵液预处理中杂蛋白的去除方法①沉淀法②变性法③吸附法
15.衡量过滤特性的主要指标是滤饼的质量比阻rB ，它表示单位滤饼厚度的阻力系数，决
定过滤的流速。
16.区分澄清过滤盒滤饼过滤
㈠澄清过滤
①介质为硅藻土、砂、颗粒活性炭、玻璃珠、塑料颗粒等，填充于过滤器内构成过滤
层，固体颗粒被阻拦式吸附，使滤液澄清。
②过滤介质起主要过滤作用。
③适用于固体含量少于0.1g/100mL，颗粒直径在5~100μm的悬浮液，如河水、麦芽
汁、酒类和饮料等的澄清。
㈡滤饼过滤
①过滤介质为滤布，当悬浮液通过滤布时，固体颗粒被滤布阻拦而逐渐形成滤饼。
②在滤饼过滤中，当滤饼至一定厚度时即起主要的过滤作用。
③适合于固体含量大于0.1%的悬浮液的过滤分离。
17.恒压下的过滤方程
恒压下，可压缩性滤饼的比阻应为常数。如过滤介质的阻力相对较小可以忽略不计， )
414(22-?
?=τμB B X r p
q q — 到时间τ
时通过单位过滤面积的滤液量，m 3；
ΔP — 压力差，Pa ；
μ— 滤液粘度，Pa ·s ；
rB — 滤饼的质量比阻，m/kg ；
X B — 通过单位体积滤液所形成的滤渣重量(干重),kg ／m 3；
τ — 过滤时间，s
18.错 流 过 滤又称切向流过滤（Cross-Flow Filtration ）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
19.错流过滤特点 ①收率高 （97-98%） ②质量好 ③减少处理步聚
④染菌罐也能进行处理 ⑤介质阻力大 ⑥不能得到干滤饼
⑦需要大的膜面积⑧目前适用于小分子的分离
20.离心分离是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程。
21.离心分离颗粒沉降速度公式 22()18p m p d u r ρρωη
-= 离心力Fc=ω2r
d － 颗粒直径； ρp － 颗粒密度；
ρm －液体介质密度； η － 液体介质粘度；
ω －旋转角速度；r －转轴中心到颗粒中心距离。
22.分离因数Fr （离心力强度）：离心力与重力的比值，表示粒子在离心机中产生的离心加速度与自由下降的加速度之比;
23.沉降系数S : 指物质在单位离心场的沉降速度，是关于蛋白质等生物大分子的一个重
要参数，一般用斯维德贝格（Svedberg ）单位表示，1S=10-13s 。
24.差速离心：采用逐渐增加离心速度或低速和高速交替进行离心，使沉降粒子，在不同离心速度及不同离心时间下分批分离的方法。
第三章细胞分离与胞内产物的溶解
1.机械破碎法又可分为
㈠高压匀浆破碎法（homogenization）
①原理：细胞悬浮液自高压室针形阀喷出时，每秒速度高达几百米，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高速剪切、碰撞及压力骤降，造成细胞破碎。
②适用范围：酵母和大多数细菌细胞的破碎；
㈡高速珠研磨破碎法（bead grinding）
①原理：细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于1mm）一
起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠子与细胞之间的互相剪切、碰撞，使细胞破碎，释放出内含物。
㈢超声波破碎法（ultrasonication）
①机理:一般认为在超声波作用下液体发生空化作用（cavitation),
液体中局部空穴的形成、增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，引起的粘滞性旋涡在细胞上造成了剪切力，使细胞内液体发生流动，从而使细胞破碎。
操作过程产生大量的热，因此操作需在冰水或外部冷却的容器中进行。
②超声波破碎的适用范围:超声波破碎是很强烈的破碎方法，适用于多数微生物的破
碎。一般杆菌比球菌易破碎，G-细菌比G+细菌易破碎，对酵母菌的效果较差。
3.酶解法的特点
㈠优点：①发生酶解的条件温和②能选择性地释放产物
③胞内核酸等泄出量少，细胞外形较完整
㈡缺点：①溶酶价格高②溶酶法通用性差（不同菌种需选择不同的酶)
③产物抑制的存在。
4.化学渗透法:某些化学试剂，如有机溶剂、变性剂、表面活性剂、抗生素、金属螯合剂等，可以改变细胞壁或膜的通透性（渗透性），从而使胞内物质有选择地渗透出来。
5.化学渗透法常用方法：①酸、碱处理法②表面活性剂③有机溶剂④EDTA螯合剂
6.化学渗透法特点：
㈠优点
①对产物释放有一定的选择性，可使一些较小分子量的溶质如多肽和小分子的酶蛋白
透过，而核酸等大分子量的物质仍滞留在胞内；
②细胞外形完整，碎片少，浆液粘度低，易于固液分离和进一步提取。
㈡缺点
①通用性差；
②时间长，效率低，一般胞内物质释放率不超过50%；
③有些化学试剂有毒。
④化学试剂的加入常会给随后产物的纯化带来困难，并影响最终产物纯度
7.物理法
㈠渗透压冲击法渗透压冲击是较温和的一种破碎方法
①将细胞放在高渗透压的溶液中（如一定浓度的甘油或蔗糖溶液），由于渗透压的作用，细胞内水分便向外渗出，细胞发生收缩，当达到平衡后，将介质快速稀释，或将细胞转入水或缓冲液中，由于渗透压的突然变化，胞外的水迅速渗入胞内，引起细胞快速膨胀而破裂。
②仅适用于细胞壁较脆弱的细胞或细胞壁预先用酶处理或在培养过程中加入某些抑制剂（如抗生素等），使细胞壁有缺陷，强度减弱。
㈡冻结-融化法
①将细胞放在低温下冷冻（约-15℃），然后在室温中融化，反复多次而达到破壁作
用。一方面能使细胞膜的疏水键结构破裂，从而增加细胞的亲水性能，另一方面胞内水结晶，形成冰晶粒，引起细胞膨胀而破裂。
②适用于细胞壁较脆弱的菌体，破碎率较低，需反复多次，此外，在冻融过程中可能引
起某些蛋白质变性。
㈢干燥法包括气流干燥、真空干燥、喷雾干燥、冷冻干燥
使细胞结合水分丧失，从而改变细胞的渗透性。当采用丙酮、丁醇或缓冲液等对干燥细胞进行处理时，胞内物质就容易被抽提出来。
①气流干燥主要适用于酵母菌，一般在25-30℃的气流中吹干；
②真空干燥多用于细菌。
③冷冻干燥适用于不稳定的生化物质
8.破碎率的测定方法
①直接测定法：采用染色法把破碎的细胞与未破碎的细胞区别开来。
如破碎的革兰氏阳性菌可染成革兰氏阴性菌的颜色；
采用革兰氏染色法染色酵母破碎液，完整的细胞呈紫色，而受损害的细胞呈亮红色。
②目的产物测定法：将破碎后的细胞悬浮液离心，测定上清液中目的产物含量或活性，
并与100%破碎率的标准值比较，计算其破碎率。
③导电率测定法：细胞破碎后，大量带电荷的内含物被释放到水相，使导电率上升。
9.包涵体：一种蛋白质不溶性聚集体，包括目标蛋白、菌体蛋白等。目标蛋白一级结构是
正确的，但立体结构是错误的，所以没有生物活性。
包涵体的形成原理：大肠杆菌中目标产物的表达水平过高，超过正常代谢水平，过多表
达产物聚集在细胞内，形成不溶性的包涵体。
10.包涵体获得几种常见的工艺路线
①工艺路线(一) 机械破碎(高压匀浆、高速珠磨) →离心提取包含体→加变性剂溶解
→除变性剂复性
②工艺路线（二）机械破碎→膜分离获得包涵体→加变性剂溶解包含体→除变性剂复性
③工艺路线（三）化学破碎（加变性剂）→离心除细胞碎片→除变性剂复性
11.目标蛋白的复性
复性方法：①稀释法除变性剂－加入大量水或缓冲液。②膜分离法除变性剂－透析、超滤、电渗析。③层析法：凝胶层析，高效疏水层析
蛋白质复性影响因素：①变性剂浓度②目标蛋白浓度；
③pH和离子强度；④氧化还原条件。
第四章沉淀法
1.沉淀法的目的：①通过沉淀达到浓缩的目的；
②沉淀方法可有选择地沉淀杂质或有选择地沉淀所需成分，初步纯化；
③将已纯化的产品由液态变成固态，加以保存或进一步处理。
2.盐析：在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等生物大分子物质在水溶液中的溶解度
降低，产生沉淀的过程。
3.盐析法机理
（1）破坏水化膜，分子间易碰撞聚集，将大量盐加到蛋白质溶液中，高浓度的盐离子有很强的水化力，于是蛋白质分子周围的水化膜层减弱乃至消失，使蛋白质分子因热运动碰撞聚集。
（2）破坏水化膜，暴露出憎水区域，由于憎水区域间作用使蛋白质聚集而沉淀，憎水区域越多，越易沉淀。
（3）中和电荷，减少静电斥力，中性盐加入蛋白质溶液后，蛋白质表面电荷大量被中和，静电斥力降低，导致蛋白溶解度降低，使蛋白质分子之间聚集而沉淀。
4.盐析的影响因素：①盐析用盐的选择②盐浓度③pH值④温度的影响⑤蛋白质浓度
5.盐析操作(加盐方式）硫酸铵的加入有以下几种方法：
①加入固体盐法用于要求饱和度较高而不增大溶液体积的情况；工业上常采用这种方
法，加入速度不能太快，应分批加入。搅拌可加速溶解和胶体溶液的破坏，有利于蛋白质的沉淀，但强烈搅拌会产生泡沫。引起蛋白质表面变性或活力下降，并会使沉淀破碎，形成细小颗粒，沉淀不完全，增加过滤的困难。所以搅拌需适中。
②加入饱和溶液法用于要求饱和度不高而原来溶液体积不大的情况；它可防止局部过
浓，但加量较多时，料液会被稀释。
③透析平衡法先将盐析的样品装于透析袋中，然后浸入饱和硫酸铵中进行透析，袋内饱
和度逐渐提高，达到设定浓度后，目的蛋白析出。该法优点在于硫酸铵浓度变化有连续性，盐析效果好，但程序烦琐，故多用于结晶。
6.用盐析法分离蛋白质的二种方法
盐析法分为两类，
①第一类叫Ks分段盐析法，在一定pH和温度下通过改变离子强度实现，（固定pH, 温
度，改变盐浓度），由于蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易产生共沉淀现象，用于早期的粗提液；
②第二种叫β分段盐析法，在一定离子强度下通过改变PH和温度来实现，（固定离子
强度，改变pH及温度），由于溶质溶解度变化缓慢，且变化幅度小，因此分辨率更高，用于后期进一步分离纯化和结晶。
7.原蛋白溶液体积为V，欲使其硫铵饱和度达到S，需加入饱和硫酸铵溶液的体积数？
X=V×S/(1-S)
X：应加入的饱和硫铵溶液的体积
V：原蛋白质的溶液的体积
S：应达到的硫铵饱和度
原来蛋白溶液的饱和度为S1，现希望其饱和度增加为S2，需加入多少体积的饱和硫酸铵溶液?
X=V× (S2- S1)/(1-S2)
X：应加入的饱和硫铵体积
V：原有溶液的体积
S1：原溶液硫铵的饱和度
S2：要达到的硫铵的饱和度
8.盐析法特点：①成本低，不需要特别昂贵的设备。②操作简单、安全。
③不会引起蛋白质变性，经透析去盐后，能得到保持生物活性的纯化蛋白质。
④分离效果不理想，通常只是作为初步的分离纯化，还需要结合其它的纯化方法。
9.等电点沉淀：在低的离子强度下，调pH至等电点，使蛋白质所带净电荷为零，降低了静
电斥力，而疏水力能使分子间相互吸引，形成沉淀的操作称为等电点沉淀
10.等电点沉淀的特点：
①等电点沉淀法操作十分简便，试剂消耗少，给体系引入的外来物(杂质)也少。
②收率低：等电点沉淀往往不完全。即等电点沉淀法往往不能获得高的回收率。
③分辨率较低：许多分子的等电点比较接近，容易发生共沉淀，所以分辨率较低。
11.等电点沉淀分离原理：不同的两性电解质具有不同的等电点，以此为基础可进行分离。
12.有机溶剂沉淀法:在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解
度，使其沉淀析出。
13.有机溶剂沉淀的特点：
㈠优点:①分辨能力比盐析法高，即蛋白质等只在一个比较窄的有机溶剂浓度下沉淀；
②沉淀不用脱盐，过滤较为容易；
㈡缺点:①对具有生物活性的大分子容易引起变性失活
②操作要求在低温下进行。③成本高
14.有机溶剂沉淀法机理①降低溶剂介电常数②破坏水化膜③相反力
15.常用的有机溶剂沉析剂：沉淀蛋白质和酶常用的是乙醇、甲醇和丙酮。
沉淀核酸、糖、氨基酸和核苷酸最常用的是乙醇。乙醇是最常用的沉淀剂。
16.溶剂浓度的计算 V=V0(S2-S1)/( 100-S2)
V--需加入的有机溶剂的体积；
V o--原溶液体积；
S1--原溶液中有机溶剂的浓度；
S2--需达到的有机溶剂的浓度；
17.亲和沉淀：它是利用蛋白质与特定的生物合成分子（免疫配位体、基质、辅酶等）之
间高度专一的相互作用而设计出来的一种特殊选择性的分离技术。
其沉淀原理不是依据蛋白质溶解度的差异，而是依据“吸附”有特殊蛋白质的聚合物的溶解度的大小。
18选择性变性沉淀法：选择一定的条件使溶液中存在的某些杂蛋白等杂质变性沉淀下来，
而与目的物分开。
原理：利用蛋白质、酶和核酸等生物大分子对某些物理或化学因素敏感性不同，有选择地使之变性沉淀，以达到分离提纯的目的。
19.选择性变性沉淀的方法：①利用表面活性剂或有机溶剂引起变性；
②利用对热的不稳定性，加热破坏某些组分，而保存另一些组分；③酸碱变性。
20.分离粘多糖的沉淀剂：①乙醇；②六烷基三甲基季胺溴化物(简称为CTAB)；
③十六烷基氯化吡啶
21.各种沉淀方法应用范围
①盐析法：多用于各种蛋白质和酶的分离纯化。
②有机溶剂沉淀法:多用于生物小分子、多糖及核酸的分离纯化,有时用于蛋白质沉淀。
③等电点沉淀法：用于氨基酸、蛋白质等两性物质的沉淀。多与其它方法结合使用。
④非离子多聚体沉淀法：用于分离生物大分子。
⑤生成盐复合物沉淀：用于多种物质(特别是小分子)
⑥选择性沉淀（热/酸碱变性沉淀）：多用于除去某些不耐热的和在一定pH值下易变性的杂蛋白。
第五章结晶法
1.结晶是从液相或气相中产生形状一定、分子(或原子、离子)有规则排列的晶体的现象。
2.结晶在生化制药中的重要意义
①结晶是一种纯化手段；②是一种固化手段 (从溶液中取得固体溶质）；
③分子呈规则性排列的晶体是生物活性物质高级结构以及结构与功能关系的研究材料。
3.生物大分子结晶特点
①生物大分子的运动和规则排列要比小分子物质困难得多，需要的时间和能量也较多。
②生物大分子具有形成晶体的能力，但这种能力与大分子结构和外形有很大关系。
③生物大分子的晶体常含有结晶水。
④生物大分子有共晶现象存在。
4.结晶的步骤:①过饱和溶液的形成;②晶核的形成;③晶体生长
其中，溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。
5.初级成核指过饱和溶液中的自发成核现象。包括均相成核（在没有外来表面的均相溶液
中）和非均相成核（在有外来表面的溶液中成核）
①发生区域：不稳定区（D区）
从r c=2σV m/RTlnα可知，r c越小越容易自发成核。因此，初级成核在不稳区内发生。
②无需晶种存在
③发生机理：胚种及溶质分子相互碰撞的结果。
6.二次成核：向介稳态过饱和溶液中加入晶种，会有新晶核产生，叫二次成核。
①在过饱和度较小的介稳区内不能发生初级成核。但如果向介稳态过饱和溶液中加入晶
种，就会有新的晶核产生。
②工业结晶操作均在晶种的存在下进行。因此，工业结晶的成核现象通常为二次成核。
③二次成核的机理尚不十分清楚，一般认为：在有晶体存在的悬浮液中，附着在晶体
上的微小晶体或会合分子受到流体流动的剪切作用，以及晶体之间的相互碰撞和晶体与器壁的相互碰撞而脱离晶体，形成新的晶核。剪切力成核和接触成核。
④二次成核速率：单位时间内在单位体积溶液中生成新晶核的数目。
7.影响晶体生长速度的因素
①杂质：杂质改变晶体和溶液之间界面的滞留层特性，影响溶质长入晶体、改变晶体外
形。杂质吸附会导致晶体生长缓慢。
②搅拌：加速晶体生长、加速晶核的生成；
③温度：促进表面化学反应速度的提高，增加结晶速度；
8.常用的工业起晶方法
①自然起晶法：将溶剂蒸发进入不稳定区形成晶核、当产生一定量的晶种后，加入稀溶
液使溶液浓度降至亚稳定区，新的晶种不再产生，溶质在晶种表面生长。
②刺激起晶法：将溶液蒸发至亚稳定区后，冷却，进入不稳定区，形成一定量的晶核，
此时溶液的浓度会有所降低，进入并稳定在亚稳定的养晶区使晶体生长。
③晶种起晶法：将溶液蒸发后冷却至亚稳定区的较低浓度，加入一定量和一定大小的晶
种，使溶质在晶种表面生长。该方法容易控制、所得晶体形状大小均较理想，是一种常用的工业起晶方法。
9.结晶的条件
①浓度：超过饱和浓度时
②纯度：不同的生化物质对结晶时纯度的要求差别很大，但总的来说纯度高对结晶是有
利的。一般希望结晶母液中目的物的纯度接近或超过50％。
③ pH值:一般说来,生物大分子在等电点附近溶解度低,有利于达到过饱和使晶体析出。
但有时某些大分子带有少量的净电荷对结晶是有利的,尤其是在希望得到较大晶体时。
④溶剂环境：结晶时溶剂系统的选择至关重要。好的溶剂能使结晶易于生成、长大，收
率高，纯度也好。
⑤温度：通常生物大分子的结晶温度多控制在0～20℃范围内，对富含有机溶剂的结晶
体系则要求更低的温度。
⑥时间和晶种：从不饱和到过饱和的调节过程须缓慢进行
10.结晶的方法
㈠盐析结晶法①向溶液中加入固体盐粉末②向溶液中加入饱和盐溶液。
㈡透析结晶法㈢有机溶剂结晶法㈣等电点结晶法
㈤温度诱导法㈥微量扩散法
11.提高晶体质量的方法晶体质量包括三个方面的内容：晶体大小、形状和纯度
①影响晶体大小的因素：过饱和度，温度、晶核质量、搅拌等
②影响晶体形状的因素：改变过饱和度、改变溶剂体系、杂质
③影响晶体纯度的因素：母液中的杂质、结晶速度、晶体粒度及粒度分布
第六章离子交换法
1.离子交换树脂的结构
其结构由三部分组成：
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。
2. 活性离子为阳离子，称阳离子交换树脂，与阳离子发生交换
活性离子为阴离子，称阴离子交换树脂，与阴离子发生交换
3.离子交换层析原理：
①主要依赖电荷间的相互作用，利用带电分子中电荷的微小差异而进行分离。
②选择适当条件可使一些溶质分子变成离子态，通过静电作用结合到离子交换剂上，而
另一些物质不能被交换，这两种物质就可被分离。
③带同种电荷的不同离子虽都可以结合到同一介质上，但由于带电量不同，与介质的结
合牢度不同，改变洗脱条件可依次被洗脱而达到分离的目的。
4. 离子交换树脂的分类按化学功能团分
①阳树脂，酸性基团，(弱酸性、强酸性)
②阴树脂，碱性基团， (弱碱性、强碱性)
◆活性离子H＋氢型阳树脂；
◆活性离子OH－羟型阴树脂；
◆活性离子为其它离子统称盐型树脂。
6.多糖基离子交换树脂采用生物来源稳定的高聚物――多糖做载体
7.离子交换树脂的理化性能①含水量②膨胀度③交联度④湿真密度
⑤交换容量⑥滴定曲线
8.影响树脂膨胀度的主要因素
㈠交联度
①树脂的膨胀度随交联度的增大而减小。
②树脂交联度大，树脂结构中线性舒展的活动性小，树脂骨架弹力较大，所以溶胀度
亦小。反之则大。
㈡活性基团的性质和数量
①树脂上活性基团的亲水性越强，膨胀度越大。
②若是相同的交联度，氢型树脂、弱酸型树脂比强酸树脂膨胀度小；
③活性基团数量越多，其溶胀度越大。
㈢活性离子的性质
①水合度：活性离子对膨胀度的影响是由于离子水合情况不同而引起的。活性离子的
水合程度愈大，树脂膨胀度降低。
②化合价：一般说来膨胀度随活性离子的价数升高而降低。
③半径：同价离子时，膨胀度则随离子半径的增大而减小。
㈣介质性质和浓度
①经水溶胀后的树脂，如和高浓度电解质溶液（如酸碱或盐溶液）接触时，渗透压作
用下由于水分子从树脂内部向外部转移，使树脂体积缩小。
②相反则会膨胀。
㈤骨架结构
①无机离子交换树脂因链的刚性，不易膨胀；有机离子交换树脂由于碳—碳链的柔韧
性及无定形的凝胶性质，膨胀系数较大。
②大孔离子交换树脂的交联度比较大，所含空隙又有缓冲作用，膨胀系数较小。
9.影响交换速度的因素
⑴树脂粒度：愈小越快
树脂粒度大则交换速度慢；减小颗粒无论对内扩散控制或外扩散控制都有利于交换速度的提高。
⑵交联度
①交联度越低、树脂越易膨胀，则树脂内部的扩散就越容易，交换速度越快。所以当
内扩散控制时，降低树脂交联度，可提高交换速度；
②交联度大，则树脂孔径小，离子运动阻力大，交换速度低。
⑶温度：越高越快。
交换体系温度高时，扩散系数大，离子扩散加快，则交换速度快。
⑷离子化合价与半径
离子在树脂中扩散时，离子与树脂骨架间存在库仑引力。离子化合价越高，这种引力越大，则扩散速度就愈小。
⑸离子大小：越小越快
①离子水合半径增大，交换速度下降。
②小粒子的扩散速率比较快，而大分子由于和树脂骨架碰撞，骨架变形因而扩散速度
变慢。
③另外，工业上可利用大分子和小分子在某种树脂上的交换速度不同而达到分离的目
的，这种树脂称为分子筛。
⑹搅拌速度
搅拌能影响膜扩散速度（外扩散），与交换速度正相关。在一定程度上，越大越快；
增至一定程度后影响逐渐变小。
⑺离子浓度
当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，交换速度越快；达一定程度后，交换速度不再随浓度而上升。
10.离子交换树脂的选择性影响因素：①离子水化半径②离子化合价③溶液的酸碱度
④交联度，膨胀度⑤辅助力⑥有机溶剂⑦离子强度
11.树脂再生：离子交换树脂(IONRESIN)使用一段时间后，吸附的杂质接近饱和状态，就要
进行再生处理，使之恢复原来的组成和性能。
第七章膜分离过程
1.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。
2.各种膜分离技术及分离机理
微滤、超滤、纳滤、反渗透相同点：
①以膜两侧压力差为推动力；②按体积大小而分离；
③膜的制造方法、结构和操作方式都类似。
微滤、超滤、纳滤、反渗透区别：
①膜孔径：微滤0.1-10μm > 超滤0.01-0.1μ > 纳滤0.001-0.01μm > 反渗透小于
0.001μm
②分离粒子：微滤截留固体悬浮粒子，固液分离过程；超滤、纳滤、反渗透为分子级
水平的分离；
③分理机理：微滤、超滤和纳滤为截留机理，筛分作用；反渗透机理是渗透现象的逆
过程
④压差：微滤、超滤和纳滤压力差不需很大0.1-0.6 MPa
3.几种膜分离技术的适用范围
4.膜的浓差极化①提高了渗透压，降低了水通量。②降低膜的截留率。
③产生结垢现象，造成物理堵塞，使膜失去透水能力。
5.影响膜过滤的各种因素①压力②浓度③温度④流速⑤其它因素
6.膜污染是指处理物料中的微粒，胶体或溶质大分子与膜存在物理化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附，沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。
膜的污染大体可分为①沉淀污染②吸附污染③生物污染
7.膜分离操作方法
⑴分批浓缩操作
①料液一次加入储槽中，以泵进行循环，同时有透过液流出，浓度逐渐增加，称为浓
缩模式。
②一般循环液的体积流速应为透过液的10倍以上，以便其以高速流过膜面。
③膜两侧的压力差由背压阀调节，应兼顾循环速度增大和通量。
⑵透析过滤料液中不断加入水或缓冲液
⑶连续操作将浓缩液不断排除到系统之外；可分为单级和多级操作，单级因膜组件中
溶质浓度一直保持在高位，透过通量低。
第八章萃取法
1.超临界流体萃取：利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状态下，与待分离的物料(液体或固体)接触，萃取出目的产物，然后通过降压或升温的方法，使萃取物得到分离。
2.超临界流体萃取特点：
①萃取和分离合二为一②压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数
③萃取温度低④临界CO2流体常态下是气体，无毒
⑤超临界流体的极性可以改变
超临界流体萃取常用的流体介质二氧化碳
3.反胶束萃取技术（Reversed micellar extraction）是近年来发展起来的一种新型萃取
分离技术，主要适合于蛋白质的提取和分离。
反胶束萃取技术常用的表面活性剂及相应的有机溶剂
AOT 环己烷、苯、四氯化碳
CTAB 己醇/异辛醇、己醇/辛烷
TOMAC 环己烷
Triton X 己醇/环己烷
卵磷脂苯、庚烷等
在反胶束萃取蛋白质的研究中，用得最多的是阴离子表面活性剂AOT（丁二酸-2-乙基己基酯磺酸钠）
4.反胶束萃取的原理
①静电引力：主要是蛋白质的表面电荷与反胶束内表面电荷（离子型表面活性剂）之间
的静电引力作用。
②空间位阻作用：增大反胶束极性核的尺寸，以减小大分子蛋白进入胶核的传质阻力。
③凡是能够引起静电引力，能够促使反胶束尺寸增大的因素均有利于提高分配系数。
5.影响反胶束萃取蛋白质的主要因素：
①与表面活性剂有关的因素：表面活性剂的种类、浓度、有机溶剂的种类、助表面活性
剂的种类及浓度、
②与水相有关的因素：pH值、离子的种类、离子强度
③与目标蛋白质有关的因素：蛋白质的等电点大小、浓度、表面电荷分布
④与环境有关的因素：系统的温度、压力
6.双水相萃取技术又称水溶液两相分配技术，利用物质在不相溶的两水相间分配系数的差
异进行萃取的方法。
7.双水相萃取的原理：溶质在两水相间的分配主要由其表面性质所决定，通过在两相间的
选择性分配而得到分离。
8.双水相萃取中悬浮粒子与其周围物质具有的复杂的相互作用：
①氢键②电荷力③疏水作用④范德华力⑤构象效应
9.影响双水相系统萃取的因素
①成相高聚物浓度－界面张力②成相高聚物的相对分子质量
③电化学分配④温度的影响
⑤疏水反应⑥生物亲和分配
生物分离工程期末考试试卷B
试卷编号： 一、名词解释题（本大题共3小题，每小题3分，总计9分） 1.Bioseparation Engineering：回收生物产品分离过程原理与方法。 2.双水相萃取：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相， 并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统(two aqueous phase system)。 利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质，Albertsson于50年代 后期开发了双水相萃取法(two aqueous phase extraction)，又称双水相分配法(two aqueous phase partitioning)。 3.电渗：在电场作用下，带电颗粒在溶液中的运动。 二、辨别正误题并改正，对的打√，错的打×（本大题共15小题，每小题2分，总计30分） 1.壳聚糖能应用于发酵液的澄清处理是由于架桥作用。错（不确定） 2.目前国内工业上发酵生产的发酵液是复杂的牛顿性流体,滤饼具有可压缩性。错 3.盐析仅与蛋白质溶液PH和温度有关，常用于蛋白质的纯化。错 4.超临界流体是一种介于气体和液体之间的流体，可用于热敏性生物物质的分离。 对 5.膜分离时，当截留率δ=1时,表示溶质能自由透过膜。错 6.生产味精时，过饱和度仅对晶体生长有贡献。对 7.阴离子纤维素类离子交换剂能用于酸性青霉素的提取。对 8.卡那霉素晶体的生产可以采用添加一定浓度的甲醇来沉淀浓缩液中的卡那霉 素。 9.凝胶电泳和凝胶过滤的机理是一样的。错 10.PEG-硫酸钠水溶液能用于淀粉酶的提取。对 11.乙醇能沉淀蛋白质是由于降低了水化程度和盐析效应的结果。对 12.冷冻干燥一般在-20℃—-30℃下进行，干燥过程中可以加入甘油、蔗糖等作为保 护剂。对 13.反相层析的固定相和流动相都含有高极性基团，可用来分离生物物质。错 14.大网格吸附剂由于在制备时加入致孔剂而具有大孔径、高交联度，高比表面积 的特点。错（不确定） 15.PEG沉淀蛋白质是基于体积不相容性。错 三、选择题（本大题共10小题，每小题2分，总计20分） 1.对于反胶束萃取蛋白质，下面说法正确的是：A A 在有机相中，蛋白质被萃取进表面活性剂形成的极性核里 B 加入助溶剂，可用阳离子表面活性剂CTAB萃取带正电荷的蛋白质 C 表面活性剂浓度越高越好 D 增大溶液离子强度，双电层变薄，可提高反胶束萃取蛋白质的能力 2.能进行海水脱盐的是：C A 超滤 B 微滤
生物分离工程答案1
《生物分离工程》练习题一（第1~3章） 一、选择题 1、下列物质不属于凝聚剂的有（ C ）。 A、明矾 B、石灰 C、聚丙烯类 D、硫酸亚铁 2、发酵液的预处理方法不包括（C ） A. 加热B絮凝 C.离心 D. 调pH 3、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 4、那种细胞破碎方法适用工业生产（ A ） A. 高压匀浆B超声波破碎 C. 渗透压冲击法 D. 酶解法 5、为加快过滤效果通常使用（ C ） A.电解质B高分子聚合物 C.惰性助滤剂 D.活性助滤剂 6、不能用于固液分离的手段为（ C ） A.离心B过滤 C.超滤 D.双水相萃取 7、下列哪项不属于发酵液的预处理：（ D ） A.加热 B.调pH C.絮凝和凝聚 D.层析 8、能够除去发酵液中钙、镁、铁离子的方法是（ C ） A．过滤B．萃取C．离子交换D．蒸馏 9、从四环素发酵液中去除铁离子,可用（ B ） A．草酸酸化B．加黄血盐C．加硫酸锌D．氨水碱化 10、盐析法沉淀蛋白质的原理是（ B ） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 11、使蛋白质盐析可加入试剂（ D ） A：氯化钠；B：硫酸；C：硝酸汞；D：硫酸铵 12、盐析法纯化酶类是根据（ B ）进行纯化。 A.根据酶分子电荷性质的纯化方法 B.调节酶溶解度的方法 C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法 D.根据酶分子专一性结合的纯化方法 13、盐析操作中，硫酸铵在什么样的情况下不能使用（ B ） A.酸性条件B碱性条件 C.中性条件 D.和溶液酸碱度无关 14、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 15、有机溶剂为什么能够沉淀蛋白质（ B ） A.介电常数大B介电常数小 C.中和电荷 D.与蛋白质相互反应 16、蛋白质溶液进行有机溶剂沉淀，蛋白质的浓度在（ A ）范围内适合。 A. 0.5％～2％B1％～3％ C. 2％～4％ D. 3％～5％ 17、生物活性物质与金属离子形成难溶性的复合物沉析，然后适用（ C ）去除金属离子。 A. SDS B CTAB C. EDTA D. CPC 18、单宁沉析法制备菠萝蛋白酶实验中，加入1%的单宁于鲜菠萝汁中产生沉淀，属于( D )沉析原理。 A盐析B有机溶剂沉析C等电点沉析D有机酸沉析 19、当向蛋白质纯溶液中加入中性盐时，蛋白质溶解度（ C ）
生物分离工程试题
山科大生物分离工程试题（ A ）卷 一、填充题（40分，每小题2分） 1. 生物产品的分离包括R ，I ，P 和P 。 2. 发酵液常用的固液分离方法有和等。 3. 离心设备从形式上可分为，，等型式。 4. 膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为，和； 5. 多糖基离子交换剂包括和两大类。 6. 工业上常用的超滤装置有，，和。 7. 影响吸附的主要因素有，，，，和。 8. 离子交换树脂由，和组成。 9. 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是；甲叉双丙烯酰胺的作用 是；TEMED的作用是； 10 影响盐析的因素有，，和； 11.在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有，和； 12.简单地说，离子交换过程实际上只有，和三个步骤； 13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir吸附方程，其形式为； 14. 反相高效液相色谱的固定相是的，而流动相是的；常用的固定相有和；常用的流 动相有和； 15.超临界流体的特点是与气体有相似的，与液体有相似的； 16.离子交换树脂的合成方法有和两大类； 17.常用的化学细胞破碎方法有，，，和； 18.等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其的不同； 19.离子交换分离操作中，常用的洗脱方法有和； 20. 晶体质量主要指，和三个方面； 三.计算题（30分） 1、用醋酸戊酯从发酵液中萃取青霉素，已知发酵液中青霉素浓度为0.2Kg/m3，萃取平衡常数为K=40，处理能力为H=0.5m3/h，萃取溶剂流量为L=0.03m3/h，若要产品收率达96%，试计算理论上所需萃取级数？（10分） 2、应用离子交换树脂作为吸附剂分离抗菌素，饱和吸附量为0.06 Kg（抗菌素）/Kg（干树脂）；当抗菌素浓度为0.02Kg/m3时，吸附量为0.04Kg/Kg；假定此吸附属于Langmuir等温吸附，求料液含抗菌素0.2Kg/m3时的吸附量（10分） 3、一种耐盐细胞其能积累细胞内低分子量卤化物，适应高渗透压，能在含有0.32mol/LNaCl, 0.02mol/LMgCl2, 0.015mol/LCaCl2, 0.01mol/LFeCl3 的培养基这培养，当其从含盐量高的培养基中转移至清水中，在数分钟内能将胞内
生物分离工程期末复习
生物分离工程复习题 第一章绪论 简答题： 1、简述生物分离技术的基本涵义及内容。 答：基本涵义：生物分离技术是指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。 内容主要包括：离心分离、过滤分离、泡沫分离、萃取分离、沉淀（析）分离、膜分离、层析（色谱）分离、电泳分离技术以及产品的浓缩、结晶、干燥等技术。 2、物质分离的本质是有效识别混合物中不同溶质间物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质和扩大这些差别的分离设备实现溶质间的分离或目标组分的纯化。请从物质的理化性质和生物学性质几个方面简述生物活性物质分离纯化的主要原理。 答：生物大分子分离纯化的主要原理是： 1）根据分子形状和大小不同进行分离，如差速离心与超离心、膜分离、凝胶过滤等； 2）根据分子电离性质（带电性）差异进行分离，如离子交换法、电泳法、等电聚焦法； 3）根据分子极性大小及溶解度不同进行分离，如溶剂提取法、逆流分配法、分配层析法、盐析法、等电点沉淀及有机溶剂分级沉淀等； 4）根据物质吸附性质的不同进行分离，如选择性吸附与吸附层析等； 5）根据配体特异性进行分离，如亲和层析法等。 填空题： 1.为了提高最终产品的回收率：一是提高每一级的回收率，二是减少操作 步骤。 2、评价一个分离过程效率的三个主要标准是：①浓缩程度②分离纯化程
度③回收率。 判断并改错： 原料目标产物的浓度越高，所需的能耗越高，回收成本越大。(×)改：原料目标产物的浓度越低。 选择题： 1. B 可以提高总回收率。 A.增加操作步骤 B.减少操作步骤 C.缩短操作时间 D.降低每一步的收率2．分离纯化早期，由于提取液中成分复杂，目的物浓度稀，因而易采用（ A ） A、分离量大分辨率低的方法 B、分离量小分辨率低的方法 C、分离量小分辨率高的方法 D、各种方法都试验一下，根据试验结果确定 第二章细胞分离与破碎 概念题： 过滤：是在某一支撑物上放多孔性过滤介质，注入含固体颗粒的溶液，使液体通过，固体颗粒被截留，是固液分离的常用方法之一。 离心过滤：使悬浮液在离心力作用下产生离心压力，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离，是离心与过滤单元操作的集成，分离效率更高。 填空题： 1.在细胞分离中，细胞的密度ρ S 越大，细胞培养液的密度ρ L 越小，则细 胞沉降速率越大。 2.过滤中推动力要克服的阻力有介质阻力和滤饼阻力，其中滤饼占主导作 用。 3.重力沉降过程中，固体颗粒受到重力，浮力，摩擦阻力的作用，当 固体匀速下降时，三个力的关系重力=浮力+摩擦阻力。 4.区带离心包括差速区带离心和平衡区带离心。
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《生物分离工程》复习题一（第1~3章） 一、选择题 1、下列物质不属于凝聚剂的有（C）。 A、明矾 B、石灰 C、聚丙烯类 D、硫酸亚铁 2、发酵液的预处理方法不包括（C） A. 加热B絮凝 C.离心 D. 调pH 3、其他条件均相同时，优先选用哪种固液分离手段（B） A. 离心分离B过滤 C. 沉降 D.超滤 4、那种细胞破碎方法适用工业生产（A） A. 高压匀浆B超声波破碎 C. 渗透压冲击法 D. 酶解法 5、为加快过滤效果通常使用（C） A.电解质B高分子聚合物 C.惰性助滤剂 D.活性助滤剂 6、不能用于固液分离的手段为（C） A.离心B过滤 C.超滤 D.双水相萃取 7、下列哪项不属于发酵液的预处理：（D ） A.加热 B.调pH C.絮凝和凝聚 D.层析 8、能够除去发酵液中钙、镁、铁离子的方法是（C） A．过滤B．萃取C．离子交换D．蒸馏 9、从四环素发酵液中去除铁离子，可用（B） A．草酸酸化B．加黄血盐C．加硫酸锌D．氨水碱化 10、盐析法沉淀蛋白质的原理是（B） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 11、使蛋白质盐析可加入试剂（D） A：氯化钠；B：硫酸；C：硝酸汞；D：硫酸铵 12、盐析法纯化酶类是根据（B）进行纯化。 A.根据酶分子电荷性质的纯化方法 B.调节酶溶解度的方法 C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法 D.根据酶分子专一性结合的纯化方法 13、盐析操作中，硫酸铵在什么样的情况下不能使用（B） A.酸性条件B碱性条件 C.中性条件 D.和溶液酸碱度无关 14、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 15、有机溶剂为什么能够沉淀蛋白质（B） A.介电常数大B介电常数小 C.中和电荷 D.与蛋白质相互反应 16、蛋白质溶液进行有机溶剂沉淀，蛋白质的浓度在（A）范围内适合。 A. 0.5％～2％B1％～3％ C. 2％～4％ D. 3％～5％ 17、生物活性物质与金属离子形成难溶性的复合物沉析，然后适用（C ）去除金属离子。 A. SDS B CTAB C. EDTA D. CPC 18、单宁沉析法制备菠萝蛋白酶实验中，加入1%的单宁于鲜菠萝汁中产生沉淀，属于(D )沉析原理。 A盐析B有机溶剂沉析C等电点沉析D有机酸沉析 19、当向蛋白质纯溶液中加入中性盐时，蛋白质溶解度（C ）
生物分离工程期末复习题
填空题 1. .根据吸附剂与吸附质之间存在的吸附力性质的不同，可将吸附分为物理吸附、化学吸附和交换吸附； 2. 比表面积和孔径是评价吸附剂性能的主要参数。 3. 层析操作必须具有固定相和流动相。 4. 溶质的分配系数大，则在固定相上存在的几率大，随流动相的移动速度 小。 5. 层析柱的理论板数越多，则溶质的分离度越大。 6. 两种溶质的分配系数相差越小，需要的越多的理论板数才能获得较大的 分离度。 7. 影响吸附的主要因素有吸附质的性质，温度，溶液pH值，盐的浓度和吸附物的浓度与吸附剂的用量； 8. 离子交换树脂由网络骨架（载体），联结骨架上的功能基团（活性基）和可交换离子组成。 9. 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是引发剂（提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚合所必需的自由基）；甲叉双丙烯酰胺的作用是交联剂（丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链）；TEMED的作用是增速剂（催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的聚合）； 10. 影响盐析的因素有溶质种类，溶质浓度，pH 和温度； 11. 在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有自然起晶法，刺激起晶法和晶种起晶法； 12. 简单地说离子交换过程实际上只有外部扩散、部扩散和化学交换反应三步；
13. 在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir 吸附方程，其形式为c K c q q 0+= 14. 反相高效液相色谱的固定相是 疏水性强 的，而流动相是 极性强 的； 15. 等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其 等电点 的不同； 16. 离子交换分离操作中，常用的洗脱方法有 静态洗脱 和 动态洗脱 ； 17. 晶体质量主要指 晶体大小 ， 形状 和 纯度 三个方面； 18. 亲和吸附原理包括 配基固定化 ， 吸附样品 和 样品解析 三步； 19. 根据分离机理的不同，色谱法可分为 吸附、离交、亲和、凝胶过滤色谱 20. 蛋白质分离常用的色谱法有 免疫亲和色谱法， 疏水作用色谱法 ， 金属螯合色谱法 和 共价作用色谱法 ； 21. SDS-PAGE 电泳制胶时，加入十二烷基磺酸钠（SDS ）的目的是消除各种待分离蛋白的 分子形状 和 电荷 差异，而将 分子量 作为分离的依据；加入二硫叔糖醇的目的是 强还原剂，破坏半胱氨酸间的二硫键 ； 22. 影响亲和吸附的因素有 配基浓度 、 空间位阻 、 配基与载体的结合位点 、 微环境 和 载体孔径 ； 23. 阳离子交换树脂按照活性基团分类，可分为 强酸性阳离子交换树脂 、 弱酸性 和 中强酸性 ；其典型的活性基团分别有 3 、 COOH - 、2)(OH PO -； 24. 阴离子交换树脂按照活性基团分类，可分为强碱性、 弱碱性 和 中强碱 性 ；其典型的活性基团分别有-+OH CH RN 33)(、2NH -、兼有以上两种基团； 25. 影响离子交换选择性的因素有 离子水合半径 、 离子价 、 离子强度 、 溶液pH ，温度 、溶液浓度 、 搅拌速率 、和 交联度、膨胀度、颗粒大小 ；
生物分离工程
（最好能有时间过过ppt） 生物分离工程第一章绪论 1.定义：生产粗原料的过程及其之后的目标产物的分离纯化过程，即下游加工过程； 2.下游加工过程：目标产物的分离纯化。包括目标产物的提取、浓缩、纯化及成品化等 3.特点及其重要性：(1)发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液； (2)培养液是多组分的混合物；(3)生化产物的稳定性差——易引起产物失活；(4)对最终产品的质量要求很高。 4.下游加工过程的一般流程:(1)下游加工过程的一般流程;（2）初步纯化;（3）高度纯化与精制;（4）成品加工 5.分离效率的评价:目标产品的浓缩程度/分离纯化程度/回收率 6.提高回收率的方法：（1）提高每步回收率 ，（2）减少操作步骤；（3）开发新型高效的分离方法 第二章发酵液预处理和固液分离 首先要进行培养液的预处理和固液分离，才能进行后续操作： 对于胞外产物，可先将菌体或其他悬浮杂质去除，才能从澄清的滤液中提取代谢产物。 对于胞内产物，首先富集菌体，再进行细胞破碎和碎片分离，然后提取胞内产物。 1.发酵液的基本特性：发酵产物浓度较低，大多为1-10%； 悬浮物颗粒小，细胞的相对密度与培养液相似；固体粒子可压缩性大；液相粘度大，大多为非牛顿型流体，不易过滤；悬浮状态稳定：双电层、水化膜、布朗运动成分复杂，杂质较多。 2.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尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）。 3.预处理手段：絮凝与凝聚处理过程就是将化学药剂预先投加到悬浮液中，改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，使其聚集起来,增大体积以便固液分离。常用于菌体细小而且黏度大的发酵液的预处理中。其余手段：加热，调节pH。 凝聚：胶体粒子在中性盐促进下脱稳相互聚集成大粒子（1mm）， 机理：1）中和粒子表面电荷; 2）消除双电层结构;3）破坏水化膜。 胶体双电层结构：发酵液中菌体表面带有负电荷，由于静电引力使溶液中反离子被吸附在其周围，在界面上形成了双电层。正离子同时受到使它们均匀分布的热运动影响，具有离开胶粒表面的趋势。对带负电性菌体的发酵液，高价阳离子的存在，可压缩扩散层的厚度，促使ζ电位迅速降低，而且化合价越高，这种影响越显著。 电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩尔／升），称为凝聚价或凝聚值。Schulze－Hardy法则（叔采-哈代）：反离子的价数越高，凝聚价越小，即凝聚能力越强。 絮凝：使用絮凝剂（天然和合成的大分子量聚电解质）将胶体粒子交联成网，形成10mm大小絮凝团的过程。絮凝剂主要起架桥作用。机理：架桥作用。 4.加热作用：发酵液预处理最简单最常用的方法。加热能改善发酵液的操作特性。只适用于对热较稳定的液体。注意加热温度与时间，不影响产物活性和细胞的完整性。 5.影响发酵液固液分离的因素：1）发酵液中悬浮粒子的大小； 2）发酵液的黏度viscosity，粘度越大，固液分离越困难。 6.板框压滤机：其过滤推动力来自泵产生的液压或进料贮槽中的气压。1）广泛应用于培养基制备的过滤及霉菌、放线菌、酵母菌和细菌等多种发酵液的固液分离。适合于固体含量1-10%的悬浮液的分离。 2）板框式压滤机在过滤时，悬浮液由离心泵或齿轮泵经滤浆通道打人框内，滤液穿过滤框两侧滤布，沿相邻滤板沟槽流至滤液出口，固体则被截留于框内形成滤饼。滤饼充满滤框后停止过滤。 3）优点：过滤面积大，结构简单，价格低，动力消耗少，对不同过滤特性的发酵液适应性强。它最重要的特征是通过过滤介质时产生的压力降可以超过0.1MPa,这是真空过滤器无法达到的。 4）缺点：不能连续操作，设备笨重，劳动强度大，卫生条件差，非过滤的辅助时间较长。 7.错流过滤原理：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。目前适用于小分子的分离。 特点：收率高（97-98%）、质量好、减少处理步聚、染菌罐也能进行处理、介质阻力大、不能得到干滤饼、需要大的膜面积。
生物分离工程期末复习资料
第一章 1．生物分离工程的一般过程P4 答：①发酵液的预处理主要采用凝聚和絮凝等技术来加速固相，液相分离，提高过滤速度。过滤、离心是其最基本的单元操作。 ②产物的提取采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作。 ③产物的精制常采用色谱分离技术，有层析、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱。 ④成品的加工处理浓缩、结晶、干燥 第二章 一、概念： 1.发酵液的预处理：指采用凝聚和絮凝等技术来加速固相、液相分离，提高过滤速度。 2.凝集（凝聚）：指在投加的化学物质（如水解的凝聚剂，铝、铁的盐类或石灰等）作用下，发酵液中的 胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。 3.絮凝：指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成粗大絮凝团的过程。 4.离心分离：指在离心场的作用下，将悬浮液中的固相和液相加以分离的方法。主要用于颗粒较细的悬 浮液和乳浊液的分离。（分为差示离心、均匀介质离心、密度梯度离心、等密度梯度离心和平衡等密度离心。） 5.等电点沉淀法：利用蛋白质等两性化合物在等电点时溶解度最低，易产生沉淀的性质，用酸化剂或碱化 剂调节发酵液的pH，使其达到菌体蛋白的等电点而产生沉淀。 二、填空： 1、按过滤时料液流动方向的不同，分为常规过滤和错流过滤。 2、可溶性杂蛋白的去除法包括：等电点沉淀法、热处理法、化学变性沉淀法和吸附法 三、问答 1、发酵液的一般特征？ ①组成大部分为水； ②发酵产物的浓度较低； ③发酵液中的悬浮固形物主要是菌体和蛋白的胶状物； ④含有培养基中的残留成分，如无机盐类、非蛋白质大分子及其降解产物； ⑤含有其他少量代谢副产物；
⑥含有色素、毒性物质。热原质等有机杂质。 2、常用的絮凝剂有什么？ 无极絮凝剂：Al2(SO4)3·18H2O (明矾)、氯化钙、氯化镁碱式氯化铝、高分子无机聚合物等。 有机絮凝剂：壳多糖及其衍生物、明胶、丙烯酰胺类、聚苯乙烯类、聚丙烯酰类聚乙烯亚胺类。 3、影响絮凝效果的因素？ 答：①絮凝剂的种类； ②絮凝剂浓度； ③ pH; 最关键因素，影响絮凝剂活性基团的解离度。 ④搅拌转速和时间。 4、发酵液预处理的方法？ 答：①凝聚和絮凝方法 ②加热法 ③调节PH法 ④加水稀释法 ⑤加入助滤剂法 ⑥加吸附剂法或加盐法 ⑦高价态无机离子去除法 Ca2+——草酸、草酸钠→形成草酸钙沉淀 Mg2+——三聚磷酸钠(Na5P3P10)→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物 Fe3+——黄血盐(K4Fe(CN)6) →普鲁士蓝淀 ⑧可溶性杂蛋白的去除法 3、VB12发酵液絮凝预处理的研究 答：由正交试验确定影响絮凝的主要因素，结果表明，最佳絮凝条件：絮凝剂为聚合氯化铝、加入体积分数7%，pH6、搅拌速度14r/min、搅拌时间45s。通过加压过滤实验，得到絮凝后
生物分离工程期末复习题
填空题 1. 为了提高最终产品的回收率一是（提高每步分离效率），二是（减少分离步骤）。 2. 评价一个分离过程效率的三个主要标准是：（浓缩率），（分离系数）和（产品回收程度） 3?生物产品的分离过程包括发酵液的预处理和（液固分离），（产品的提取），（产品的精制） 和（产品的加工处理）。 4?生化反应所起的作用是产生目的产物，指标是（产率）和（转化率），而生物分离解决的 是如何从反应液中获取这些物质，涉及的是（收率）和（纯度）。 5?生物分离的主要任务：从发酵液和细胞培养液中以（最高的效率），（理想的纯度）和（最小的能耗）把目的产物分离出来。 6?生物分离过程的特点包括：（生物分离过程的体系特殊），（生物分离过程的工艺流程特殊），（生物分离过程的成本特殊）。 7. 物质分离的本质是识别混合物中不同溶质间（物理），（化学）和（生物）性质的差别利用 能识别这些差别的（分离介质）和扩大这些差别的（分离设备） 8. 性质不同的溶质在分离操作中具有不同的（传质速率）和或（平衡状态） 9. 平衡分离是根据溶质在两相间（分配平衡）的差异实现分离；溶质达到分配。平衡为扩散 传质过程，推动力仅取决于系统的（热力学性质）。 10. 差速分离是利用外力驱动溶质迁移产生的（速度差）进行分离的方法。 1. 在细胞分离中，细胞的密度越（大），细胞培养液的密度越（小），则细胞沉降 2. 区带离心包括（差速）区带离心和（等密度）区带离心。
3. 为使过滤进行的顺利通常要加入（惰性助滤剂）。 4. 发酵液常用的固液分离方法有（离心）和（过滤）等。 5?常用离心设备可分为（离心沉降）和（离心过滤）两大类； 6?常用的工业絮凝剂有（无机絮凝剂）和（有机絮凝剂）两大类。 7. 工业生产中常用的助滤剂有（硅藻土）和（珍珠岩粉）。 8. 重力沉降过程中，固体颗粒受到（重力），（浮力），（摩擦阻力）的作用， 固体匀速下降时，三个力的关系（重力=浮力+摩擦阻力）。 9. 发酵液预处理的方法包括：（凝集），（絮凝），（加热法）；（调节pH法），（加水稀释法），加入（助滤剂）和（吸附剂）。 10. 发酵液中胶粒保持稳定的原因：（双电层）和（蛋白质周围水化层）结构。 11. 发酵液预处理过程中的相对纯化主要包括去除（高价态无机离子），（可溶性杂蛋白质），（色素）和（多糖类物质）。 12. 发酵液中杂蛋白的去除方法主要有（等电点沉淀法），（热处理法）和（化学变性沉淀法）。 13. 差速区带离心用于分离（大小）不同的颗粒，与颗粒（密度）无关。等密度区带离心包 括（预形成梯度密度离心）和（自形成梯度密度离心）两种方式。离心达到平衡后，样品颗粒的区带形状和平衡位置（不再发生变化）。 1?单从细胞直径的角度，细胞（直径越小），所需的压力或剪切力越大，细胞越 2. 常用的化学细胞破碎方法有（.酸碱法），（盐法），（表面活性剂处理），（有机溶剂法）和（螯合剂）。 3. 包涵体的溶解需要打断蛋白质分子和分子间的（共价键），（离子键），疏水作用及静电 作用等，使多肽链伸展。因此，包涵体的溶解需要强的变性剂，如（8mol/L尿素）和（6mol/L 盐
生物分离工程题库+答案
《生物分离工程》题库 一、填充题 1. 生物产品的分离包括R 不溶物的去除 ，I 产物分离 ，P 纯化 和P 精 制 ； 2. 发酵液常用的固液分离方法有 过滤 和 离心 等； 3. 离心设备从形式上可分为 管式 ， 套筒式 ， 碟片式 等型式； 4. 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 ； 5. 多糖基离子交换剂包括 离子交换纤维素 和 葡聚糖凝胶离子交换剂 两大类； 6. 工业上常用的超滤装置有 板式 ， 管式 ， 螺旋式和 中空纤维式 ； 7. 影响吸附的主要因素有 吸附质的性质 ， 温度 ， 溶液pH 值 ， 盐的浓度 和 吸附物的浓度与吸附剂的用量 ； 8. 离子交换树脂由 网络骨架 （载体） ， 联结骨架上的功能基团 （活性基） 和 可 交换离子 组成。 9. 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是 引发剂（ 提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚 合所必需的自由基） ； 甲叉双丙烯酰胺的作用是 交联剂（丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作 用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链） ； TEMED 的作用是 增速剂 （催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的 聚合 ）； 10 影响盐析的因素有 溶质种类 ， 溶质浓度 ， pH 和 温度 ； 11.在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有 自然起晶法 ， 刺激起晶法 和 晶种起晶法 ； 12.简单地说离子交换过程实际上只有 外部扩散 、内部扩散 和化学交换反应 三步； 13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir 吸附方程，其形式为c K c q q 0+= 14.反相高效液相色谱的固定相是 疏水性强 的，而流动相是 极性强 的；常用的固定相有C 8 辛烷基 和 十八烷基C 18 ；常用的流动相有 乙腈 和 异丙醇 ； 15.超临界流体的特点是与气体有相似的 粘度和扩散系数 ，与液体有相似的 密度 ； 16.离子交换树脂的合成方法有 加聚法 和 逐步共聚法 两大类；
生物分离工程试卷C
一、填空题。（2*12） 1、萃取利用在两个互不相溶的液相中各种组分_____的不同，从而达到分离的目的。 2、液膜的膜相组成有_____________ 3、超临界流体萃取的典型流程有______________。 4、细胞破碎是破坏_________和______。 5、在非机械法破碎细胞的方法中增溶法是利用__________溶解细胞壁。 6、蛋白质沉淀的屏障有______和________用盐析法来分级沉淀目标产物时进一步纯化时常用____________。蛋白质沉淀的屏障有_____和_______。 7、蛋白质的常用沉淀技术有__________；________；_______；______；______ 8、蛋白质沉淀的屏障有_____和_______ 9、阳离子交换树脂含____。（选填酸性基团或碱性基团） 10、不对称膜表面为_____，起_____作用；下面是_______，起________作用。 11、表征膜性能的参数主要有______和_______。 12、吸附色谱，分配色谱，离子交换色谱，凝胶色谱和亲和色谱分别依据________，___，_______,_______物化原理进行分离的。 二、选择题。（2*8） 1、反胶团是向有机溶剂中加入一定浓度（）形成的 A、水 B、盐溶液 C、有机溶液 D、表面活性剂 2、差速-区带离心中密度梯度液中最大介质密度必须()样品中粒子的最小密度。 A、小于 B、大于 C、等于 D、都可以 3、高压匀浆法适用于下列那种细胞的破碎（） A、团状或丝状菌 B、包含体 C、质地坚硬的亚细胞 D、革兰氏阴性菌 4、Ks盐析法是改变体系的（）进行盐析的方法。 A、pH B、温度 C、盐浓度 D、同时改变温度和pH 5、平衡区带离心是根据各组分（）形成区带. A、密度差 B、浓度差 C、平衡系数差 D、速度差 6、强阴离子交换剂的交换容量与pH的关系，下述哪个选项正确。（） A、随pH增大而增大 B、随pH增大而减小 C、与pH无关 D、随pH减小而增大 7、下列以压力差为推动力的膜中用于分离悬浮颗粒和病毒的是（）。 A、纳滤 B、反渗透 C、微滤 D、超滤 8、渗透是以（）为推动力的。 A、压力差 B、浓度差 C、静电引力 D、溶质分压差 三、名词解释。（3*4’） 1、双水相萃取： 2、液膜萃取： 3、RCF： 四、简答题。(34’) 1、简述生物分离工程的内容及任务。(5’) 2、简述凝聚和絮凝作用差异。（6’） 3、改善发酵液过滤特性的方法有哪些？(5’) 4画出生物分离流程与单元操作(6’) 5．、在离子交换色谱中，对pI=5.2的蛋白，选择哪种类型离子交换剂并简述理由。(6’) 6、提高亲和色谱操作容量的方法有哪些？(6’) 五、计算题。（2*7’）
生物分离工程期末总复习
第一章绪论 一、生物分离工程在生物技术中的地位？ 二、生物分离工程的特点是什么？ 1．产品丰富产品的多样性导致分离方法的多样性 2．绝大多数生物分离方法来源于化学分离 3．生物分离一般比化工分离难度大 3.生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？ 三、生物分离过程一般分四步： 1.固-液分离（不溶物的去除） 离心、过滤、细胞破碎 目的是提高产物浓度和质量 2.浓缩（杂质粗分） 离子交换吸附、萃取、溶剂萃取、反胶团萃取、超临界流体萃取、双水相萃取 以上分离过程不具备特异性，只是进行初分，可提高产物浓度和质量。 3．纯化 色谱、电泳、沉淀 以上技术具有产物的高选择性和杂质的去除性。 4．精制结晶、干燥 四、在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？ （1）产品价值 （2）产品质量 （3）产物在生产过程中出现的位置 （4）杂质在生产过程中出现的位置 （5）主要杂质独特的物化性质是什么？ （6）不同分离方法的技术经济比较 上述问题的考虑将有助于优质、高效产物分离过程的优化。 五、.生物分离效率有哪些评价指标？ 1.目标产品的浓缩程度——浓缩率m 2．系数α回收率REC 第二章细胞分离与破碎
1．简述细胞破碎的意义 一、细胞破碎的目的 由于有许多生化物质存在于细胞内部，必须在纯化以前将细胞破碎，使细胞壁和细胞膜受到不同程度的破坏（增大通透性）或破碎，释放其中的目标产物，然后方可进行提取。 二、细胞破碎方法的大致分类 破碎方法可归纳为机械破碎法和非机械破碎法两大类，非机械破碎法又可分为化学（和生物化学）破碎法和物理破碎法。 1．机械破碎 处理量大、破碎效率高速度快，是工业规模细胞破碎的主要手段。 细胞的机械破碎主要有高压匀浆、研磨、珠磨、喷雾撞击破碎和超声波破碎等。 2．化学（和生物化学）渗透破碎法 （1）渗透压冲击法（休克法）（2）酶溶（酶消化）法 3．物理破碎法 1）冻结－融化法（亦称冻融法）（2）干燥法 空气干燥法真空干燥法冷冻干燥法喷雾干燥法 三、化学渗透法和机械破碎法相比有哪些优缺点？ 化学渗透破碎法与机械破碎法相比优点：化学渗透破碎法比机械破碎法的选择性高，胞内产物的总释放率低，特别是可有效地抑制核酸的释放，料液的粘度小，有利于后处理过程。 化学渗透破碎法与机械破碎法相比缺点：化学渗透破碎法比机械破碎法速度低，效率差，并且化学或生化试剂的添加形成新的污染，给进一步的分离纯化增添麻烦。 第三章初级分离 一、常用的蛋白质沉淀方法有哪些？ 盐析沉淀,等电点沉淀,有机溶剂沉淀,热沉淀 二、影响盐析的主要因素有哪些？ （1）离子强度：Ks和β值, 强度越大,蛋白质溶解度越小； （2）蛋白质的性质:因相对分子质量和立体结构而异,结构不对称、相对分子质量大的蛋白质易于盐析； （3）蛋白质的浓度：蛋白质浓度大，盐的用量小，共沉作用明显，分辨率低；蛋白质浓度小，盐的用量大，分辨率高；2.5%～3.0% 时最适合； （4）pH值：通常调整到pI附近，盐浓度较大会对等电点产生较大影响，pH对不同蛋白质的共沉影响；
《生物分离工程》复习内容提要
2009级《生物分离工程》复习内容提要 第一章绪论：重点节：第二节、第三节 1、生物分离工程的一般流程Page4 2、生物分离纯化工艺过程的选择依据Page5 3、生物分离过程的特点Page6 第二章发酵液的预处理：重点节：第一节 1、发酵液的一般特性Page9 2、发酵液预处理的要求Page10-11 3、发酵液预处理的方法Page11-16 4、凝集&絮凝Page11-12 5、转筒真空过滤机的结构和工作原理Page27-28 第三章细胞分离技术：重点节：第二节
1、差速离心&密度梯度离心Page31 2、比较不同细胞破碎方法（机械法、化学法、物理法和酶溶法）的原理和优缺点Page34-39 3、比较珠磨法、高压匀浆法和超声波细胞破碎法的优缺点Page34-36 4、细胞破碎的方法主要有哪些？选择破碎方法时应考虑哪些因素？（自己总结） 5、蛋白质复性及其主要复性方法（稀释与透析、色谱、反胶束）Page41-45 第四章沉淀技术：重点节：第三节 1、盐析的原理Page51 2、K s和β分级盐析法Page52 3、什么是饱和度？盐析沉淀操作曲线的制作实验步骤Page54 4、盐析操作计算Page53-54 5、主要的沉淀方法（盐析、有机溶剂、等电点、变性沉淀等）及其优缺点比较Page27-28
第五章萃取技术：重点节：第二节（二）、第三节（二、三）、第四节（一、二、四）、第六节（一、二）、第八节（一、二、三、四） 1、萃取分配系数、相比、萃取分离系数Page65 2、单级萃取、多级逆流萃取、多级错流萃取理论收率和萃余率的计算Page67-70 3、物理萃取&化学萃取Page72-73 4、水相条件如何影响有机溶剂萃取过程Page73-74 5、有机溶剂萃取剂的选择原则Page74 6、解释双水相相图Page81 7、常用的双水相系统有哪些？Page80-81 8、什么是道南电位Page82，试述道南平衡理论在双水相萃取、纳滤膜分离机制和离子交换 树脂分离机制解释中的应用。（自己总结） 9、影响双水相分配系数的主要因素有哪些？Page83-84
生物分离工程复习题一(第1-9章16K含答案)
1、下列物质不属于凝聚剂的有（C）。 A、明矾 B、石灰 C、聚丙烯类 D、硫酸亚铁 2、发酵液的预处理方法不包括（C） A. 加热B絮凝 C.离心 D. 调pH 3、其他条件均相同时，优先选用哪种固液分离手段（B） A. 离心分离B过滤 C. 沉降 D.超滤 4、那种细胞破碎方法适用工业生产（A） A. 高压匀浆B超声波破碎 C. 渗透压冲击法 D. 酶解法 5、为加快过滤效果通常使用（C） A.电解质B高分子聚合物 C.惰性助滤剂 D.活性助滤剂 6、不能用于固液分离的手段为（C） A.离心B过滤 C.超滤 D.双水相萃取 7、下列哪项不属于发酵液的预处理：（D ） A.加热 B.调pH C.絮凝和凝聚 D.层析 8、能够除去发酵液中钙、镁、铁离子的方法是（C） A．过滤B．萃取C．离子交换D．蒸馏 9、从四环素发酵液中去除铁离子，可用（B） A．草酸酸化B．加黄血盐C．加硫酸锌D．氨水碱化 10、盐析法沉淀蛋白质的原理是（B） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 11、使蛋白质盐析可加入试剂（D） A：氯化钠；B：硫酸；C：硝酸汞；D：硫酸铵 12、盐析法纯化酶类是根据（B）进行纯化。 A.根据酶分子电荷性质的纯化方法 B.调节酶溶解度的方法 C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法 D.根据酶分子专一性结合的纯化方法 13、盐析操作中，硫酸铵在什么样的情况下不能使用（B） A.酸性条件B碱性条件 C.中性条件 D.和溶液酸碱度无关 14、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 15、有机溶剂为什么能够沉淀蛋白质（B） A.介电常数大B介电常数小 C.中和电荷 D.与蛋白质相互反应 16、蛋白质溶液进行有机溶剂沉淀，蛋白质的浓度在（A）范围内适合。 A. ％～2％B1％～3％ C. 2％～4％ D. 3％～5％ 17、生物活性物质与金属离子形成难溶性的复合物沉析，然后适用（C ）去除金属离子。 A. SDS B CTAB C. EDTA D. CPC 18、单宁沉析法制备菠萝蛋白酶实验中，加入1%的单宁于鲜菠萝汁中产生沉淀，属于(D )沉析原理。 A盐析B有机溶剂沉析C等电点沉析D有机酸沉析
生物分离工程计算
三、问答题 1、什么是生物技术下游加工过程？ 从发酵液或酶反应液或动植物细胞培养液中提取、分离、纯化、富集生物产品的过程。 2、针对分离对象而言，生物分离过程有何特点 （1）发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液：发酵液中生物产品的浓度很低，而杂质含量却很高，如发酵液 (0.1-10g/L) 或培养液(5-50mg/L)，青霉素（4.2%）、庆大霉素（0.2%）、干扰素（<50ug/ml，0.005%）胰岛素0.002%。这使分离所需能量以及产品价格大大提高。 （2）培养液是多组分的混合物：培养液是一个复杂的多相体系，含有菌体、未消耗尽的固体培养基等固体成分和大量的液相；未消耗完的培养基成分，包括各种无机盐和有机物；除所需产物外，还含有其他副产物以及色素等杂质，有些杂质的性质与产物很接近。很难通过单一手段将产物分离和纯化。 （3）生化产品的稳定性差：许多发酵产品具有生理活性，很容易变性失活，如原料液中常存在降解目标产物的蛋白酶、菌体也可能自溶、容易被杂菌污染：遇热、极端pH 值、有机溶剂会引起失活或分解，特别是蛋白质的生物活性与一些辅因子、金属离子的存在和分子的空间构型有关。甚至剪切力也会影响空间构型和使分子降解，对蛋白质的活性有很大影响，因此，分离过程中的pH值、温度和搅拌等条件必须特别注意。发酵液放罐后，应及时快速操作，要求采用快速的分离纯化方法除去影响目标产物稳定性的杂质。 （4）对最终产品的质量要求高：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、无致敏原等。 3、生物分离工程的一般步骤是什么？各步骤中的单元操作主要有哪些？ 一般包含四个步骤，如图所示。 预处理中有加热、调pH、絮凝等单元操作；细胞分 离中有沉降、离心、过滤、错流过滤等操作步骤；细胞破 碎中有均质化、研磨、溶胞等单元操作；细胞碎片分离中 有离心、萃取、过滤、错流过滤等单元操作；初步纯化中 有沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；高度纯化中有层 析、离子交换、亲和、疏水、吸附、电泳等单元操作；成 品加工中有无菌过滤、超滤、冷冻干燥、喷雾干燥、结晶等单元操作。 4、生物分离过程的选择准则是什么？
ZXM生物分离工程期末复习
概念题： 萃取： 利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法称为萃取。 亲和吸附：亲和吸附是吸附单元操作的一种，它是利用亲和吸附剂与目标物之间的特殊的化学作用实现的高效分离手段。亲和吸附剂的组成包括：惰性载体、手臂链、特异性亲和配基。 超临界流体萃取：是利用超临界流体具有的类似气体的扩散系数，以及类似液体的密度（溶解能力强）的特点，利用超临界流体为萃取剂进行的萃取单元操作。 等电点沉淀法：蛋白质在等电点下的溶解度最低，根据这一性质，在溶液中加入一定比例的有机溶剂，破坏蛋白质表面的水化层和双电层，降低分子间斥力，加强了蛋白质分子间的疏水相互作用，使得蛋白质分子得以聚集成团沉淀下来。 反渗透：在只有溶剂能通过的渗透膜的两侧，形成大于渗透压的压力差，就可以使溶剂发生倒流，使溶液达到浓缩的效果，这种操作成为反渗透。 流动相：在层析过程中，推动固定相上待分离的物质朝着一个方向移动的液体、气体或租临界体等，都称为流动相。 离子交换平衡：当正反应、逆反应速率相等时，溶液中各种离子的浓度不再变化而达平衡状态，即称为离子交换平衡。 凝聚：在电解质作用下，破坏细胞菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使胶体粒子聚集的过程。 分配系数：在一定温度、压力下，溶质分子分布在两个互不相溶的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度为一常数叫分配系数。 絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。 过滤：是在某一支撑物上放过滤介质，注入含固体颗粒的溶液，使液体通过，固体颗粒留下，是固液分离的常用方法之一。 吸附：是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。 离心过滤：使悬浮液在离心力场作用下产生的离心力压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离，是离心与过滤单元操作的集成，分离效率更高。 有机溶剂沉淀：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出。 膜分离：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
《生物分离工程》复习题(解答版)说课讲解
《生物分离工程》复习题(解答版)
《生物分离工程》复习题 《绪论细胞分离》 1.在细胞分离中，细胞的密度ρS越大，细胞培养液的密度ρL越小，则细胞沉降速率越大。 2.表示离心机分离能力大小的重要指标是 C 。 A.离心沉降速度 B.转数 C.分离因数 D.离心力 3.过滤中推动力要克服的阻力有介质阻力和滤饼阻力，其中滤饼占主导作用。 4.简答：对微生物悬浮液的分离（过滤分离），为什么要缓慢增加操作压力？ 5.判断并改错：在恒压过滤中，过滤速率会保持恒定。（×）改：不断下降。 6.简答：提高过滤效率的手段有哪些? 7.判断并改错：生长速率高的细胞比生长速率低的细胞更难破碎。(×)改：更易破碎。 8.简答：采用哪种方法破碎酵母能达到较高的破碎率？ 9.简答：蛋白质复性收率低的主要原因是什么？ 10.简答：常用的包含体分离和蛋白质复性的工艺路线之一。 11. B 可以提高总回收率。 A.增加操作步骤 B.减少操作步骤 C.缩短操作时间 D.降低每一步的收率 12.重力沉降过程中，固体颗粒不受 C 的作用。 A.重力 B.摩擦力 C.静电力 D.浮力 13.过滤的透过推动力是 D 。 A.渗透压 B.电位差 C.自由扩散 D.压力差 14.在错流过滤中，流动的剪切作用可以 B 。 A.减轻浓度极化，但增加凝胶层的厚度 B.减轻浓度极化，但降低凝胶层的厚度
C.加重浓度极化，但增加凝胶层的厚度 D.加重浓度极化，但降低凝胶层的厚度 15.目前认为包含体的形成是部分折叠的中间态之间 A 相互作用的结果。 A.疏水性 B.亲水性 C.氢键 D.静电 16.判断并改错：原料目标产物的浓度越高，所需的能耗越高，回收成本越大。(×)改：原料目标产物的浓度越低。 17.菌体和动植物细胞的重力沉降操作，采用 D 手段，可以提高沉降速度。 A.调整pH B.加热 C.降温 D.加盐或絮状剂 18.撞击破碎适用于 D 的回收。 A.蛋白质 B.核酸 C.细胞壁 D.细胞器 19.重力沉降过程中，固体颗粒受到重力，浮力，摩擦阻力的作用，当固体匀速下降时，三个力的关系重力=浮力+摩擦阻力。 20.为了提高最终产品的回收率：一是提高每一级的回收率，二是减少操作步骤。 21.评价一个分离过程效率的三个主要标准是：①浓缩程度②分离纯化程度③回收率。 22.区带离心包括差速区带离心和平衡区带离心。 23.差速区带离心的密度梯度中最大密度 B 待分离的目标产物的密度。 A.大于 B.小于 C.等于 D.大于或等于 24.简答：管式和碟片式离心机各自的优缺点。 25.单从细胞直径的角度，细胞越小，所需的压力或剪切力越大，细胞越难破碎。 《沉淀》 1.防止蛋白质沉淀的屏障有蛋白质周围的水化层和双电层。