生物工程习题样本

生物分离工程习题

一、名词解释

滤饼过滤:

若悬浮液中固体颗粒的体积百分数大于1%, 则过滤过程中在过滤介质表面会形成固体颗粒的滤饼层, 这种过滤操作称为饼层过滤。

深床过滤:

当悬浮液中固体颗粒的百分数在0.1%以下且固体颗粒的粒度很小时, 若以小而坚硬的固体颗粒堆积生成的固定床作为过滤介质, 将悬浮于液体中的固体颗粒截留在床层内部且过滤介质表面不生成滤饼的过滤称为深层过滤。

萃取

利用溶质在互不混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技术。液-固萃取

用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程称为固-液萃取, 也称浸取( Leaching) 或浸出。

液-液萃取

用溶剂从溶液中抽提物质叫液-液萃取, 也称溶剂萃取。经典的液-液萃取指的是有机溶剂萃取。

溶剂萃取法

利用液体混合物各组分在某有机溶剂中的溶解度的差异而实现分离的。

双水相萃取

分配系数K

是指在一定温度、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, 它在两相的浓度之比为一常数K

分离因数

在某一萃取系统中,溶质A的分配系数与溶质B的分配系数之比表示为β＝K

A ／K

B

,

β越大, A、 B的分离效果越好, 即产物与杂质越容易分离。

微波提取

利用样品中目标物分子在微波电磁场的作用下, 从原来的热运动状态转为跟随微波交变电磁场而快速排列取向, 将微波能量转化为样品内的能量, 从而加速目标物从固相进入溶剂相的过程。

超声提取

利用超声技术,使植物细胞壁及生物体破裂, 导致胞内物质释放、扩散、溶解, 从而加速目标物从固相进入溶剂相的过程。

吸附分离技术

利用固体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,以除去有害成分或分离回收有用目标产物的过程。

离子交换技术

经过溶液中带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换, 利用其静电作用力的差异而达到分离纯化的方法。

吸附平衡

一定条件下, 流体( 液体) 与吸附剂接触, 流体中的吸附质被吸附剂吸附, 经足够长时间后, 吸附质在两相中的含量不再改变, 即吸附质在流体和吸附剂上的分配达到一种动态平衡, 称为吸附平衡。

吸附等温线

实验测定一定温度下的吸附平衡数据, 绘制成吸附剂上吸附质的吸附量与流体中吸附质浓度的关系曲线。

色谱分离技术

是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。

阻滞因数( 比移值)

在薄层层析中,某溶质斑点到原点的距离与溶剂前沿到原点距离之比.又称为R

,

f,

越大, 溶质随流动相移动快, 被洗脱速率也就越快。

R

f,

凝胶色谱

基于分子大小不同而进行分离的一种分离技术, 又称凝胶过滤、凝胶渗透过滤、分子筛过滤、阻滞扩散层析或排阻层析。

亲和色谱

利用固定相配基与生物大分子之间的特殊生物亲和力的不同实现分离的。广泛用于酶、抗体、核酸、激素等生物大分子以及细胞、细胞器、病毒等物质的分离与纯化。

特异性洗脱

利用含有与亲和配体或目标产物具有亲和结合作用的小分子化合物溶液作为洗脱剂, 经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

经过调节洗脱液的pH、离子强度、离子种类或温度等理化性质降低目标产物的亲和吸附作用, 是较多采用的洗脱方法。

膜分离技术:

利用具有一定选择性透过的过滤介质进行物质分离的技术。膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程, 近似于筛分过程。

结晶

物质以晶体的型态从溶液、熔融混合物或蒸气中析出的过程称为结晶(crystallization), 结晶是生物化工生产中, 获得纯固态物质的一种重要的分离方法, 是传质分离过程的一种单元操作。

蒸发结晶

一般是经过加热蒸发溶剂, 使溶液由不饱和变为饱和, 再继续蒸发溶剂, 溶质就呈晶体析出。蒸发结晶, 常见于分离提纯溶解度随温度变化相对较小的溶质。

降温结晶

经过加热溶液(同时蒸发溶剂), 使溶液由不饱和变为饱和, 再降低饱和溶液的温度, 溶质则呈晶体析出。降温结晶, 常见于分离提纯溶解度随温度变化较大的溶质。重结晶法

选用对结晶物难溶而对杂质易溶的溶剂和条件, 对粗结晶物进行再次结晶。

溶解度曲线

在一定压强下, 以物质的溶解度对温度作图, 得到的曲线称为溶解度曲线。在结晶操作中, 溶解度及溶解度曲线是我们分离多组分溶液的理论依据。

二、简答题

1.简述晶体形成过程

⑴介质达到过饱和状态

晶体从溶液中形成, 不论是经过减少溶剂量还是经过降低温度, 首先须使其介质达到过饱和状态。

⑵晶核的形成

当介质达到过饱和状态后, 溶液中便产生细小晶粒( 称为晶核) 。晶核的形成是晶体生长过程必不可少的核心。

⑶晶体的生长

溶质在过饱和度推动力的作用下, 向晶核运动, 并在其表面有序堆积, 使晶核或晶种不断长大形成晶体。

2.结晶溶剂选择原则

⑴不能与溶质有化学反应, 不影响生物分子活性

⑵有较高的温度系数

⑶易于用溶解度差异或温度影响除去杂质

⑷其它考虑因素: 操作要方便、安全、回收及成本

3、晶体形成的条件

(1)物质特性: 形成晶体的先决条件。分子越小越易结晶,分子越大越难结晶。许多盐类、

尿素、各种有机酸、单糖、核苷酸、氨基酸、维生素、辅酶、双

糖等小分子物质易形成结晶。

(2)溶质的纯度: 越纯越易。多数蛋白质和酶必须达到50％才能结晶;

(3)溶液饱和度: 过饱和溶液容易形成晶体;

4.影响晶体形成的因素有哪些

1) 温度

温度影响溶质或杂质溶解度, 温度还影响晶体形态;

2) pH值: 影响溶质溶解度,进而影响晶体形成;

3) 结晶时间: 结晶时间长, 晶体大, 纯度高

4) 搅拌速度: 过快易造成溶解、晶体损坏。工业上选用5～15 r/m

5.膜污染常见的清洗技术

(1)物理清洗:反冲洗,气液混合振荡清洗,机械刮除等;

(2)化学清洗: 碱性清洗剂,酸性清洗剂,表面活性剂等;

(3)生物清洗: 利用具有生物活性清洗剂清洗, 生物剂固定在膜上, 使膜具有抗污染能力。

6. 色谱分离技术的特点和缺点

(1) 分离效果高;(2) 应用范围广;(3) 选择性强;(4) 设备简单

色谱法的缺点是处理量小、操作周期长、不能连续操作。

7.凝胶色谱法及其原理

凝胶色谱是基于分子大小不同而进行分离的一种分离技术, 又称凝胶过滤

七原理是利用小分子物质可在凝胶颗粒间隙中扩散外, 还能够进入凝胶颗粒的微孔中, 如此不断地进入和扩散, 小分子物质的下移速度落后于大分子物质, 从而使样品