生化分离工程复习
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。
生化分离技术原理及应用复习提纲
《生物分离工程》复习题1、什么是等电点沉淀？调节溶液的 pH至溶质的等电点，溶质所带净电荷为零时，其分子间的吸引力增加，分子相互吸引，把该溶质从溶液中沉淀出来，即等电点沉淀2、什么是微滤？微滤（micfiltation，MF)是以多孔细小薄膜为过滤介质，靠膜两侧的压力差来对物质进行选择性透过，达到膜分离的目的。
微滤膜的孔径分布范围在0.05〜 10um之间；采用的压力一般在0.05〜0.5MPa范围内。
3、什么是超滤？超滤（ultafiltationUF)是利用膜两侧的压力差为动力将分子有选择地透过膜的过程，透过膜的分子除溶剂水外，还可以将溶质中的小分子（如无机盐等）通过膜，因此它属于一种“膜分离”过程。
超滤的分离介质与微滤膜类似，但孔径更小，为0 001〜0.05um，采用的压力常为0.1〜1.0MPa。
4、什么是反萃取？反萃取（backextraction):将萃取液和反萃取剂（含无机酸或碱的水溶液、水等）相接触，使某种被萃取到有机相的溶质转人水相，可看作是萃取的逆过程。
5、什么是溶剂萃取溶剂萃取：利用物质在互不相溶的两相溶剂中溶解度的不同，将物质从一相溶剂转移到另一相溶剂中，从而进行分离、浓缩和提纯目的产物的方法．6、什么是色谱技术？色谱技术是一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构含有固定相和流动相，根据物质在两相间的分配行为不同，经过多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸…），达到分离的目的。
7、什么是膜分离技术？膜分离技术利用膜的选择性（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。
8、什么是生化分离技术？生化分离技术是指从发酵液或酶中，分离纯化生物产品的过程。
它是生物技术转化为生产力不可缺少的重要环节，又称为生物技术下游加工技术。
9、发酵产品预处理特点？利用微生物发酵生产各种发酵产品，由于菌种不同和发酵醪特性不同，其预处理方法和提取、精制方法的选择也有差异。
生化分离工程重点
第一章绪论1、生物工程学的概念，生物工程学的研究领域。
2、生物分离工程的概念。
3、生物分离加工过程按工艺流程顺序可分为四个主要阶段：发酵液的预处理、提取、精制和成品加工。
第二章发酵液的预处理1、发酵液的一般特征有哪些？发酵液预处理的目的和要求有哪些？2、发酵液预处理的方法有哪些？并简述各种方法的原理和特点？3、发酵液过滤的目的是什么？影响发酵液过滤速度的因素有哪些？第三章细胞分离技术1、常用细胞分离方法有哪些？并说明其原理。
2、什么是细胞破碎和细胞破碎率？细胞破碎的方法主要有哪些？其原理各是什么?3、什么是包含体？包含体形成的原因有哪些？包含体的溶解常用的试剂有哪些？4、蛋白质复性常用的方法有哪些?第四章沉淀技术1、沉淀的概念？2、常用的蛋白质沉淀的方法有哪几种（盐析法、有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法），各自的作用机理是什么？第五章萃取技术1、萃取，萃取剂，萃取液，萃余液的概念？2、萃取法的分类。
3、分配定律内容及其适用条件。
4、简述液液萃取的一般操作过程。
5、影响有机溶剂萃取的主要因素有哪些？如何选择有机溶剂？6、什么是乳化现象？消除乳化现象常用的方法有哪些？7、简述双水相的形成？并说明其形成的原因？8、常用的双水相系统的类型有哪些？影响双水相分配系数的主要因素有哪些？9、什么是液膜？并简述液膜的组成、液膜体系、液膜的分类、液膜分离机理、。
10、试述液膜的分离过程。
并简述影响液膜分离效果的因素。
11、简述胶团及反胶团的形成。
12、简述反胶团萃取蛋白质的原理。
说明影响反胶团萃取蛋白的主要因素。
13、制备反胶团系统的方法主要有哪些？14、简述反胶团萃取蛋白质的过程。
15、什么是液固萃取？什么是超临界流体？第六章膜分离过程1、什么是膜分离过程？2、根据推动力本质的不同膜分离过程分为哪几类？各种分离过程的原理是什么？3、膜的概念及膜的特征?4、什么是浓差极化?5、什么是膜污染？膜污染的控制方法有哪些？膜清洗方法主要有哪些？第七章吸附与离子交换1、吸附的概念。
生物分离工程复习纲要
生物分离工程复习纲要--裴武第一章绪论1.生物分离工程在生物技术中的地位？答: 生物技术的重要目的是运用培养微生物、动物细胞、植物细胞来生产对人有用的产品, 而分离纯化过程是生物产品工程的重要环节。
因此, 生物分离工程是生物技术的重要组成部分, 是生物技术转化为生产力所不可缺少的重要环节, 在生物技术研究和产业发展中发挥着重要作用, 其技术进步限度对于保持和提高各国在生物技术领域内的经济竞争力有至关重要的作用。
2.生物分离工程的特点是什么？答: 生物分离是从生物材料、微生物的发酵液、生物反映液或动植物细胞的培养液中分离并纯化有关产品（如具有药理活性作用的蛋白质等）的过程, 又称为下游加工过程。
生物工程的重要特点是生物制品多种多样; 常无固定操作方法可循;生物材料组成非常复杂, 分离操作环节多, 不易获得高收率; 培养液（或发酵液）中所含目的物浓度很低, 而杂质含量却很高; 分离进程必须保护化合物的生理活性; 生物活性成分离开生物体后, 易变性、破坏。
3.生物分离工程可分为几大部分, 分别涉及哪些单元操作？答: 生物分离工程可分为可分为不溶物的去除、产物分离、产品的纯化及产品的精制四大部分。
不溶物的去除涉及过滤、离心和细胞破碎, 通过这些单元操作使产物浓度和质量得到了提高。
产物分离涉及离子互换吸附、萃取等。
其中萃取又分为溶剂萃取、反微团萃取、超临界流体萃取和双水相萃取等。
以上分离过程不具有特异性, 只是进行初分可提高产物浓度和质量。
产品的纯化涉及色谱、电泳、沉淀等单元操作, 这些技术具有产物的高选择性和杂质的去除性。
产品的精制涉及结晶及干燥等单元操作。
4.在设计下游分离过程前, 必须考虑哪些问题方能保证我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？答: 在设计下游分离过程前, 通常要注意以下几个问题:1)生物材料的组成成分非常复杂, 有数百种甚至更多, 各种化合物的形状、大小、相对分子质量和理化性质都各不相同, 有的迄今还是未知物, 并且这些化合物在分离时仍在不断的代谢变化中。
生化分离工程
生化分离工程复习资料第一章绪论1.生化分离工程的定义：为提取生物产品时所需的原理、方法、技术及相关硬件设备的总称，指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、富集生物产品的过程 (Downstream Processing)。
（生化物质主要包括氨基酸、蛋白质、多糖、核酸、抗生素、肽类物质、脂质和其他生化产品，其主要来源包括微生物、动物、植物和海洋生物等生物原料或者基因工程产物。
）2.生物分离技术在整个生物加工过程中的重要性可以从三个方面加以体现：第一，生物产物的特殊性；产物稳定性差(a 化学降解(pH , 温度); b 微生物降解（酶作用，染菌）[生物活性物质的稳定性差，对PH、温度、金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等十分敏感，易失活、变性]分批操作，生物变异性大第二，生物产物所处环境的复杂性；组分复杂(a 大分子;b 小分子;c 可溶物;d 不可溶物;e 化学添加物[除了产物外，还含有大量的细胞、代谢物、残留培养基、无机盐等；]产物浓度低的水溶液 (原因：a 氧传递限制；b 细胞量;c 产物抑制 ) 第三，对生物产品要求的严格性；质量要求高（药品或食品）[含目的产物的初始物料组成复杂，生化产品种类繁多，包括了大、中、小分子量的结构和性质复杂又各异的生物活性物质；生化产品的应用面广，许多产品用作医药、食品、试剂等，对含量和纯度要求高等。
]从而导致下游加工过程度成本往往占整个生物加工过程生产成本的大部分。
（教材中列出了若干生物制品生产过程中分离过程的成本）因此，下游加工过程的成本往往决定整个生物加工过程的成败，设计合理的下游加工过程可大大降低目标产品的生产成本，实现更大规模上的商业生产。
评价生化物质分离纯化技术的标准是纯度、收率和成本等三个因素，应从这三个方面进行综合考虑和优化才能决定最佳工艺技术。
3.下游加工技术的一般流程参照教材第3页图1.1强调如下几点：第一，流程图包括了本课程所涉及的大部分教学内容；第二，一个目标产物的获得需要进行多步处理，这样导致总收率的降低。
生化分离工程复习提纲
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。
形成：大肠杆菌中目标产物的表达水平过高，超过正常代谢水平，
内，形成不溶性的包涵体。
第四章
离心分离的特点（选择）
优点：分离速度快、分离效率高、液相澄清度好；
②支撑液膜
支撑液膜是由溶解了载体的膜相液,在表面张力作用下,依靠聚合凝胶层中的化学反应或带电荷材料的静电作用,含浸在多孔支撑体的微孔内而制成,见图。
由于将
可以承受较大的压力,且具
支撑液膜的性能与支撑体材质、厚度。
生化分离工程期末考试复习资料
生化分离工程期末考试复习资料第一章1、什么是生物分离工程？生化分离工程：也称生物技术下游加工过程（Downstream Processing），从发酵液或酶反应液或动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。
2、生物产品不同于化工产品的特点（发酵液特点）。
A:①产物浓度低的水溶液②组分复杂③产物稳定性差，大分子，小分子④质量要求高3、生化分离下游加工过程的一般流程及各流程所包含单元操作。
①发酵液的预处理与固液分离（絮凝，离心，过滤，微过滤）②细胞破碎技术（球磨，高压匀浆，冷冻破碎、化学破碎技术）③初步纯化技术（产物提取）（盐析法，有机溶剂沉淀，化学沉淀，大孔吸附树脂，膜分离技术）④高度纯化技术（产物精制）（各类层析，亲和，疏水，聚焦，离子交换，凝胶层析）⑤成品加工（喷雾干燥，气流干燥，沸腾干燥，冷冻干燥，结晶）4、生物下游加工过程的选择准则①步骤少②次序合理：a应选择不同分离纯化机理的方法联合使用：b应首先选择能除去含量最多杂质的方法：c应尽量选择高效的分离方法：；d应将最费时、成本最高的分离纯化方法安排在最后阶段③产品规格：用成品中各类杂质的最低存在量来表示，它是确定纯化要求的程度及由此而产生的下游加工过程方案选择的主要依据（注射，非注射，去除热原质）；④生产规模：琼脂糖凝胶、冷冻干燥⑤物料组成：丝状菌——适合过滤，不适合中空纤维膜⑥产品形式：固体适当结晶；液体适当浓缩⑦产品稳定性：调节操作条件，使由于热、pH值或氧化所造成的产品降解减少到最低程度。
如蛋白质的巯基容易氧化，使用抗氧化剂；⑧物性：溶解度、分子电荷、分子大小、功能团、稳定性、挥发性⑨危害性：溶剂萃取；基因工程菌发酵；干燥过程的防护和粉尘排放；固定化过程溴化氰。
⑩废水处理：BOD、COD第二章1、发酵液为什么要预处理（目的）？有哪些方法？以及各方法的原理。
A、促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率：⑪改变发酵液的物理性质降低液体黏度；⑫相对纯化，去除发酵液中的部分杂质以利于后续各步操作；⑬尽可能使产物转入便于后处理的一相中（1）加热法a）加热降低液体粘度；b）加热使蛋白质变性凝固，去除杂蛋白（2）调节悬浮液的pH值pH值直接影响发酵液中某些物质的电荷性质，适当调节pH值可改善其过滤特性。
生化分离工程知识点总结归纳
生化分离工程知识点归纳第一章绪论1、生物物质分离工程：在工业规模上，通过适当的分离纯化技术与装备并消耗一定的能量和分离介质来实现生物物质（产品）制备的过程，是生物产业的一个重要组成部分。
2、生物工程下游加工过程的特点：（1）成分复杂：固体成分、液体成分（2）悬液中的目标产物浓度低（3）稳定性差：化学（温度和pH值）或微生物引起的降解（4）生物产品质量要求高：纯度、卫生、生物活性3、下游加工过程的一般流程（4个阶段）：发酵液的预处理与固液分离、初步纯化（提取）、高度纯化（精制）、成品加工。
4、某一具体产品的分离提取工艺设计中应考虑的问题：①产物本身的性质；②是胞内产物还是胞外产物；③原料中产物和主要杂质浓度；④产物和主要杂质的理化特性及差异；⑤产品用途和质量标准；⑥产品的市场价格；⑦不同分离方法的技术经济比较及废液的处理方法等。
第二章发酵液的预处理与过滤1、发酵液的预处理发酵液的预处理的方法：（1）加热：最简单、最经济的预处理方法是加热，降低料液黏度，也可以对其进行灭菌。
但加热变性的方法只适合于对热稳定性的产物。
（2）调节料液的pH值：促进全细胞聚集。
（3）凝聚和絮凝：凝聚是指通过加入简单电解质降低了胶体粒子间的排斥电位，从而使得范德华引力起主导作用，聚合成较大的胶粒，粒子的密度越大，越易分离。
常用凝聚剂多为阳离子型如明矾、三氯化铁。
絮凝是指预处理时加入絮凝剂（通常指天然或合成的生物大分子聚电解质）既能降低排斥电位，又吸附了周围的微粒，形成桥架作用，促使胶粒形成粗大，密度低的絮凝团。
这些絮凝团很容易被过滤得到。
主要絮凝剂：聚丙烯酰胺、聚苯乙烯、多聚胺衍生物。
（4）使用惰性助滤剂：硅藻土、珍珠岩。
2、真空过滤器的优点：连续自动操作,节省人力，生产能力大。
真空过滤器的缺点：附属设备多，投资费用高，推动力小适用于量大易过滤的料液。
3、压滤器的优点：过滤推动力大，过滤面积大。
压滤器的：缺点：板框压滤机劳动强度大，投资、维护费用高。
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。
分离工程复习总结解析
分离工程第一章 绪论溶解（加盐酸胍、脲）--------- ► 粗分离（盐盐析、萃取、超过滤等）复性纯化（层析、电泳）'脱盐（凝凝胶滤滤超超过滤=浓缩超过滤精制（结晶、干燥）第二章细胞分离与破碎1.常用的细胞破碎方法有哪些 ？① 机械破碎通过机械运动产生的剪切力，使组织、细胞破碎。
一匀浆法珠磨法 。
撞击法。
超 声法② 物理破碎通过各种物理因素的作用，使组织、细胞的外层结构破坏，而使细胞 破碎。
一 压力差破碎法 ③化学破碎通过各种化学试剂对细胞膜的作用，而使细胞破碎有机溶剂 表面活性剂酸碱I④ 酶促破碎―________破坏，而达到细胞破碎自溶法外加酶制剂法I2. 在选择细胞破碎方法时需要考虑哪些因素？① 细胞处理量；② 细胞壁强度和结构（高聚物交联程度、种类和壁厚度 ）; ③ 目标产物对破碎条件的敏感性； ④ 破碎程度；⑤ 目标产物的选择性释放原原料液 细胞分离（（离心，过滤））3. 名词解释：过滤：利用薄片形多孔性介质截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法称为过滤。
凝聚：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位降低使胶体体系不稳定的现象。
絮凝：使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固- 液分离的目的，这一现象或操作称作絮凝。
【在絮凝剂高分子聚合分子的作用下，基于架桥作用，胶体颗粒和聚合物交连成网，形成10 mm 大小的絮凝团过程。
是一种以物理集合为主的过程。
】包含体：指细胞或细菌中高表达的蛋白质（也可以汇同其他细胞成分）聚集而成的不溶性颗粒。
4.生化工业常用的分离设备有哪些？加压叶滤器、板框过滤器、旋转真空过滤器等。
5.凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？常用的絮凝剂有哪些？答：凝集：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位降低使胶体体系不稳定的现象。
机制：破坏双电层、水化层解体胶体吸附、氢键结合等。
絮凝剂种类：A、阳离子类：如聚丙烯酰胺（+）、聚苯烯酸二烷基胺乙酯、聚二烯丙基四胺；B阴离子类：如聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸、聚丙烯酰胺（-）；C非离子类：如聚丙烯酰胺（0）、环氧化乙烯。
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。
生化分离工程复习
生化产品的一般特点
1) 体系复杂：目的产物存在于非常复杂的体系中
组分复杂(a 大分子;b 小分子;c 可溶物;d 不可溶 物;e 化学添加物）
生物技术产品以粗料发酵为主，增加了下游操作成 本及废液处理成本
目前发酵或培养分批操作，各批差异，还有染菌发 酵液。
3
2） 目标产物浓度低、杂质含量高
许多工艺设计理论性不强，实验结果常带有很大经验成分。
7
分离效果的评价
1）浓缩率（富积率，concentration factor）
原料(Raw material)
分离器
产品(Product)
FW, VW, cT,W, cX,W
废液(Waste fluid)
如mT >1，则目标产物得到富积；
8
2）分离度
捣碎法 研磨法 匀浆法 超声法 温度差破碎法 压力差破碎法
有机溶剂： 表面活性剂： 酸碱 自溶法 外加酶制剂法
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细胞壁的组成和结构
微生 物 壁厚
层次 主要 组成
革兰氏 阳性细菌
20-80 nm
革兰氏 阴性细菌
10-13 nm
单层
多层
肽聚糖(40-90%) 肽聚糖 (5-10%)
多糖
脂蛋白
胞壁酸
脂多糖(11-22%)
操作形式： A、离心沉降；B、离心过滤；C、密度梯度(超离心)。
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细胞破碎技术
机械破碎 物理破碎 化学破碎 酶促破碎
通过机械运动产生的剪切力， 使组织、细胞破碎。
通过各种物理因素的作用，使组 织、细胞的外层结构破坏，而使 细胞破碎。
通过各种化学试剂对细胞膜的 作用，而使细胞破碎
通过细胞本身的酶系或外加酶制 剂的催化作用，使细胞外层结构 受到破坏，而达到细胞破碎
《生化工程》期末总复习
第八章 电泳与磁性生物分离
• 1. 什么叫电渗现象？ • 2. 理解几种典型的电泳技术的基本原理—
—SDS-PAGE、IEF、双向电泳（2DPAGE）、毛细管电泳及自由电泳 （FFE）。在SDS-PAGE中，SDS的主要 作用是什么？ • 3.简述磁性分离技术的基本原理、特点、 操作步骤及其在生物大分子分离纯化中的 应用。
第一章 绪论
• 生化工程(生物分离工程)的流程与单元操作
第一章 绪论
• 生物分离工程的特点 • 蛋白三步纯化策略
• 捕获 • 初步纯化 • 精纯
第二章 过滤和离心
• 一、基本概念
• 1、凝聚、絮凝、助滤剂 • 2、澄清过滤与滤饼过滤 • 3、常规过滤与错流过滤 • 4、差速离心法与密度梯度离心法 • 5、速率区带离心法与等密度离心法
体含义。 • 12. 凝胶过滤色谱的操作过程与吸附色谱有那些主要区别？ • 13. 凝胶过滤色谱主要应用于那些方面？ • 14. 疏水作用色谱的基本原理是什么？ • 15. 疏水作用色谱与离子交换色谱有何区别与联系？ • 16. 反相色谱的基本原理是什么？ • 17. 分析反相色谱与疏水作用色谱的区别与联系。
《生化工程》学时） • 2 过滤和离心（2学时） • 3 细胞破碎（2学时） • 4 沉淀与结晶（4学时） • 5 膜分离技术（6学时） • 6 萃取技术（6学时） • 7 色谱分离技术 （16学时） • 8 电泳与磁性生物分离 （2学时） • 9 溶剂去除与干燥（2学时）
• 二、思考题
• 1.按照膜孔径大小，膜分离技术主要分为哪几类？试述各种膜分离技术的原 理、特点及其在生物工业中的应用。
• 2. 什么叫膜污染？什么叫浓差极化？在实际应用中如何减少浓差极化？ • 3. 在实验室经常用到的膜分离技术有哪些？分别用在何处？ • 4. 结合微滤、超滤及纳滤的特点，举例说明它们在工业中的实际应用。
生化分离工程知识点二
生化分离工程分离复习总结第一章绪论1、生物物质和生物分离：（1）抗生素多采用有机溶剂萃取法，如青霉素采用乙酸丁酯法。
（2）有机酸采用中和沉淀法（Ca(OH)2形成钙盐沉淀，加浓硫酸析出有机酸溶液，浓缩，结晶。
）、低浓度采用离子交换树脂法。
（3）除蛋氨酸、胱氨酸、半胱氨酸外，18种氨基酸均可用直接发酵法制造。
氨基酸的分离多采用离子交换法。
（4）多糖主要采用酒精沉淀法提取，纯化采用层析法。
多糖中的黄原胶用于增稠，右旋糖酐用于代血浆。
（5）酶的分离多采用盐析沉淀法，纯化采用层析法。
最常用的盐析剂由（NH4）2SO4、卤水（MgCl2）、CaSO4（石膏）。
（6）有机溶剂主要采用精馏法。
脂类物质多用萃取法分离（有机溶剂萃取法、超临界流体萃取法）。
（7）核酸和核苷酸类物质多采用浓盐法、阴离子去污剂法（SDS）、苯酚抽提法、水抽提法。
注：任何物质都可采用层析法来纯化。
2、生化分离的一般流程：产物提取（isolation）——产物浓缩(concentration)——产物纯化(purification)——成品化（polishing）（1）提取：沉淀，萃取，膜分离（2）浓缩：蒸发，超滤，吸附，沉淀（3）纯化：层析，电泳（4）成品化：结晶，干燥，无菌过滤3、生物分离过程的特点：产品稳定性差、质量要求高、成分复杂、浓度低4、蛋白质的分离纯化：（分离用层析，纯化用色谱）（1）分离：超离心、泡沫分离、超滤、透析、双水相萃取、反胶团萃取、盐析沉淀、等电点沉淀、有机溶剂沉淀（2）纯化：色谱、电泳5、主要生物分离技术和分离机理：P7，表1-1第二章发酵液的预处理和固液分离1、发酵液杂质的去除：（1）、无机离子的去除：1）Ca2+，草酸、草酸钠，→形成草酸钙沉淀（注意回收草酸）2）Mg2+，三聚磷酸钠，→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物；3）Fe3+，黄血盐，→普鲁士蓝沉淀4）Fe2+，赤血盐，→滕氏蓝沉淀（2）蛋白质的除去： 1）Savage去除蛋白质2）三氯乙酸去除蛋白质3）蛋白质酶去除蛋白质2、改善培养液的性能：1）加热法2）调节pH值3）凝聚和絮凝3、凝聚和絮凝：（1）凝聚：中和电荷（通常细菌的表面都带有负电荷工业上常用阳离子型。
生化分离工程复习题综述
概念题：1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。
2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。
3.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.4．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。
5．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。
6．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.7．离子交换：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。
8．色谱技术：是一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构含有固定相（多孔介质）和流动相，根据物质在两相间的分配行为不同（由于亲和力差异），经过多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸），达到分离的目的。
9．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。
10.超临界流体：超临界流体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。
11.萃取：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。
12.Aqueous Two Phase Extraction双水相萃取：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。
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：1/ 15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。
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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。