生物工程下游技术复习
11级生物工业下游技术复习题
11级生物工业下游技术复习第一章绪论一、生物分离技术的基本路线？二、主要生物分离技术的分离原理？三、生物分离技术的特点？四、生产中怎样选取生物分离技术手段？第二章下游技术的基础理论1．对生物产品进行分离的理论依据有那三个方面？2．化学性分子识别和生物学的特异性相互作用的相似和区别？第三章发酵液预处理一、名词解释1．凝聚： 2．絮凝： 3．过滤： 4．离心沉降： 5．离心过滤： 6．助滤剂： 7．沉降：二、单项选择1．真空转鼓过滤机工作一个循环经过（）。
A、过滤区、缓冲区、再生区、卸渣区B、缓冲区、过滤区、再生区、卸渣区C、过滤区、缓冲区、卸渣区、再生区D、过滤区、再生区、缓冲区、卸渣区2．以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（）A.重力B. 压力C.浮力D. 阻力3．以下哪项不是颗粒在离心力场中受到的力（）A.离心力B. 向心力C.重力D. 阻力4．颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（）A.越小B.越大C.不变D.无法确定5．工业上常用的过滤介质不包括（）A.织物介质B.堆积介质C.多孔固体介质D.真空介质6．下列物质属于絮凝剂的有（）。
A、明矾B、石灰C、聚丙烯类D、硫酸亚铁三、判断对错1．助滤剂是一种可压缩的多孔微粒。
（）2．通过加入某些反应剂是发酵液进行预处理的方法之一。
（）3．在生物制剂制备中，常用的缓冲系统有磷酸盐缓冲液；碳酸盐缓冲液；盐酸盐缓冲液；醋酸盐缓冲液等。
（）四、填空1．发酵液常用的固液分离方法有（）和（）等。
2．为使过滤进行的顺利通常要加入（）。
3．工业离心设备从形式上可分为（），（），（），等型式。
4.典型的工业过滤设备有（）和（）。
5．常用离心设备可分为（）和（）两大类；五、简答1．改变发酵液过滤特性的主要方法有哪些？其简要机理如何？2．除去发酵液中杂蛋白的常用方法有哪些？3．试述生物工业中常用固液分离设备的原理、特点及适用范围？第四章细胞破碎一、名词解释1.超声波破碎法2.酶解法二、单项选择1．适合小量细胞破碎的方法是（）A.高压匀浆法B.超声破碎法C.高速珠磨法D.高压挤压法2．丝状（团状）真菌适合采用（）破碎。
生物工业下游技术选择题复习要点
第二章发酵液预处理一、选择题1、在发酵液中常加入B，以除去发酵液中的钙离子。
A. 硫酸B. 草酸C. 盐酸D. 硝酸2、在发酵液中加入草酸，其作用是ABCD。
A. 去除钙离子B. 去除部分镁离子C. 改善发酵液的过滤性能D. 有助于目标产物转入液相。
3、在发酵液中加入三聚磷酸钠，它和B形成可溶性络合物，可消除对离子交换的影响。
A. Ca2+B. Mg2+C.Zn2+D. Fe3+4、环丝氨酸的发酵液中，加入磷酸盐的主要目的是去除AD。
A. Ca2+B. Fe3+C. Zn2+D. Mg2+5、在发酵液中加入黄血盐，可去除C，使其形成普鲁士蓝沉淀。
A. Ca2+B. Zn2+C. Fe3+D. Mg2+6、关于阳离子对带负电荷的发酵液胶体粒子凝聚能力，以下说法正确的是ABCD。
A. Al3+＞Fe3+B. H+＞Ca2+＞Mg2+C. K+＞Na+＞Li+D. Fe3+＞H+＞K+7、酵母絮凝的FLO1型只被以下A抑制。
A. 甘露糖B. 葡萄糖C. 麦芽糖D. 蔗糖E. 半乳糖8、酵母絮凝的NEW FLO型只被以下E抑制。
A. 甘露糖B. 葡萄糖C. 麦芽糖D. 蔗糖E. 半乳糖9、发酵液中，细胞絮凝机理有A。
A. 胶体理论B. 高聚物架桥理论C. 双电层理论D. 盐析理论10、在生物产品分离中，C技术可代替或改善离心和过滤方法，富集或除去发酵液中的细胞或细胞碎片。
A. 凝聚B. 双水相萃取C. 絮凝D. 色谱11、下列物质属于絮凝剂的有AC 。
A、明矾B、石灰C、聚丙烯酸类D、硫酸亚铁第三章细胞破碎技术一、选择题1、高压匀浆法提高细胞破碎率的方法有ABC 。
A. 适当地增加压力B. 增加通过匀浆器的次数C. 适当地增加温度D. 提高搅拌器的转速2、下列AB 可采用高压匀浆法进行细胞破碎。
A. 大多数细菌B. 酵母C. 放线菌和霉菌D. 含有亚细胞器（如包涵体）的微生物细胞3、珠磨法提高细胞破碎率的方法有BCD 。
09级生物工业下游技术复习题答案 2
一、名词解释1．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。
2．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3．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。
4．离心沉降：利用悬浮液或乳浊液中密度不同的组分在离心力场中迅速沉降分层，实现固液分离5．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6．助滤剂：助滤剂是一种具有特殊性能的细粉或纤维，它能使某些难以过滤的物料变得容易过滤7．沉降：是指当悬浮液静置时，密度较大的固体颗粒在重力的作用下逐渐下沉，这一过程成为沉降8．化学渗透破壁法：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，可以改变细胞壁或细胞膜的通透性，从而使胞内物质有选择地渗透出来。
1．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。
2．萃取过程：利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的3．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。
4．临界胶团浓度：将表面活性剂在非极性有机溶剂相中能形成反胶团的最小浓度称为临界胶团浓度，它与表面活性剂种类有关。
5．胶团：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。
1．反渗析：当外加压力大于渗透压时，水将从溶液一侧向纯水一侧移动，此种渗透称之为反渗透。
2．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。
生物工程下游知识点总结
生物工程下游知识点总结一.名词解释1.清洁生产（cleaner production）：是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。
它包括三个方面的内容，即清洁生产工艺（技术）、清洁产品、清洁能源。
2.凝聚作用：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，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集的现象。
3.絮凝作用：絮凝剂通过静电引力范德华力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。
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，就形成了较大的絮团。
4.下游工程（下游技术，下游加工过程，downstream processing）:对于由自然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5.协萃:两种或两种以上的萃取剂同时萃取某一溶质或其它化合物时，萃取性能优于它们各自萃取性能之和的效应。
6.萃取因数:萃取平衡后，溶质在萃取相与萃余相中数量（质量或物质的量）的比值。
（E=DR）7.带溶剂：在纯气体溶剂中，加入被萃取物亲和力强的组分以提高其对被萃取组分的选择性和溶解度的一类物质。
8.离子交换带:溶液的组成和树脂的组成达到平衡时所对应的树脂层的高度。
9.反胶团（reversed micelles）:两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水基团自发地向内聚集而成，内含微小水滴的，空间尺度仅为纳米级的集合性胶体。
10.浓差极化:当溶剂透过膜而溶质留在膜上因而使膜面浓度增大，并高于主体浓度的现象。
（指在分离过程中，料液中的溶剂在压力驱动下透过膜，溶质被截留，于是在膜表面与临近膜面区域浓度越来越高。
在浓度梯度作用下，溶质由膜面向本体溶液扩散，形成边界层，使流体阻力与局部渗透压增加，从而导致溶剂透过量下降。
生物分离工程期末复习(全)
生物分离工程期末复习（全）一，名词解释：1，生物分离工程：是指从发酵液，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。
它描述了生物产品的分离，纯化过程的原理，方法和设备，因为它处于整个生物产品生产过程的后端，所以也称为生物工程下游技术。
2，凝集：通过加入无机盐，在无机盐作用下，发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成块状絮凝体的过程。
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：是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。
5，过滤：发酵液通过一种多孔介质，固体颗粒被截留的过程。
6，滤饼过滤：固体颗粒沉积于过滤介质表面形成滤渣层。
7，深层过滤：固体颗粒进入并沉积于多孔孔道内，溶液经孔道缝隙流过滤渣。
8，细胞破碎：是采用一定的方法，在一定程度上破坏细胞壁和细胞膜，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术，是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质的基础。
9，机械破碎法：通过机械运动产生的剪切力使组织细胞破碎。
10，物理破碎法：通过各种物理因素作用，使组织细胞的外层结构破坏，使细胞破碎。
11，化学破碎法：通过各种化学试剂对细胞膜的作用，使组织细胞的外层结构破坏，使细胞破碎。
12，通过细胞本身酶系或外加酶催化剂的催化作用，使外层结构破坏。
13，超声破碎法：在超声波作用下，液体发生空化作用，空穴的形成，增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，使细胞破碎。
14，空化作用：指存在于液体中的微气核空化泡在声波作用下发生变化，声压达到一定值，在声波纵向传插负压区，空泡化增大，在声波传播的正压区，空泡闭合，在反复增大，闭合中，空泡化崩溃，崩溃的瞬间，产生巨大的剪切力。
15，酶解法：利用溶解细胞壁的酶处理菌体细胞，使细胞壁受到破坏后，再利用渗透压冲击等方法破坏细胞膜。
16，酶解—自溶作用：利用生物体自身产生的酶来溶胞，而不需要外加其他酶。
17，自溶作用：改变其生长环境，可诱发产生过剩的这种酶或激发产生其他的自溶酶，以达到自溶作用。
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第三章 发酵液预处理与固液分离1.加水稀释法 （稀释后要过滤速率提高的百分比要大于加水量）1.降低液体黏度2.加热法2.调整PH （如利用蛋白质的等电点）3.凝聚：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。
过滤特性改变 凝聚值越小，凝聚能力就越强絮凝：在有些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。
混凝：包括上述两种方法。
4.加入助滤剂 （最常见的是硅藻土）5.加入反应剂1. Ca 2+: 加草酸钠除杂 Mg 2+ :加三聚磷酸钠 C a 2+ ：加黄血盐1.沉淀法2.杂蛋白的除去： 2.变性法 （有加热法，调PH ，加酒精，丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。
）3.吸附法 (加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白而除去)1.离心 公式：Q=v ω2Zg d v L S •−=μρρ18)(2固液分离手段 θπctg r r gn Z )(323132−=2.过滤 （1）板框过滤机 （适合固体含量在１％—１０％的悬浮液的分离）（２）真空转鼓过滤机 （适合固体含量大于１０％） （３）硅藻土过滤机 （适合固体含量小于０．１％）第五章细胞破壁细胞破壁１．破壁方法：（１）珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠，石英砂，氧化铝等研磨剂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。
（2 ）高压匀浆法原理：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碎。
是大规模细胞破碎的常用方法。
（3）超声破碎法（适合实验室用）（4 ）酶溶法1 .外加酶法2. 自溶法（1）加热法（2）干燥法（5）化学渗透法2.破碎率的测定（1）直接测定法破碎前利用显微镜计数器直接计数破碎后用染色的方法把破碎的细胞与未受损的细胞分开。
即可直接计算破碎率。
（2）目的产物测定法通过测定破碎液中目的产物的释放量来估算破碎率。
（3）导电率测定法根据导电率随着破碎率的增加而呈线性增加第五章．溶剂萃取与浸取一、溶剂萃取过程的理论基础：——是把目标物质从第一个液相中依靠更强大的溶解力抽提到第二个液相中。
生物工程下游技术简答题
答案仅供参考1.从生物工程概念及学科分支着手，分析生物工程下游技术的概念。
生物工程是分子遗传学、微生物学、细胞生物学、生物化学、化学工程和能源学等各学科的结合，应用于医药、食品、农林、园艺、化工、冶金、采油、发酵罐新技术和新底物的环保等方面的工程技术；生物工程下游技术就是研究，应用和设计生物产品的提取、分离、纯化、精制及加工工艺，使其变为产品的一门学科。
2.谈谈生物工程下游技术课程主要研究哪些问题？在整个生物工程技术领域的地位如何？有何作用？研究生物工程产品的提取、分离、纯化、精制加工等技术的基本原理和方法。
下游技术是生物制品产业化的必经之路和关键所在，直接影响产品的质量和成本。
作用是可以培养对生物产品的分离，纯化技术的掌控和应用能力，以及对生物物质提纯最佳方案的设计能力。
3.生物工程下游技术处理对象有哪些特点？目标物质浓度低、组分复杂、产物稳定性差、质量要求高（纯度、卫生和生物活性）4.原料中目的物的浓度与产品价格是否有关联？目的物浓度越低，产品的价格就越高5.提取步骤数及各步收率对总收率有何影响？提取步骤数越多，最终的总收率就越低6.通过查阅资料，介绍生物工程发展史。
第一阶段：古代酿造业，不存在下游技术一说，主要产品是酒、酱油、醋之类的发酵产品。
第二阶段：近代酿造业，可以进行过滤、蒸馏、精馏等简单的单元操作，主要产品是丙酮、丁醇等无活性的小分子物质。
第三阶段：可以进行目前大部分的化工单元操作，主要产品是抗生素、多糖、蛋白质等具有一定生物活性的大分子物质。
第四阶段：现代生物工业，可以进行各种新型分离技术（色谱、萃取等），主要产品是基因工程的高附加值产品。
7.介绍生物下游技术的一般流程，划分依据是什么？1.预处理（固体细胞与液体发酵液）2.提取（初步分离）3.精制（高度纯化）4.成品制作（最后加工，层析、电泳等）划分依据一般是分离产物的物相，分离物的大小，难度，方法等。
8.生物下游分离与化工分离有何区别？生物下游分离常无固定操作方法可循，生物材料组成非常复杂，分离操作步骤多，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，基因工程产品，一般要求在密封环境下操作。
生物工程下游技术复习题及解答
名词解释连续培养反应器：不断地往反应器中加入营养物，利用罐中的菌体增殖得到产物，并不断采出。
在良好的控制下，罐内菌体的增殖速度可以与采出速度相同而达到稳态。
菌体比生长速率（μ）：单位浓度菌体在一定条件下引起的反应速率, 其值反映了培养菌体增长的能力, 受菌株及各种物理化学环境的影响. 表示为μ=dx/x.dt得率系数：两种物质得失之间的计量比。
Yx/s,Yp/s贴壁培养: 贴壁依赖性细胞在培养中要贴附于壁上才能迅速铺展,开始有丝分裂并迅速进入对数生长期,这种培养方式就叫贴壁培养.多数动物细胞的培养都采取这种方式.蛋白质的复性：包含体蛋白质溶解于变性剂溶液中，呈变性状态，所有的氢键、疏水键全部被破坏，疏水侧链完全暴露，但一级结构和共价键不被破坏，当除去变性剂后，一部分蛋白质可以自动折叠成具有活性的正确构型，这一折叠过程称为蛋白质复性。
浓差极化：指在分离过程中，料液中的溶剂在压力驱动下透过膜，溶质被截留，于是在膜表面与临近膜面区域浓度越来越高。
在浓度梯度作用下，溶质由膜面向本体溶液扩散，形成边界层，使流体阻力与局部渗透压增加，从而导致溶剂透过量下降。
溶剂向膜面流动引起溶质向膜面的流动，这种流动如果与浓度梯度所驱动的溶质向本体溶液扩散的速度平衡时，在膜面附近就形成一个稳定的浓度梯度区，这一区域就称为浓度极化边界层，这一现象称为浓差极化。
浓差极化是一个可逆的过程；膜污染：物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸、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的现象。
排阻色谱又称凝胶色谱或凝胶渗透色谱，是利用被分离物质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同，以使组分分离。
常用的填料有分子筛、葡聚糖凝胶、微孔聚合物、微孔硅胶或玻璃珠等，可根据载体和试样的性质，选用水或有机溶剂为流动相。
分配色谱是利用溶液中被分离物质在两相中分配系数不同，以使组分分离。
生物工程下游技术 重点
一、绪论1.生物下游加工过程的几个阶段：①预处理和固液分离；主要技术：过滤和离心②提取（初步分离）；目的：除去与产物性质差异较大的杂质，为后道精制工序创造有利条件；技术：盐析法、有机溶剂沉淀、化学沉淀、大孔吸附树剂、膜分离技术③精制（高度纯化）；目的：除去与产物性质差异较小的杂质；技术：色谱分离技术、结晶、重结晶④成品制作；喷雾干燥，气流干燥，沸腾干燥，冷冻干燥，结晶2.评价分离效果的重要参数浓缩率（m）；回收率；纯度二、发酵液预处理和固液分离名解：凝聚：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。
絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。
1.改变发酵液过滤特征的方法物理化学方法：调酸（等电点）、热处理、电解质处理、添加絮凝剂、添加表面活性物质、添加反应剂、冷冻—解冻、添加助滤剂（——降低液体粘度（加热法、加水稀释法），调整PH，凝聚与絮凝，加入助滤剂，加入反应剂）2.发酵液的相对纯化⑴高价无机离子的除去方法①Ca2+—草酸、草酸钠，形成草酸钙沉淀（回收草酸）②Mg2+—三聚磷酸钠，形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物③Fe2+—黄血盐，普鲁士兰沉淀⑵杂蛋白的去除方法①沉淀法：酸碱调节，使蛋白质与盐或离子形成沉淀。
②变性法：加热；大幅度调节PH值；加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。
③吸附法：吸附剂或沉淀剂吸附除去杂蛋白—活性炭、硅胶、氧化铝3．常用固液分离的方法⑴离心：在液相非均一系统中，利用离心力达到液－液、液－固、液－液－固分离的方法，统称为离心分离。
离心机种类：碟片式离心机、管式离心机、倾析式离心机⑵过滤：根据过滤机理，过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤。
过滤机种类：板框压滤机、真空转鼓过滤机、硅藻土过滤机三、细细胞破碎的主要方法和适用对象，了解基本机理。
（见P65图）细胞破碎技术是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术。
生物工程下游技术
生物工程下游技术课程名称：生物工程下游技术课程代码：6705第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点生物工程下游技术这门课程适合于理工科专业生物工程专业进行学习。
本课程的内容更多的涉及到工业应用。
下游技术是关于由生物界自然产生的生物体或者由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应、微生物转化等各类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，也称之下游工程或者下游加工过程，是生物技术产品产业化的必经之路。
目前所指的下游技术大多数属于“物质分离”范畴。
要紧研究的是物质分离的方法原理及有关的仪器设备。
生物工程下游技术这门课程涉及到物理，化学，生物化学，发酵工程，生物工程与设备等多门学科。
二、课程目标与基本要求通过学习生物工程下游技术这门课程应掌握下列基本知识点：1.生物工程下游技术的研究对象与进展历程2.下游技术的理论基础3.发酵液预处理，微生物细胞破碎方法与设备4.溶剂萃取与浸取，超临界流体萃取，双水相萃取，反胶团萃取，膜分离过程，液膜分离，离子交换法，色谱法等要紧分离单元操作技术及分离过程的特点，工艺设计与设备选型通过学习熟悉各类分离方法的原理，适用范围，熟悉常用分离设备的操作，在实际应用中能够选择合适的分离方法对仪器进行操作达到分离的目的。
通过学习，具备对生物产品的分离、纯化技术的应用能力，及对生物物质提纯最佳方案的设计能力。
三、与本专业其他课程的关系本课程的内容更多的涉及到工业应用。
下游技术对各类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。
在生物工程专业课程的学习中，是一门将生物工程上游技术应用到实际生产中所需要借助的手段。
《物理学》，《无机化学》，《有机化学》，《物理化学》等基础课是这门课程的基础，《微生物学》，《生物化学》，《酶工程》，《发酵工程》，《生物工程与设备》等专业课的知识也会运用到这门课程中，其后继课程有《发酵工厂设计》等。
生物工业下游技术复习要点
生物工业下游技术复习要点第一章绪论1.下游技术: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源料，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，通常称为下游技术，也称为下游工程或下游加工过程。
生化分离工程:生物化工产品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，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.2.生物工业下游技术一般工艺过程3.生物工程下游技术大致可分为4个阶段：(1)预处理和固液分离：固液分离以除去发酵液中的不溶性固形物杂质和菌体细胞。
过滤和离心相比，无论是投资费用还是运转费用，前者都要小得多，因而首选方法应是过滤。
(2)提取(初步分离)：目的是除去与产物性质差异较大的杂质，是目的产物要求有较大浓缩比的过程。
(3)精制(高度纯化)：目的是去除与产物的物理化学性质比较接近的杂质。
通常采用色谱分离，结晶特别是重结晶。
(4)成品制作：成品形式与产品的最终用途有关，有液态产品也有固态产品，美观的产品形态也是产品档次的一个标志。
4.清洁生产(Cleaner Production)：是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。
它包括三方面内容，即清洁生产工艺(技术)、清洁产品、清洁能源。
清洁生产工艺是生产全过程控制工艺，包括节约原材料和能源，淘汰有毒害的原材料，并在全部排放物和废物离开生产过程以前，尽最大可能减少它们的排放量和毒性，对必须排放的污染物实行综合利用，使废物资源化。
第二章下游技术的理论基础1.分类：以物理学过程为基础的分离操作，大致可分为以下三类，（1）平衡分离过程：建立在相平衡关系上的。
利用相的组成差别进行混合物体系的分离。
（2）拟平衡(速度差)分离操作：在混合物体系本身所占有的空间之外，加一个能引起物质分离的势能场，在它的作用下，形成分离场。
（3 ）非平衡分离操作：1、2以外均划归其中，利用物质移动速度差和广义的、基于“屏蔽效应”的分离操作。
02【课堂笔记】《生物工程下游技术》-绪论、基础、沉淀部分
第一章绪论1.1生物工程概念生物工程是以现代生命科学为基础，结合现代的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或打到某种目的的新技术。
生物工程包括五大工程：即遗传工程(基因工程)、细胞工程、微生物工程(发酵工程)、酶工程(生化工程)和生物反应器工程。
1.2生物工程研究领域1)微生物培养2)动物细胞培养3)植物细胞培养4)天然资源5)生化材料6)海洋生物培养1.3生物工程下游技术定义它是描述回收生物产品分离过程原理和方法的一个术语.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产生过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品这个过程中所采用的方法和手段的总称．上游技术（生物工程）；中游技术（发酵/反应器工程）；下游技术（分离纯化）生物工程下游技术的任务：最低的投入获得最高的产出1.4下游技术发展的历史1.5下游技术的发展趋势1)灌注层析2)高效离子交换剂3)分离纯化设备4)多种分离、纯化技术相结合5)生化分离技术(下游技术)与发酵工艺(上游技术)相结合6)生化分离技术规模化工程问题的研究7)清洁生产⚫清洁生产工艺⚫清洁产品⚫清洁能源1.6下游技术加工过程1.6.1特点1)产品的浓度低2)成分复杂(a大分子;b小分子;c可溶物;d不可溶物;e化学添加物)3)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）4)收率低5)失活问题6)生物安全问题1.6.2原则1)时间短2)温度低3)pH适中（生物物质的稳定性问题）4)清洁卫生1.7下游技术方案设计与选择1.7.1初始阶段:主要任务在于从相对较大体积的抽提液中除去大量杂质,同时能浓缩样品和保障样品处于稳定的环境中.侧重点放在速度和处理量上.采用的技术有沉淀技术、膜过滤技术、离子交换层析、亲和层析等.1.7.2中间阶段:主要任务是进一步除去大量杂质,但这些杂质与目的物的性质差异相对较小,所以选择分离方法要有较高的分辨率.侧重点放在分辨率和处理量上.采用的技术有离子交换层析、亲和层析、制备级等电聚焦技术等.1.7.3精制阶段:主要任务是除去微量杂质,使最后的产品获得高纯度.侧重点放在分辨率上.采用的技术有离子交换层析、凝胶层析等.第二章下游技术的理论基础2.1下游技术的物理学过程2.1.1基础物性“分离”可利用各种物质固有性质的差异。
生物工程下游技术参考资料(生物分离工程)
《生物工程下游技术》复习资料一、名词解释1. 凝聚：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。
2. 絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。
3. 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。
4. 浸取：也称之为浸出，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。
5. 超临界流体（SF）：是指某种气体（液体）或气体（液体）混合物在操作压力和温度均高于临界点时，使其密度接近液体，而其扩散系数和黏度均接近气体，其性质介于气体和液体之间的流体。
6. 反胶团：是两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水性基团自发的向内聚集而成，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，并具有热力学稳定的有序构造。
7. 浓差极化：浓差极化是指，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。
8. 膜：即死膜，人工合成的无生命的膜，是指分隔两相界面，并以特定形式限制和传递各种化学物质。
9. 超滤：以压力差为推动力，以多孔小薄膜为过滤介质，按粒径选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。
10. 软水：利用钠型阳离子交换树脂去除钙、镁离子后的水。
11. 色谱分离：色谱分离也称为色层分离或层析分离，在分析检测中则常称为色谱分析。
它是一种物理的分离方法。
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固定相和流动相中；当多组分混合物随流动相流动时、由于各组分物理化学性质的差别，而以不同的速率移动，使之分离。
12. 结晶：当溶质从液相中析出时，形成晶形物质的过程称为“结晶”。
13. 干燥：常指借热能使物料中水分(或溶剂)气化，并由惰性气体带走所生成的蒸气的过程。
生物工程下游技术
1.请描述生物工程下游技术的一般工艺流程，并分析各步可采用方法及其原理按生产过程分，下游技术工艺过程大致可分为4个阶段，即预处理、提取（初步分离）、精制（纯化）、成品制作。
发酵液→预处理→细胞分离→细胞破壁→碎片分离→提取→精制→成品制作加热过滤匀浆法离心沉淀(重)结晶浓缩调PH 离心研磨法双水相吸附离子交换干燥絮凝膜分离酶解法膜分离萃取色谱分离无菌加工超滤膜分离成型结晶（1）预处理和固液分离加热法：加热可降低液体黏度，只适用于产物对热较稳定的发酵液。
在适当的温度和受热时间下可使菌体或蛋白质凝聚形成较大颗粒的凝聚物，改善发酵液固液分离特性。
加热是蛋白质变性凝固的有效方法。
调节PH法：PH直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，调节PH可以改变菌体和蛋白质的带电性质，从而改变其过滤特性。
蛋白质属于两性电解质，两性电解质在溶液中的PH处于等电点时分子表面净电荷为零，导致赖以稳定的双电层及水化膜的削弱或破坏，分子间引力增加溶解度最小。
因此，调节溶液的PH，可使蛋白质溶解度下降而析出，这是除去蛋白质的有效方法。
改变PH，还能使蛋白质变性凝固。
絮凝：在某些高分子絮凝剂的存在下。
基于桥架的作用，使胶粒形成絮凝团的过程。
（2）提取（初步分离）沉淀：在溶液中加入沉淀剂使溶质溶解度降低，生成无定形固体从溶液中析出的过程。
原理：沉淀分离就是通过沉淀，在固-液分相后，除去留在液相或沉积在固相中的非必要成分。
吸附：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。
吸附的原理：固体部分子所受分子间的作用力是对称的，而固体表面分子所受力是不对称的。
向的一面受部分子的作用力较大，而表面向外一面所受的作用力较小，因而当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固体表面时就会被吸引而停留在固体表面上。
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技术。
原理：利用各物质在不同溶剂中具有不同的溶解度的原理来达到将目标产物分离纯化的目的。
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*改变发酵液过滤特性的主要方法有哪些？ 其简要机理如何？ • 改善发酵液过滤特性的物理化学方法有：
调酸（等电点）、热处理、电解质处理、 添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加 反应剂及添加助滤剂等。 ① 降低液体粘度 根据流体力学原理，滤液通过滤饼的速 率与液体的粘度成反比，可见降低液体 粘度可有效提高过滤速率。
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下游技术产品的特性？
1.有些产品，在待处理物料中浓度很低，比杂质含 量还低，分离、纯化较困难。 2.小分子产品因分子结构简单，性质相对稳定，分 离技术可选范围较大。 3.产品性质限制下游技术的可选范围。 4.产品共存物有可能引起产物的破坏和降解，导致 发酵液的变质，给下游操作带来不必要的困难。
②调PH； ③加有机溶剂如酒精、丙酮等。
（3）吸附法 加入某些吸附剂或沉淀剂吸 附杂蛋白而除去。
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*发酵液预处理的目的是什么？主要有那几 种方法？ 预处理的目的： • 分离细胞、菌体和其它悬浮颗粒（细胞
碎片、核酸和蛋白质的沉淀物）， • 除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，
以利于后继各步操作。 调酸（等电点）、热处理、电解质处理、
• 过滤介质起着主要的过滤作用。适合于固体 含量少于0.1g/100ml、颗粒直径在5-100um的 悬浮液的过滤分离，如河水、麦芽汁、酒类 和饮料等的澄清。
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滤饼过滤： • 过滤介质为滤布，包括天然或合成纤维
织布、金属织布、石棉板、玻璃纤维纸、 合成纤维等无纺布。 • 当悬浮液通过过滤布时，固体颗粒被滤 布所阻拦而逐渐形成滤饼（或称滤渣）， 当滤饼至一定厚度时即起过滤作用。 • 悬浮液本身形成的滤饼起着主要的过滤 作用。适合于固体含量大于0.1g/100ml 的悬浮液的过滤分离。
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絮凝机理：絮凝剂（能溶于水的高分子聚合物， 长链结构）— 链节上含有许多活性官能团，阴离 子（-COOH）或阳离子（-NH3+）、不带电的非离 子型基团—通过静电引力、范德华力、氢键等吸 附在胶粒表面— 当许多链节分别吸附在不同胶 粒表面上——产生桥架联接——较大絮团
*滤饼：当悬浮液通过过滤布时，固体颗粒被滤布 所阻拦而逐渐形成滤饼（或称滤渣），当滤饼至 一定厚度时即起过滤作用。
添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加 反应剂及添加助滤剂等。
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区别澄清过滤和滤饼过滤？
澄清过滤：
• 所用的过滤介质为硅藻土、砂、颗粒活性炭、 玻璃珠、塑料颗粒等，填充于过滤器内即构 成过滤层；也有用烧结陶瓷、烧结金属、粘 合塑料等组成的成型颗粒滤层。
• 当悬浮液通过时，固体颗粒被阻拦或吸附在 滤层的颗粒上。
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②调整pH pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷 性质，从而改善其过滤特性。
③凝聚与絮凝 是目前工业上最常用的预处理方法之一。 凝聚是指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层 排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定 的现象。 絮凝则是在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架 作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。
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*膜过滤的种类及微滤的优缺点？ 目前主要有3种膜过滤： 微孔过滤（简称‘微滤’）用于分离固体颗粒 如细胞、细胞碎片、包含体及蛋白沉淀物；微孔 膜（0.1～10μm） 超滤 分离浓缩大分子物质如蛋白质、核酸、多 糖；超滤膜(0.001～0.1 μm) 。 反渗透 用于小分子如抗菌素、氨基酸溶液中脱 除水分。反渗透膜(<0.001 μm)
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④ 加入助滤剂 悬浮液中大量的细微胶粒被吸附在助滤剂表
面，从而改变滤饼结构，过滤阻力下降了。 ⑤ 加入反应剂
加入某些不影响目的产物的反应剂，可消 除发酵液中某些杂质对过滤的影响，从而提高 过滤速率。
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*除去发酵液中杂蛋白的常用方法有哪些？ （1）沉淀法：蛋白质是两性电解质。
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第一章 生物工程下游技术概述
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*什么是生物工程下游技术?
也称为下游工程或下游加工过程，是对于 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。
在酸性溶液中，能与一些阴离子如三氯 乙酸盐、水杨酸盐等形成沉淀； 在碱性溶液中，能与一些阳离子如Ag+、 Cu2+、Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。 （2）变性法：蛋白质从有规则的排列变成 不规则结构的过程称为变性。
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①加热。不仅使蛋白质变性，同时降低液体粘度， 提高过滤速率。
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下游技术的一般工艺过程？ （1）产物的预处理和固液分离 过滤 、离心、加
热、调PH、絮凝， （2）提取（初步分离）
目的是除去与产物性质差异较大的杂质，得到目 标产物含量较高提取物的过程。沉淀、吸附、萃 取、超滤、结晶。 （3）精制（高度纯化） 目的是去除与产物的物理化学性质比较接近的杂 质。通常采用对产物有高度选择性的技术，如色 谱分离技术。 （4）成品制作 浓缩、干燥、无菌过滤、成型。成品形式与产品 的最终用途有关。
1 、名词解释
*凝聚:是指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层排斥 作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。
*絮凝:则是在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用， 使胶粒形成较大絮凝团的过程。
凝聚值（表示电解质的凝聚能力）：使胶粒发生凝聚作 用的最小电解质浓度（mmol/L）。
凝聚原理：加入电解质——异电离子作用下，原双电层 电位降低——胶体稳定性下降——相互碰撞而凝聚。
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*具体的产品分离提取需考虑的问题? （1）是胞内产物还是胞外产物； （2）原料中产物和主要杂质浓度； （3）产物和主要杂质的理化学特性及差异； （4）产品用途和质量标准； （5）产品的市场价格； （6）废液的处理方法等。
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第二章 发酵液的预处理
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微生物发酵液的特性？ ① 发酵产物浓度较低，大多为1%-10%，悬浮
液中大部分是水； ② 悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大； ③ 固体粒子可压缩性大（细胞在很大程度上
属于可压缩的粘稠物料）； ④ 液相粘度大； ⑤ 性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧
化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影 响。