生化分离技术原理及应用复习提纲
生化分离技术原理及应用
生化分离技术原理及应用一、引言生化分离技术是一种将混合物中的生物大分子（如蛋白质、核酸等）与其他组分进行有效分离的方法。
它在生物医学研究、制药工业、食品安全等领域具有广泛的应用。
本文将详细介绍生化分离技术的原理及其在不同领域的应用。
二、生化分离技术的原理生化分离技术主要基于生物大分子的特性，通过利用分子间的相互作用力，将目标分子与其他组分分离开来。
以下是几种常用的生化分离技术及其原理：1. 离心分离离心分离是一种利用离心力将混合物中的组分分离的方法。
离心力可以使不同密度的组分在离心管中分层，从而实现分离。
这种方法常用于细胞分离、蛋白质纯化等。
2. 色谱分离色谱分离是一种基于分子在固定相和流动相之间相互作用力的差异，将混合物中的组分分离的方法。
常见的色谱分离方法包括气相色谱、液相色谱等。
3. 电泳分离电泳分离是一种利用电场将混合物中的带电分子分离的方法。
不同带电分子在电场中会受到不同的迁移速度，从而实现分离。
电泳分离常用于核酸分离、蛋白质分离等。
4. 过滤分离过滤分离是一种利用孔径大小将混合物中的组分分离的方法。
通过选择合适的滤膜孔径，可以实现对不同大小的生物大分子的分离。
这种方法常用于细胞分离、颗粒物质分离等。
三、生化分离技术的应用1. 生物医学研究生化分离技术在生物医学研究中起着重要作用。
通过分离纯化蛋白质、核酸等生物大分子，可以进一步研究其结构、功能及相互作用机制。
此外，生化分离技术还可以用于筛选药物靶点、疾病诊断等。
2. 制药工业制药工业中常常需要从复杂的混合物中提取纯化药物活性成分。
生化分离技术可以帮助提高药物的纯度和产量，确保药物的质量和安全性。
同时，生化分离技术还可以用于药物代谢动力学研究、药物相互作用研究等。
3. 食品安全生化分离技术在食品安全领域也有广泛的应用。
通过分离纯化食品中的有害物质（如农药残留、重金属等），可以保障食品的安全性。
此外，生化分离技术还可以用于食品中添加剂的检测、食品成分分析等。
生物分离工程复习提纲
常用的蛋白质沉析方法有什么?
九、膜分离和电泳
膜分离技术的概念。
膜分离技术的分类。 各种膜的分离特性。 对于膜材料的基本要求。 主要的膜组件类型。
超滤和反渗透过程中渗透压的影响
超滤的基本方程 了解亲和膜分离技术 了解电渗析的工作原理
什么是吸附过程？
吸附的类型有哪些？它们是如何划分的？ 常用的吸附剂种类有哪些？ 什么是吸附等温线？其意义何在？Langmuir吸附等 温线的应用？
影响吸附过程的因素有哪些？
什么是亲和吸附？其特点有哪些？其具体步骤有那些？
什么是离子交换？离子交换树脂的部分是什么？ 离子交换树脂的分类？其主要的理化性质有哪些？ 离子交换的机理是什么？离子交换树脂的制备方法 有？ 什么是离子交换的选择性？其选择性受哪些因素影 响？ 基本的离子交换操作是怎样的？ 如何利用离子交换法分离蛋白质？
七、色谱分离
什么是色谱分离技术？ 色谱分离技术的分类 什么是色谱柱的理论塔板数？ 吸附色谱及其分类和基本原理 什么是分配色谱？ 离子交换色谱的分类及应用
凝胶色谱的分离原理及分类
离子交换及疏水作用层析的原理
高效液相色谱的分离原理及应用
薄层色谱及纸色谱的分离原理、操作步骤及应用
四、细胞破碎
1、细胞破碎的概念； 2、细胞破碎的常用方法及原理； 3、化学破碎法中渗透压的计算及应用；
五、萃取
1、萃取的概念及原理； 2、萃取的分类； 3、单级萃取和多级萃取的应用及相关的计 算； 4、固体浸取、超临界萃取及双水相萃取的 概念、原理及应用。
六、吸附与离子交换
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。
生化分离技术重点
一、凝胶的性质1、Gel的定义：含大量液体的具有三维网状开孔弹性结构的多聚体结构，一般制成球状颗粒。
2、Gel的要求⑴多孔、孔隙区大，Vi （内水体积）要大⑵亲水⑶惰性⑷稳定⑸色谱性能好2.凝胶介质性质（1）粒度：指溶胀后的凝胶水化颗粒的大小，粒度越小，分离效果越好，但能分离样品量减少，细颗粒介质适用于分析性分离；凝胶颗粒大，可分离样品量提高，适合于中小规模的制备型分离。
（2）交联度和网孔结构：交联剂的用量决定凝胶颗粒的交联度。
（3）机械强度：一方面取决于基质的种类，另一方面在基质相同的情况下，交联度越高，介质强度越大（4）物理和化学稳定性：物理稳定性——承受高温高压的情况、化学稳定性——首先是pH稳定性；要求介质在各种试剂中具有稳定性，包括去污剂，变性试剂；要求对有机溶剂具有耐受性膜分离（微滤，超滤，纳滤的比较范围）常用膜分离技术的基本特征不同操作类型膜的膜孔范围及操作对象三、沉淀的影响因素沉淀定义：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、保存盐析：纯一单蛋白质有公式：lgS = β－kS×IS为蛋白质溶解度（g/L）；β为I=0时lgS，它取决于溶质的性质；kS为盐析常数，主要决定于加入盐的性质及Pr性质。
I为盐浓度（mol/L）盐析影响因素：1． kSI的变化：盐、Pr一定，kS值一定，I升高，则蛋白质溶解度下降2．降低ββ与Pr、温度、pH有关β—pH：在Pr的pI时其溶解度较小β—温度：在保证Pr不变性下，温度升高，β下降，利于盐析。
3蛋白质原始浓度：蛋白质原始浓度小，盐析所需I高，蛋白质浓度大，盐析所*对混合Pr的盐析，蛋白质浓度过高，会发生严重共沉作用，一般控制浓度为2.5～3%。
有机溶剂沉淀法影响因素：1. 温度: 低温，温差分级沉淀2. pH ：据等电点控制3. 浓度：蛋白0.5％～3％，黏多糖1％～2％4. 离子强度：高时，沉淀所需有机溶剂浓度大5. 有机溶剂的选择：常用乙醇、丙酮、甲醇6. 多价阳离子的影响：蛋白质与Zn2+、Ca2+等形成复合物，使蛋白质在水和有机溶液中的溶解度大大降低7. 溶剂用量V= V0（S2－S1）/（100－S2）等电点沉淀法影响因素：1杂质种类影响2离子强度的影响3溶质表面极性的影响：等电点沉淀一般适合于疏水性较大的蛋白质，因为其表面水化层较薄非离子多聚物沉淀法：PEG及其他非离子多聚物应用于生物大分子微粒病毒和细菌的沉淀时，沉淀效果除与本身的浓度分子大小有关外，还受离子强度、pH和温度等因素的影响。
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。
生化分离技术复习1..
绪论.生化分离技术：是指从含有目标产物的发酵液、酶反应液或动植物细胞培养液中，提取、精制并加工制成高纯度的、符合规定要求的各种生物技术产品的技术，又称为下游加工技术。
生物技术产品：是指在生产过程应用微生物发酵技术、酶反应技术、动植物细胞培养技术等生化反应技术制得的产品。
生物技术产品有哪些特点：生物技术产品有些是胞内产品，有些是胞外产物; 通常是由产物浓度很低的发酵液或培养液中提取的; 生物技术产品的稳定性差，易随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白质水解、自身水解等; 生物技术产品的生产多为分批操作，生物变异性大，各批发酵液或培养液不尽相同。
生化分离技术按其分离原理可分为机械分离与传质分离两大类。
生化分离过程主要包括哪几个方面？生化分离过程主要包括四个方面：①原料液的预处理和固液分离；②初步纯化（提取）；③高度纯化（精制）；④产品加工这四个步骤。
第一章固液分离技术排斥电位和产生吸附架桥作用的双重机制是絮凝的主要原因。
发酵液的相对纯化方法有哪些？固液分离的目的：除去固体杂质，得到溶液；分离掉溶液获得固体。
固液分离方法：过滤、沉降改善过滤性能的方法工艺上一般采用如下方法：降低混合液粘度、增大被分离颗粒的粒度、加入助滤剂、提高离心机的转速或提高操作压力、增大真空度、降低滤饼层厚度、除去滤饼第二章细胞破碎细胞破碎是指选用物理、化学、酶或机械的方法来破坏微生物菌体的细胞壁或细胞膜，释放其中的目标产物。
细胞破碎的方法有哪些？各有何特点？一、球磨破碎特点：适用范围较广；但有效能量利用率很低，设计操作时应充分考虑冷却系统的热交换能力；影响破碎率的操作参数较多，过程优化设计较复杂。
二、高压匀浆法特点：适用于酵母和大多数细菌细胞的破碎，不宜用于团状或丝状菌的破碎，易堵塞；由于操作中温度会升高，需对料液作冷却处理，保护目的产物活性。
三、超声破碎法特点：是很强烈的破碎方法；适用范围广；但有效能量利用率极低，对冷却要求相当苛刻，不易放大，多在实验室使用。
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。
生化分离技术
生化分离技术生化分离技术是一种利用生物学特性对物质进行分离的技术。
它是现代生物技术和化学工程的交叉领域，广泛应用于生物制药、环境保护、食品加工等领域。
本文将从生化分离技术的原理、应用和前景等方面进行阐述。
一、生化分离技术的原理生化分离技术主要利用生物体内的生物分子之间的相互作用力，如亲和性、电荷、分子大小等，来实现对物质的分离。
其中，亲和层析、电泳和膜分离是常用的分离方法。
亲和层析是利用生物分子之间的特异性相互作用来分离目标物质。
通过将特定配体固定在固定相上，使其与目标物质具有亲和性，从而实现目标物质的选择性吸附和洗脱。
电泳是利用电场作用力将带电粒子在电泳介质中迁移，根据粒子的大小、电荷和形状差异而实现分离。
其中，凝胶电泳是最常见的电泳方法，通过将目标物质分子限制在凝胶中的孔隙中，根据分子大小的不同而进行分离。
膜分离是利用半透膜对物质进行选择性分离。
根据物质在膜上的渗透性差异，通过压力、浓度差或电场等驱动力，将物质从高浓度侧转移到低浓度侧，从而实现分离。
生化分离技术在生物制药领域具有广泛的应用。
例如，利用亲和层析技术可以从复杂的生物样品中纯化重组蛋白、抗体等生物制品。
电泳技术可以用于分离和鉴定DNA、RNA和蛋白质等生物分子。
膜分离技术可以用于浓缩和纯化生物分子，如浓缩血浆中的蛋白质、分离纯化水中的离子等。
生化分离技术还广泛应用于环境保护领域。
例如，利用生物膜反应器可以将废水中的有机物和重金属去除，实现废水的净化。
利用电泳技术可以检测水体中的微量污染物，如农药、重金属等。
利用亲和层析技术可以从环境样品中分离和测定特定的有机物。
生化分离技术还在食品加工、农业和医学诊断等领域有着广泛的应用。
例如，利用膜分离技术可以实现乳制品的浓缩和分离，提高产品的品质和产量。
利用亲和层析技术可以从农产品中分离和测定农药残留。
利用电泳技术可以进行基因检测和疾病诊断。
三、生化分离技术的前景随着生物技术和化学工程的不断发展，生化分离技术也在不断创新和完善。
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：生物技术的主要目标是利用培养微生物、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，其技术进步程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、生物反应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。
生物工程的主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。
3、生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？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。
不溶物的去除包括过滤、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。
产物分离包括离子交换吸附、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。
以上分离过程不具备特异性，只是进行初分可提高产物浓度和质量。
产品的纯化包括色谱、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。
产品的精制包括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确保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，而且这些化合物在分离时仍在不断的代谢变化中。
生化分离技术原理及应用
生化分离技术原理及应用生化分离技术是指利用物质在特定条件下的不同性质，通过一系列技术手段实现的将混合物中的目标物质与其他组分有效分离的方法。
该技术在生物学、生物医学、环境科学等领域具有广泛的应用。
本文将重点介绍生化分离技术的原理和应用。
其中，离心是最常用且最简单的生化分离技术之一、通过对混合物进行离心操作，根据颗粒的大小和密度的不同，可以实现颗粒的分层沉淀。
离心分离技术广泛应用于细胞、蛋白质、核酸等物质的分离和纯化。
电泳是利用物质在电场中受力的大小和方向不同来实现分离的方法。
根据物质的电荷、大小和形状的不同，可以将混合物中的目标物质分离开来。
电泳分离技术广泛应用于蛋白质、核酸、糖等生物大分子的分离和定量。
过滤是通过孔径的选择性来实现分离的方法。
根据目标物质和其他成分的颗粒大小不同，可以选择合适的过滤膜或过滤介质，将目标物质与其他成分分离开来。
过滤分离技术广泛应用于细胞、微粒、蛋白质等物质的分离和纯化。
吸附是根据物质在吸附介质上吸附程度的差异来实现分离的方法。
根据物质的化学性质和亲附性的差异，可以将目标物质吸附在特定的吸附材料上，然后通过洗脱等操作将其与其他组分分离开来。
吸附分离技术广泛应用于蛋白质、核酸等物质的纯化和富集。
除了上述常用的生化分离技术，还有许多其他的分离技术，如层析、萃取、析出等，它们在不同的应用领域具有特殊的优势和独特性。
生化分离技术在许多领域中具有广泛的应用。
在生物学研究中，生化分离技术可以用于提取和纯化细胞内的物质，从而研究细胞的结构和功能。
在生物医学领域，生化分离技术可以用于药物的纯化和富集，从而提高药物的疗效和降低副作用。
在环境科学中，生化分离技术可以用于水质处理、废物处理和污染物的检测和监测。
在食品科学中，生化分离技术可以用于食品的检测和分析，保障食品的质量和安全。
总之，生化分离技术是一项基础性且重要的技术，在生物学、生物医学、环境科学和食品科学等领域具有广泛的应用。
随着科技的不断进步和发展，生化分离技术也将不断创新和完善，为我们的研究和应用提供更好的工具和方法。
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。
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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；
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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
生物分离工程复习纲要
第一章：绪论1、生物分离工程概念回收生物产品分离过程的原理与方法，即从发酵液、酶反应液、动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。
2、生物分离工程研究的内容目标产品及其基质的性质。
根据产品及基质选择适宜的分离纯化技术(基本技术原理；基本方法；基本设备)。
第二章：发酵液预处理1、发酵液预处理的目的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；改变发酵液的物理性质和降低溶液的粘度；尽可能使产物转入便于以后处理的相中。
（除去悬浮颗粒、改善滤液的性状、方便后续步骤）2、凝集与絮凝凝集(coagulation)作用是在某些电解质作用下，如中性盐作用下，使扩散双电层的排斥电位降低，破坏胶体系统的分散状态，而使胶体粒子聚集的过程。
（机理：中和粒子表面电荷；消除双电层结构；破坏水化膜）（通过电解质破坏胶体分散状态）絮凝(flocculation)：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用，而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。
（物理高分子物质的桥联作用）3、高价态无机离子的去除Ca2+去除：一般用草酸的钠盐生成草酸钙；Mg2+去除：加入三聚磷酸钠，从而形成三聚磷酸钠镁络合物；Fe3+去除：加入黄血盐(亚铁氰化钾) 。
4、固液分离的主要方法a)过滤（垂直过滤（死过滤）；错流过滤）b)离心第三章：细胞分离技术1、细胞破碎的方法（了解原理）机械法：主要利用高压、研磨、超声波等方法产生剪切力达到破碎细胞壁的目的。
热量的产生是该法的一个缺点。
高压匀浆的原理：从高压室（几百个大气压）压出的细胞悬浮液速度可达几百米每秒，高速喷出的浆液喷射到静止的撞击环上，细胞在高速造成的剪切力，碰撞力和高压到常压的变化等作用下，造成细胞破碎。
珠磨法的原理：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。
超声波破碎法的原理：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。
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。
生化分离技术的原理及应用
生化分离技术的原理及应用1. 引言生化分离技术是指利用不同物质的物理特性，通过分离、富集和净化等步骤将混合物中的目标物质从其他组分中分离出来的一种技术。
它在生物医药、食品工业和环境监测等领域有着广泛的应用。
2. 原理生化分离技术的原理主要包括以下几个方面：• 1. 差异性分离生化分离技术的关键在于利用分离剂与目标物质之间的差异性，例如目标物质与其它组分之间的相互作用力的差异。
通过调节分离剂与目标物质之间的相互作用力，可以实现目标物质与其他组分的分离。
• 2. 分离剂的选择分离剂在生化分离过程中起着重要的作用。
常见的分离剂有溶剂、离子交换剂、配合剂等。
根据目标物质的特点和要求，选择合适的分离剂是确保分离效果的关键。
• 3. 分离技术生化分离技术包括了很多不同的方法，如凝胶电泳、层析法、色谱法等。
每种分离技术都有其适用的场景和优势，根据需求选择合适的分离技术可以提高分离效果。
3. 应用生化分离技术在各个领域有着广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：• 1. 生物医药领域–蛋白质纯化：生化分离技术可以用于蛋白质的分离和纯化，广泛应用于基因工程、制药等领域。
通过分离技术可以获得纯度较高的蛋白质用于药物研发和生物学研究。
–基因分离和测序：生化分离技术可以用于从生物体中分离出目标基因以进行测序和研究。
–细胞分离：生化分离技术可以用于分离和提取不同类型的细胞，用于研究和应用。
• 2. 食品工业–食品成分分析：通过生化分离技术，可以对食品中的各种成分进行分离和分析，为食品工业的质量控制和研发提供基础数据。
–食品添加剂纯化：生化分离技术可以用于纯化食品添加剂，提高其纯度和安全性。
• 3. 环境监测–水质分析：生化分离技术可以用于水质样品中有害物质的分离和检测，为环境监测提供支持。
–大气污染物分析：生化分离技术可以用于分离和测定空气中的污染物，用于环境监测和研究。
4. 结论生化分离技术是一种重要的分析工具，具有广泛的应用前景。
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。
生化分离技术原理及应用
生化分离技术原理及应用生化分离技术是一种将混合物中的不同成分分离出来的方法，它是生物化学和分子生物学领域中的一种重要技术。
生化分离技术的原理是利用不同成分在化学或物理性质上的差异，通过一系列的分离步骤将它们分离出来。
生化分离技术广泛应用于生物医学、生物工程、食品工业、环境保护等领域。
生化分离技术的原理主要包括以下几个方面：1. 分子大小：分子大小是生化分离技术中最基本的原理之一。
分子越大，其在分离过程中的迁移速度越慢，因此可以通过分子大小的差异来分离不同的成分。
2. 电荷：分子的电荷也是生化分离技术中的一个重要因素。
带正电荷的分子会向带负电荷的电极移动，而带负电荷的分子则会向带正电荷的电极移动。
因此，可以通过电荷的差异来分离不同的成分。
3. 亲和性：分子之间的亲和性也是生化分离技术中的一个重要因素。
具有相同亲和性的分子可以通过特定的亲和剂来结合，从而实现分离。
生化分离技术的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 蛋白质纯化：生化分离技术可以用于蛋白质的纯化。
通过分子大小、电荷、亲和性等原理，可以将目标蛋白质从混合物中分离出来，从而得到纯净的蛋白质。
2. DNA纯化：生化分离技术也可以用于DNA的纯化。
通过分子大小、电荷等原理，可以将DNA从混合物中分离出来，从而得到纯净的DNA。
3. 酶的分离：生化分离技术可以用于酶的分离。
通过分子大小、电荷、亲和性等原理，可以将目标酶从混合物中分离出来，从而得到纯净的酶。
4. 药物研究：生化分离技术可以用于药物研究。
通过分子大小、电荷、亲和性等原理，可以将药物与其靶标分离出来，从而研究药物的作用机制。
总之，生化分离技术是一种非常重要的技术，它可以用于分离不同的生物分子，从而得到纯净的样品。
在生物医学、生物工程、食品工业、环境保护等领域中都有广泛的应用。
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《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。
10、沉淀分离技术分类？沉淀分离技术包括盐析沉淀、等电点沉淀、聚合物沉淀和有机溶剂沉淀等技术。
11、色谱技术如何根据固定相的形状分类？色谱技术根据固定相的形状不同可分为柱色谱法和薄层色谱法。
12、根据电泳原理，电泳分离系统分为哪几种？依据电泳原理，现有三种形式的电泳分离系统移动界面电泳、区带电泳、稳态电泳，其中区带电泳是目前常用的电泳系统。
区带电泳中的常用技术分载体电泳和无载体电泳，载体电泳包括：粉末电泳、纸电泳、凝胶电泳、聚焦电泳；无载体电泳包：自由电泳、毛细管电泳。
13、在有机溶剂沉淀中，作为沉淀剂的有机溶剂选择原则？在有机溶剂沉淀中，选择作为沉淀剂的有机溶剂的原则：能与水互溶；不与蛋白质发生反应；具有较好的沉淀效应；溶剂蒸气无毒，且不易燃。
14、什么是生化工程的上游工程和下游工程？在生物产品生产过程中一般将微生物发酵、酶反应过程或动植物细胞大量培养称为“上游工程”，而与之相应的产物回收、粗分离、纯化及加工等后续过程就称之为“下游工程”，或称之为生化分离和纯化过程。
15、生物产业废水处理中常用的膜分离技术有哪些？在生物产业废水处理中常用的有扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤等四种膜分离技术。
16、透析膜一般为孔径5〜10nm的亲水膜，例如纤维素膜、聚丙烯腈膜和聚酰胺膜等。
17、板框压滤机工作周期？板框压滤机是一种传统的过滤设备，其过滤推动力来自泵产生的液压或进料贮槽中的气压。
它的一个工作周期包括装合、过滤、洗涤（吹干）、去饼、洗净等过程。
18、常速离心机和超速离心机的区别？常速离心机：相对离心力(RCF)在l×l04×g以下。
主要用于细胞、细胞碎片和培养基残渣等固形物的分离，也用于酶的结晶等较大颗粒的分离。
超速离心机:相对离心力可以高达106×g。
主要用于DNA、RNA、蛋白质等生物大分子以及细胞器、病毒等的分离纯化，样品纯度的检测，沉降系数和相对分。
19、薄层吸附色谱展开剂选择的原则是什么？薄层吸附色谱展开剂选择的原则：对被分离组分应具有一定的解吸附能力，极性应比被分离物质的极性略小；展开剂应对被分离物质具有一定的溶解能力。
20、在高离子强度溶液中，温度升高，蛋白质的溶解度下降，在pH接近蛋白质等电点的溶液中蛋白质的溶解度最小。
21、细胞破碎方法可分为哪些类型？简述细胞破碎的意义。
酶学破碎法：外加酶制剂、自溶法。
机械破碎法：高速捣碎法、高速均浆法、高速磨珠法物理破碎法：温差法、压差法、超声波化学破碎法：有机溶剂法、表面活性剂（SDS 等）、金属螯合剂（Mg2+、Ca2+、EDTA）、化学变性剂。
破碎细胞，是为了方便提取其中的各种物质，分析细胞的结构，遗传物质的研究，对人类的发展具有重要的意义。
22、反渗透是渗透的一种反向迁移运动，它主要是在压力推动下，借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的济剂与溶质分开。
24、生化分离方法选择的基本原则？1)、尽可能简单、低耗、高效、快速。
2)、分离步骤尽可能少。
A）分离步骤越多，回收率越低； B)、分离步骤多，设备投入大，人员物资消耗大，生产周期长。
3)、避免相同原理的分离技术多次重复出现。
比如，分子筛和超滤技术按分子量大小分离，重复应用两次以上，意义就不大了。
4)、尽量减少新化合物进入待分离的溶液。
A)、引起新的化学污染； B)、蛋白质的变性失活；5)、合理的分离步骤次序。
先低选择性，后高选择性；先高通量，后低通量；先粗分，后精分；先低成本，后高成本。
25、超过滤与反渗透的异同？超过滤简称超滤，它同反渗透一样，都是利用膜来分离废水中溶解的物质。
两种方法的动力同是溶液的压力，在溶液的压力下，溶剂的分子通过薄膜，而溶解的物质被阻滞在膜表面上。
两者区别在于：（1）膜不同：超过滤所用的膜(超滤膜)较疏松，透水量大，除盐率低，一般用超过滤分离高分子和低分子有机物以及无机离子等，能够分离的溶质分子至少要比溶剂的分子大10倍，在这种系统中渗透压已经不起作用了。
反渗透所用的膜 (反渗透膜)致密，透水量低，除盐率高，具有选择透过能力，用以分离分子大小大致相同的溶剂和溶质；（2）机理不同：超过滤的去除机理主要是筛滤作用。
在反渗透膜上分离过程伴随有半透膜、溶解物质和溶剂之间复杂的物理化学作用。
（3）工作压力不同：超过滤的工作压力低(0.07－0.7MPa)。
反渗透所需的工作压力高(大于2.8MPa)。
超滤装置与反渗透装置类似，目前我国试验研究及生产中普遍用管式装置。
26、什么是结晶？常用的工业起晶方法有哪些？溶液中的溶质在一定条件下，因内部结构中的原子、离子或分子有规则地排列而结合成晶体，晶体的化学成分均一，具有各种对称的晶状，其特征为离子和分子在空间晶格的结点上呈有规则的排列。
是溶质自动从过饱和溶液中析出，形成新相的过程，溶质分子凝聚成固体和分子有规律地排列在一定晶格中，这一过程与表面分子化学键力变化有关。
这一过程中，溶质由于物质在溶解时要（吸收热量）、结晶时要（放出热量）。
因此，结晶也是一个（质量与能量）的传递过程，它与体系温度的关系十分密切。
常用的工业起晶方法有：1）自然起晶法：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。
27、什么是双水相系统？：两种水溶性高分子聚合物与盐类在水中能形成两层互不相溶的均相水溶液，这样的水相系统称为双水相系统。
28、什么是电泳技术？电泳技术就是利用在电场的作用下，由于待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而对样品进行分离、鉴定或提纯的技术。
在使用聚丙烯酰胺凝胶电泳进行蛋白质分离时，在电泳过程中不仅取决于蛋白质的电荷密度，还取决于蛋白质的尺寸和形状。
29、生化分离工程的特点？生化分离工程的特点原料液中目标产物浓度低，目标产物稳定性差，产品质量要求高，原料液成分复杂，具有经验性，均一性的相对性，生物变异性大。
30发酵醪中获得产物如何分类？发酵醪中获得产物大致可分为菌体、酶、代谢产物等三类。
31发酵液常用的预处理方法有哪些？发酵液常用的预处理方法有：加热、调整pH、凝聚和絮凝、使用助滤剂、加入反应剂等。
32、发酵液固液分离的常用方法有哪些？发酵液固液分离的常用方法有过滤、沉降和离心分离等。
33、层析分离技术按流动相状态可分为哪几类？层析分离技术按流动相状态可分为液相层析和气相层析。
34、结晶的步骤分为哪几步？结晶的步骤分为：过饱和溶液的形成，晶核的形成，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。
35色谱根据流动相与固定相的极性分类：固定相极性大于流动相的正相色谱；固定相极性小于流动相的反相色谱。
36、薄层吸附色谱展开剂选择的原则？薄层吸附色谱展开剂选择的原则：对被分离组分应具有一定的解吸附能力，极性应比被分离物质的极性略大；展开剂应对被分离物质具有一定的溶解能力。
37、生化分离方法选择的基本原中合理的分离步骤次序先低选择性，后高选择性；先高通量，后低通量；先粗分，后精分；先低成本，后高成本。
38. 简述有机溶剂沉淀法作用机理及主要影响因素？有机溶剂沉淀法主要作用机理：（1）降低水溶液的介电常数，使溶质溶解度降低；（2）破坏大分子周围水膜，使溶解度降低。
影响因素：pH值，有机溶剂沉淀法一般与等电点沉淀法联合使用。
即操作时溶液的pH 值应控制在欲分离蛋白质的等电点附近。
中性盐可减少有机溶剂引起的蛋白质变性，提高分离效果，一般添加0.05mol/L的中性盐。
39、离子交换色谱分离技术的原理？常用的离子交换剂？离子交换色谱分离技术的原理：以离子交换树脂作为固定相，选择合适的缓冲液为流动相，使溶质按照其离子交换亲合力的不同而得到分离的方法。
常用的离子交换剂：葡聚糖凝胶型离子交换剂，纤维素系列离子交换剂，琼脂糖系列离子交换剂，大孔性离子交换剂等。
40、生物工业中常用的过滤方法有哪些？并简述各特点。
生物工业中常用的过滤方法：(1)板框压滤机(plate and frame filter press) 过滤，板框压滤机是一种传统的过滤设备，其过滤推动力来自泵产生的液压或进料贮槽中的气压。
它的一个工作周期包括装合、过滤、洗涤（吹干）、去饼、洗净等过程。
板框压滤机分为明流和暗流两种形式。