生物分离工程期末复习(全)

1、08生工金保军2011/07/09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

2、。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

3、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。18， 包含体：一种蛋白质不

4、溶性聚集体，包括目标蛋白，菌体蛋白等。目标蛋白的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。19， 沉淀：是指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。20， 盐析法：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低，以至于从溶液中沉淀出来的方法。21， 等电点沉淀法：利用蛋白质在pH等于其等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀。22， 萃取：利用溶质在互不相溶的溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法。23， 分配定律：在恒温恒压下，溶质在互不相溶的；两相中分配，达到分配平衡后，如果其在两相中的相对分子质量相等，则其在两相中的平衡浓度之

5、比为一常数，称为分配系数k。k=a/c2=萃取相中的浓度/翠余相的浓度。24， 超临界流体：是指物质处于其临界温度和临界压力以上而形成的一种特殊状态的流体。25， 超临界流体萃取：也叫气体萃取，流体萃取，稠密气体萃取或蒸馏萃取。作为一种分离过程的开发和应用，是基于一种溶剂对固体和液体的萃取能力和选择性在超临界状态下较之在常温常压下可获得极大的提高。它是利用超临界流体，即温度和压力略超过或靠近临界温度和临界压力，介于气体和液体之间的流体，作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和纯化的目的。26， 膜分离过程：是具有选择透过性的天然或合成薄膜为分离介质，在膜两侧的推动力

6、作用下，原料液体混合物或气体混合物中的某个或某些组分选择性地透过膜，使混合物达到分离，分级，提纯，富集和浓缩的过程。27， 水通量：指纯水在一定温度，压力下（0.35MPa,25），单位时间，单位膜面积透过的水的量。28微滤：以压力差为推动力，截留水中粒径在0.02 10m之间的颗粒物的膜分离技术。29，超滤：在压力差的驱动下，用可以阻挡不同大小分子的滤板或滤膜将液体过滤的方法。 30，纳滤：以压力差为推动力，介于反渗透和超滤之间的截留水中粒径为纳米级颗粒物的一种膜分离技术。31，反渗透：在压力驱动下使溶液中的溶剂(如水)以与自然渗透相反的方向通过半透膜进入膜的低压侧，从而达到有效分离的过程。

7、32，浓差极化：由于水透过膜而使膜表面的溶质浓度增加，在浓度梯度作用下，溶质与水以相反方向向本体溶液扩散，在达到平衡状态时，膜表面形成一溶质浓度分布边界层，它对水的透过起着阻碍作用。33，吸附：是指溶质从液相或气相转移到固相的现象。34，离子交换吸附：简称离子交换，是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，从而达到分离的目的。35，吸附平衡等温线：当温度一定时，吸附量与溶液中溶质的浓度的函数关系称为吸附平衡等温线。36，色谱：能用于混合物分离的方法称为色谱。37，色谱法：是一种基于被分离物质的物理化学

8、及生物学特性的不同，使他们在某种基质中移动速度不同而进行分离和分析的方法。 38，液膜（液体膜）：是从生物膜奇妙的选择性输送功能上得到启发而模仿的一种人工膜。39，膜膨胀：是一个传递外水相溶液进入内相的过程。40，反胶团：若将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，并使其浓度超过临界胶束浓度，便会在有机溶剂内形成聚集体，这种聚集体称为反胶团（或反胶束）。41，膜分离技术：用人工合成的某种材料作为两相之间的不连接区间实现不同物质分离的技术。42，配基：在亲和层析中起可逆结合的特异性物质。43，“Ks”分级盐析法：在一定pH和温度下以改变离子强度进行盐析，常用于提取液的处理。44，硫酸铵饱和度：指饱和硫

9、酸铵溶液的体积占混合后溶液总体积的百分比。45，提取：利用一种溶剂对不同物质溶解度的差异，从混合物中分离出一种或几种组分的过程。46，柱层析：将固定相装于柱内，使样品沿一个方向移动而达分离目的的方法。47，“”盐析法：在一定离子强度下仅改变pH和温度进行盐析。常用于初步纯化。48，分配系数K：当萃取体系达到平衡时，溶质在两相中的总浓度之比。49：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，降低溶质溶解度时沉淀析出。50离心机：是在高速旋转的转子中，借离心力作用过滤和澄清悬浮液，分离，分析生物大分子或一种相对密度不同而又互不相溶的液体分开的设备。二，填空1， 常用絮凝剂：人工

10、高分子絮凝剂，天然高分子絮凝剂，无机高分子聚合物，微生物絮凝剂（维生素，核算，糖蛋白）2， 影响絮凝剂的因素：絮凝剂浓度量要适中；分子量要适中；发酵液的pH值要合适；搅拌转速和搅拌时间3， 高价无机离子的去除方法：去除Ca2+：加入草酸；去除Mg2+：加入三聚磷酸钠或磷酸盐；去除Fe3+：加入黄血盐，形成普鲁士蓝沉淀。4， 杂蛋白的去除方法：（1）等电点法；（2）热变性法；（3）利用吸附作用出去蛋白质；（4）其他：大幅度改变pH；加入酒精，丙酮等有机溶剂，表面活性剂等。5， 常用的破碎方法：机械法：固体剪切作用：珠磨法，研磨法；液体剪切作用：高压均浆，超声破碎。非机械法：干燥处理，溶胞作用：溶

11、酶法，化学法，物理法。6， 选择破碎方法的依据：（1）细胞处理量；（2）细胞壁强度和结构；（3）目标产物对破碎条件敏感性；（4）破碎程度；（5）目标产物的选择性释放7， 包含体形成的原因：蛋白质过量积聚，超过溶解度，导致沉淀；蛋白质生成过快，分子间疏水基团相互作用而聚集沉淀；蛋白质生成过快，分子内部二硫键的错误连接导致沉淀；蛋白质自身不稳定。8， 基因工程包涵体的纯化方法：收集菌体细胞细胞破碎包涵体的洗涤目标蛋白的变性溶解目标蛋白的复性。9， 包含体的洗涤剂：尿素，脱氧胆酸，蔗糖等。10， 常用变性剂：58mol/L盐酸胍和68mol/L的尿素；表面活性剂，如12%的SDS；pH>9.0

12、的碱溶液和有机溶剂，使用较小。11， 影响变性的因素：时间，pH，离子强度，变性剂种类和浓度。12， 蛋白质复性影响因素：变性剂浓度；目标蛋白浓度；pH和离子强度；氧化还原条件。13， 还原剂：二硫苏糖醇，硫基乙醇，还原型谷胱甘肽；氧化剂：氧化型谷胱甘肽14， 提高过滤性能的方法：加入助滤剂，添加填充凝固剂，加入降解酶15， 过滤设备：按过滤的推动力分为重力式过滤器，压力式过滤器，真空式过滤器和离心式过滤器四种。常用设备为：板框式压滤机，板式压滤机，自动板框式压滤机和真空过滤机。16， 常用盐析剂：中性盐：硫酸铵，硫酸钠，硫酸镁，氯化钠，醋酸钠，磷酸钠，柠檬钠，硫氰化钾等。要求：盐析作用要强，

13、盐析用盐需有较大的溶解度，盐析用盐必须是惰性的，来源丰富，经济。17， 影响盐析的因素：蛋白质种类，离子类型，温度和pH，盐的加入方式（加入固体，加入饱和盐溶液，透析平衡法），蛋白质的原始浓度.18， 影响沉淀效果的主要因素：温度，pH，蛋白质浓度，离子强度，多价阳离子的影响。19， 有机溶剂的选择考虑因素：（1）介电常数小，沉淀作用强；（2）致变性作用要小；（3）毒性小，挥发性适中；（4）水溶性要好。20， 影响有机溶剂萃取的因素：pH，温度，盐析，带溶剂21， 有机溶剂萃取设备：混合澄清塔，萃取塔，离心萃取器。22， 能形成双水相的聚合物：聚乙二醇葡聚糖，聚丙二醇聚乙二醇和甲基纤维素葡聚糖

14、；聚乙二醇磷酸钾（KPi），聚乙二醇磷酸铵，聚乙二醇硫酸钠。主要应用的是双水相体系主要是聚乙二醇葡聚糖体系和聚乙二醇无机盐系统。23， 相图：双水相的形成条件与定量关系可以用相图来表示，聚合物Q的浓度（%，质量分数）为纵坐标，以聚合物P的浓度（%，质量分数）为横坐标。图中把均匀区与两相区分开的曲线称为双节线。24， 影响双水相分配系数的主要因素：成相聚合物的相对分子质量（当成相聚合物的相对分子质量降低时，被分配的蛋白质更易分配于富含该聚合物的相）；聚合物的浓度（双水相体系的组成越接近临界点，可溶性生物大分子的分配系数越接近1，蛋白质均匀分配于两相）；盐的种类（无机盐离子在两相中分配系数不同时，

15、将在两相中产生电位差，从而影响带电荷生物大分子的分配）；盐的浓度（浓度达到一定程度时，影响减弱）；pH；温度；细胞的浓度。25， 双水相萃取的常用设备：相混合设备（静态混合器），相分离设备（管式离心机和碟片式离心机）。26， 双水相萃取的基本过程：双水相的形成，溶质在双水相中的分配（混合）和双水相的分离。27， 液膜分离系统的膜通常由膜溶剂，表面活性剂，流动载体，膜增强剂构成。28， 被膜相隔开的两液相：一相是待处理的料液；另一相是用于接受目标组分的反萃取相。29， 液膜分类：乳状液膜（悬浮在液体中的乳液微粒），支撑液膜，流动液膜。30， 有机溶剂萃取的设备及工艺流程：一，液液萃取塔的操作：（

16、1）分散相，连续相的选择二，混合澄清塔；三，萃取塔：脉动塔，转盘塔，喷淋塔；四，离心萃取31， 液膜分离操作过程分液膜制备，液膜萃取，分离澄清，破乳四个阶段32， 乳化液膜分离的工艺流程：液膜制备，液膜萃取，分离浓缩，破乳。33， 构成反胶团的表面活性剂种类：阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂。34， 影响反胶团萃取的主要因素：水相pH，离子的种类和强度，表面活性剂的种类和浓度，溶剂体系。35， 反胶团制备方法：注入法，相转移法，溶解法。36， 反胶团萃取的过程：（1）溶质从水相通过表面液膜到达相界面；（2）在界面处溶质进入反胶团中；（3）含有溶质的反胶团扩散进入有机相。37， 液固萃取过程：

17、润湿，溶解，扩散，置换（替换）。38， 液固萃取类型：酸浸取，碱浸取，水浸取，盐浸取，有机溶剂浸取。39， 浸取的影响因素：浸取温度，浸取时间，浓度差，溶剂的pH，浸取压力。40， 超临界流体萃取技术的特点：安全，无毒，产品分离简单，设备投资大。41， 影响超临界萃取效率的因素：萃取剂流体的压力，萃取剂的组成，萃取温度，萃取过程的时间，吸收管的温度等。42， 常见的分离方法：透析（300道尔顿几万道尔顿的分子），微滤（0.0210um），超滤（50nm100nm），纳滤（1nm），反渗透（200道尔顿），电渗透（0.20.4nm）无机离子。43， 影响反渗透和纳滤分离过程的因素：操作压差，料液

18、性能，膜材料与结构44， 影响超滤和微滤过程操作的因素：膜污染和浓差极化；加压过滤方式；操作压差；料液流速；截留液浓度；温度；膜材料。45， 影响截留的因素：分子的形状；浓差极化作用；错流的流速；截断分子量和孔径；吸附作用；温度，料液的浓度；pH和离子强度。46， 影响电渗析过程的因素：电位差，电阻和电流密度；浓差极化；47， 影响膜萃取过程的因素：两相流量；体系界面张力；相平衡分配系数与膜材料浸润性能；穿透压和两相压差。48， 膜污染：沉淀污染，吸附污染（有机物），生物污染49， 怎样预防污染：对料液进行预处理；选择合适的膜材料。50， 膜的清洗方法：物理方法，化学方法：酸，碱，表面活性剂。

19、51， 影响膜过滤的因素：压力，浓度，流速，温度52， 吸附类型：物理吸附，化学吸附，离子交换吸附。53， 吸附法的特点：1，操作简便，设备简单；2，可不用或少用有机溶剂；3，生产过程的pH变化范围小；4，从稀溶液中分离溶质；5，吸附剂对溶质的作用小，适用于适定性较差的溶质的分离；6，分离的效率差。54， 吸附法的应用：1，过滤气体：空气净化；2，水处理：金属回收；3，脱色，除臭，防潮；4，目标产物的分离。55， 吸附剂：活性炭，硅胶，氧化铝，大孔网状吸附剂。56， 吸附分离介质特征：1，表面积大；2，对被分离的物质应有较软的吸附能力；3，有较高的吸附选择性；4，机械强度高；5，再生容易，性能

20、稳定；6，价格低廉。57， 极性吸附剂：羟基磷石灰，硅胶，氧化铝；非极性吸附剂：活性炭。58， 影响吸附的主要因素：1，吸附剂的性质（吸附容量，吸附速度，机械强度）；2，吸附质的性质（固体易吸附对他表面张力小的物质，溶质在易溶的溶液中洗脱，极性吸附剂易吸附极性溶质），3，温度（吸附是放热的过程，吸附热易使溶解度增大，不易吸附），4，溶液pH；5，溶液中其他溶质的影响。（在溶液中，固体吸附剂的吸附主要考虑3中作用力：（1）界面上层固体与溶质之间的作用力；（2）固体与溶剂之间的作用力：（3）溶质与溶剂之间的作用力）59， 影响离子交换速度的因素：颗粒大小，交联度(越低，越易于扩散)，温度（越高越有

21、益），离子的化合价，离子的大小，搅拌速度，溶液浓度。60， 色谱的分类：吸附色谱，分配色谱，离子交换色谱，凝胶过滤色谱，亲和色谱。61， 超滤的工作原理主要有：滤膜，切向流，浓差极化。62， 滤膜因其孔径及功能不同分为：反渗透膜，超滤膜，微孔膜。63， GX中，X代表凝胶的持水量。G25表示1g干胶持水2.5ml，G50代表1g干胶持水5ml。64， 离子交换剂是由基质，荷电基团和反离子构成，在水中呈不溶解状态，能释放出反离子。65， 凝胶层析法适用于分离提纯：蛋白质，酶，多肽，核酸类物质。三，简答及论述类0，生物分离工程的重要性答：一，从生命科学与技术的角度：是生物工程，生物技术发展的重要平

22、台；二，从分离的角度看：分离是科学的第一步，是各种分析技术的前提，浓缩延伸了分析方法的检出下限，涉及多学科知识，反过来又推动了其他科学，提高人们的生活品质；三，从分离工程角度：生物制品的高纯度要求，产品基质性质多样；四，从生物制品的生产成本：分离纯化是获得商业产品的重要环节，是主要的生产成本。1， 目标产物的类型：直接产物：发酵液产物；间接产物：发酵得细胞或酶产品。2， 生物分离过程的分类答：1，按分离物质的性质：物理分离法，化学分离法，物理化学分离法；2，按分离过程的本质分类：平衡分离过程，差速分离过程，反应分离过程。3， 生物分离工程的一般流程答：一，发酵液的预处理（单元操作：过滤和离心）

23、；二，产物的提取（单元操作：沉淀，吸附，萃取，超滤等）；三，产物的精制（单元操作：层析，离子交换，亲和色谱，吸附色谱，电色谱）；四，成品的加工处理（单元操作：浓缩，结晶与干燥）。4， 生物分离纯化工艺过程的选择依据答：1，生产成品要低；2，工艺步骤要少；3，操作程序要合理（沉淀操作离子交换亲和色谱凝胶过程）；4，适应产品的技术规格；5，生产要有规模；6，产品具有稳定性；7，环保和安全要求；8，生产方式。5， 生物分离过程的特点答：一，生物分离过程的体系特殊：1，原料液的特点：（1），生物分离与纯化处理的原料液体系十分复杂，含有微生物细胞，菌体，代谢产物，未耗用的培养基以及各种降解目标产物的杂质

24、（如蛋白酶等）。2，原料液中常存在与目标分子在结构等理化性质上极其相似的分子及异构体，形成用普通方法难于分离的混合物。（3），除少数特定的生化反应系统，原料液是产物浓度很低的水溶液。（4），原料液抵御环境变化（热，pH，药物等）的能力差，容易发生活性降低甚至丧失（变性失活）。2，对产物的要求：（1），在分离纯化过程中必须保持目标物的生物活性。（2），粗产物的纯度较低，而最终产品要求的纯度却极高。（3），用作医药，食品和化妆品的生物产物与人类生命息息相关，要求最终产品的质量必须符合药典，试剂标准和食品规范等国家标准。二，生物分离过程的工艺流程特殊：1，工艺设计：（1）为保持目标产物的生物活性和功

25、能，必须设计合理的分离过程，优化单元操作条件，实现目标产物的快速分离纯化，获得高活性目标产物。（2），为实现性质相似产物的分离需利用具有高度选择性的分子识别技术或高效液相色谱技术纯化目标产物，并且采用多种分离技术和多个分离步骤完成一个目标产物的分离纯化。（3），为提高产品回收率，必须优化设计分离过程和各个单元操作，并努力开发和应用新型高效的分离纯化技术。（4），为与生物工程上游技术相衔接，要求分离纯化过程有一定弹性，能够处理各种条件下的原料液，特别是染菌的发酵液。2，单元操作：（1），因为生物产品的种类和性质都呈多样性，所以用到的单元操作也多种多样。（2）同一单元操作可以在不同的工艺阶段使用。

26、（3）为获得最佳分离效率，不同的单元操作可以组合。三，生物分离过程的成本特殊：生物分离纯化过程的代价昂贵，且产品回收率低。例如，抗生素在精制后一般要损失20%。因此，生物分离纯化成本是制约经济效益的重要因素。6， 发酵液的一般特征答：（1），发酵液的组成大部分为水，其含水量一般达90%99%；（2），发酵液中发酵产物的浓度低。（3），发酵液中的悬浮固形物主要是菌体和蛋白质的胶状物；（4），发酵液中含有培养基中的残留成分，如无机盐类，非蛋白类大分子及其降解产物等，对后续提取精制等操作产生一定的影响；（5），发酵液中除代谢产物外，还含有其他少量的代谢副产物。（6）发酵液中还含有色素，毒性物质，热原

27、质等有机杂质。7， 发酵液预处理的目的和要求答：目的：（1）改变发酵液中固体粒子的物理性质，如改变其表面的类型，增大它的尺寸，提高其硬度等，加快悬浮液中固体颗粒的沉淀速度。（2）尽可能使发酵产物转移入后续工序处理的相中（多数为液相）。（3）能够出去部分杂质，减少后续处理负荷。要求：1，菌体分离：发酵液中除了发酵产物外，还含有大量菌体，为方便提取和精制等后序操作进行，首先要将菌体与发酵液分离，通常采用离心和过滤两种方法。2，固体悬浮物的去除：通过过滤处理，将发酵液中相当数量的固体悬浮杂质去除，获得透光度合格的澄清处理液。3，蛋白质的去除：发酵液除去菌体和悬浮固体物质后，一些可溶性蛋白仍留在滤液中

28、，必须设法除去。4，重金属离子的去除：重金属离子不仅影响提取，精制的操作，而且直接影响发酵产物的质量和收得率，必须除去。5，色素，热原质毒性物质等有机杂质的去除。6，改变发酵液的性质，以利于提取和精制后续工序的操作顺利进行。7调节适宜的pH和温度。8， 发酵液预处理的方法答：根据发酵液中产物杂质性质上的差异，预处理的目的及要求，发酵液预处理的方法，按预处理的目的分为：提高过滤速度的方法，改变发酵液性质的方法和杂质去除的方法三类。其具体的方法有凝集和絮凝，加热法，调节pH法，加水稀释法，加入助滤剂法，加吸附法或加盐法，高价态无机离子去除的方法，可溶性杂蛋白质去除的方法，色素及其他杂质去除的方法。

29、凝集和絮凝：通过这两种方法，能有效改变细菌体积和蛋白质等胶状离子的分散状态，适合于：菌体细小，粘度大的发酵液。9， 影响发酵液过滤的因素答：（1）与菌种有关；（2）与发酵液的粘稠度有关：发酵条件，放罐时间（终了时间），是否污染，pH，温度；（3）过滤介质；（4）滤床上下的压力差；（5）滤渣的厚度10， 酶解法的优缺点答：优点：发生酶解的条件温和，能选择性地释放产物，胞内核酸等泄出量少，细胞外形较完整。缺点：溶酶价格高，溶酶的通用性差（不同菌种需选用不同的酶），产物抑制的存在，主要用于实验室研究。11， 化学渗透法的优缺点答：优点：对产物释放有一定的选择性，细胞外形完整，碎片少，浆液黏度大，易于

30、固液分离和进一步提取。缺点：通用性差，时间长，效率低，一般胞内物质释放率不超过50%，有些化学试剂有毒，化学试剂的加入给随后的纯化带来困难，影响最终产物浓度。12， 过滤设备选择原则答：（1）根据物料的过滤性能，初步确定选择哪种推动力的过滤设备；（2）根据处理物料的化学性质，检查所选择的过滤设备类型是否正确；（3）根据工艺过程的特点和生产规模可对选择的过滤设备进行筛选；（4）根据对滤饼的纯度或母液回收率等要求来确定过滤设备类型；（5）根据对滤饼含湿率的要求，决定是否选用带有机械挤压过程的设备；（6）根据所需选择 过滤设备，物料的基本特性数据进行设备生产能力和最佳操作条件的计算，以确定设备的大小

31、，投资费用，操作费用等。13， 有机溶剂沉淀法优缺点答：优点：（1）有机溶剂密度密度较低，易于沉淀分离；（2）与盐析法相比，沉淀不需脱盐处理。缺点：（1）该法易引起蛋白质变性，必须在低温下进行；（2）溶剂消耗量大，回收率比盐析低 常用试剂：丙酮，乙醇14， 亲和沉淀的基本原理优点及其分类答：亲和沉淀是利用蛋白质与特定分子（配基，基质，辅酶等）之间高度专一作用而设计的一种特殊选择性的分离技术，所以沉淀原理不是依据蛋白质溶解度的差异，是因为蛋白质与特定分子（配基，基质，辅酶等）结合，形成固相从而与杂质分离。带有配基的聚合物称之为载体。从亲和沉淀的机理和分离操作的角度可以看出，亲和沉淀的优点是：与目

32、标分子的亲和结合作用无扩散传质阻力，结合速度快；亲和配基裸露在溶液之中，可以有效地结合目标分子，分离效率高；利用离心或过滤技术回收沉淀，易于生产放大；亲和沉淀法可以用于高粘度或含微粒的料液中目标产物的纯化，因此可以在分离纯化的早期采用，有利于减少步骤，降低成本。分类：一次作用亲和沉淀（含有多价结合部位的目的物，偶联双 或多配基）和二次作用亲和沉淀（目的物配基载体）。15， 萃取的特点（优点）答：（1）比化学沉淀法分离程度高；（2）比离子交换法选择性好，传质快；（3）比蒸馏法能耗低，生产能力大，周期短，连续操作，可以实现自动控制；（4）和其他新型分离技术相结合，产生了一些列新型分离方法，大大提高

33、了其应用范围。16， 萃取的分类答：（1）根据原料物理状态分：液液萃取（有机溶剂萃取，双水相萃取，液膜萃取，反萃取），超临界萃取，液固萃取；（2）根据原理分类：物理萃取，化学萃取；（3）根据流程分类：单级萃取，多级萃取（多级错流萃取，多级逆流萃取，微分萃取）。17， 单级萃取的设备和过程答：设备：混合器（搅拌罐）分离器（离心设备）回收器（液体蒸馏设备）；过程：料液混合器分离器（翠余相废液；翠余相回收器产物；萃取剂（又回到混合器）。18， 19 双水相萃取的特点：（1）含水量高（70%90%）。双水相萃取是在接近生理环境的温度和体系中进行的，不会引起生物活性物质失活或变性；（2）分相时间短（特别

34、是聚合物/盐系统）。自然分相时间一般为515min；（3）界面张力小，有助于强化相际间的质量传递；（4）不存在有机溶剂残留问题；（5）大量杂质能与所有固体物质一同除去，使分离过程更经济；（6）设备投资费用少，操作简单，易于实现工程放大和连续操作；（7）大多数目标产物有较高的收率。分配系数一般大于3。19， 影响液膜分离的因素答：（1）液膜体系组成的影响；（2）工艺条件的影响：1搅拌速度：制乳时，2000/3000rPm，外相与乳液接触：100600rPm；2，接触时间的影响；（3）料液的浓度及酸度的影响；（4）乳水比的影响：V乳化液的体积/V料液的体积 上升，效果下降；（5）膜内比：V膜相体积

35、/V内相体积 上升，载体量 上升 提取效率 上升；（6）温度：在常温下操作。20， 反胶团的优点答：（1）极性“水核”具有较强的溶解能力；（2）生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有机溶剂接触，减少变性作用；（3）由于“水核”的尺度效应，可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高其反应性能。21， 超临界流体的特点答：（1）在临界点的附近，密度线聚集于临界点周围，压力或温度的小范围变化，就会引起流体密度的大幅度变化；（2）超临界流体的密度和溶剂化能力接近液体，黏度和扩散系数接近气体，在临界点附近流体的物理化学性质随温度和压力的变化及其敏感，在不改变化学组成的条件下

36、，即可通过压力调节流体的性质；（3）在临界点附近，会出现流体的密度，黏度，溶解度，热容量，介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象。22， 超临界萃取的原理答：超临界萃取所用的萃取剂为超临界流体，这种物质只能在其温度和压力超过临界点时才能存在。超临界流体的密度较大，与液体相仿，而它的黏度又较接近于气体。因此，超临界流体是一种十分理想的萃取剂。常用的萃取剂有，有极性萃取剂（如乙醇，甲醇，水），非极性萃取剂（如CO2）。超临界流体的溶剂萃取能力取决于萃取的温度和压力。利用这种特性，使其在超临界状态下，与待分离的物料接触，只需改变萃取剂流体的压力或温度，就可以把样品中的不同组分按在流体中溶解度的大

37、小，先后萃取出来和依次释放出去。在低压下，弱极性的物质先被萃取，随着压力的增加，极性较大和大分子质量的物质与基体分离。所以在程序升压下，可以利用超临界萃取对不同组分进行萃取并分离。23， 超临界流体萃取的优点答：（1）超临界萃取同时具有液相萃取和精馏的特点。（2）超临界流体萃取的独特之处是它的萃取能力取决于流体的密度，而密度很容易通过调节温度和压力来加以控制。（3）超临界流体萃取工艺可以不在高温下操作，因此特别适合于热稳定性较差的物质。（4）超临界流体萃取的操作压力可根据分离对象选择适当的萃取剂或添加夹带剂来控制，以减少高压带来的影响。（5）超临界流体萃取中的溶剂回收很简单，被萃取物可通过等温

38、减压或等压升温的办法与萃取剂分离，而萃取剂只需重新压缩便可循环使用，从而节省能源，降低成本。（6）最常用的CO2超临界流体是一种不活泼的气体，萃取过程中不发生化学反应，不可燃且无味，无臭，无毒，故安全性好。24， 膜分离技术的优点答：（1）通常无相变，能耗低；（2）可在室温或低温条件下操作，适宜于热敏性物质的分离浓缩；（3）分离过程一般不需添加其他化学物质，化学强度与机械损害小，避免过多失活，同时有利于节约资源和环境保护；（4）膜性能可调，通过选择合适的膜性能和操作参数可得到较高的回收率；（5）设备易于放大，处理规模和能力可在很大范围内变化；（6）膜组件结构紧凑，操作方便，可频繁启动，易自控和

39、维修；（7）系统可密闭循环，可实现连续分离，防止外来污染；（8）易于和其他分离过程相结合，实现过程耦合和集成，从而使分离与浓缩，分离与反应同时实现，可大大提高分离效率。25， 膜的分类答：根据材料来源：天然膜，合成膜（无机膜，有机高分子膜）；根据膜结构：多孔膜，致密膜；根据膜的功能：离子交换膜，渗透膜，微孔过滤膜，超滤膜，反渗透膜，渗透汽化膜，气体渗透膜；根据膜材料：液体膜，固体膜（根据形态：平板膜，管式膜，中空纤维膜，核径蚀刻模；根据膜断面物理形态：对称膜，不对称膜，复合膜）。26， 醋酸纤维膜的特点答：（1）透过速度大；（2）截留盐的能力强；（3）容易制备；（4）来源丰富；（5）不耐温度（

40、<30）；（6）pH范围窄（4.46）；（7）不耐氯离子；（8）易受细菌污染，难储存；（9）适合作为反渗透膜。27， 不同膜分离技术适合的膜材料答：透析：醋酸纤维，聚酰胺；微滤：硝酸/醋酸纤维，聚丙烯；超滤：硝酸/醋酸纤维，聚丙烯，聚砜；反渗透：醋酸纤维。反渗透：聚酰胺；电渗透：离子交换树脂29：聚砜的特点答：（1）温度范围广（75）；（2）pH范围广（113）；（3）耐氯强；（4）孔径范围宽；（5）不耐压；（6）适合做超滤膜。28， 常用吸附剂特征答：一，活性炭：1，非极性 水中的吸附能力>有机溶剂中的吸附能力。2，吸附遵循以下规律：（1）对极性基团多的化合物的吸附能力>少

41、的；（2）对芳香族多的化合物的吸附能力>脂肪族；（3）相对分子质量大的>小的；（4）碱性，中性条件下吸附，酸性洗脱；（5）酸性，中性条件下吸附，碱性洗脱；（6）未平衡时，温度升高，吸附速度增大。二，硅胶：1化学惰性；2有较大的吸附量；3容易制备不同类型，孔径，表面积的多孔性硅胶；4具有微酸性。三，氧化铝：能活化到不同程度，操作方便。四，磷酸钙：蛋白质层析分离。五，大孔网状吸附剂（树脂）：优点:选择性好，解析容易，机械强度好，流体的阻力小，可以反复使用，可适用于各种产品的分离，缺点：价格昂贵。29， 影响离子交换选择性的因素答：（1）水合离子半径：越小，亲和力越大；（2）离子化合价：

42、高价离子易于被吸附；（3）溶液pH：影响交换基团和交换离子的解离程度，但不影响交换容量；（4）离子强度：越低越好；（5）有机溶剂：不利于吸附；（6）交联度，膨胀度，分子筛：交联度答，膨胀度小，筛分能力增大；交联度小，膨胀度答，吸附量减少。（7）树脂与粒子间的辅助力：除静电力以外，还有氢键和范德华力等辅助力。30， 色带变形和“拖尾”现象原因答：（1）固定相在色谱柱中填充不均匀，在固定颗粒粗的地方，溶剂的流速快，溶质的流速也快，就会形成斜歪，不规则的色带。柱越粗，即截面积越大越易变形，因而使用细长的柱子较好；（2）有些分子由于纵向扩散或者不均匀的流动超出了色带前缘，它们的浓度会变稀，分离因素增大

43、，其大部分被吸附，相对于后面的主色带被阻滞了，结果在主色带的前缘产生了一个自动削尖的效应，而色带尾部边缘上，溶质浓度减小，将引起不断增加的结合强度。所以在不变的缓冲液条件下，溶质的洗脱有一个尖锐的，富集的前缘和一个很长的尾巴，即“拖尾”。31，色谱系统的操作方法答：一，装柱：柱面一定要平；柱中不可有气泡；柱子绝对不能流干，色谱柱以直径和高度的比例为1:15为宜。二，平衡：装好的柱子必须是均匀，无放路，无气泡，柱顶部平整。三，上样量和上样体积：上样体积越小，量越小，分离效果越好。对于分析性色谱，加样量一般不超过柱床体积的0.5%1%，制备性柱色谱加样量一般不超过柱床体积的1%3%，样品上柱前必须

44、经过预处理，加样过程中，不可破坏胶面的平整性。四，洗脱：洗脱的方式有三种：一步洗脱，阶段洗脱和梯度洗脱。五，流速及控制：太高的流速使洗脱峰加宽，继而降低了分辨率，操作压过高时，有时会使流速先快后慢，甚至发生阻塞。六，分步收集。七，检测和合并收集。八，洗脱峰纯度鉴定。九，脱盐和浓缩。简答题（补充）1， 生物材料选择应遵循的原则是什么？答：（1）选择有效成分含量高的新鲜材料；（2）来源丰富易得；（3）制造工艺简单易行；（4）成本较低；（5）有综合利用价值；（6）稳定性好2， 简述从生物材料制备生物大分子物质的过程。答：（1），原料选择和预处理；（2）粉碎；（3）提取，即从原料中经溶剂分离有效成分，

45、制成粗产品的工艺过程；（4）纯化，即粗制品经盐析，有机溶剂沉淀，吸附，层析，透析，超离心，膜分离，结晶等步骤进行精制；（5）干燥及保存；（6）成品及制剂的制备。3， 在提取中，如何保护目的物的生物活性？答：（1）采用缓冲系统，防止提取中某些酸碱基团的解离导致溶液pH大幅变化，使某些活性物变性失活；（2）添加保护剂，防止某些生理活性物质的活性基团及酶活性中心受破坏；（3）抑制水解作用，是提取中最重要的保护性措施之一。（4）其他保护措施。如避免紫外光，强烈搅拌，过酸，过碱或高温，高频振荡。4， 凝胶的种类很多，请列举出常用的凝胶答：（1）葡聚糖凝胶；（2）亲脂性葡聚糖凝胶；（3）葡聚糖凝胶离子交换

46、剂；（4）聚丙烯酰胺凝胶；（5）琼脂糖凝胶。5， 简述亲和层析设计原理和过程答：（1）配基固定化 选择合适的配基与不溶性的支撑载体偶联，或共价结合成具有特异亲和的分离介质；（2）吸附样品 亲和层析介质选择性吸附酶或其他生物活性物质，杂质与层析介质间产生亲和作用，故不能被吸附而被洗涤去除；（3）样品解吸 选择适宜条件使被吸附在亲和杂质上的酶或其他生物活性物质解析下柱。6， 生物活性物质制备中经常使用的沉淀方法有哪些？答：（1）盐析；（2）有机溶剂沉淀法；（3）等电点沉淀法；（4）使用沉淀剂，水溶性非离子型聚合物沉淀剂；（5）生成盐类复合物沉淀剂（金属复合盐，有机酸复合盐）；（6）离子型表面活性剂

47、；（7）离子型多聚物沉淀剂；（8）AA沉淀剂；（9）分离核酸用沉淀剂；（10）分离黏多糖沉淀剂；（11）选择变性沉淀剂。7， 层析色带的变性和“拖尾”常见原因有哪些答：（1）固定相在色谱柱中填充不均匀，在固定颗粒粗的地方，溶剂的流速快，溶质的流速也快，就会形成斜歪，不规则的色带。柱越粗，即截面积越大越易变形，因而使用细长的柱子较好；（2）有些分子由于纵向扩散或者不均匀的流动超出了色带前缘，它们的浓度会变稀，分离因素增大，其大部分被吸附，相对于后面的主色带被阻滞了，结果在主色带的前缘产生了一个自动削尖的效应，而色带尾部边缘上，溶质浓度减小，将引起不断增加的结合强度。所以在不变的缓冲液条件下，溶质

48、的洗脱有一个尖锐的，富集的前缘和一个很长的尾巴，即“拖尾”。8， 蛋白质沉淀方法选择中应注意哪些因素？答：（1）采用的分离条件是否会破坏待分离成分的结构；（2）加入溶液中的沉淀剂和其他物质是否易得，后续加工中是否易除；（3）考虑所加沉淀剂和其他物质对人是否有毒害作用；（4）沉淀剂在待分离溶液中要有高溶解度，且温度变化对沉淀剂溶解度影响应较小；（5）考虑沉淀剂对环境的污染及对沉淀剂的回收再利用。9， 简述葡聚糖凝胶柱层析分离混合物的原理答：凝胶是一类多孔性高分子聚合物，每个颗粒如一个筛子，当样品液通过凝胶柱时，由于直径大于凝胶网孔而只能沿着凝胶颗粒间的孔隙网，随着溶剂流动，因此流程较短，向前移动

49、速率快而先流出层析柱；反之，小分子由于直径小于凝胶孔，可自由进出凝胶颗粒的网孔，在向下移动中，它们从凝胶内扩散到胶粒孔隙后再进入另一颗粒，移动速率慢而最后流出层析柱，中等大小分子，也能在凝胶颗粒内外分布，部分进入颗粒，从而在大分子物质和小分子物之间被洗脱。10， 用乙醇做沉 淀剂在沉淀过程中应该控制好的参数有哪些？答：乙醇是一种易挥发易燃易爆的化学药品。使用时要注意防火防爆，需要低温的环境。使用前要进行预冷以抵消乙醇与其他溶液混合时放出的热量。（在设计工业化生产厂房时将厂房的一面墙设计为泄露面，物料的输送反应过程及固液分离步骤尽可能密闭，以减少乙醇的挥发，同时还需使用需要使用大型制冷设备来控制

50、反应的温度）；温度；pH；离子强度；待分离物质的质量分数。11， 提取的方法答：（1）用酸碱，盐水溶液提取，可以提取各种水溶性，盐溶性的生化物质，这类溶剂提供了一定的离子强度，pH及相当的缓冲能力。（2）用表面活性剂提取：表面活性分子兼有亲水与疏水基团，在分布于水油界面时有分散，乳化和增溶作用。（3）有机溶剂提取：固液提取：单一溶剂分离法及多种溶剂组合分离法；液液萃取。12， 硫酸铵盐析法的优点答：（1）在水中有高溶解度，且受温度影响较小。（2）沉淀中的硫酸铵可以在将沉淀重新溶解后用透析超滤层析方法去除。（3）高浓度硫酸铵对细菌有抑制作用。（4）溶于水不产热（5）它是一种廉价，易得的化学原料。

51、13， 影响双水相分配系数的主要因素 答：表面自由能和表面电荷是影响分配系数的主要因素：（1）成相聚合物的相对分子质量；（2）聚合物浓度；（3）盐的种类；（4）盐的浓度；（5）pH；（6）温度（7）细胞的浓度。14， 过滤介质的选择答：（1）织物介质：纤维，尼龙，涤纶，滤布，毛毡。（2）粒状介质：硅藻土。（3）多孔固体介质：用于过滤含有少量微粒的悬浮液，多孔陶瓷，多孔玻璃，多孔塑料。（4）微孔纤维素薄膜和金属薄膜介质：醋酸纤维，聚碳酸酸酯纤维素。15， 影响发酵液过滤的因素答：（1）菌体细胞的体积大小；（2）发酵时的条件，培养基组成，未利用的培养基浓度，消泡剂的种类，发酵周期，发酵液预处理质量

52、；（3）发酵本身；（4）菌种；（5）发酵液黏度。16， 发酵液预处理的目的答：（1）菌体分离（2）除去发酵液中的杂质；（3）改变滤液性质，以利于提取，精制等后续工序的进行，为后续处理提供方便，减少后续处理的负荷。17， 生物分离工程的基本原理答：根据待分离产品的物理性质，生物性质不同，应用分离工艺使待测产品分离出来。（1）分子的大小，形状：离心法，超滤法，微滤，透析（2）溶解度：挥发性进行分离：萃取，盐析，结晶。（3）带电性：离子交换，电泳。（4）化学性质；（5）生物学性质：亲水层析，疏水层析。18， 生物分离工程的一般流程答：（1）发酵液的预处理：固相，液相分离，也称不溶物的去除，采用凝聚和

53、絮凝等技术，过滤和离心是发酵液预处理最基本的单元操作。（2）产物提取：初步纯化过程，可采用沉淀，吸附，萃取，超滤等单元操作，除去与目标产物性质有较大差异的杂质。（3）产物的精制：高度纯化过程，除去与目标物性质相近的杂质，主要采用色谱分离技术。（4）成品的加工处理：浓缩结晶与干燥。19， 分离纯化技术工艺设计时应考虑的七条原则是什么？答：（1）技术路线，工艺流程尽量简化。（2）尽可能采用低成本的材料与设备。（3）将完整工艺流程划分为不同的工序。（4）应优先选择可缩短各工序纯化时间的加工条件。（5）尽量采用成熟技术和可靠设备。（6）纯化开始前，编号，备好书面标准操作程序等技术条件，对纯化过程进行记

54、录。（7）以适宜方法检测纯化过程，产物产量和活性，对纯化过程进行监控等。20， 提取技术中常见生物活性的保护措施有哪些？答：（1）采用缓冲系统；（2）添加保护剂（半胱氨酸，-硫基乙醇。二硫基赤藓糖醇，还原型谷胱甘肽）；（3）抑制水解酶的作用：核糖核酸酶抑制剂SDS，脱氧胆酸钠，萘-1,5-二磺酸钠，三异丙基萘磺酸钠，4-氨基水杨酸钠，皂土，肝素，DEP（二乙基焦炭酸钠），蛋白酶K等；蛋白酶抑制剂PMSF（甲基磺酰氟化物），DFP（二异丙基氟磷酸），碘乙酸等。21， 在大规模盐析法生产时基本上唯一可选择的最常用中性盐是什么？为什么？硫酸铵？答：硫酸铵：（1）廉价易得；（2）盐析作用大，溶解度大，

55、溶解度受温度的影响小，稳定蛋白质，不易引起蛋白质变性，分离效果好；（3）水解变酸；（4）高pH释氨，腐蚀，含氮而影响蛋白质纯度与含量的测定结果；（5）残留产品有影响。（6）缓冲能力小。22， 影响有机溶剂沉淀效果的因素有哪些？答：pH，温度，生物分子的浓度，有机溶剂的种类及浓度，离子强度。论述题1， 试述葡聚糖凝胶柱层析分离混合物的操作过程。答：（1）凝胶的选择与处理：a，选择适宜的凝胶是取得良好分离效果最根本的保证，选取何种胶及其型号。一方面，要考虑凝胶的性质，另一方面还要注意到分离目的和样品的性质。b，凝胶粒度大小对分离效果有直接影响，一般来说，细粒凝胶柱流速低但洗脱峰窄，分辨率高，多用于

56、精制分离或分析等。c，凝胶颗粒必须均匀，大小不均的颗粒影响分离效果，将干胶过筛或湿胶浮起都使凝胶颗粒趋于粒度均一化的手段。d，对于悬浮颗粒凝胶商品，不需溶胶，但要去除原悬浮介质，再将凝胶颗粒悬浮于分离液中，充分平衡后备用。e，凝胶颗粒大小的选择也很重要，一般分为粗，中，细和超细四类，但太细太粗都有其缺点，以一般柱层析中，用于颗粒直径在70um左右，对于水中保存的凝胶，如琼脂糖凝胶颗粒直径应在150um左右。（2）装柱：一般在柱内先装入约1/3高度的水或缓冲液，然后将溶涨好的凝胶搅拌成浆，慢慢连续的倒入柱内，使其自然沉降，用洗脱缓冲液平衡。（3）加样：凝胶床经平衡后，在床顶部留下数升洗脱液使凝胶

57、床饱和，再用滴管加入样品。（4）洗脱：分部收集洗脱液，并对每一馏分做定性量测定。（5）凝胶柱的重复使用与保存，当样品各组分全部洗脱下来之后，凝胶可回收与保存。2， 对蛋白质的纯化常用的方法有哪些？答：亲和层析法；纤维素离子交换层析法；连续流动电泳，连续流动等电浆丝电泳。（1）亲和层析法：是利用生物分子间的专一亲和力而进行分离纯化的层析技术。（2）纤维素离子交换层析法：是以离子交换剂为固定相，依据流动相中的组分与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的亲和力大小的差异而进行分离的一种层析方法。（3）连续流动电泳：以滤纸为载体，将滤纸的上端插入电泳液槽中，依靠毛细管的吸收作用和亲和作用，电泳缓冲液沾着滤

58、纸而向下均匀流动，在垂直于电泳缓冲液方向上施加电场，而在电场作用下，不同电荷的组分随着电泳缓冲液向前流动的同时向不同电极方向迁移至滤纸表面上形成不同的抛物线状的迁移轨迹。（4）连续流动等电浆丝电泳：含多氨基多羧基的一系列聚合物聚合形成的两性电解质在电场作用下能形成一个阳极到阴极pH逐渐增加的pH梯度。当不同的蛋白质处于这种环境时，处于等电点低的pH环境中的蛋白质带正电荷，向阴极移动，处于高于等电点的pH环境中的蛋白质带负电荷，向阳极运动。在移动过程中随环境pH改变，到达与其等电点相同的pH环境所带电荷为零，在电场中不能移动而聚集的区带，从而使不同蛋白质分离。3， 依据分离纯化原理如何对生物大分子进行分离纯化答：（1）据分子形状，大小不同进行分离，如差速离