2025年大学《资源化学》专业题库- 生物制药原料的提取与净化技术

2025年大学《资源化学》专业题库——生物制药原料的提取与净化技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项字母填在题干后的括号内）1.下列哪种方法主要基于目标成分在两种不互溶或部分互溶溶剂中分配系数的差异进行分离？A.吸附法B.离心分离法C.溶剂萃取法D.蒸馏法2.在水提醇沉法中，加入乙醇的主要目的是？A.去除水溶性无机盐B.使亲水性杂质沉淀C.增加目标成分的溶解度D.提高提取效率3.下列哪种层析技术通常用于制备少量纯品，且分离效率相对较低？A.高效液相色谱（HPLC）B.柱层析C.薄层层析（TLC）D.气相色谱（GC）4.超临界流体萃取（SFE）常用的超临界流体是？A.水B.乙醇C.氮气D.二氧化碳5.活性炭在生物制药原料提取净化中主要利用其哪种性质？A.离子交换能力B.吸附能力C.催化活性D.沉淀能力6.从发酵液中提取目标蛋白时，若目标蛋白易被酶降解，应优先考虑采用的方法是？A.直接热提取B.超临界流体萃取C.酶法处理去除杂酶D.离子交换层析7.下列哪种方法属于膜分离技术？A.活性炭吸附B.超滤C.沉淀法D.离心分离8.衡量提取过程效率的重要指标是？A.提取温度B.原料得率C.萃取剂用量D.杂质含量9.冷冻干燥技术主要用于什么目的？A.快速去除水分B.保持物料热敏性C.降低溶液浓度D.增加溶解度10.选择吸附剂时，通常首要考虑的因素是？A.吸附剂的颜色B.吸附剂的孔径分布C.吸附剂的成本D.吸附剂的pH稳定性二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.溶剂萃取法的效率主要取决于__________和__________。2.在层析过程中，流动相被称为__________，固定相被称为__________。3.影响吸附效果的主要因素包括吸附剂的__________、吸附质的__________、以及溶液的__________。4.超滤属于膜分离技术中的__________（按孔径大小分类），主要用于去除__________。5.生物制药原料提取净化工艺设计中，需要综合考虑目标产物的__________、资源特点、成本效益、环境友好性等因素。6.某物质在两相（水相和有机相）中的分配系数K=1，表示该物质在两相中的__________相等。7.离心分离是利用物质密度和__________的差，通过离心力场实现分离的方法。8.纯度是评价提取产物质量的重要指标，通常通过__________等方法进行检测。9.水蒸气蒸馏法适用于提取具有__________特征的挥发性成分。10.固相萃取（SPE）是将__________、固定相和样品溶液置于同一容器中，实现快速、高效分离纯化的技术。三、名词解释（每题3分，共12分。请给出简洁、准确的定义）1.分配定律2.回收率3.膜分离技术4.下游加工四、简答题（每题5分，共20分）1.简述溶剂萃取法的基本原理及其影响因素。2.与传统吸附法相比，固相萃取（SPE）有哪些优点？3.简述影响超声波辅助提取效率的主要因素。4.简述过滤和离心分离在生物制药原料提取净化中的作用和区别。五、论述题（每题7分，共14分）1.论述选择生物制药原料提取净化方法时应考虑的主要因素。2.试比较液-液萃取和固相萃取（SPE）在原理、操作和应用方面的异同。六、计算题（共8分）某样品经萃取后，有机相体积为100mL，水相体积为200mL。测得有机相中目标物浓度为5mg/mL。假设分配系数K（有机相/水相）为2。请计算：（1）目标物在两相中的总分配量；（2）若要使目标物在有机相中的回收率达到90%，至少需要萃取几次？（假设每次萃取效率相同）---试卷答案一、选择题1.C2.B3.C4.D5.B6.C7.B8.B9.B10.B二、填空题1.分配系数；相比体积2.流动相；固定相3.活性；性质；pH4.超滤；大分子物质和杂质5.物理化学性质6.浓度7.粒度（或大小）8.高效液相色谱（HPLC）；薄层层析（TLC）等（合理即可）9.沸点；挥发油10.样品溶液三、名词解释1.分配定律：在恒温恒压下，溶质在两相（通常是水相和有机相）中达到平衡时，其在两相中的浓度之比为一常数，这个常数称为分配系数。2.回收率：指从原料中成功提取并收集到的目标物质量占原料中目标物总量的百分比。3.膜分离技术：利用具有特定孔径或功能的薄膜，在外力驱动下（如压力、浓度差、电势差），对混合物进行分离、过滤或提纯的技术。4.下游加工：指在生物反应或初步提取之后，对目标产物进行纯化、浓缩、干燥、制剂等一系列加工处理，以达到最终产品要求的工艺过程。四、简答题1.原理：基于相似相溶原理，目标物在两种不互溶或部分互溶的溶剂中具有不同的溶解度，通过改变溶剂组成或相体积比，使目标物从原相转移到萃取相中。影响因素：主要包括目标物和杂质的分配系数、两相相比、萃取温度、萃取剂极性等。2.优点：操作快速、便捷；通常无需溶剂蒸发步骤，减少溶剂消耗和热敏性物质降解；可重复性好；易于实现自动化；结合了固相载体和萃取原理，选择性好。3.影响因素：主要包括超声波频率和功率、提取时间、溶剂极性、温度、固体颗粒大小和浓度、声空化效应等。4.作用：过滤主要用于去除混合物中的不溶性固体杂质；离心分离主要用于分离密度或粒度不同的固体颗粒或液液混合物。区别：过滤是利用筛网或滤膜孔径进行物理阻隔；离心分离是利用离心力场使密度或粒度差异的组分发生沉降或分离。五、论述题1.选择时应考虑：目标产物的物理化学性质（如溶解度、极性、稳定性、分子大小等）；原料的特性（如植物部位、发酵液组成等）；各种方法的原理、适用范围和优缺点；工艺的经济性（成本、效率）；对产品质量（纯度、活性）的影响；环境友好性和安全性要求；以及下游纯化过程的便利性。2.相同点：两者都是液-固或液-液分离技术，目的都是利用选择性结合或溶解差异实现目标物的分离纯化。不同点：原理不同，液-液萃取基于分配系数差异，固相萃取基于吸附/解吸平衡和选择性结合；操作不同，液-液萃取通常涉及多步萃取、洗涤、溶剂更换，固相萃取在固相载体上完成结合、洗涤、解吸等步骤；设备不同，液-液萃取需要分液漏斗或萃取塔，固相萃取使用特定格式的固相萃取小柱；应用场景不同，液-液萃取适用范围广，尤其对于极性差异大的物质，固相萃取操作更快速、便捷，尤其适用于生物样品和中等极性化合物。六、计算题（1）计算总分配量：设目标物总量为Wmg。根据分配定律：C_有机/C_水=K=V_水/V_有机*C_有机5mg/mL=2*(200mL/100mL)*C_有机C_有机=1.25mg/mLW=C_有机*V_有机=1.25mg/mL*100mL=125mg目标物在水相中浓度C_水=C_有机/K=1.25mg/mL/2=0.625mg/mLW_水=C_水*V_水=0.625mg/mL*200mL=125mg总分配量W_总=W_有机+W_水=125mg+125mg=250mg。（2）计算萃取次数（n）：每次萃取后，进入有机相的目标物量占原始总量的比例p=V_水/(V_水+K*V_有机)=200/(200+2*100)=200/400=0.5。每次萃取后，留在水相中的目标物量占原始总量的比例q=1-p=0.5。每次萃取后，进入有机相的目标物量占剩余目标物总量的比例r=K*V_有机/(V_水+K*V_有机)=2*100/(200+2*100)=200/400=0.5。设需要萃取n次，则进入有机相的目标物量占原始总量的比例为r^n=0.5^n。要使回收率大于90%，即r^n>0.9。0.5^n