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。适用于吸附交换无机离子等小离子不透明的大孔型树脂外：孔径大，为永久性孔隙，可在非水溶涨下使用，善于吸附大分子有机物。
12、评价离子交换剂性能的重要参数是孔径大小、孔径分布、比表面积和孔隙率。
13、聚苯乙烯型离子交换树脂结构：骨架、活性基团、可交换离子。
14、树脂的交联度越大，则网眼越小，形成的树脂结构紧密，机械强度高。反应的速度慢，树脂的交联度一般为4-14％。
15、对离子交换树脂的选择原则是：被分离物质带正电荷，应采用阳离子交换树脂；强碱性离子宜用弱酸性树脂，弱酸性离子宜用强碱性树脂，吸附大分子离子选择交联度较低的树脂。
16、吸附分离技术的特点操作简便、设备简单、价廉、安全；常用于从大体积料液（稀溶液）中提取含量较少的目的物；不用或少用有机溶剂，吸附和洗脱过程中pH变化小，较少引起生物活性物质
的变性失活；选择性较差，收率低。
17、泡沫吸附分离的特点是：样品处理量大，0.5-2L，富集倍数大，100-10000 回收率高，90%以上，易于联用，成为超高灵敏度光度法。
18、结晶，结晶，就是从均匀液相中得到一定形状和大小的固体颗粒的过程。影响结晶大小的因素有哪些？
a、过饱和度：
一般过饱和度增加，所得晶体较细，温度的影响比较复杂，当溶液快速冷却时，达到的过饱和程度较高，所得晶体也较细而且常常形成什状结晶，缓慢冷却常得到较粗大的颗粒。
b、温度
经验还表明，因为温度对晶比生长速度的影响要比成核速度显著，所以在低温下结品得到的晶体较细小。
c、搅拌速度
搅拌能促使成核相加速扩散，提高晶校长大速度，但超过一定范围后，效果就越显著，相反搅拌越烈，晶体越细。
总之，若要获得比较粗大和均匀的晶体，一般温度不宣太低，搅拌不宜太快，并要控制好晶核生成速度大大小于晶体成长速度，最好在较低的饱和度下将溶液控制在介稳区内结晶，那么在较长的时间里可以只有一定量的晶核生成，而使原有的晶核不断成长为晶体。
此外，加入晶种，能控制品体的形状、大小和均匀度。但首要的品种自身应有一定的形状、大小和比较均匀，不仅如此，加入晶种还可使品核的生成提前，世就是说所需的过饱和度可以比不加晶种时低很多。所以，在工业生产中如遇结晶液浓度太低而结晶发生因难时，可适当加入些晶种，能使结晶顺利进行
19、干燥，热能加热物料使其水分蒸发或冷冻法使水分结冰后长升华而除去的方法。
20成品干燥的必要性：固体产品便于加工、使用、运输、贮藏等，许多生物分离物质需要制成固体形态的产品。
21、晶体质量的考查主要包括以下几点：晶体大小、晶体形状、晶体纯度
22、结晶设备主要设备：冷却式搅拌结晶器、Howard结晶器、DTB结晶器、Oslo型结晶器、DP结晶器。
23、干燥选择的原则被干燥物的性质（物理性质、腐蚀性、毒性、可燃性、粒子大小及磨损性）物料的干燥特性（湿分类型即结合水或非结合水、初始和最终含水量、最大干燥湿度、产品的色、光泽、味等）。粉尘与溶剂回收问题安装地点
24、常用的干燥设备有：盘架干燥器、传送带式干燥器、转筒干燥器、气流干燥器、流化床干燥器、喷雾干燥器。
25、物料中的水以三种形式存在：表面吸附水、非结合水、结合水，难以除去的是结合水。
26、发酵液常用的固液分离方法有离心和过滤等
27离心设备从形式上可分为管式，套筒式，碟片式等型式。
28、多糖基离子交换剂包括葡聚糖离子交换剂，离子交换纤维素两大类。
29、影响吸附的主要因素有吸附剂的性质，吸附质的性质，温度，溶液pH值，盐浓度，吸附物浓度和吸附剂用量。
30、离子交换树脂由 _载体，活性基团和可交换离子组成。
31、影响盐析的因素有溶质种类，溶质浓度，pH值，温度.
32、在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有自然起晶法，刺激起晶法和晶种起晶法.
33、简单地说，离子交换过程实际上只有外部扩散，内部扩散，化学交换反应三个步骤；
34、离子交换树脂的合成方法有共聚（加聚），均聚（缩聚）两大类；
35、常用的化学细胞破碎方法有渗透压冲击，增溶法，脂溶法，酶消化法，碱处理法；
36、离子交换分离操作中，常用的洗脱方法有pH梯度，离子强度（盐）梯度；
37、过饱和溶液的形成方式有：热饱和溶液冷却，蒸发溶剂，真空蒸发冷却，化学反应结晶，盐析
38、晶体质量主要指 _晶体大小，晶体性状，晶体纯度三个方面
二类
1、生物制品：是指以微生物、寄生虫、动物毒素和生物组织作为起始材料，采用生物学工艺或分离纯化技术制备，并以生物学技术和分析技术控制中间产物和成品质量制成的生物活性制剂。
2、盐溶：当向蛋白质的水溶液逐渐加入电解质时，开始阶段蛋白质的活度系数降低，并且蛋白质吸附盐离子后，带电表层蛋白质分子间相互排斥，而蛋白活度系数降低，并且蛋白质吸附盐离子后，带电表层蛋白质分子间相互排斥，而蛋白质分子与水分子间的相互作用却加强，因而蛋白质的溶解度增大的现象。
3、等电点沉淀P41概念：在较低离子强度的溶液中，如果蛋白质在pH值为其等电点的溶液中净电荷为零，蛋白质之间静电排斥力最小，溶解度最低。利用蛋白质在pH值等于其等电点（PI）的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀分级的方法称为等电点沉淀。通常溶液pH值一般略小于蛋白质的等电点。
等电点沉淀的操作条件是：低离子强度；pH≈pI。因此，等电点沉淀操作需在低离子强度下调整溶液pH值至等电点，或在等电点的pH值下利用透析等方法降低离子强度，使蛋白质沉淀。
4、有机溶剂沉淀
向蛋白质溶液中加入有机溶剂，水的活度降低。随有机溶剂浓度的增大，水对蛋白质分子表面荷电基团或亲水基团的水化程度降低，溶液的介电常数下降，蛋白质分子间的静电引力增大，从而凝聚和沉淀。
同等电点沉淀一样，有机溶剂沉淀也是利用同种分子间的相互作用。因此，在低离子强度和等电点附近，沉淀易于生成，或者说所需有机溶剂的量较少。
一般来白质的相对分子质量越大，有机溶剂沉淀越容易。
优点是：有机溶剂密度较低，易于沉淀分离；与盐相比，沉淀产品不需脱盐处理。但该法容易
引起蛋白质变性，必须在低温下。
另外，应用有机溶剂沉淀时，所选择的有机溶剂应为与水互溶、不与蛋白作用的物质。常用的有丙酮和乙醇。
5、水通量是在一定的条件下(一般压力为0．1MPa，温度为20OC)通过测量透过一定量纯水所需的时间测定的。
6、组件由膜、固定膜的支撑体、间隔物以及收纳这些部件的容器构成的一个单元称为膜组件。
7、MMCO---膜的截留相对分子质量。
8、电渗析：以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作
9、萃取P90
利用溶质在两个互不相溶的两相之间各种组分（包括目的产物）分配系数的不同，而使溶质得到纯化或浓缩的方法。
10、反萃取。P91
11、双水相系统（ATPS）P116
12、分配系数P93
13、正常微团和反微团（或胶团和反胶团）
是表面活性剂在非极性有机溶剂中形成的一种聚集体。通常表面活性剂分子由亲水憎油和亲油憎水的非极性尾两部分组成。
正常微团：将表面活性剂溶于水中，并使其浓度超过临界微团浓度时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起形成聚集体。通常情况下，这种聚集体就是水溶液的微团，称为正常微团。
反微团：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微团浓度，便会在有机溶剂内形成聚集体，这种聚集体就称为反微团
14、交换容量：表示离子交换树脂交换能力的大小，是每克干燥的离子交换树脂或每毫升完全溶胀的离子交换树脂所能吸附的一价离子的毫摩尔数。
15、吸附：是指物质从气体或液体浓缩到固体表面从而达到分离的过程。
16、蛋白质复性P384
三类
1. 生物分离的一般步骤有哪些，包含哪些主要技术？
1．要点：
(1)预处理和固液分离
主要技术有过滤和离心——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。
(2)提取(初步分离)
目的是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。
提取操作中，通常是目的产物要求有较大浓缩比的过程，可选技术也比较多。
如离子交换吸附、萃取（溶剂萃取、反微团萃取、超临界流体萃取、双水相萃等） (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、结晶技术、重结晶技术、电泳、干燥通常能获得纯度高的产物。
(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
2. 为什么生物分离一般比化工分离难度大？
2要点：
（1）生物产物的特殊性：如化学成分与生物活性的不一致性，分子结构的构型和构象与活性的密切性等
（2）生物产物的复杂性：体系复杂性如细胞、胞外产物、胞内产物、残存底物如培养基或环境残强有留物等
（3）成分复杂，悬液中的目标产物浓度低，许多产品有生物活性。
由于有效物质在生物材料中含量极少，必须采用必要的生物分离技术进行分离，并且要求分离条件相对温和（低温、中性环境等）
（4）生物产品要求高质量，比如，医药产品纯度要求在99.99％以上。
（5）要求获得高纯度的干燥产品，生物产品由于营养丰富，容易被微生物污染，因此要求在水分含量较低的条件下保存，水分含量一般要低。
（6）成本高。生物分离过程往往成本很高，在某些产品的生产过程中，分离成本可能占到总成本的80％以上
3. 影响蛋白质盐析的主要因素有哪些？如何选择盐析剂？
3．要点：
影响蛋白质盐析的主要因素有盐析剂的种类和用量，溶液的温度和pH值。此外溶液中各种杂质的种类和数量，对蛋白质的溶解度都有宜接的关系，这些关系是相当复杂而微妙的，具体问题必须通过实验加以解决。下面就—般情况加以介绍。
1)与盐种类有关（与盐析常数Ks有关）
离子半径小的高价阴离子盐析效果较好，如
PO43->SO42->CH3COO->CL->No3->CLO4->I->SCN-；
而阳离子则不一样,盐析作用顺序为：NH4+ >K+>Na+>Mg2+，对盐还有如下要求：
（1）溶解度要大（盐析能力大），能配制高浓度盐溶液；
（2）溶解度受温度影响小（低温或室温下有较大溶解度）；
（3）盐溶液密度不高（分子数少），便于蛋白质沉淀分离常用盐有硫酸铵、硫酸钠、氯化钠。
在PH接近蛋白质的等电点的溶液中蛋白质的溶解度最小。因此蛋白质的盐析沉淀操作需选择合适的pH和温度，使蛋白质的溶解度较小。同时，盐析操作条件要温和，不能引起目标蛋白质的变性。
4. 对于不同种类的膜都有哪些基本要求：
4．要点：
（1）耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力，一般模操作的压力范围在0.1~0.5Mpa，反渗透膜的压力更高，约为1~10MPa
（2）耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要
（3）耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解；
（4）化学相容性：保持膜的稳定性；
（5）生物相容性：防止生物大分子的变性；
（ 6）成本低；
5、膜分离过程中影响截留率的因素，除相对分子质量外，还有哪些主要方面？如何影响？P72
6、与传统过滤方法相比较，错流过滤具有哪些优点？P82
7、膜分离方法在生物的回收和纯化方面的应用有哪几个方面？P83
超临界萃取工艺的特点：
8、超临界萃取工艺的特点
a）具有精馏和液相萃取的特点即在萃取过程中由于被分离物质间的挥发度的差异和它们分子间亲和力的不同，这两种因素同时发生作用而产生相际分离效果。 b）优点是它的萃取能力的大小取决于流体的密度，而流体密度很容易通过调节温度和压力来加以控制。
c）溶剂回收方法简单，节省能源，被萃取物可以通过等温降压或等压升温的办法与萃取剂分离，而萃取剂只需再经压缩便可循环使用。
d）高沸点特点往往能大量地、有选择地溶解于超临界流体中而形成超临界流体相。超临界不一定需在高温下操作，故特别适合于分离易受热分解的物质。
超临界萃取有其不利因素如：高压力的超临界条件，设备投资花费很大，故只有在精馏和液相萃取应用不利的情况下才予以采用
9、泡沫分离在生物下游加工过程中具有如下优势：
①泡沫分离设备简单，易于放大；
②操作简便，能耗低；
③可连续和间歇操作；
④在生物下游加工过程的初期使用，处理体积庞大的稀料液；
⑤可直接用于处理含有细胞或细胞碎片的料液；
⑥只要操作条件设计合理，可获得很高的分离效率
10、影响泡沫分离操作的主要因素有哪些？。
(1)料液性质主要指溶液的pH值、离子强度和其他添加剂。
(2)表面活性剂对于非表面活性物质的泡沫分离，需要向料液中添加表面活性剂。
(3)操作条件间歇操作条件主要是气体流速，连续操作则包括气体和料液的流速。气速增大使泡沫在柱中的停留时间缩短，不利于泡沫排液，影响浓缩率和分离选择性；气速降低则使泡沫在柱中的停留时间延长，容易引起蛋白质的变性。因此，应设计合适的气体流速。在连续操作中，还应设计合适的气液流速比。
(4)泡沫柱需设计足够高的泡沫柱，保证足够的泡沫层高度，使泡沫在柱中有适当的停留时间，满足目标产物浓缩和分离的需要。
11、简述结晶过程中晶体形成的条件：
结晶过程包括过饱和溶液的形成、晶核的形成及晶体的生长三个过程，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。
四类
1、用醋酸戊酯从发酵液中萃取青霉素，已知发酵液中青霉素浓度为0.25Kg/m3，萃取平衡常数为K=40，处理能力为H=0.6m3/h，萃取溶剂流量为L=0.032m3/h，若要产品收率达98%，试计算理论上所需萃取级数？
2、作业、教材上例题,补充例题等.
考查形式：
一、填空
1、固液分离过程根据颗粒收集方式不同，可分为（沉降和浮选）和（过滤）两大类型。
2、表面活性剂都是两性化合物，分子中有一个（亲水）基团和一个（疏水）基团。
3、以蒸气分压为推动力的膜分离过程有（膜蒸馏）和（渗透蒸发）两种。
4、膜组件有四种形式，即（平板式）、（管式）、螺旋卷式和中空纤维式。
5、纳滤能截留有机小分子而使大部分（无机盐）通过。
6、乳状液可分为（水包油）和（油包水）两种类型。
7、从热力学和动力学角度考虑，可将超临界分离过程分为（等温法）、（等压法）、吸附法三种。
8、影响液膜分离效果的因素包括两方面，（体系组成）和（分离的工艺条件）。
9、吸附作用根据其相互作用力通常可分为三种类型：（物理）吸附、（化学）吸附和交换吸附。
10、（固定床）吸附法是分离溶质最普遍、最重要的形式。
11、膜污染是由膜的劣化和（水生物污垢）所引起的。
12、离子交换色层分离法是以离子交换剂作为柱的填充物，以适当的溶剂作为（移动相），使组分按它们的离子交换亲和力的不同而得到分离。
13在生物技术下游加工过程中，高度纯化步骤典型的单元操作有（层析）、(电泳)和沉淀等。
14细胞的破碎按照是否外加作用力可以分为（机械法）和（非机械法）两大类。
15离心分离可分为以下三种形式：（离心沉降）、（离心过滤）、超离心。
16中空纤维膜的工作模式分为（超滤）、再循环和（逆洗）。
17膜的水生物污垢是由于形成吸着层和（堵塞）等外因而引起的膜性能变化。
18纳滤能截留有机（小）分子而使大部分无机盐通过。
19表面活性剂可分为（阴离子表面活性剂）（阳离子表面活性剂）非离子型表面活性剂三种类型。20乳液微粒通常是由（溶剂）、表面活性剂和（添加剂）制成。
21液膜分离操作设备主要包括混合制乳设备、（接触分离）设备、沉降澄清设备和
（破乳回收）设备。
22（固定床）吸附法是分离溶质最普遍、最重要的形式。
23聚焦色层分离法的原理，是利用蛋白质分子或其他两性分子（等电点）的不同，在一个稳定的、连续的、线性的pH梯度中进行蛋白质的分离。
24凝胶过滤中，最先流出的洗脱液中含有最（大）分子物质，最后流出的洗脱液中含有最（小）分子物质。
25细胞破碎常用的两种方法为（高压匀浆法）（研磨法）
26在生物工艺中应用较广并具有工业意义的过滤器主要是（压力）过滤器和（真空）过滤器。
27超声波破碎细胞的机理可能与超声波引起（空穴）现象有关。
28制备性超离心分离和纯化生物样品一般用四种方法：（差速）离心法、一般密度梯度离心法、等密度梯度离心法、（平衡）等密度梯度离心法。
29电渗析过程中，阴离子交换膜只能透过（阴）离子，阳离子交换膜只能透过（阳）离子。30多级萃取流程分为多级（错流）萃取流程和多级（逆流）萃取流程。
31在反胶束形成过程中，反胶束内表面的电荷密度愈大，产生的反胶束愈（大）。
32流动载体液膜分离机理主要有（选择性渗透）、化学反应及萃取和吸附三种。
33泡沫分离流程可分为（间歇式）、（连续式）两类。
10、对所有的色层系统来说，必须具备三个单元部分，一个是（固定相），一个是（移动相），另一个是样品。
34吸附色层分离法是利用吸附剂对组分的吸附能力的差别进行分离的，用来填充柱的物质包括（无机）吸附剂和（有机）吸附剂。
35由溶液中的区域电泳有（微量）电泳、自由流动电泳、密度梯度区域电泳和葡聚糖凝胶柱上的区域电泳
36非机械的细胞破碎方法主要有（酶法）、化学法和物理法。
37超声波破碎细胞的机理可能与超声波引起（空穴）现象有关。
38静压力差为推动力的膜分离有三种：（微滤）、超滤和（反渗透）。
39水作用色层分离法的首要条件是（载体的活化）与配基的偶联。
40膜的劣化有（物理）劣化、（化学）劣化和（生物）劣化三类。
41在反胶束形成过程中，反胶束内表面的电荷密度愈大，产生的反胶束愈（大）。
42双水相体系基本上可分为两大类：（高聚物/高聚物）体系和（高聚物/低分子物质）体系。
43膜分离技术按其构型和操作方式的不同，主要分为（乳状）液膜和（支撑）液膜。
44分批式吸附操作中常用的典型吸附剂有磷酸钙凝胶离子交换剂、（亲和）吸附剂、染料配位体吸附剂、（疏水）吸附剂和免疫吸附剂等。
45色谱法按展开方式分为（洗脱）分析法、前流分析法和（顶替）分析法。
46混合物溶液连续通过色谱柱，只有吸附力最（弱）的组分最先自柱中流出。
47带电泳根据应用的支持介质不同可分为（纸）电泳、醋酸纤维电泳、（凝胶）电泳和粉末电泳。二名词
乳化：一种溶液以细小液滴（分散相）的形式分散在另一不相溶的液体（连续相）中，这种现象称为乳化现象。
分配系数：在一定温度、压力下，溶质分布在两个互不相溶的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度比为一常数K0，这个常数称为分配系数。
反胶束：是表面活性剂分散于连续有机相中一种自发形成的纳米尺度的聚集体。
膜：在一定流体相中，有一薄层凝聚相物质，把流体相分隔分为两部分，这一薄层物质称为膜。
动电现象：固液或液夜界面在外加电场作用下作相对运动而产生的电场现象。
生物技术下游加工过程：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。液膜：悬浮在液体中很薄的一层乳液微粒，它能把两个组成不同而又互溶的溶液隔开，并通过渗透现象起到分离的作用。
絮凝：使用絮凝剂通过架桥作用将胶体粒子交链成网，形成10mm大小絮凝团的过程。
截断相对分子质量：具有一定截留率（通常为90%或95%）的相对分子质量。
截断曲线：根据截留率与相对分子量的关系，以截留率为纵坐标相对分子量为横坐标作出的曲线。分配平衡：在一定温度、压力下，溶质分布在两个互不相溶的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度比为一常数K0。
夹带剂：在纯流体中加入少量与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，添加的这类物质称为夹带剂
临界胶束浓度：是胶束形成时所需表面活性剂的最低浓度，用CMC表示。
共价作用色层分离法：利用溶质分子与层析剂凝胶之间的共价吸附作用将目的产物与其他溶质分子分离开来的一种层析方法
生物技术下游加工过程：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。截断相对分子质量：具有一定截留率（通常为90%或95%）的相对分子质量。
液液萃取：是一种利用物质在二个互不相溶的液相中（料液和萃取剂）分配特性不同来进行分离的过程。
凝聚：在投加的化学物质作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成1mm大小块状凝聚体的过程。
升华干燥法：水分不经过液态直接升华成气态的干燥过程
三是非判断
1、在生物技术下游加工过程中，高度纯化主要用于除去有类似化学功能和物理性质的杂质。（√）
2、目前的超滤膜和反渗透膜多为对称膜。（×）
3、通过测定被提取产物的介电常数，可用来寻找极性相当的溶剂。（√）
4、在一定的离子强度下，改变溶液的pH值及温度，达到沉淀的目的，称为Ks分级盐析法。（×）
5、在胶束中，表面活性剂的排列方向是非极性基团在外，极性基团在内，形成一个极性核心。（×）
6、对于阴离子表面活性剂，溶液的pH值小于蛋白质的pI值，双水相萃取率几乎为零。（×）
7、PEG－（NH4）2SO4双水相系统萃取糖化酶时，如（NH4）2SO4浓度固定不变，适当增加PEG400的浓
度有利于酶在下相的分配。（×）
8、沉淀和结晶在本质上同属一种过程，都是新相析出的过程，主要是物理变化。（√）
9、纳米过滤是介于超滤与微滤之间的一种以压力为驱动力的新型膜分离过程。（×）
10、二维电泳是到目前为止具有最高分辨率的电泳技术，是等电聚焦和SDS凝胶电泳的依次组合。（√）
11一般密度梯度离心法用于分离有一定沉降系数差的粒子，与粒子密度无关。（√）
12、好的膜，应有陡直的截断曲线，可使不同相对分子质量的溶质分离完全，而斜坦的截断曲线会导致分离不完全。（√）
13、如果表面活性剂的亲水基团强度小于亲油基团，则易形成O/W型乳状液；如亲油基团强度小于亲水基团，则易形成W/O型乳状液。（×）
14、对于阳离子表面活性剂，溶液的pH值需低于蛋白质的pI值，反胶束萃取才能进行。（×）
15、在PEG/葡聚糖双水相系统中，蛋白质的分配系数随着葡聚糖相对分子质量的增加而降低，但随PEG相对分子质量的增加而增加。（×）
16、超临界流体的密度近似于液相的密度，溶解能力也基本相同。（√）
17、在一定的离子强度下，改变溶液的pH值及温度，达到沉淀的目的，称为β分级盐析法。（√）
18、二维电泳是到目前为止具有最高分辨率的电泳技术，是等电聚焦和SDS凝胶电泳的依次组合。（√）
19、纳米过滤是介于微滤与超滤之间的一种以压力为驱动力的新型膜分离过程。（×）
20、将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，当其浓度超过临界胶束浓度时，形成反胶束。（√）
21、高压匀浆法适用于酵母和大多数细菌细胞的破碎，但团状菌和丝状菌一般不宜使用该法破碎。（√）
22、一般密度梯度离心法用于分离有一定沉降系数差的粒子，与粒子密度无关。（√）
23、膜的孔径大小为微滤﹥超滤﹥反渗透﹥纳滤。（×）
24、超临界流体的密度近似于液相的密度，溶解能力也基本相同。（√）
25、工业上常用HLB数来表示表面活性剂的亲水与亲油程度的相对强弱，HLB数愈小，亲水性愈强，形成O/W型乳状液；HLB数愈大，亲油性愈强，形成W/O型乳状液。（×）
26、在胶束中，表面活性剂的排列方向是极性基团在外，非极性基团在内，形成一个非极性核心。（√）
27、从双水相萃取的相图可知，靠近临界点的系线长度较短，上下相之间密度差较大，因此相的分离速度较慢。（×）
28、在一定的pH值及温度条件下，改变盐的浓度达到沉淀的目的，称为Ks分级盐析法，一般常用于粗提蛋白质。（√）
29、将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，当其浓度超过临界胶束浓度时，形成反胶束。（√）
30、电泳迁移率与移动距离成反比，与溶液的黏度成正比。（√）
31、在生物技术下游加工过程中，初步纯化主要用于除去与目标产物性质有很大差异的杂质。（√
32、高压匀浆法适用于酵母和大多数细菌细胞的破碎，但团状菌和丝状菌一般不宜使用该法破碎。（√）
33、目前的超滤膜和反渗透膜多为对称膜。（×）
34、将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓度时，形成正常胶束。（√）
36、双水相萃取中常采用的双聚合物系统为PEG/葡聚糖，该双水相的上相富含葡聚糖，下相富含PEG。（×）
37、对于阴离子表面活性剂，溶液的pH值小于蛋白质的pI值，双水相萃取率几乎为零。（×）
38、电泳迁移率与移动距离成正比，与溶液的黏度成反比。（√）
39、超临界流体的密度近似于液相的密度，溶解能力也基本相同。（√）
40、在一定的pH值及温度条件下，改变盐的浓度达到沉淀的目的，称为Ks分级盐析法，一般常用于粗提蛋白质。（√）
四、回答下列问题
1、细胞破碎技术研究的发展方向：
1）多种破碎方法相结合，即机械方法与非机械方法的结合等。
2）与下游过程相结合，破碎过程要易于细胞碎片的除净。
3）与下游过程相结合，细胞的培养过程及其环境条件对细胞的结构及破碎难易有很大的影响。）4）除此以外，用基因工程的方法对菌种进行改造，如引入溶解酶的基因讯息，以代替机械破碎法。
2、膨胀床吸附的操作步骤：
1）床层的稳定膨胀和介质的平衡； 2）进料吸附；）3）洗涤；）4）洗脱；5）再生和清洗。
3、亲和色层分离法的基本过程可分为三个主要步骤：
1）配基的固定化）2) 亲和 3) 解离。
4、实现膜上亲和分离需解决的几个关键问题：
1）膜表面要有足够多并可利用化学基团，使其能进行活化，接上合适的间隔臂和配基。2）要有足够数量可利用的化学基团则必需有足够高的表面积，要便于让生物大分子自由地出入膜，必需有足够大的孔径。
3）孔径分布应窄而均匀，以获得高的通透量和分离效能。
4）为了实现快速分离，常要加压操作，因此要求膜有一定的机械强度，能承受一定的压力，长期使用不变形。
5）亲和膜要耐酸、耐碱、耐高浓度的缓冲液和有机溶剂。
5、.喷雾干燥的优点：1）干燥时间短，一般不超过15～30s；
2）在干燥区颗粒的最大温度不超过湿球温度计的温度；
3)成品的定性指标可调节和改变； 4)成品具有很好的溶解度；
5）有高的生产能力，维护保养不复杂。
6、超临界流体萃取的优缺点：
优点：1）超临界萃取同时具有液相萃取和精馏的特点；
2）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）溶剂回收简便，能大大节省能源。
4）可以不在高温下操作，特别适合于热稳定性较差的物质。
5）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，以避免高压带来的影响。）主要缺点：由于高压带来的高昂设备投资和维护费用，目前应用面不宽。
7、蛋白质沉淀的方法及原理：
1）加入中性盐盐析；中和蛋白质的电荷，破坏蛋白质周围的水膜。
2）加入可溶性有机溶剂；有机溶剂可能破坏蛋白质的次级键，使用其空间结构发生改变，从而使用蛋白质沉淀。
3）将pH值调节到等电点；
蛋白质在等电点时的静电荷为零。
4）加入非离子型亲水性聚合物；非离子型亲水性聚合物的空间排斥作用，使蛋白质的浓度增加而沉淀。
5）加入聚电解质絮凝；高分子量的聚电解质的沉淀作用可以用聚合物架桥机理来描述，低分子量的聚电解质的沉淀作用可以用电荷中和作用原理来描述。
6) 加入多价金属离子。能与蛋白质分子中的特殊部位起反应造成沉淀。
8液膜分离操作过程分四个阶段
1）制备液膜
2）液膜萃取；
3）澄清分离；
4）破乳。
9生物技术下游加工过程的一般步骤。
1）发酵液的预处理与固液分离
2）初步纯化
3）高度纯化
4）成品加工。
10、用乙醇沉淀蛋白质时应控制好哪些参数？
1）温度 2）乙醇浓度 3）pH值 4）蛋白质浓度）
11、发酵液预处理的具体方法：
1）加热法。）在一定范围内加热可降低发酵液的黏度，去除某些杂蛋白。
2）调节悬浮液的的pH值。恰当的pH值能够促进全细胞的聚集作用。
3）凝聚和絮凝。将化学药剂预先投加到发酵液中，改变胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，使它们聚集成絮凝体。
4）使用惰性助滤剂。减轻堵塞现象易于过滤。
12.吸附法的特点：
1）常用于从稀溶液中将溶质分离出来，处理能力较小；
2）对溶质的作用较小，这一点在蛋白质分离中特别重要；
3）可直接从发酵液中分离所需的产物，成为发酵与分离的耦合过程，可消除某些产物对微生物的抑制作用；
4）溶质和吸附剂之间的相互作用及平衡关系通常是非线性关系，故设计比较复杂，实验的工作量较大。
13、纳米过滤在工业中的应用
1）在抗菌素回收与精制上的应用
2）在各类肽纯化与浓缩中的应用
3）在溶剂废水处理中的应用
4）处理化工合成废液
5）处理酸液和碱液
6）从金属涂料生产的废油漆泥中回收聚合物黏合剂中的应用
7）用于硫化氢洗液的脱盐
8）水的脱盐
14、为什么离子强度会影响反胶束的萃取率：
离子强度对萃取率的影响主要是由离子对表面电荷的屏蔽作用所决定的：
1）离子强度增大后，反胶束内表面的双电层变薄，减弱了蛋白质与反胶束内表面之间的静电吸引，从而减少蛋白质的溶解度：
2）反胶束内表面的双电层变薄后也减弱了表面活性剂极性基团之间的斥力，使反胶束变小，从而使蛋白质不能进入其中；
3）离子强度增大时，增大了离子向反胶束内“水池”的迁移并取代其中蛋白质的倾向，使蛋白质从反胶束中内被盐析出来；
4）盐与蛋白质或表面活性剂的相互作用，可以改变溶解性能，盐的浓度越高，其影响就越大。
15、结晶包括三个过程：
1) 过饱和溶液的形成）
2) 晶核的生成
3) 晶体的生长）
16. 纳米过滤的特点：
1）在过滤分离过程中，它能截留小分子的有机物并可同时透析出盐，即集浓缩与透析为一体。
2）操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透析，使得纳米过滤的渗透压远比反渗
17、亲和层析的原理：利用高分子化合物可以和它们相对应的配基，进行特异而可逆结合的特性，把一对配基中的一个通过物理吸附或化学共价键作用，固定在某一个载体上使它变成固相，装在层析柱中来提纯其相应的配基，达到分离的目的。
18、作为液膜的流动载体必须具备的条件：
1）溶解性，流动载体及其络合物必须溶于膜相，而不溶于邻接的溶液相；
2）络合性，作为有效载体，其络合物形成体应该有适中的稳定性；
3)载体不与膜相的表面活性剂反应，以免降低膜的稳定性。
19、动电现象主要有四种：
1）电渗 2) 流动电位 3) 沉降电位 4)电泳
20、膜分离技术在分离工程中的重要作用及存在的问题：
作用：1）膜分离技术在分离物质过程中不涉及相变，对能量要求低。
2）膜分离的条件一般都较温和，对热敏感性物质复杂的分离过程很重要，因此膜分离技术是生化物质分离的合适方式。
3）此外它操作方便、结构紧凑、维修费用低、易于自动化，因而是现代分离技术中一种效率高的分离手段，在生化分离工程中具有重要作用。
存在的问题：1）在操作中膜面会发生污染，使膜性能降低，故有必要采用与工艺适应的膜面清洗方法；
2）从膜性能来看，其耐药性、耐热性、耐溶剂能力都是有限的，故使用范围有受限制；）
3）单独采用膜分离技术有限，因此往往都将膜分离工艺与其他分离工艺组合起来使用。
21、影响反胶束萃取蛋白质的主要因素：
1）水相pH值。水相pH值决定了蛋白质表面电荷的状态，从而对萃取过程造成影响。只有当反胶束内表面电荷与蛋白质表面电荷相反时，两者产生静电引力，蛋白质才有可能进入反胶束。
2）离子强度。离子强度对萃取率的影响主要是由离子对表面电荷的屏蔽作用所决定的。）
3）表面活性剂类型的影响。
4）表面活性剂浓度的影响。增大表面活性剂的浓度可增加反胶束的数量，从而增大对蛋白质的溶解能力。但浓度过高，有可能在溶液中形成比较复杂的聚集体，同时会增加反萃取过程的难度。）5）离子种类。
6）影响反胶束结构的其他因素。如有机溶剂、助表面活性剂、温度的影响。
7）反萃取及蛋白质的变性。
22、生物技术下游加工过程的特点：1）发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液。
2）培养液是多组分的混合物。
3）生化产物的稳定性差。
4）对最终产品的质量要求很高。
23、工业生产中萃取操作包括哪三个过程？
1）混合。 2）分离。） 3）溶媒回收。
24、.反胶束萃取蛋白质的应用：
1）分离蛋白质混合物；
2）浓缩α-淀粉酶；
3）从发酵液中提取胞外酶；
4）直接提取胞内酶；
5）用于蛋白质的复性。
25、色层分离过程常包括：
1）加试样，将需要分离的混合物置于填充柱上面；
2）展开。用移动相将通过固定相的渗滤液带出，混合物各组合展开形成色带，逐步分离；
3）分部收集。把柱底流出的液体按一定的计量方式，分次收集。
26、.过饱和溶液的形成最常用的有四种方法：
1)冷却。2)溶剂的蒸发。3)解析。4)化学反应。
27、膜污染的防止方法和清洗：
防止方法：1）预处理法。调整供给液的pH值或添加阻氧化剂来防止化学劣化；预先清除供给液中的微生物，以防止生物性劣化等。
2）开发抗污染的膜。开发耐老化或难以引起附生污垢的膜组件，这是最根本的方法。
3）加大供给液的流速。可防止形成固结层和凝胶层，但需要加大动力。
清洗：
1）化学洗涤。根据所形成的附着层的性质，可分别采用EDTA和表面活性剂、酶洗涤剂、酸碱洗涤剂等。
2）物理洗涤。包括泡沫球洗、水浸洗、气液清洗、超声波处理和电子振动法等。
28影响物质在双水相系统中分配的因素：1）双水相中聚合物组成的影响。即聚合物的类型和分子量。
2）双水相系统物理化学性质的影响。
3）盐和缓冲液的影响。
4）温度。
五、计算题
第一章绪论 1、何为生化分离技术？其主要研究那些容？生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。 2、生化分离的一般步骤包括哪些环节及技术？一般说来，生化分离过程主要包括4 个方面：①原料液的预处理和固液分离，常用加热、调PH、凝聚和絮凝等方法；②初步纯化（提取），常用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；③高度纯化（精制），常选用色谱分离技术；④成品加工，有浓缩、结晶和干燥等技术。 3、生化分离工程有那些特点，及其重要性？ 特点：1、目的产物在初始物料（发酵液）中的含量低；2、培养液是多组分的混合物，除少量产物外，还有大量的细胞及碎片、其他代物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等；3、生化产物的稳定性低，易变质、易失活、易变性，对温度、pH 值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面力等非常敏感；4、对最终产品的质量要求高重要性：生物技术产品一般存在于一个复杂的多相体系中。唯有经过分离和纯化等下游加工过程，才能制得符合使用要求的产品。因此产品的分离纯化是生物技术工业化的必需手段。在生物产品的开发研究中，分离过程的费用占全部研究费用的50 ％以上；在产品的成本构成中，分离与纯化部分占总成本的40～ 80 ％；精细、药用产品的比例更高达70 ～90 ％。显然开发新的分离和纯化工艺是提高经济效益或减少投资的重要途径。
4、生物技术下游工程与上游工程之间是否有联系？ 它们之间有联系。①生物工程作为一个整体，上游工程和下游工程要相互配合， 为了利于目的产物的分离与纯化，上游的工艺设计应尽量为下游的分离纯化创造条件，例如，对于发酵工程产品，在加工过程中如果采用液体培养基，不用酵母膏、玉米浆等有色物质为原料，会使下游加工工程更方便、经济；②通常生物技术上游工程与下游工程相耦合。发酵- 分离耦合过程的优点是可以解除终产物的反馈抑制效应，同时简化产物提取过程，缩短生产周期，收到一举数得的效果。 5、为何生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？ 第二章预处理、过滤和细胞破碎 1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？ 目的：改变发酵液的物理性质，加快悬浮液中固形物沉降的速率；出去大部分可溶性杂质，并尽可能使产物转入便于以后处理的相中（多数是液相），以便于固液分离及后提取工序的顺利进行。 方法：①加热法。升高温度可有效降低液体粘度，从而提高过滤速率，常用于粘度随温度变化较大的流体。控制适当温度和受热时间，能使蛋白质凝聚形成较大颗粒，进一步改善发酵液的过滤特性。使用加热法时必须注意加热温度必须控制在不影响目的产物活性的围，对于发酵液，温度过高或时间过长可能造成细胞溶解，胞物质外溢，而增加发酵液的复杂性，影响其后的产物分离与纯化；②调节悬浮液的pH 值，pH 直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH 可以改善其过滤特性；③凝聚和絮凝；④使用惰性助滤剂。
《分离工程》综合复习资料 一、填空题 1. 请在下列选项中选择： 超滤属于 、 过程；沉降属于 ；共沸精馏属于 、 过程。 A. 平衡分离 B. 传质分离 C. 机械分离 D. 速率分离 2. 膜分离的推动力可以是 、 或 。 3. 相平衡状态下，从热力学上看，整个物系自由焓处于 ；从动力学来看，相间 。 4. 宽沸程混合物闪蒸的热衡算更主要地取决于 ，因此将热衡算放在 循环中。 5. 推导Underwood 公式所用假设是：1） ；2） 。 6. 根据右图中恒浓区（阴影部分）的位置， HNK 为 ，LNK 为 。 7. 汽相为理想气体，液相为非理想溶液时， 活度系数法计算相平衡常数的简化形式是 。 8. 液液平衡的分离因子又称为 。 9. 化学工业中最常使用的结晶技术是 和 。 10. MESH 方程分别指 ； ； ； 。 11.分离过程是将 分成 的两种或几种产品的操作。 12.平衡分离过程是借助 ，使均相混合物系统变成 ，再以混合物中各组分在处于 的两相中 为依据而实现分离。 13.传质分离过程用于各种 混合物的分离，其特点是有 发生，依据 的不同，传质分离过程又分为 过程和 过程。 14.活度系数的基准态是指活度系数等于 的状态。 15.从动力学上讲，相平衡是指相间 为零的状态。 16.膜分离过程包括 、 、 、 、微孔过滤、气体分离等多种分离过程。 （第6
17.恩特伍德公式的假设条件是（1）；（2）数。 18.由设计者指定浓度或提出要求的两个组分称为，其中相对易于挥发的组分成为，不易挥发的组分称为。 19.相平衡指的是混合物或溶液形成若干相，这些相保持着而的状态。 20．吸收过程是用液体处理气体混合物，是利用不同而达到分离有关组分的传质分离过程。 21．分离媒介包括和。 22．离子交换的步骤分为、、交换反应、、五步。 23．相平衡常数计算方法有、两种计算方法。 24．最小理论塔板数与无关，只取决于。 25．萃取剂的作用是和。 二、简答题 1. 试描述“逆行精馏”效应，实际操作中如何减弱或消除？ 2. 萃取精馏流程中，溶剂加入口如何确定？解释原因。 3.某厂一多组分精馏塔，正常操作时塔顶底产品都合格，乙班接班后操作两小时分析发现塔顶产品不合格，请你告诉操作工如何调节操作参数? 4．非均相催化反应精馏的定义是什么？利用非均相催化反应精馏进行反应与固定床反应器相比有什么优点? 5．萃取精馏和共沸精馏的相同点和不同点是什么？ 6．画出萃取精馏的流程简图，指出萃取剂的加入位置，并说明原因？ 7．计算最小回流比所用恩特伍德公式的假设条件是什么？当简单精馏塔在最小回流比下操作时，当轻重组分均为分配组分和均为非分配组分两种情况下，塔内恒浓区的位置分布情况。 8．物理吸收过程与精馏相比，传质特点是什么？吸收塔内气液相浓度和温度如何变化？ 9．如何判断闪蒸问题是否成立？ 10.简述简单分离塔序排列的五条经验原则。 三、综合题（20分）
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）
化工分离工程复习题 第一章 1、求解分子传质问题的基本方法是什么？ 1）分子运动理论2）速率表示方法（绝对、平均）3）通量 2、漂流因子与主体流动有何关系？ p/p BM反映了主体流动对传质速率的影响，定义为“漂流因子”。因p＞p BM，所以漂流因数p/p BM＞1，这表明由于有主体流动而使物质A的传递速率较之单纯的分子扩散要大一些。 3、气体扩散系数与哪些因素有关？ 一般来说，扩散系数与系统的温度、压力、浓度以及物质的性质有关。对于双组分气体混合物，组分的扩散系数在低压下与浓度无关，只是温度及压力的函数。 4、如何获得气体扩散系数与液体扩散系数？ 测定二元气体扩散系数的方法有许多种，常用的方法有蒸发管法，双容积法，液滴蒸发法等。液体中的扩散系数亦可通过实验测定或采用公式估算。 5、描述分子扩散规律的定律是费克第一定律。 6、对流传质与对流传热有何异同？ 同：传质机理类似；传递的数学模型类似；数学模型的求解方法和求解结果类似。 异：系数差异：传质：分子运动；传热：能量过去 7、提出对流传质模型的意义是：对流传质模型的建立，不仅使对流传质系数的确定得以简化，还可以据此对传质过程及设备进行分析，确定适宜的操作条件，并对设备的强化、新型高效设备的开发等作出指导。 8、停滞膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的要点是什么？各模型求得的传质系数与扩散系数有何关系，其模型参数是什么？
停滞膜模型要点：①当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的停滞膜，溶质A经过两膜层的传质方式为分子扩散。②在气液相界面处，气液两相出于平衡状态。③在两个停滞膜以外的气液两相主体中，由于流体的强烈湍动，各处浓度均匀一致。关系：液膜对流传质系数k°G=D/(RTz G),气膜对流传质系数k°L=D/z L 对流传质系数可通过分子扩散系数D和气膜厚度z G或液膜厚度z L来计算。模型参数：组分A 通过气膜扩散时气膜厚度为模型参数，组分A通过液膜扩散时液膜厚度为模型参数。 溶质渗透模型要点：①液面是由无数微笑的流体单元所构成，当气液两相出于湍流状态相互接触时，液相主体中的某些流体单元运动至界面便停滞下来。在气液未接触前，液体单元中溶质的浓度和液相主体的浓度相等，接触开始后，相界面处立即达到与气相平衡状态。②随着接触时间的延长，溶质A通过不稳态扩散方式不断地向液体单元中渗透。③液体单元在界面处暴露的时间是有限的，经过时间θc后，旧的液体单元即被新的液体单元所置换而回到液相主体中去。在液体单元深处，仍保持原来的主体浓度不变。④液体单元不断进行交换，每批液体单元在界面暴露的时间θc 都是一样的。关系：k cm=2[D/(πθc)]1/2对流传质系数可通过分子扩散系数D和暴露时间θc计算。模型参数：暴露时间。 表面更新模型要点：①溶质向液相部传质为非稳态分子扩散过程。②界面上液体单元有不同的暴露时间或称年龄，界面上各种不同年龄的液体单元都存在。③不论界面上液体单元暴露时间多长，被置换的概率是均等的。单位时间表面被置换的分率称为表面更新率，用符号S表示。关系：k cm=(DS)1/2对流传质系数可通过分子扩散系数D和表面更新率S计算。模型参数：表面更新率。 9、对流传质系数有哪几种求解方法，其适用情况如何？ 对流传质系数的分析解法和类比解法，仅适用于一些较为简单的传质问题；由于传质设备的结构各式各样，传质机理、尤其是湍流下的传质机理又极不完善，所以目前设计上还要靠经验方法，即通过实验整理出来的对流传质系数关联式来计算对流传质系数。 10、雷诺类比有何意义？ 雷诺类比把整个边界层作为湍流区处理，但根据边界层理论，在湍流边界层中，紧贴壁面总有一层流层存在，在层流层进行分子传递，只有在湍流中心才进行涡流传递，故雷诺类比有一定的局限性。 第二章 1、温度和压力对吸收过程的平衡关系有何影响？ 加压和降温有利于吸收操作，因为加压和降温可提高气体溶质的溶解度。 2、亨利定律的适用条件是在一定温度小，当总压不很高时。
1、什么是清洁工艺？ 2、实现清洁工艺的要点是 、 。 3、传质分离过程分为 和 分离过程。 4、平衡分离过程所加的ESA 是指 ,如 ；MSA 是指 ,如 。 5、醋酸和水的分离过程中，加入醋酸丁酯作为 。正庚烷和甲苯的分离过程中加入苯酚作为 。 6、从稀溶液中分离出有机溶质，通常用解吸的方法。这种解吸过程也叫汽提，汽提过程的ESA 是 ；MSA 是 。 7、C8芳烃中对二甲苯和间二甲苯沸点的沸点非常接近，工业上采用 方法加以分离。 8、要从含氢的烃类混合物中分离获得纯氢，常采用吸附和 联合操作的方法。 9、谈谈分离过程和反应过程集成化对分离工程的意义。 10、平衡分离过程是借助于 （ 如：热能， 或 等 ）使均相混合物系统变成两相系统，以混合物中各组分在两相中不同的平衡分配为依据实现组分分离。 11、速率分离式借助于 （ 如：浓度差， 或 等 ）的作用下，同时在 配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分分离。 12、常用的膜分离技术有： 、 、 、 和 。 13、膜分离过程不受平衡的限制，能耗低，适用于特殊物系或特殊范围的分离。（ ） 14、反应精馏过程，可以提高反应效率，同时也可以提高分离效率。（ ） 15、达到相平衡的物系，整个物系的自由焓处于 状态，相间的表观传递速率为 。 16、相平衡常数表征了物系在一定条件下相变过程进行的方向和限度。（ ） 17、相平衡常数仅仅是物系温度和压力的函数，与物系的组成无关。（ ） 18、相平衡常数是任意条件下，组分i 在不同相中的摩尔分数的比值，即：i i i x y k = （ ） 19、相平衡的判据有三个，即： 、 和 。 20、化学势的定义为：（ ） A 、j n P T i i n G ,,???? ????=μ B 、j n P T i i n H ,,???? ????=μC 、j n P i T G ,??? ????=μD 、j n T i P G ,??? ????=μ 21、非理想气体的压力与相应的理想气体的压力的差异可以用 定量的衡量。 22、实际气体混合物的逸度系数的定义为：（ ） A 、 ?p y f i i i =? B 、 ??p y f i i i =? C 、 ?p f i i =?D 、 ?i i i p f =? 23、如果确定了压缩因子Z 与压力P 的关系，纯组分逸度系数可用（ ）计算， A 、?-=P P p dp Z 0)1(ln ?B 、?-=P P dp Z 0)1(ln ? C 、? -= P P dp Z RT 0 )1(1ln ?D 、 ? -= P P p dp Z RT ) 1(1 ln ? 24、当纯液体处于饱和状态时，其逸度等于 的逸度。
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。适用于吸附交换无机离子等小离子不透明的大孔型树脂外：孔径大，为永久性孔隙，可在非水溶涨下使用，善于吸附大分子有机物。 12、评价离子交换剂性能的重要参数是孔径大小、孔径分布、比表面积和孔隙率。 13、聚苯乙烯型离子交换树脂结构：骨架、活性基团、可交换离子。 14、树脂的交联度越大，则网眼越小，形成的树脂结构紧密，机械强度高。反应的速度慢，树脂的交联度一般为4-14％。 15、对离子交换树脂的选择原则是：被分离物质带正电荷，应采用阳离子交换树脂；强碱性离子宜用弱酸性树脂，弱酸性离子宜用强碱性树脂，吸附大分子离子选择交联度较低的树脂。 16、吸附分离技术的特点操作简便、设备简单、价廉、安全；常用于从大体积料液（稀溶液）中提取含量较少的目的物；不用或少用有机溶剂，吸附和洗脱过程中pH变化小，较少引起生物活性物质
《生化分离工程》思考题及习题 第一章绪论 1、何为生化分离工程bioseparation engineering/下游加工过程, biotechnology？其 主要研究那些内容？ 2、生化分离技术依据的分离原理有哪些？ 3、生化分离工程有那些特点？其包括那几种主要分离方法？ 4、何为传质分离过程？ 5、简述生化分离工程的发展趋势。 6、亲和技术目前已衍生出那些子代分离技术？ 7、生化反应与生化分离耦合技术有那些特点？ 8、为何在生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？ 9、生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？ 10、设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？ 11、初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？ 12、如何除去蛋白质溶液中的热原质？ 13、生物分离为何主张采用集成化技术？ 14、若每一步纯化产物得率为90%，共6步纯化得到符合要求产品，其总收率 是多少？ 第二章预处理与固-液分离法 1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？ 2、何谓絮凝？何谓凝聚？各自作用机理是什么？ 3、絮凝剂可分为那三种？有那些因素影响絮凝过程？ 4、在生化工业中常用的过滤方式那两种？各自有何特点？ 5、离心分离分那两大类？各自有何特点及用途？常用离心法有那几种？ 6、何谓密度梯度离心？其工作原理是什么？ 7、如何使用助滤剂? 8、错流微滤与传统过滤相比有何优点？
第三章细胞破碎法 1、细菌细胞壁与真菌（酵母）细胞壁在组成上有何区别？ 2、细胞破碎主要有那几种方法？ 3、机械法细胞破碎方法非机械破碎方法相比有何特点？ 4、何谓脂溶破碎法？其原理是什么？包括那几种？ 5、酶法细胞破碎常用那几种酶类？ 6、包涵体是如何产生的?如何使重组蛋白复性? 7、如何测定细胞破碎程度？ 第四章沉淀法 1.理解概念：盐溶，盐析 2.常用的沉淀法有哪几种？ 3.生产中常用的盐析剂有哪些？其选择依据是什么？ 4.何谓分步盐析沉淀？ 5.有机沉淀法与盐析沉淀法相比有何优缺点？ 第五章溶剂萃取法 1、何谓溶剂萃取？其分配定律的适用条件是什么？ 2、在溶剂萃取过程中pH值是如何影响弱电解质的提取？ 3、何谓乳化液？乳化液稳定的条件是什么？常用去乳化方法有那些？ 4、在发酵工业中，去乳化有何实际意义？ 5、理解概念：HLB，分配系数，分离因子，介电常数，带溶剂 6、生物物质的萃取与传统的萃取相比有哪些不同点？ 7、pH 对弱电解质的萃取效率有何影响？ 8、发酵液乳化现象是如何产生的？对分离纯化产生何影响? 如何有效消除乳化现象？ 9、什么叫超临界流体？ 10、为何在临界区附近，稍微改变流体的压力和温度，都会引起流体密度的大副变化？ 11、要提高超临界流体萃取的效率，可以考虑哪些方面？
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. 高压匀浆 C. 超声波破碎 D. 高速珠磨 14．离子交换树脂适用（ A ）进行溶胀 A. 水 B. 乙醇 C. 氢氧化钠 D. 盐酸
《分离工程》综合复习资料 一、填空题 1.在分离工程中，分离过程分为机械分离和传质分离两大类。传质分离过程用 于___________ 混合物的分离。工业上的传质分离过程可分为 _____________________ 和____________________________ O 2.膜分离的推动力可以是________ 、_______ 或___________ 。 3.相平衡状态下，从热力学上看，整个物系自由焙处于_；从动力学来看，相间_______________ □ 4.宽沸程混合物闪蒸的热衡算更主要地取决于_________ ,因此将热衡算放在________ 循环屮。 5.MESH方程分别指_____________ ; _____________ ; __________ ; ________________ o 6.分离媒介包括 __________________和____________________ o 7.吸收过程是用液体处理气体混合物，是利用___________________ 不同而达到分离有关组分 的传质分离过程。 8.____________________________________________ 离子交换的步骤分为________ 、、交换反应、_________________ 、___________________ 五步。 9.液液平衡的分离因子又称为____________________ o 二、选择题 1?膜分离属于（）。 A.平衡分离 B.吸附分离 C.机械分离 D.传质分离 2.下列不属于速率分离过程的是（）o A.超滤 B.反渗透 C.过滤 D.电渗析 3.公式KU〕f：适用于下面哪种情况？（） 汽相为理想溶液，液相为理想溶液； 汽相为理想气体，液相为理想溶液； 汽相为理想溶液，液相为非理想溶液； 汽相为理想气体，液相为非理想溶液。 4.在设汁变量中，表示（） 装置设计变量数 B.单元固定设计变量数
第三章沉淀 主要内容 第一节蛋白质表面特性 第二节蛋白质沉淀方法 第一节蛋白质表面特性 蛋白质表面由不均匀分布的荷电基团形成的荷电区、亲水区和疏水区构成。 蛋白质的水溶液呈胶体性质，在蛋造白质分子周围存在与蛋白质分子紧密或疏松结合的水化层。是蛋白质形成稳定的胶体溶液、防止蛋白质凝聚沉淀的屏障之一。 蛋白质沉淀的另一屏障是蛋白质分子间的静电排斥作用。当双电层的电位足够大时，静电排斥作用抵御分子间的相互吸引作用，使蛋白质溶液处于稳定状态。 第二节蛋白质沉淀的方法 盐析沉淀法 等电点沉淀法 有机溶剂沉淀法 非离子型聚合物 聚电解质 多价金属离子 1.盐析法 盐析沉淀法：蛋白质在高离子强度溶液中溶解度降低，发生沉淀的现象。 中性盐：硫酸铵、硫酸钠、柠檬酸钠等 盐析沉淀原理: 由于加入大量的中性盐破坏了蛋白质的水化膜、中和其所带的电荷从而使蛋白质分子聚集而沉淀析出。 蛋白质的盐析行为常用Cohnx经验式表示： lgS=β-K sμ 式中S为蛋白质的溶解度；μ为离子强度；β为常数，与盐的种类无关，但与温度和pH有关；K s 为盐析常数，与盐的种类有关，但与温度和pH无关。 K s分级盐析法：在一定的pH和温度条件下，改变盐的浓度(即离子强度)达到沉淀的目的。 β分级盐析法：在一定的离子强度条件下，改变溶液的pH和温度达到沉淀的目的。 影响盐析的因素 (1)无机盐种类：离子半径小，带电多，电荷密度高的阴离子，盐析效果好。 (2)pH值：pH影响Cohnx方程中的b值，pH值接近蛋白质pI值时，蛋白
质溶解度最小。 (3)温度：T影响Cohn方程中的b值。温度升高，b降低；温度降低，b升高。 分段盐析 不同的蛋白质分子，由于其分子表面的极性基团的种类、数目以及排布的不同，其水化层厚度不同，故盐析所需要的盐浓度也不一样，因此调节蛋白质的中盐浓度，可以使不同的蛋白质分别沉淀。 ?常用的盐析剂是硫酸铵，因为它的盐析能力强，在水中的溶解度大，价格便宜，浓度高时也不会引起蛋白质活性丧失。 ?盐析沉淀的蛋白质仍保持天然构象，即仍有活性。 ?蛋白质用盐析方法沉淀分离后，还需要脱盐才能进一步精提纯。脱盐常用透析法。 透析是将含有小分子杂质的蛋白质溶液装在半透膜（玻璃纸、火绵纸等）制的透析袋里放在缓冲液中进行，可不断更换缓冲液，直至杂质被除去。 2 等电点沉淀 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分级的方法称为等电点沉淀法。 不同的蛋白质有不同的等电点，因此通过调节溶液pH到目的蛋白的等电点，可使之沉淀而与其它蛋白质分开，从而除去大量杂蛋白。 沉淀原理：蛋白质在其等电点时溶解度最低。 3 有机溶剂沉淀法 ?有机溶剂沉淀：向含有目标物质的溶液中加入水溶性的有机溶剂(如丙酮，乙醇等)，而使目标物质发生沉淀的方法。 沉淀原理： A 有机溶剂能破坏溶质分子的水化层，降低溶质的溶解度； B 有机溶剂降低水溶液的介电常数，使溶质分子间的静电引力（库仑力）增大，导致溶质的凝集和沉淀。 4 非离子型聚合物 非离子型聚合物：利用一些非离子型的高聚物来沉淀蛋白质的方法。 沉淀原理：可能有降低蛋白质分子表面的水化程度或空间排阻作用
1.生化分离工程是生化工程的一个重要组成部分，它是描述回收生物产品分离过程原理和 方法的一个术语，指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.生物技术下游加工过程的一般步骤和单元操作: (1) 发酵液的预处理与固液分离 选用的单元操作有限，一般选用过滤和离心的方法，有时也伴有沉降操作，错流过滤也较为常用。对非外泌性产物，还需进行细胞破碎。 (2) 初步纯化（或称产物的提取） 通过一个和几个单元操作以除去与目标产物性质有很大差异的杂质，提高了产物的浓度和质量。单元操作如吸附、萃取和沉淀。 (3) 高度纯化（或称产物的精制） 选用的单元操作有限，所用的技术对产物有高度的选择性，典型的单元操作有层析、电泳和沉淀等。 (4) 成品加工 产物的最终用途和要求，决定了最终的加工方法，浓缩和结晶常常是操作的关键。 3.工艺设计原则是什么？ 1）技术路线、工艺流程尽量简单化、集成化，尽量降低成本； 2）将完整工艺划分为不同的操作单元； 3）采用成熟技术与可靠设备； 4）纯化开始前编写、备好书面标准操作程序等技术文件； 5）适宜的检测方法。 4.简述本课程所介绍的公用设施及设备。 1）洁净空气制备系统。空气调节的目的主要是通风以及通过各种空气处理（如净化、加热或冷却、加湿或除湿等）来维持室内适宜的温度环境。 ①洁净空气调节系统的组成：小规模、单分区洁净空气调节系统；中大规模、多分区洁净空气调节系统两类 ②空气净化和空气过滤器：由于不同的洁净室对洁净级别的要求不同，因此采用不同种类的空气过滤器，有初效中效高效静电过滤四种方式过滤器。 2）洁净室及洁净空气调节系统的测定 ①洁净室，包括乱流和层流洁净室 ②洁净室的物理指标和生物学指标：温度、相对湿度、噪度、照度、静压差、层流风速、换气次数。 ③洁净空气调节系统的测定和调整： A：空气调节系统的空气平衡测定和调整:N=Q B：洁净室参数的测定： a)室内温度和相对湿度的测定b）室内静压差的测定c）室内洁净度的测定d)室内浮游菌和沉降菌的测定e）室内噪声的测定f）室内噪度的测定 3）低温环境系统：制冷技术应用的三个温区：低温（-120℃），中温(-120℃~5℃)、高温 ①冷库制冷系统的基本组成：冷冻压缩机、冷凝器、蒸发皿、水冷却皿以及其他组件 ②冷库的类型：由保温围护系统、冷冻系统、电控网络系统等组成的用于冷冻、冷藏的成套设备。 A：按用途分：生产性冷库、分配性冷库、零售消费性冷库。 B：按围护结构的特点分：土建式冷库和装配式冷库。 4）生产用水供应系统：
作业 1. 生物技术：应用生命科学研究成果，以人们意志设计，对生物或生物的成分进行改造和利用的技术。现代生物技术综合学科技术，可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务等。2. 生化工程：生物化学反应的工程应用，主要包括代谢工程、发酵工程和生物化学传感器等，生物化学工程和生物医学工程是最初的生物工程学概念，基因重组、发酵工程、细胞工程、生化工程等在21世纪整合而形成了系统生物工程。 3. 生化反应工程：生物化学工程的重要组成部分，是化学反应工程与生物技术结合的产物。它以生物反应器为中心，主要研究发酵动力学、酶动力学，生物反应器中的传递过程，生物反应器的放大规律以及生物反应器的检测和控制等。 4. 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。 5. 热源：与工质发生热量交换的物质系统。可分为高温热源和低温热源，或者为热源和冷源。热源是指工质从中吸取热能的物质系统，冷源是指接受工质排出热能的物质系统。 6. 微生物工程：即是指发酵工程，指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。 7. 生化分离工程的一般工艺流程和所包括的单元操作及其适用范围？ 8.那些单元操作适用于生物小分子物质的提取 层析、离子交换、亲和、疏水、吸附、电泳 9.那些单元操作适用于生物大分子物质的提取 沉淀、吸附、萃取、超滤 10.生物分离工程的发展趋势。 膜分离技术的推广使用、亲和技术的推广使用、优质层析介质的研究、上游技术对生化分离过程的影响、发酵于提取相结和：生物反应器方面 11.说出世界上十家生物工程方面的大公司的名称。 Amgen安进、Roche/Genentech罗氏、基因泰克、Johnson强生、NovoNordisk 诺瓦诺德、EliLilly礼来、Sanofi-Aventis赛诺菲、Abbott雅培、MerckKGaA 德国默克、Schering-Plough先灵宝雅、Wyeth惠氏 作业 1.絮凝：利用絮凝剂（通常是天然或合成的大分量聚电解质以及生物絮凝剂）将胶体粒子交联成网，形成10mm大小的絮凝剂的过程，其中絮凝剂主要起架桥作用。 2.凝聚：在投加的化学物质（例如水解的凝聚剂，像铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成1mm大小块状凝聚体的过程。 3.凝聚值：电解质的凝聚能力可用凝聚值来表示,使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度(毫摩尔/升),称为凝聚值。
南京工业大学 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。 2)在生物材料中，有些化合物含量很低或极微，制备时，原材料用量很大，得到产品很少。近年来，利用某些分子特有的专一亲和力，将某
第一章绪论 1、生物工程学的概念：生物工程学亦称生物技术，是指通过技术手段，利用生物体或生物过程生产有经济价值产品的学科，生物工程是基础科学和应用科学相结合的产物。 生物工程学的研究领域：基因工程、细胞工程、微生物工程、酶工程。 2、生物分离工程的概念：是生物化学工程的一个重要组成部分，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，因它处于整个生物产品生产过程的后端，又称为生物工程下游技术。它描述了生物产品分离、纯化过程的原理、方法和设备。 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？ （1）组分大部分是水； （2）产物浓度低； （3）固形物主要是菌体和蛋白的胶状物； （4）含有培养基残留成分； （5）含有代谢副产物； （6）含有色素、毒性物质、热原质等有机杂质。 （一）发酵液预处理的目的 1）改变发酵液中固体粒子的物理性质，提高固液分离的效率； 2）使产物转入便于后处理的某一相中； 3）去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作。 总之，改变发酵液的性质，以利于固液分离。 （二）、发酵液预处理的要求 1、菌体的分离(正确控制发酵终点); 2、固体悬浮物的去除； 3、蛋白质的去除； 4、重金属离子的去除； 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值。 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？ （一）凝聚和絮凝 1、凝聚：在投加的化学物质作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成1mm大小块状凝聚体的过程。(使胶体粒子间的排斥电位降低而发生沉淀) 2、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。 （二）、加热法 ①降低发酵液的粘度； ②去除某些热变性蛋白等物质； ③降低悬浮液的最终体积，破坏凝胶结构，增加滤饼的孔隙度，使固液分离变得十分容易。 关键取决于产品的热稳定性。 （三）、调节悬浮液的pH值 全细胞的聚集作用高度依赖于pH的大小，恰当的pH能够促进聚集作用。 一般用草酸、无机酸或碱来调节pH值。 （四）加水稀释法 主要适用于离心沉降分离发酵液预处理过程。同重量悬浮固体的发酵液，稀释到适当倍数，对后续的离心沉降分离速度非常有利。 （五）、加入助滤剂法 是一种颗粒均匀，质地坚硬，不可压缩的粒状物质，用于扩大过滤表面的适用范围。 使用方法：在滤布上预涂或按一定比例混入悬浮液中。（六）、加吸附剂法或加盐法 加吸附剂法是使细菌细胞吸附在吸附剂上的方法；无机盐在发酵液中形成庞大的絮状物，把发酵液中的悬浮粒子裹住，吸附在其中。 （七）高价无机离子去除法 1、Ca2+的去除常用草酸去除； 2、Mg 2+的去除常用磷酸盐去除； 3、Fe 3+的去除常加入黄血盐，也可加入碱化剂。（八）、可溶性杂蛋白质的去除法 1、等电点沉淀法； 2、热处理法； 3、化学变性沉淀法； 4、吸附法。 （九）色素及其他杂质的去除方法 常用的脱色法有离子交换和活性炭吸附。 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？ 目的：一是为了获得含所需产物的细胞（菌丝）或发酵液；二是为了去除发酵液中的固形杂质。 影响因素：（一）菌种，菌种决定了各种悬浮粒子的大小和形状。如真菌较粗大，易过滤，不需做特殊处理，用真空过滤即可；而放线菌较小，且菌丝体细而分枝，过滤困难，需进行预处理。 （二）发酵液的粘度，1、发酵条件，发酵条件包括培养基组成、未用完培养基的量、消沫剂、发酵周
生化分离技术：描述回收生物产品分离过程原理和方法的术语，是指从动植物组织培养液或微生物发酵液中分离、纯化生物产品过程中所采用的方法和手段的总称。 生化分离过程是生物技术转化为生产力不可缺少的重要环节，其技术进步程度对生物技术的发展有着举足轻重作用，为突出其在生物技术领域中的地位和作用，常称它为生物技术 的下游工程。 分离纯化过程的难点：目的产物在细胞或反应液中含量不高，杂质种类多，数量大；杂质性质与产物相似；产物稳定性不高。 生化分离技术的主要种类：沉淀分离（盐析、有机溶剂沉淀、选择性变性沉淀、非离子聚合物沉淀）；膜分离（透析、微滤、超滤、纳滤、反渗透）；层析分离（吸附、凝胶、离子交换、疏水、反相、亲和层析）；电泳分离（SDS-PAGE、等电聚焦、双向电泳、毛细管电泳）；离心分离（低速、高速、超速离心分离技术）， 生化分离的特点：成分复杂；含量甚微；易变性/易被破坏；具经验性；均一性的相对性。 预处理需注意的条件：⑴温度尽可能低⑵提取液的量要保证“充分浸入”⑶加入足量酚类吸附剂⑷加入足量氧化酶抑制剂⑸搅拌转速要恰当⑹pH控制在合适围，一般5.5～7
细胞的破碎：用一定方法（机械/物理/化学/酶法）打开细胞壁或膜，使细胞含物有效释放出来。 挤压：微生物细胞在高压下通过一个狭窄的孔道高速冲出，因突然减压而引起一种空穴效应，使细胞破碎。 沉淀：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 盐溶：低浓度中性盐离子对蛋白质分子表面极性基团及水活度的影响，增加蛋白质与溶剂相互作用力，使其溶解度增大。 盐析：中性盐浓度增至一定时，水分子定向排列，活度大大减少，蛋白质表面电荷被中和，水膜被破坏，从而聚集沉淀。 有机溶剂沉淀法：使溶液的介电常数大大降低，从而增加带电粒子自身之间的作用力，易聚集沉淀；争夺酶、蛋白质等物质表面的水分子，破坏水化层，使分子易碰聚产生沉淀。 沉淀条件讨论：1. 温度；2. pH ；3. 浓度；4. 离子强度；5. 有机溶剂的选择；6. 多价阳离子的影响；7. 溶剂用量 膜分离或膜过滤定义：用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对两个或两个以上组分的溶质和溶剂进行分离、提纯和富集的方法。 膜：两相之间的一个不连续区间，是隔开两种流体的一个薄的阻挡层。 膜分离的特点：过程为常温过程；不发生相变；密闭系统中进行；产品不受污染；选择性好；适应性强；实现自动化操作。
生化分离技术复习题 一、填空题 1. 生化分离过程主要包括四个方面：、、、产品加工。 2. 发酵液常用的固液分离方法有和等。 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、超滤膜、纳滤膜和； 4. 离子交换分离操作中，常用的洗脱方法有和。 5. 等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其的不同。 6. 典型的工业过滤设备有和。 7. 常用的蛋白质沉析方法有、和有机溶剂沉淀。 8. 离子交换树脂由、和可交换离子组成。 9. 超临界流体的特点是与气体有相似的，与液体有相似 的。 二、单选题 1．供生产生物药物的生物资源不包括（） 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：( ) 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（）。 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（） 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（） 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（） 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（） 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（） 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（） 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（） 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（） 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（） 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. 化学法 B. 高压匀浆 C. 超声波破碎 D. 高速珠磨 14．离子交换树脂适用（）进行溶胀 A. 水 B. 乙醇 C. 氢氧化钠 D. 盐酸 15．使蛋白质盐析可加入试剂（） A. 氯化钠 B. 硫酸 C. 硝酸汞 D. 硫酸铵 16．超临界流体萃取法适用于提取（） A. 极性大的成分 B. 极性小的成分 C. 离子型化合物 D. 能气化的成分 17．最常用的干燥方法有（） A. 常压干燥 B. 减压干燥 C. 喷雾干燥 D. 以上都是 18．分子筛层析指的是（） A. 吸附层析 B. 分配层析 C. 凝胶过滤 D. 亲和层析 19．为加快过滤效果通常使用（） A. 电解质 B. 高分子聚合物 C. 惰性助滤剂 D. 活性助滤剂 20．影响电泳分离的主要因素（） A. 光照 B. 待分离生物大分子的性质 C. 湿度 D. 电泳时间 21．发酵液的预处理方法不包括（） A. 加热 B. 絮凝 C. 离心 D. 调pH