一、生化工程的形成和发展
1.生化工程的诞生
在生物技术尚处于懵懂时期，人们凭借实践中积累的经验，制作某些原始的发酵产品。在工业微生物的起始阶段，人们虽已懂得不同的发酵产品是由不同的微生物所形成的道理，但取得产品一般都属初级代谢产物，即产物的分子结构均较基质为简单。发酵一般为厌气培养过程，加上对纯种培养的要求不高，因此采用一般的化学工程原理、方法和设备已能应付，尚不需解决更多的特殊的工程技术问题，也就是说，还不具备建立生化工程这一新学科的必要性和条件。
本世纪40年代初，第二次世界大战爆发。战争造成为数众多的伤员和受伤的居民，医生们急需有一种比磺胺类药物更为有效而毒副作用更小的抗细菌感染的药物。于是人们对1928年由英国人弗莱明（Fleming）发现而在1940年由弗洛里（Florey）及钱恩（Chain）等所提取并经临床证实具有卓越疗效和低毒的青霉素抱有极大的希望。1941年美国和英国合作，一方面在美国用表面培养法小规模生产青霉素，但纯度仅20％左右，收率约35％，而且花费极大的劳力和空间，因此当时的青霉素价格非常昂贵（每10万单位即60mg为1美元，而今国产青霉素每40万单位约为人民币1元）。另一方面，两国科学家与工程师通力合作，在1943年终于产生了崭新的青霉素沉浸培养工艺过程，加速产业化的进程，使青霉素的产量和质量大幅度提高，纯度为60％，收率为75％。
青霉素从实验室成果转向产业化的过程，同时酿成了新的交叉学科的建立。生化工程就是环绕青霉素及随后其他抗生素这新一代生物技术产品的投产过程中诞生的。
2.生化工程的服务对象——生物生产过程
生物技术以其应用范围分类，约可分为工业生物技术、农业生物技术和医学生物技术三大方面。以生化工程而言，主要是为工业生物技术服务的。工业生物技术主要是指利用生物催化剂（游离或固定化的细胞或酶）将原料转化为产物（包括医药、化工、轻工、食品等产品）的生产过程——生物生产过程（Bioprocess）或用于环保和能源的过程。
生物生产过程一般可用图5-1表示。当过程采用游离的整体活微生物细胞时，一般称为发酵过程（特定情况下也称微生物培养或微生物转化过程等），而当生物催化剂为游离或固定化酶时，此过程则称酶（或酶促）反应过程。此外，尚有动植物细胞（组织）的培养过程和污水处理过程等。生物生产过程可分为三大部分。
(1)上游加工过程主要包括两个方面。一是原材料的预处理，包括原材料的选择、必要的物理、化学加工，培养基或底物溶液（指用于酶反应过程中的反应
物和必要的缓冲液）的配制和灭菌等。二是生物催化剂的制备。在发酵过程中，先应选择菌种，经多次扩大培养后接种至发酵罐。在酶反应过程中，若采用固定化酶或固定化细胞时，应事先通过合适的固定化技术将酶或细胞加以固定，并装入酶反应器。
图5-1生物生产过程示意图
(2)生化反应过程这一工序是整个生产过程中的关键工序，它是在生物反应器中完成的。所谓生物反应器是指一个能为活细胞或酶提供适宜的反应环境条件，以达到细胞增长和产物形成为目的的设备。对发酵过程，一般采用釜式反应器（发酵罐），实行分批或流加一分批发酵；个别情况（菌种稳定性高、杂菌污染影响小）下，也有用多罐串联形式进行连续操作，对酶反应过程，可采用的反应器类型较多，可以根据反应特性决定是采用连续釜式还是连续管式反应器。至于动植物细胞培养用反应器一般都是间歇操作，在要求高密度培养时则可进行灌注培养，即连续注入新鲜培养基排出废液而将细胞留在罐内，反应条件对反应过程的影响是不言而喻的，为此应加强生化反应工程的研究、完善有关参数检测和控制系统的配置。
(3)下游加工过程这一工序也称产物分离或提取精制工序，包括用适当的方法和手段将含量甚低的目标产物从反应滤液（指胞外产物）或细胞（指胞内产物）中进行初步的提取，并作进一步的精制使之达到最后产品的要求。用于提取、精制的手段很多，除了在化学工业中常用的单元操作外，尚有一些独特的分离纯化方法，如高压匀浆、冻溶、透析、絮凝、双水相萃取、电泳、亲和层析、免疫层析等。
生物生产过程还具有下列特点：①由于生物催化剂易于失活，易受环境的影响和杂菌的污染，一般不能长时间使用，因此以分批方式生产为主。②以采用可再生资源中的天然生物物质为主要初始原料，来源丰富，价格低廉，过程中的废物危害较小，但原料成分往往难以控制，给生产控制和产品质量带来一定困难和影响。③与化学反应相比，生产设备较为简单，能量消耗一般也较少，但过高的底物（基质）或产物浓度常导致酶的抑制或细胞失活；所用的反应器体积很大；要求在无杂菌污染情况下进行操作。④酶反应过程的专一性强，转化率高，但酶的成本较高；发酵过程的成本低、应用广，但反应周期长，较难控制，反应液中杂质多，给分离纯化带来困难。
3.生化工程的基本内容及其发展趋势
按工程学的定义而言，它是将自然科学的原理应用于社会生产的某一具体方面，并研究该生产领域中带有共性的技术规律的学科。生化工程既是为生物生产过程服务的学科，就有必要先对其共性的技术有一个概括的了解。
在上游加工中最重要的是提供和制备高产、优质和足够数量的生物催化剂。其中带有共性的技术有大规模的种子培养、酶或细胞的固定化、如何将所制备的种子或固定化生物催化剂在无菌情况下移入生物反应器等问题。另一类是涉及粗原材料的加工，其中有关共性技术是加工后作为基质或培养基的标准化问题，以及基质或培养基的灭菌和空气除菌问题。
在生物反应过程中，有关共性技术问题有适用于大规模细胞培养及产物形成的反应器的选型、设计，操作方式及条件的确定，过程及反应器的放大，过程的参数检测和控制等。由上述问题又延伸出生物反应动力学、生物反应工程、生物反应器工程、生物过程检测和控制技术、生物过程模型化技术等生化工程的分支学科或专门研究领域。
在下游加工中，主要是研究和开发各种适用于生物反应产品，特别是作为诊断和治疗用的活性蛋白质、多肽或其他活性物质的提取、精制手段和装备，这些都属生物分离工程的研究内容。
在生产药品和食品的过程中，还应注意符合“优质生产规范”的要求。
这些带有共性的技术问题的出现，是随着新生物生产过程的不断发展的需要而提出的，或在原有基础上不断增加其深度。如果说，早期的生化工程曾为发酵和酶反应过程，如四十年代的抗生素工业、五十年代的氨基酸工业、六十年代的酶制品等工业以及果葡糖浆等酶反应产品的迅速发展作出过贡献；八十年代以后的生化工程则应为基因工程、杂交瘤技术等现代生物技术产品的顺利投产谱新曲、立新功。
对今后生化工程的重点研究方向大致可概括成下列四个方面。
(1)新型生物反应器的研究开发及相应培养、发酵技术的研究面对着节约能源以及基因工程、杂交瘤技术和酶工程的产品投产，急需研究开发一些大型节能的发酵罐、适用于重组菌、动植物细胞培养和复杂酶反应的生物反应器。为了使分批培养（发酵）中获得更多的细胞（产物），应积极开展流加、半连续、灌注等培养（发酵）技术的研究和应用。此外，还应努力开展有关生物反应器合理设计和放大的研究。
(2)新型分离方法和设备的研究开发为了适应现代生物技术产品的生产，应加强对蛋白质、多肽产品的提取、纯化的研究开发。目前用于上述产品的提取、纯化方法虽不少，但有的不够有效，有的只能用于实验室规模，对有关提取、纯化的原理还研究得不太深入，影响有关设备的设计放大。为此，在生物分离工程中尚有不少研究课题和发展余地。
(3)各种描述生物反应过程的数学模型的建立对有关数学模型的建立，将有利于过程的优化控制和计算机的应用。数学模型的基础应是深入的动力学研究，但也可以结合实际经验或生产数据的回归得到半经验的数学模型。鉴于一些关键参数如细胞浓度、产物浓度、甚至是基质浓度目前尚难以在生产过程中进行在线检测，因此某些以经典动力学形式表示的数学模型难以直接用于生产实际。为此
可先寻找这些不可在线检测参数与某些可在线检测参数之间的关系，然后获得可实际应用的数学模型。
(4)生产过程在线检测和控制手段的完善在线检测主要是解决能及时反映生物反应器内关键参数变化的传感器的研制。控制手段是指计算机控制系统的硬件（检测信息的条件化和显示系统、调节器、计算机、人-机对话系统、执行系统等）及软件（动态自适应控制系统、模糊控制系统、专家控制系统等）的建立和完善。
最后还应强调的是生化工程工作者与生物、化学等科学家之间的相互合作问题。在青霉素工业建立的过程中，工程技术人员与科学家之间的密切合作可称是成功合作的典范。这种精神还值得加以宣扬和发展，因为它对迅速发展生物技术有利。美国的Humphrey教授是一位生化工程的前辈，他当年参与过早期的抗生素工业的大合作。他在1992年的一次国际会议上呼吁：“让生化工程工作者一开始或尽早参加生物生产过程的研究开发，不要等待在生物科学家完成了包括通过临床试验的研究后，再让生化工程师去进行开发”，否则将可能会发生“滚瓶＋机器人”的奇怪生产工艺。这里说的“滚瓶”是在实验室中培养贴壁型动物细胞的玻璃瓶，其容积最大不超过5升，其中培养液仅约为1升，因此生产中要动用大量滚瓶和消耗大量劳动力，为此只能请机器人来代劳，以显示工艺的“现代化”。
以下各节将对生物生产过程中的一些重要工程技术作较深入的介绍。
《生化危机》的起源 《生化危机》系列首款作品的故事发生在1998，但实际上，整个系列剧情的起源是从1960年4月开始，一个欧洲的世袭贵族家庭阿什福德的第五代继承人爱德华·阿什福德，与他的大学同学奥斯威尔·斯宾塞在非洲旅行的时候发现了一种当地人称为“太阳阶梯”的花朵，其花粉里含有一种能够破坏人体DNA的毒素。两人将这个病毒命名为始祖病毒。爱德华请教了他在大学时候的病毒学教授詹姆斯·马库斯，马库斯对始祖病毒的研究方向提供了非常多的意见。 斯宾塞是这三人中最具野心的一个，心狠手辣，在《生化危机》1代的洋馆建成后，诱骗洋馆的建筑师乔治的一家三口成为了首例残忍的人体试验品，之后又在始祖病毒的研究过程中先后害死了爱德华和马库斯，并创立了套着国际制药公司马甲的安布雷拉集团，实质是从事生化武器的研究。 斯宾塞的所作所为间接造就了威斯克、威廉.伯金和“代号：维罗尼卡”阿莉希亚兄妹这样的BOSS级人马，在日后影响着整个《生化危机》的剧情走向。 1988年，马库斯对T病毒的研究达到了一个新阶段“水蛭病毒”后，却被斯宾塞所害，最后跟水蛭病毒融合，进入了长达10年的休眠期。同年，威廉.伯金成功研制出强大的生体武器暴君，此后，威廉在1991年发现G病毒，并开始转向到对G病毒的研究。 1992年开始，安布雷拉开始逐渐掌控浣熊市，并把这里作为重点研究基地，买通了当地警察把囚犯送到实验室进行实验。警察局内的特殊战术与救援部队：special tactics a nd rescue servico，即ST ARS，也被安布雷拉所掌控。 1998年，结束十年休眠期的马库斯强化版苏醒，并展开了复仇计划，ST ARS部队被任命前往调查，自此，《生化危机》的故事正式展开。 《生化危机0》故事开始
1、简述分子蒸馅的过程、特点及机理。分子平均自由程、分子蒸馅。设计分子蒸馅的重要数据参数。 答：①分子从液相主体向蒸发表面扩散；②分子在液相表面上的自山蒸发；③分子从蒸发表而向冷凝而飞射；④分子在冷凝面上冷凝。特点：1、普通蒸馆在沸点温度下进行分离, 分了蒸镉可以在任何温度下进行，只要冷热两面间存在着温度差，就能达到分离目的。2、普通蒸懈是蒸发与冷凝的可逆过程，液相和气相间可以形成相平衡状态;而分子蒸饰过程屮, 从蒸发表面逸出的分子直接飞射到冷凝面上，中间不为其它分子发生碰撞，理论上没有返冋蒸发面的可能性，所以，分子蒸憎过程是不可逆的。3、普通蒸僻有鼓泡、沸腾现象；分子蒸僻过程是液层表面上的自市蒸发，没有鼓泡现象。4、表示普通蒸饰分离能力的分离因索与纽元的蒸汽压之比有关，表示分了蒸镉分离能力的分离因素则与组元的蒸汽压和分了量之比冇关，并可由相对蒸发速度求出。机理：分了蒸憎机理是根据被分离混合物各组分分了平均口由程的差界。蒸发表面?冷凝表面Z间距离小于轻相分子的平均自由程、大于重相分子的平均自由程时，轻相分了在碰撞Z前便冷凝、不会被返回，而重相分了在冷凝Z前便相互碰撞而返回、不发牛冷凝，这样轻相重相便被分离开。分子自由程（1）分子在两次连续碰撞之间所走的路程的平均值叫分子平均自由程。（2）分子蒸懾是一种在髙真空条件下，根据被分离混合物各组分分了平均自由程的差异进行的非平衡蒸惚分离操作。重要参数：分了蒸发速度、蒸汽圧、分解危险度、分离因数。 2、反胶束的形成、萃取及过程 答：表面活性剂溶于非极性的有机溶剂屮，当具浓度超过临界胶束浓度时，在有机溶剂内形成的胶束叫反胶束，或称反相胶束。在反胶束屮，表面活性剂的非极性基团在外与非极性的冇机溶剂接触，而极性基团则排列在内形成一个极性核。此极性核具冇溶解极性物质的能力，极性核溶解水后，就形成了“水池”。萃取原理：蛋白质进入反胶束溶液是一种协同过程。即在两相（有机相和水相）界面的表血活性剂层，同邻近的蛋白质发生静电作用而变形，接着在两相界而形成了包含有蛋白质的反胶束，此反胶朿扩散进入有机相中，从而实现了蛋白质的萃取。萃取过程是静电力、疏水力、空间力、亲和力或几种力协同作用的结果, 其小蛋口质与表而活性剂极性头间的静电相互作用是主要推动力。根据所用农面活性剂类型，通过控制水相pH高于或低丁?蛋白质的等电点，达到正萃反萃的F1的。利用表面活性剂在冇机相中形成反胶团，反胶团在冇机相中形成分散的亲水微环境，使一些水溶性生物活性物质，如蛋口质、肽、氨基酸、酶、核酸等溶于其小，这种萃取方法叫反胶团萃取。反胶束萃取是一种特殊方式的萃取操作，是利用反胶束将纟R 分分离的一种分离技术。被萃取物以胶体或胶团形式被萃取。反胶团萃取蛋白质的“水壳模型”的过程：（1）蛋白质到达界面层，宏观两相（有机相、水相）界面间的表面活性剂层同邻近的蛋白质发生静电作用而变形。（2）蛋白质分子进入反胶团内，两相界面形成包含蛋白质的反胶团。（3）包含有蛋白质的反胶团进入有机相。 3、双水相萃取的性质以及是如何萃取的。 答：特点与技术特征：①体系冇生物的亲和性（生理慕础为水溶液）；②体系能进行萃取性的生物转化；③体系能与细胞相结合，操作既能节省萃取设备和时间，又能避免细胞内陆的损失； ④亲和萃取可大大提高分配系数和萃収专一性；⑤任何两相体系不要求特殊处理就可与后续纯化工艺相链接；⑥开发廉价新型的双水相体系。萃取原理：依据物质在两相间的选择性分配。当萃取体系的物性不同时，物质进入双水和系后，由于表曲性质、电荷作用和各种力（如疏水键、氢键和离子键等）的存在和环境因索的影响，使其在上下相中的浓度不同，从而达到萃取的冃的。影响双水相萃取的因素：1、聚合物及其相对的分子量2、系数长度对分配平衡的影响3、离子环境対蛋白质在两和系统中的影响4、体系PH值影响5、温度的影响。双水相体系的形成、双水相体系萃取：两有机物（一般是亲水性高聚物）或有机物与无机盐在水中以适当浓度溶解后，形成互不相溶的两相体系，每相中均含冇大量的水（85?95% ）,此体系叫双水相体系。双水相体系形成后，利用双水相体系进行物质分离的操作叫双水相萃取。被分离物质是蛋白质、酶、核酸、颗
试卷编号： 一、名词解释题（本大题共3小题，每小题3分，总计9分） 1.Bioseparation Engineering：回收生物产品分离过程原理与方法。 2.双水相萃取：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相， 并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统(two aqueous phase system)。 利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质，Albertsson于50年代 后期开发了双水相萃取法(two aqueous phase extraction)，又称双水相分配法(two aqueous phase partitioning)。 3.电渗：在电场作用下，带电颗粒在溶液中的运动。 二、辨别正误题并改正，对的打√，错的打×（本大题共15小题，每小题2分，总计30分） 1.壳聚糖能应用于发酵液的澄清处理是由于架桥作用。错（不确定） 2.目前国内工业上发酵生产的发酵液是复杂的牛顿性流体,滤饼具有可压缩性。错 3.盐析仅与蛋白质溶液PH和温度有关，常用于蛋白质的纯化。错 4.超临界流体是一种介于气体和液体之间的流体，可用于热敏性生物物质的分离。 对 5.膜分离时，当截留率δ=1时,表示溶质能自由透过膜。错 6.生产味精时，过饱和度仅对晶体生长有贡献。对 7.阴离子纤维素类离子交换剂能用于酸性青霉素的提取。对 8.卡那霉素晶体的生产可以采用添加一定浓度的甲醇来沉淀浓缩液中的卡那霉 素。 9.凝胶电泳和凝胶过滤的机理是一样的。错 10.PEG-硫酸钠水溶液能用于淀粉酶的提取。对 11.乙醇能沉淀蛋白质是由于降低了水化程度和盐析效应的结果。对 12.冷冻干燥一般在-20℃—-30℃下进行，干燥过程中可以加入甘油、蔗糖等作为保 护剂。对 13.反相层析的固定相和流动相都含有高极性基团，可用来分离生物物质。错 14.大网格吸附剂由于在制备时加入致孔剂而具有大孔径、高交联度，高比表面积 的特点。错（不确定） 15.PEG沉淀蛋白质是基于体积不相容性。错 三、选择题（本大题共10小题，每小题2分，总计20分） 1.对于反胶束萃取蛋白质，下面说法正确的是：A A 在有机相中，蛋白质被萃取进表面活性剂形成的极性核里 B 加入助溶剂，可用阳离子表面活性剂CTAB萃取带正电荷的蛋白质 C 表面活性剂浓度越高越好 D 增大溶液离子强度，双电层变薄，可提高反胶束萃取蛋白质的能力 2.能进行海水脱盐的是：C A 超滤 B 微滤
中国生物化学的发展与展望 历史的回顾 生物化学是一门比较年轻的学科，在我国正处于发展阶段。它是在化学、生物学和生理学中孕育出生而成长起来的。生理学之父法国拉瓦锡(Lavaisier 1743-1794)在恐怖政权迫害之下，敢于冒天下之大不匙.首先提出了呼吸和新陈代谢的正确概念。这就给生理学和生物化学莫定了良好的基石.十九世纪德国化学家莱比锡(Liebig)在拉瓦锡学派影响下，开始注意动植物机体的化学组成成分。他Ai慕尼黑建立了第一个类似生物化学的有机化学实验室，许多国家的学者纷纷来到莱比踢的实}fL室学习因而形成了慕尼黑学派。学派中伏依提(Voit)提出了营养和能量代谢的重要性。这些冲国学者回到本国后都成为生物化学的创始人。当时这些学者和他们的学生的工作特卢、，是在理论的塞础上创立了许多生物化学技术和方法。际上著名的我国生物化学家即孙弗林的亲宇学生和同工者，他们在血液分析方法中作出了巨大贡敲.文献中以弗林一一吴(Fol inwu)法名之。 美国洛克菲勒研究所的万斯赖克(Vanslyke)在弗林的鼓舞下对血液气沐介析、氛毯陡分析等方法不出了很大贡献。万氏在二十年代曾来中国任北京协和医院生物化学系教授兼主任。1.123年吴宪教授自哈佛大学回国后即继承万氏职务。我国在廿年代尚无生物化学专业教学和杆研机构r仅少教医学院设有生物化学系。在30年代我国著名生物学家秉志教授主持之中国科学社生物研究所.由怅宗汉教授筹备成二了生理学研究室，由郑集教授筹备生物化学研究室.这个研究室可算是我国第一个生物飞学专业机构01937年日本军国主义入侵我国叶，中央大学医学院及生物研完室的两个生物化学实脸室均迁入成都华丙大学校园继续工作，齐晋大学同时亦迁入华大佼地，于是提供了学术合作的良好机会。这不(q 4-现在教学科研上，还体现在生物化学的学术活动上。例如由郑集倡导之“生物化学报告讨论会”和约同成都 生物化学及营养工作者组织之“成都生物化学会”，以及生物化学文献讨论会。这些学术活动对发展我la生物化学起了一定的良好作用。当时的“成都生物化学会”是我国第一个生417 St学专业的学术组织。1948牟郑集教授约同林国fl,,、万听等倡汉组织中国生物化学学会，并推万听、林国镐、李纷文、郑集、il f-树模、刘思职、兰天鹤等七人为筹备委员。当时正值解放战争即将全而胜刊，学会茧未正式成立但已有萌芽。郑集教授于1940年在中央天学医学院于成都布后街成立生物化学研完听‘这是我国生物化学发展史上第一个生物化学专业研完沂，先后培养硕士级研完生川余名、其中有国内冲知名之生物化学家、营养学家。1947年兰天鹤留美归国，随身带回友人赠之一批生物化学基本仪器，即在华丙大学成立生物化学研究听。这是在郑集教授影响下医学院内设立之第二个生物化学研究所。除上述两个研究所冲.中央研究院化学研究所还有一个小的生物化学研究室。英国在上海设立之雷士德研究所(Listerinstitute)在侯祥川教授主持下，对我国生物化学及营养学的发展作出了巨大贡献。解放前我国没有一本中文的生物化学教科书和实验教程。1938年郑集编写了“生物化学实p1手j}j，l (A Laboratory Manual of Biochemistry)正式在.成都华英书局出版。这是我国第一本自编的生物化学实验手册。 12
制药分离工程考试题 目
精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 制药工业包括：生物制药、化学合成制药、中药制药；生物药物、化学药物与中药构成人类防病、治病的三大药源。原料药的生产包括两个阶段：第一阶段，将基本的原材料通过化学合成、微生物发酵或酶催化反应或提取而获得含有目标药物成分的混合物。第二阶段，常称为生产的下游过程，主要是采用适当的分离技术，将反应产物或中草药粗品中的药物或分纯化成为药品标准的原料药。分离操作通常分为机械分离和传质分离两大类。 萃取属于传质过程 浸取是中药有效成分的提取中最常用的。浸取操作的三种基本形式：单级浸取，多级错流浸取，多级逆流浸取。中药材中所含的成分：①有效成分 ②辅助成分 ③无效成分 ④组织物 浸取的目的：选择适宜的溶剂和方法，充分浸出有效成分及辅助成分，尽量减少或除去无效成分。对中药材的浸取过程：湿润、渗透、解吸、溶解及扩散、置换。 浸取溶剂选择的原则：①、对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量。②、与溶剂之间有足够大的沸点差，以便于采用蒸馏等方法回收利用。③、溶质在统计中的扩散系数大和粘度小。④、价廉易得，无毒，腐蚀性小。浸取辅助剂的作用：①、提高浸取溶剂的浸取效能。②、增加浸取成分在溶剂中的溶解度。③、增加制品的稳定性。④、除去或减少某些杂质。浸取过程的影响因素：①、药材的粒度。②、浸取的温度。③、溶剂的用量及提取次数。④、浸取的时间。⑤、浓度差。⑥、溶剂的PH 值。⑦、浸取的压力。浸出的方法：浸渍、煎煮、渗漉。超声波协助浸取，基本作用机理：热学机理、机械机理、空化作用。超声波的空化作用：大能量的超声波作用在液体里，当液体处于稀疏状态时，液体将会被撕裂成很多小的空穴，这些空穴一瞬间闭合，闭合时产生高达几千大气压的瞬间压力，即称为空化效应。微波协助浸取特点：浸取速度快、溶剂消耗量小。局限性：只适用于对热稳定的产物，要求被处理的物料具有良好的吸水性。萃取分离的影响因素：①、随区级的影响与选择原则。②、萃取剂与原溶剂的互溶度。③、萃取剂的物理性质。④、萃取剂的化学性质。破乳的方法：①、顶替法（加入表面活性更强的物质）②、变型法（加入想法的界面活性剂）③、反应法 ④、物理法 超临界流体的主要特征：①、超临界的密度接近于液体。 ②、超临界流体的扩散系数介于气态与液体之间，其粘度接近气体。③、当流体接近临界区时，蒸发热会急剧下降，有利于传热和节能。④、流体在其临界点附近的压力或温度的微小变化都会导致流体密度相当大的变化，从而使溶质在流体中的溶解度也产生相当大的变化。 1二氧化碳作为萃取剂，这主要是由它的如下几个优异特性决定： ① 临界温度低（Ｔc ＝31.3℃)，接近室温；该操作温度范围适合于分离热敏性物质，可防止热敏性物质的氧化和降解，使沸点高、挥发度低、易热解的物质远在其沸点之下被萃取出来。② 临界压力（7 . 38MPa ）处于中等压力，就目前工业水平其超临界状态一般易于达到。③ 具有无毒、无味、不燃、不腐蚀、价格便宜、易于精制、易于回收等优点。因而，SC-CO2 萃取无溶剂残留问题，属于环境无害工艺。故SC-CO2萃取技术被广泛用于对药物、食品等天然产品的提取和纯化研究方面。④ SC-CO2还具有抗氧化灭菌作用，有利于保证和提高天然物产品的质量。 2分子蒸馏过程的特点 分子蒸馏在极高的真空度下进行， 且蒸发面与冷凝面距离很小，因此在蒸发分子由蒸发面飞射至冷凝面的进程中彼此发生碰撞几率小 2分子蒸馏过程中，蒸汽分子由蒸发面逸出后直接飞射至冷凝面上，理论上没有返回蒸发面的可能，故分子蒸馏过程为不可逆过程③分子蒸馏的分离能力不但与各组分间的相对挥发度有关，而且与各组分的分于量有关。④分子蒸馏是液膜表面的自由蒸发过程，没有鼓泡、沸腾现象。 3结晶过程的特点 1) 能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融混合物中形成纯净的晶体。有时用其他方法难以分离的混合物系，采用结晶分离更为有效。如同分异构体混合物、共沸物系、热敏性物系等。2) 固体产品有特定的晶体结构和形态(如晶形、粒度分布等)。 3) 能量消耗少，操作温度低，对设备材质要求不高，三废排放少，有利于环境保护。 4) 结晶产品包装、运输、储存或使用都很方便。 4 降低膜的污染和劣化的方法 1)预处理法 ；有热处理、调节pH 值、加螯合剂(EDTA 等)、氯化、活性炭吸附、化学净化、预微滤和预超滤等。 2)操作方式优化； 膜污染的防治及渗透通量的强化可通过操作方式的优化来实现， 3)膜组件结构优化 ； 膜分离过程设计中，膜组件内流体力学条件的优化，即预先选择料液操作流速和膜渗透通量，并考虑到所需动力，是确定最佳操作条件的关键。膜组件清洗； 膜的清洗方法有水力清洗、机械清洗、化学清洗和电清洗四种。 1电泳是指带电荷的供试品（蛋白质、核苷酸等）在惰性支持介质中（如纸、醋酸纤维素、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等），于电场作用下向其对应得电极方向按各自的速度进行泳动，使组分分离成狭窄区带，用适宜的检测方法记录其电泳区带图谱或计算其百分含量的方法。 2超声波的空化效应 当空穴闭合或微泡破裂时，会使介质局部形成几百到几千K 的高温和超过数百个大气压的高压环境，并产生很大的冲击力，起到激烈搅拌的作用，同时生成大量的微泡，这些微泡又作为新的气核，使该循环能够继续下去，这就是空化效应。 3微波协助浸取的 原理 微波是一种非电离的电磁辐射,被辐射物质的极性分子在微波电磁场中可快速转向并定向排列,由此产生的撕裂和相互摩擦将引起物质发热,即将电能转化为热能,从而产生强烈的热效应。因此，微波加热过程实质上是介质分子获得微波能并转化为热能的过程。 4反胶团萃取的萃取原理： 反胶团萃取的本质仍然是液-液有机溶剂萃取。 反胶团萃取利用表面活性剂在有机溶剂中形成反胶团，从而在有机相中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。 5高分子膜制备 L-S 法（相转化法）（1）高分子材料溶于溶剂中并加入添加剂配制成膜液。 （2）成型。（3）膜中的溶剂部分蒸发。（4）膜浸渍在水中。（5）膜的预压处理 6热致相分离法 （1）高分子-稀释剂均相溶液的制备； 稀释剂室温下是固态或液态，常温下与高分子不溶，高温下能与高分子形成均相溶液。（2）将上述溶液制成所需要的形状（3）冷却（4）脱出稀释剂 溶剂萃取或减压蒸馏等方法（5）干燥 7浓差极化：在膜分离操作中，溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高，这种在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象。 8凝胶极化：膜表面附近浓度升高，增大膜两侧的渗透压差，使有效压差减小，透过通量降低。当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层的现象。 9反渗透 ：反渗透过程就是在压力的推动下，借助于半透膜的截留作用，将溶液中的溶剂与溶质分离开来。反渗透现象:若在盐溶液的液面上方施加一个大于渗透压的压力，则水将由盐溶液侧经半透膜向纯水侧流动的现象。 10电渗析：利用待分离分子的荷点性质和分子大小的差别，以外电场电位差为推动力，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. 11离子交换： 能够解离的不溶性固体物质在与溶液中的离子发生离子交换反应。利用离子交换剂与不同离子结合力的强弱，将某些离子从水溶液中分离出来，或者使不同的离子得到分离。 12多效蒸发逆流加料特点：1.前后不能自动流动，需送料泵；2.无自蒸发；3.各效粘度变化不明显；4.适宜于粘度随温度和浓度变化较大的溶液的蒸发，不适用于热敏性物料的蒸发。 13热泵蒸发是指通过对二次蒸气的绝热压缩，以提高蒸气的压力，从而使蒸气的饱和温度有所提高，然后再将其引至加热室用作加热蒸气，以实现二次蒸气的再利用。 14分子蒸馏是一种在高真空条件下进行的非平衡分离的连续蒸馏过程，又称为短程蒸馏。分子蒸馏原理 分子蒸馏是依靠不同物质的分子在运动时的平均自由程的不同来实现组分分离的一种特殊液液分离技术。混合液中轻组分分子的平均自由程较大，而重组分分子的平均自由程较小。 15分子蒸馏应满足的两个条件：①轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差异越大越好；②蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子的平均自由程。 16分子蒸馏设备的组成 ： 一套完整的分子蒸馏设备主要由进料系统、分子蒸馏器、馏分收集系统、加热系统、冷却系统、真空系统和控制系统等部分组成。 17同离子效应：增加溶液中电解质的正离子（或负离子）浓度，会导致电解质溶解度的下降的现象。 18均相初级成核：洁净的过饱和溶液进入介稳区时，还不能自发地产生晶核，只有进入不稳区后，溶液才能自发地产生晶核。这种在均相过饱和溶液中自发产生晶核的过程。 19剪应力成核：当过饱和溶液以较大的流速流过正在生长中的晶体表面时，在流体边界层存在的剪应力能将一些附着于晶体之上的粒子扫落，而成为新的晶核。 20接触成核：当晶体与其他固体物接触时所产生的晶体表面的碎粒。在过饱和溶液中，晶体只要与固体物进行能量很低的接触，就会产生大量的微粒。 21二次成核：在已有晶体的条件下产生晶核的过程。 二次成核的机理主要有流体剪应力成核和接触成核。
生物分离工程复习题 第一章绪论 简答题： 1、简述生物分离技术的基本涵义及内容。 答：基本涵义：生物分离技术是指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。 内容主要包括：离心分离、过滤分离、泡沫分离、萃取分离、沉淀（析）分离、膜分离、层析（色谱）分离、电泳分离技术以及产品的浓缩、结晶、干燥等技术。 2、物质分离的本质是有效识别混合物中不同溶质间物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质和扩大这些差别的分离设备实现溶质间的分离或目标组分的纯化。请从物质的理化性质和生物学性质几个方面简述生物活性物质分离纯化的主要原理。 答：生物大分子分离纯化的主要原理是： 1）根据分子形状和大小不同进行分离，如差速离心与超离心、膜分离、凝胶过滤等； 2）根据分子电离性质（带电性）差异进行分离，如离子交换法、电泳法、等电聚焦法； 3）根据分子极性大小及溶解度不同进行分离，如溶剂提取法、逆流分配法、分配层析法、盐析法、等电点沉淀及有机溶剂分级沉淀等； 4）根据物质吸附性质的不同进行分离，如选择性吸附与吸附层析等； 5）根据配体特异性进行分离，如亲和层析法等。 填空题： 1.为了提高最终产品的回收率：一是提高每一级的回收率，二是减少操作 步骤。 2、评价一个分离过程效率的三个主要标准是：①浓缩程度②分离纯化程
度③回收率。 判断并改错： 原料目标产物的浓度越高，所需的能耗越高，回收成本越大。(×)改：原料目标产物的浓度越低。 选择题： 1. B 可以提高总回收率。 A.增加操作步骤 B.减少操作步骤 C.缩短操作时间 D.降低每一步的收率2．分离纯化早期，由于提取液中成分复杂，目的物浓度稀，因而易采用（ A ） A、分离量大分辨率低的方法 B、分离量小分辨率低的方法 C、分离量小分辨率高的方法 D、各种方法都试验一下，根据试验结果确定 第二章细胞分离与破碎 概念题： 过滤：是在某一支撑物上放多孔性过滤介质，注入含固体颗粒的溶液，使液体通过，固体颗粒被截留，是固液分离的常用方法之一。 离心过滤：使悬浮液在离心力作用下产生离心压力，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。 填空题： 1.在细胞分离中，细胞的密度ρ S 越大，细胞培养液的密度ρ L 越小，则细 胞沉降速率越大。 2.过滤中推动力要克服的阻力有介质阻力和滤饼阻力，其中滤饼占主导作 用。 3.重力沉降过程中，固体颗粒受到重力，浮力，摩擦阻力的作用，当 固体匀速下降时，三个力的关系重力=浮力+摩擦阻力。 4.区带离心包括差速区带离心和平衡区带离心。
课程名称：制药分离工程 一、考试的总体要求： 全面掌握制药分离工程单元操作的基本概念、基本原理和计算方法，能够运用所学理论知识合理选定单元操作和进行相关的设计计算；对制药过程中的某些现象进行分析，并根据具体情况对操作进行优化。具有扎实的专业基础知识、能灵活应用所学知识分析并解决实际问题的能力。 二、考试的内容及比例：（重点部分） （1）制药分离过程（10%） 制药分离过程是制药生产的主要单元操作，掌握制药分离工程单元操作的地位、特征和一般规律，以及制药单元过程设计的内容、特点。主要包括制药分离过程的特点、设计的目的和要求及单元过程的选择依据。 （2）蒸馏与精馏（10%） 正确掌握精馏过程的设计计算方法，能够对给定分离要求的精馏过程进行计算分析，包括蒸馏和精馏的区别、气液平衡、理论板和回流比和精馏过程概念与计算。 （3）萃取和浸取（10%） 掌握单级液液萃取和浸取过程的特征和设计计算方法（物料衡算），能够对萃取过程的萃取剂、萃取相和萃余相进行计算分析。包括三角形相图和杠杆定律、萃取的相平衡关系、单级萃取器的物料衡算、浸取相平衡和单级浸取。 （4）结晶（15%） 掌握结晶过程的原理、相平衡关系以及晶核生程和生长的规律，能够进行结晶器物料衡算和结晶颗粒数的计算。包括结晶-溶解的相平衡曲线及其分区、晶核的生产和晶体的成长、结晶过程的控制手段、间歇结晶器。 （5）吸附和离子交换（15%） 正确掌握吸附和离子交换装置的性能特征及设计方法，能够根据分离要求合理选用吸附剂或离子交换剂，并进行相关的计算分析。包括吸附等温线方程、吸附过程的影响因素、离子交换平衡方程和速度方程、典型吸附剂和离子交换剂。 （6）色谱分离法（15%） 正确掌握色谱分离法的基本原理和有关计算方法，能够根据分离要求选择合适的色谱法种类及进行设计。包括色谱法平衡关系及分配系数、阻滞因数和洗脱容积、色谱法的塔板理论、色谱分离的主要影响因素和应用原则。 （7）膜分离（15%） 掌握膜性能特征的表征参数，能够根据分离要求设计膜分离流程以及合理选用膜组件。包括膜性能的表征参数、浓差极化现象、膜过滤装置的设计方法。 （8）非均一系的分离（10%） 掌握沉降和过滤两类方法的原理和设计计算，能够根据分离要求合理选定分离方式，并进行相关设计。包括重力沉降、离心沉降、过滤器的设计。 三、试卷题型及比例 考试试卷主要包括以下题型：名词解释、计算题、简答题、论述题，各类的比例为名词解释占10%、计算题占10%、简答题占40%、论述题占40%. 四、考试形式及时间 考试形式为笔试。 五、主要参考教材（参考书目） 白鹏等主编，制药分离工程，2002. 吴梧桐主编，生物制药工艺学，中国医药科技出版社，1992
填空题 1. .根据吸附剂与吸附质之间存在的吸附力性质的不同，可将吸附分为物理吸附、化学吸附和交换吸附； 2. 比表面积和孔径是评价吸附剂性能的主要参数。 3. 层析操作必须具有固定相和流动相。 4. 溶质的分配系数大，则在固定相上存在的几率大，随流动相的移动速度 小。 5. 层析柱的理论板数越多，则溶质的分离度越大。 6. 两种溶质的分配系数相差越小，需要的越多的理论板数才能获得较大的 分离度。 7. 影响吸附的主要因素有吸附质的性质，温度，溶液pH值，盐的浓度和吸附物的浓度与吸附剂的用量； 8. 离子交换树脂由网络骨架（载体），联结骨架上的功能基团（活性基）和可交换离子组成。 9. 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是引发剂（提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚合所必需的自由基）；甲叉双丙烯酰胺的作用是交联剂（丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链）；TEMED的作用是增速剂（催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的聚合）； 10. 影响盐析的因素有溶质种类，溶质浓度，pH 和温度； 11. 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； 12. 简单地说离子交换过程实际上只有外部扩散、部扩散和化学交换反应三步；
13. 在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir 吸附方程，其形式为c K c q q 0+= 14. 反相高效液相色谱的固定相是 疏水性强 的，而流动相是 极性强 的； 15. 等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其 等电点 的不同； 16. 离子交换分离操作中，常用的洗脱方法有 静态洗脱 和 动态洗脱 ； 17. 晶体质量主要指 晶体大小 ， 形状 和 纯度 三个方面； 18. 亲和吸附原理包括 配基固定化 ， 吸附样品 和 样品解析 三步； 19. 根据分离机理的不同，色谱法可分为 吸附、离交、亲和、凝胶过滤色谱 20. 蛋白质分离常用的色谱法有 免疫亲和色谱法， 疏水作用色谱法 ， 金属螯合色谱法 和 共价作用色谱法 ； 21. SDS-PAGE 电泳制胶时，加入十二烷基磺酸钠（SDS ）的目的是消除各种待分离蛋白的 分子形状 和 电荷 差异，而将 分子量 作为分离的依据；加入二硫叔糖醇的目的是 强还原剂，破坏半胱氨酸间的二硫键 ； 22. 影响亲和吸附的因素有 配基浓度 、 空间位阻 、 配基与载体的结合位点 、 微环境 和 载体孔径 ； 23. 阳离子交换树脂按照活性基团分类，可分为 强酸性阳离子交换树脂 、 弱酸性 和 中强酸性 ；其典型的活性基团分别有 3 、 COOH - 、2)(OH PO -； 24. 阴离子交换树脂按照活性基团分类，可分为强碱性、 弱碱性 和 中强碱 性 ；其典型的活性基团分别有-+OH CH RN 33)(、2NH -、兼有以上两种基团； 25. 影响离子交换选择性的因素有 离子水合半径 、 离子价 、 离子强度 、 溶液pH ，温度 、溶液浓度 、 搅拌速率 、和 交联度、膨胀度、颗粒大小 ；
生物分离工程复习题 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.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。 3.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 4.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。 5.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 6.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。 7.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。 8.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 9.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 10.离子交换：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，达到分离的目的。 11.固相析出技术：利用沉析剂（precipitator）使所需提取的生化物质或杂质在溶液中的溶解度降低而形成无定 形固体沉淀的过程。 12.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 13.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（多孔介质）和流动相，根据物质在两 相间的分配行为不同（由于亲和力差异），经过多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸…），达到分离的目的。 14.有机溶剂沉淀：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出。 15.等电点沉淀：调节体系pH值，使两性电解质的溶解度下降，析出的操作称为等电点沉淀。 16.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。 17.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。 18.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。 19.反渗透：在只有溶剂能通过的渗透膜的两侧，形成大于渗透压的压力差，就可以使溶剂发生倒流，使溶液达到 浓缩的效果，这种操作成为反渗透。 20.树脂工作交换容量：单位质量干树脂或单位体积湿树脂所能吸附的一价离子的毫摩尔数称为树脂交换容量，在 充填柱上操作达到漏出点时，树脂所吸附的量称为树脂工作交换容量。 21.色谱阻滞因数：溶质在色谱柱（纸、板）中的移动速率与流动相移动速率之比称为阻滞因数，以Rf表示。 22.膜的浓差极化：是指但溶剂透过膜，而溶质留在膜上，因而使膜面浓度增大，并高于主体中浓度。 23.超滤：凡是能截留相对分子量在500以上的高分子膜分离过程称为超滤，它主要是用于从溶剂或小分子溶质中 将大分子筛分出来。 24.生物分离技术：是指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产品 中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。 25.物理萃取：即溶质根据相似相溶的原理在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间不发生化学反应。 26.化学萃取：则利用脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶性复合分子实现溶质向有机相的分配。 27.盐析：是利用不同物质在高浓度的盐溶液中溶解度的差异，向溶液中加入一定量的中性盐，使原溶解的物质沉 淀析出的分离技术。 28.有机聚合物沉析：利用生物分子与某些有机聚合物形成沉淀而析出的分离技术称为有机聚合物沉析。 29.离子交换平衡：当正反应、逆反应速率相等时，溶液中各种离子的浓度不再变化而达平衡状态，即称为离子交 换平衡。 30.功能基团：离子交换树脂中与载体以共价键联结的不能移动的活性基团，又称功能基团 31.平衡离子：离子交换树脂中与功能基团以离子键联结的可移动的平衡离子，亦称活性离子。 32.树脂的再生：就是让使用过的树脂重新获得使用性能的处理过程，树脂的再生反应是交换吸附的逆反应。 33.层析分离：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的差别，使各组分以不同的程度 分布在两个相中。 34.流动相：在层析过程中，推动固定相上待分离的物质朝着一个方向移动的液体、气体或租临界体等，都称为流 动相。 35.正相色谱：是指固定相的极性高于流动相的极性，因此，在这种层析过程中非极性分子或极性小的分子比极性 大的分子移动的速度快，先从柱中流出来。
生物技术的发展史 生物技术不完全是一门新兴学科，它包括传统生物技术和现代生物技术两部分。传统生物技术是指旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪及其他食品的传统工艺。现代生物技术则是指70年代末80年代初发展起来的，以现代生物学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科。当前所称的生物技术基本上都是指现代生物技术。生物技术是指：应用生物或来自生物体的物质制造或改进一种商品的技术，其还包括改良有重要经济价值的植物与动物和利用微生物改良环境的技术。 当今世界各国综合国力的竞争，实际上是现代科学技术的竞争。现代生物技术被世界各国视为一种二十一世纪高新技术。我国早在1986年初制定的《高技术研究发展计划纲要》中就将生物技术列于航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、新能源技术和新材料技术等高技术的首位。第一次技术革命，工业革命，解放人的双手；第二次技术革命，信息技术，扩展人的大脑；第三次技术革命，生物技术，改造生命本身。现代生物技术之所以会被世界各国如此重视和关注，是因为它是解决人类所面临的诸如食品短缺问题、健康问题、环境问题及资源问题的关键性技术；还因为它与理、工、医、农等科技的发展，与伦理、道德法律等社会问题都有着密切的关系，对国计民生将产生重大的影响。现代生物技术的主要内容包括：基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质（酶）工程，此外还有基因诊断与基因治疗技术、克隆动物技术、生物芯片技术、生物材料技术、生物能源技术、利用生物降解环境中有毒有害化合物、生物冶金、生物信息等技术。直接相关联的学科：分子生物学、微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、化学工程学、医药学等。对人类和社会生活各方面影响最大的生物技术领域：农业生物技术、医药生物技术、环境生物技术、海洋生物技术。 现代生物技术使用了大量的现代化高精尖仪器。这些仪器全部都是由微机控制的、全自动化的。这就是现代微电子学和计算机技术与生物技术的结合和渗透。如超速离心机、电子显微镜、高效液相色谱、DNA合成仪、DNA序列分析仪等。没有这些结合和渗透，生物技术的研究就不可能深入到分子水平，也就不会有今天的现代生物技术。 现代生物技术的主要内容：疾病治疗－－用于控制人类疾病的医药产品，包括抗生素、生物药品、基因治疗。快速而准确的诊断－－临床检测与诊断，食品、环境与农业检测。农业、林业与园艺－－新的农作物或动物的基因改造、保存，肥料，杀虫剂：如生物农药、生物肥料等。食品－－扩大食品、饮料及营养素的来源：如单细胞蛋白等。环境－－废物处理、生物净化及新能源。化学品－－酶、DNA/RNA及特殊化学品、金属。设备－－由生物技术生产的金属、生物反应器、计算机芯片及生物技术使用的设备等。 现代生物技术的发展：（1）提高农作物产量及其品质。培育抗逆的作物优良品系。 通过基因工程技术对生物进行基因转移，使生物体获得新的优良品性，称之为转基因技术。通过转基因技术获得的生物体称为转基因生物。至1994年全世界批准进行田间试验的转基因植物已达1467例，涉及的作物种类包括马铃薯、油菜、烟草、玉米、水稻、番茄、甜菜、棉花、大豆等。转基因性能包括抗除草剂、抗病毒、抗盐碱、抗旱、抗虫、抗病以及作物品质改良等。例如我国首创的两系法水稻杂交优势利用，已先培育出了具实用价值的梗型光敏核不育系N5047S、7001S等新品系，一般增产达10%以上，高产可达40%。国家杂交水稻工程技术中心袁隆平教授，1997年试种其培育的“超级杂交稻”3.6亩，平均亩产达884kg。1998年总理特批基金1000万元，用于支持该项研究的深化与推广。我国学者还将苏云金杆菌的Bt杀虫蛋白转入棉花，培育抗虫棉，对棉铃虫杀虫率高达80%以上。（2）植物种苗的工厂化生产；利用细胞工程技术对优良品种进行大量的快速无性繁殖，实现工业化生产。该项技术又称植物的微繁殖技术。植物细胞具有全能性，一个植物细胞有如一株潜在的植物。利用植物的这种特性，可以从植物的根、茎、叶、果、穗、胚珠、胚乳、官或组织取得一定量的细胞，在试管中培养这些细胞，使之生长成为所谓的愈伤组织；愈伤组织具有很强的繁殖能力，可在试管内大量繁殖。（3）提高粮食品质；生物技术除了可培育高产、抗逆、抗病虫害的新品系外，还可以培育品质好、营养价值高的作物新品系。例如美国威斯康星大学的学者将菜豆储藏蛋白基因转移到向日葵中，使用权向日葵种子含有菜豆储藏蛋白。利用转基因技术培育番茄可延缓其成熟变软，从而避免
1. 生化分离技术的研究历史 1.1 凝胶过滤的发现历史 1.1.1 葡聚糖的发现 1.1.2 琼脂糖的发现 1.2. 电泳的发展历史 1.2.1 凝胶电泳 1.2.2 等电聚焦 1.2.3 毛细管电泳的诞生 1.3. 亲和色谱的发明 1.3.1 染料亲和色谱的发现 1.3.2 固定化金属离子亲和色谱 2. 发酵液预处理 2.1 预处理简介 2.2 发酵液杂质的去除 2.2.1 无机粒子的去除 2.2.2 可溶性蛋白质的去除 2.2.3 有色物质的去除 2.3 发酵液处理性能的改善 2.3.1 降低发酵液的黏度 2.3.2 调节pH值 2.4 絮凝技术 2.4.1 絮凝和凝聚的区别 2.4.2 细胞絮凝的种类 2.4.3 絮凝剂的分类 2.4.4 絮凝机理和动力学 2.4.5 絮凝的优化 2.4.6 絮凝设备 2.4.7 絮凝技术的应用 2.4.8 絮凝技术的新进展 3. 固液分离技术 3.1过滤 3.3.1 传统的过滤方法 3.3.2 膜过滤 3.2 离心 3.2.1 离心原理 3.2.2 离心方法 3.2.3 离心分离设备及其放大 4. 细胞破碎和分离提取技术 4.1 细胞破碎技术 4.1.1 细胞破碎方法及机理 4.1.2 机械方法破碎
4.1.3 细胞物理破碎方法 4.1.4 化学法破碎 4.1.5 生物法破碎 4.1.6 超临界细胞破碎技术 4.1.7 胞内产物的选择性释放 4.2 从发酵液直接分离产物 4.2.1 双水相分离技术 4.2.2 膨胀床分离技术 4.2.3 泡载分离技术 5 生物产品萃取技术 5.1 双水相萃取 5.1.1 双水相基本原理 5.1.2 影响分配平衡的因素 5.1.3 双水相萃取的应用 5.1.4 双水相萃取技术的新进展 5.2 反胶团萃取 5.2.1 反胶团萃取原理 5.2.2 反胶团体系分离，制备方法和影响因素 5.2.3 反胶团萃取的应用 5.2.4 反胶团萃取分离技术的新进展 5.2.5 反胶团萃取的设备研究 5.2.6 反胶团前景展望 5.3 凝胶萃取 5.3.1 凝胶萃取过程简介 5.3.2 凝胶萃取的热力学原理 5.3.3 凝胶萃取的凝胶 5.3.4 凝胶萃取的影响参数 5.3.5 凝胶萃取在分离中的应用 5.3.6 凝胶萃取的设备 5.4 固相微萃取 5.4.1 固相微萃取的原理 5.4.2 固相微萃取的操作 5.4.3 萃取过程的影响因素 5.4.4 固相萃取的应用 5.5 超临界萃取 5.5.1 超临界萃取的原理 5.5.2 超临界萃取的方式 5.5.3 影响SFE的因素 5.5.4 超临界萃取的特点 5.5.5 超临界萃取的应用 5.6 超声和微波萃取 5.6.1 超声波萃取 5.6.2 微波萃取
1-2分别给岀生物制药、化学制药以及中药制药的含义。 生物药物是利用生物体、生物组织或其成分，综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学等的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。广义的生物药物包括从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质及其人工合成或半合成的天然物质类似物。 化学合成药物一般由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得（称全合成）；或由已知具有一定基本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处理过程制得（称半合成）。 中药则以天然植物药、动物药和矿物药为主，但自古以来也有一部分中药来自人工合成（如无机合成中药汞、铅、铁，有机合成中药冰片等）和加工制成（如利用生物发酵生产的六神曲、豆豉、醋、酒等，近 年来亦采用密环菌固体发酵、冬虫夏草菌丝体培养、灵芝和银耳发酵等）。 1-5试说明化学合成制药、生物制药和中药制药三种制药过程各自常用的分离技术以及各有什么特点。 1-10试按照过程放大从易到难的顺序，列岀常用的8种分离技术。 1-11结晶、膜分离和吸附三种分离技术中，最容易放大的是哪一种？最不容易放大的又是哪一种？ 1-12吸附、膜分离和离子交换三种分离技术中，技术成熟度最高的是哪一种？最低的又是哪一种 2-1简述植物药材浸取过程的几个阶段。 ①浸润、渗透阶段，即溶剂渗透到细胞中 ②解析、溶解阶段，解析即溶剂克服细胞成分之间的亲和力 ③扩散、置换阶段，包括分子扩散和对流扩散 2-4选择浸取溶剂的基本原则有哪些，对常用的水和乙醇溶剂适用范围进行说明。 ①对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量 ②与溶质之间有足够大的沸点差，以便于溶剂采用蒸馏方式回收利用 ③溶质在溶剂中扩散系数大和粘度小 ④价廉易得，无毒，腐蚀性小 生物碱盐类、苷、苦味质、有机酸盐、鞣质、蛋白质、唐、树胶、色素、多糖类（果胶、粘液质、菊糖、淀粉），以及酶和少量挥发油都能被水浸出，选择性相对差，容易引起有效成分水解。乙醇介于极性和非极性之间，乙醇含量90%以上时适合浸取挥发油、有机酸、树脂、叶绿素等；50%?70时，适合浸取生物碱、 苷类；50%以下时，适合浸取苦味质。蒽醌类化合物。 2-6固液浸取工艺方法都有哪些，各用什么设备。浸取工艺： 单级浸取工艺。单级浸取工艺比较简单，常用于小批量生产，缺点是浸岀时间长，药渣也能吸收一定量的浸出液，可溶性成分的浸出率低，浸出液的浓度也较低，浓缩时消耗热量大。 单级回流浸取工艺。又称索氏提取，主要用于酒提或有机溶剂（如醋酸乙酯、氯仿、石油醚）浸提药材及一些药材提脂。提高了提取率，使提取与浓缩紧密结合在一起，缺点提取液受热时间长，对热敏性药材不适宜。 单级循环浸渍浸取工艺。有点提取液澄明度好，密闭提取温度低，乙醇消耗量比其他工艺低，缺点液固比大。 多级浸取工艺。 半逆流多级浸取工艺。保持了循环提取法的优点，克服了酒用量大的缺点，从操作上看奇数不急偶数有规律。 连续逆流浸取工艺。浸岀率高，浸岀液浓度也高，消耗的热能少，浸岀速度快。 2-7影响浸取的主要因素有哪些。（1 ）浸取溶剂选择和辅助剂的添加