《生物分离工程》练习题
绪论
1.生物分离过程包括目标产物的提取、浓缩、纯化。
2.生物分离过程的显著特点是什么？
1、条件温和
2、安全性、卫生性要求高
3、方法需要具有高选择性
4、对原料高度浓缩3.评价一个分离过程的效率主要有三个标准，目标产物的浓缩程度、分离纯
化程度、回收率。
4.图中F表示流速，c表示浓度；下标T和X分别表示目标产物和杂质。C、P和W分别表
示原料、产品和废料。写出产品浓缩率m、分离因子α、回收率REC的计算公式。书本第九页
第一章细胞分离与破碎
1.在细胞分离中，细胞的密度ρS越大，细胞培养液的密度ρL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过滤介质阻力和滤饼阻力，其中滤饼占主
导作用。
3.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
4.重力沉降过程中，固体颗粒不受C的作用。
A.重力
B.摩擦力
C.静电力
D.浮力
5.过滤的透过推动力是D 。
A.渗透压
B.电位差
C.自由扩散
D.压力差
6.在错流过滤中，流动的剪切作用可以B。
A.减轻浓度极化，但增加凝胶层的厚度
B.减轻浓度极化，但降低凝胶层的
厚度
C.加重浓度极化，但增加凝胶层的厚度
D.加重浓度极化，但降低凝胶层的
厚度
7.重力沉降过程中，固体颗粒受到重力，浮力，流体摩擦阻力的作用，当固
体匀速下降时，三个力的关系平衡
8.撞击破碎适用于D的回收。
A.蛋白质
B.核酸
C.细胞壁
D.细胞器
9.区带离心包括差速区带离心和平衡区带离心。
10.管式和碟片式离心机各自的优缺点。
管式，优点:离心力较大缺点：沉降面积小，处理能力降低
碟片式，优点：沉降面积大缺点：转速小，离心力较小
11.单从细胞直径的角度，细胞直径越小，所需的压力或剪切力越大，细胞越难破
碎
12.细胞的机械破碎主要方法有高压匀浆、珠磨、喷雾撞击破碎、超声波
破碎
13.细胞的化学破碎技术包括酸碱处理、酶溶、化学试剂处理。
第二章初级分离
1.防止蛋白质沉淀的屏障有蛋白质周围水化层和双电层。
2.判断：当蛋白质周围双电层的ζ电位足够大时，静电排斥作用抵御蛋白质分子之间的分
子间力，使蛋白质溶液处于稳定状态而难以沉淀。（正确）
3.降低蛋白质周围的水化层和双电层厚度，可以破坏蛋白质溶液的稳定性，
实现蛋白质沉淀。
4.常用的蛋白质沉淀方法有：盐析沉淀，等电点沉淀，有机溶剂沉
淀。
5..在Cohn方程中，logS=β-KsI中，盐析常数Ks反映 C 对蛋白质溶解度的影响。
A.操作温度
B.pH值
C.盐的种类
D.离子强度
6.蛋白质溶液的pH接近其等电点时，蛋白质的溶解度 B 。
A.最大
B.最小
C.恒定
D.零
7.蛋白质溶液的pH在其等电点时，蛋白质的静电荷数为 0 。
8.判断：在高离子强度时，升温会使蛋白质的溶解度下降，有利于盐析沉淀（错）
9..判断：利用在其等电点的溶液中蛋白质的溶解度最低的原理进行分离，称为等电点沉
淀，而不必考虑溶液的离子浓度的大小。（错）
10..在Cohn方程中，logS=β-KsI中，β常数反映 B 对蛋白质溶解度的影响。
A.无机盐的种类
B.pH值和温度
C.pH值和盐的种类
D.温度和离子强度
11.无论是亲水性强，还是疏水性强的蛋白质均可采用等电点沉淀。（×）因为亲水性强的蛋
白在水中的溶解度很大，等电点时也不易沉淀，所以只适用于疏水性强的蛋白质(酪蛋白)。
12.。变性活化能A的蛋白质可利用热沉淀法分离。
A.相差较大
B.相差较小
C.相同
D.相反
13.在相同的离子强度下，不同种类的盐对蛋白质盐析的效果不同，一般离子半
径 A效果好。
A.小且带电荷较多的阴离子
B.大且带电荷较多的阴离子
C.小且带电荷较多的阳离子
D.大且带电荷较多的阳离子
14.盐析沉淀时，对 A蛋白质所需的盐浓度低
A.结构不对称且高分子量的
B.结构不对称且低分子量的
C.结构对称且高分子量的
D.结构对称且低分子量的
15.盐析常数Ks随蛋白质的相对分子量的增高或分子结构的不对称性而增加。
16.疏水性氨基酸量高的蛋白质的疏水区大，疏水性强，因此，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。
17.名词解释
盐析:蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度的降低、发生沉淀的现象
等电点沉淀：利用蛋白质在pH值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
18.影响盐析的因素有哪些？
无机盐种类：相同离子强度下，不同种类的盐对蛋白质的盐析效果不同。主要影响盐析常数Ks
浓度
pH值和温度：对蛋白质溶解度的影响反映在对β值的影响
第四章膜分离
1.膜分离是利用具有一定D特性的过滤介质进行物质的分离过程。
A.扩散
B.吸附
C.溶解
D.选择性透过
2.反渗透中，溶质浓度越高，渗透压越大，则施加的压力越大。
3.反渗透分离的对象主要是A。
A.离子
B.大分子
C.蛋白质
D.细胞
4.超滤膜主要用于 D 分离。
A.菌体
B.细胞
C.微颗粒
D.不含固形物的料液
5.微滤主要用于 A 分离。
A.悬浮物
B.不含固形物的料液
C.电解质溶质
D.小分子溶质溶液
6.透析主要用于 D 。
A.蛋白质分离
B.细胞分离
C.悬浮液的分离
D.生物大分子溶液的脱盐
7.菌体分离可选用 C 。
A.超滤
B.反渗透
C.微滤
D.电渗析
8.除去发酵产物中的热源通常选用 C 。
A.反渗透
B.微滤
C.超滤
D.透析
9.蛋白质的回收浓缩通常选用B 。
A.反渗透
B.超滤
C.微滤
D.电渗析
10.不对称膜主要由起膜分离作用的表面活性层和起支撑强化作用的惰性层构成。
11.孔径越大的微滤膜，其通量A。
A.下降速度越快
B.下降速度越慢
C.上升速度越快
D.上升速度越慢
12.超滤和微滤是利用膜的筛分性质以B为传质推动力。
A.渗透压
B.膜两侧的压力差
C.扩散
D.静电作用
13.超滤和微滤的通量C。
A.与压差成反比，与料液粘度成正比
B.与压差成正比，与料液粘度成正比
C.与压差成正比，与料液粘度成反比
D.与压差成反比，与料液粘度成反比
14.电渗析过程采用的膜为C。
A.亲水性膜
B.疏水性膜
C.离子交换膜
D.透析膜
15.相对分子量相同时， B分子截留率最大。
A.线状
B.球型
C.带有支链
D.网状
16.相对分子质量相同时， A分子截留率较低。
A.线状
B.带有支链
C.球状
D.不带支链
17.两种以上高分子溶质共存时与单纯一种溶质存在的截留率相比要A 。
A.高
B.低
C.无变化
D.低许多
18.膜面流速增大，则C 。
A.浓度极化减轻，截留率增加
B.浓度极化严重，截留率减少
C.浓度极化减轻，截留率减少
D.浓度极化严重，截留率增加
19.膜分离过程中，料液浓度升高，则 D。
A.粘度下降，截留率增加
B.粘度下降，截留率降低
C.粘度上升，截留率下降
D.粘度上升，截留率增加
20.当pH C ，蛋白质在膜表面形成凝胶极化层浓度最大，透过阻力最大，此时截留率最高。
A.大于等电点
B.小于等电点
C.等于等电点
D.等电点附近
21.真实截留率和表面截留率在 B情况相等。
A．存在浓差极化 B.不存在浓度极化 C.料液浓度较大 D.料液浓度较低
22.错流过滤操作中，料液流动的剪切力作用可以B。
A.减轻浓度极化，但增加凝胶层厚度
B.减轻浓度极化，但降低凝胶层厚度
C.加重浓度极化，且增加凝胶层厚度
D.加重浓度极化，且降低凝胶层厚度
23.当压力逐渐增大时，膜表面出现浓差极化现象，此时，透过通量的增长速率A。
A.放慢
B.加快
C.不变
D.为零
24.欲使溶质浓度高的一侧溶液中的溶剂透过溶质低的一侧时，在溶质浓度高的一侧 A。
A.施加压力大于渗透压
B.加压力小于渗透压
C.加压等于渗透压
D.减压小于渗透压
25.论述：分离影响膜分离速率的因素。
操作形式、流速、压力、料液浓度（书本74页）
26.膜分离过程中影响截留率的因素有哪些？p72
分子特性：相对分子质量相同时，呈线状的分子截留率较低，有支链的分子截留率较高，球形分子的截留率最大。
其他高分子溶质的影响：当两种以上高分子溶质共存时，其中某一溶质的截留率要高于其单独存在的情况
操作条件：温度升高，黏度下降，则截留率降低。膜表面流速增大，则浓度极化现象减轻，截留率减小。
27.膜污染的主要原因是什么？p81
1、凝胶极化引起的凝胶层，阻力为R g
2、溶质在膜表面的吸附层，阻力为R as
3、膜孔堵塞，阻力为R p
4、膜孔的溶质吸附，阻力为R ap
28.名词解释
膜组件：由膜、固定膜的支撑、间隔物以及收纳这些部件的容器构成的一个单元
浓度极化：在膜分离操作中，所有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。在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象。
凝胶极化：当分离含有菌体、细胞或其他固形成分的料液时，在膜表面形成凝胶层的现象。
膜的截留相对分子质量：截留曲线上截留率为0.9的溶质的相对分子质量
错流过滤：又称切线流过滤，料液的流动方向与膜面平行，流动的剪切作用可大大减轻浓度极化现象或凝胶层厚度，使透过通量维持在较高的水平。
30.膜的孔道特性包括孔径、孔径分布、孔径率
第五章萃取
1.溶质在液—液两相中达到萃取平衡时，萃取速率为B 。
A.常数
B.零
C.最大值
D.最小值
2.溶质在两相达到分配平衡时，溶质在两相中的浓度 C。
A.相等
B.轻相大于重相中的浓度
C.不再改变
D.轻相小于重相中的浓度
3.分配常数与分配系数C 。
A.完全相同
B.数值相同
C.分配常数是分配系数的一种特例
D.分配系数是分配常数的一种特例
4.溶质在两相中的分配平衡时，状态函数与萃取操作形式无关。
5.Henry型平衡关系，y=mx在低浓度围适用。
https://www.doczj.com/doc/ef16974035.html,ngmuir型平衡方程，
1
2
m x
y
m x
=
+
在高浓度围适用。
7.弱酸性电解质的分配系数随pH 降低而增大，弱碱性电解质随pH 降低而减小。
8.有机溶剂的选择原则为相似相容性原则。
9．①萃取因子是表示萃取相中溶质的量与萃余相中溶质的量之比。（对）
②萃取分率是表示萃取相与原料液中溶质的量之比。（对）
③萃余分率是表示萃余相与原料液中溶质的量之比。（对）
10.若萃取平衡符合线性关系，并且各级萃取流量之和为一常数，各级萃取流量均相等时萃取分率 A。
A.大
B.相等
C.小
D.不确定
11.红霉素是碱性电解质，采用有机溶剂萃取，水相从pH 9.8降至pH 5.5时，分配系数会B 。
A.不改变
B.降低
C.先升后降
D.增加
12.青霉素是较强的有机酸，采用有机溶剂萃取时，水相中pH从3 升至6时，分配系数会A。
A.明显降低
B.变化不大
C.明显增加
D.恒定不变
13.双水相相图中，系线越长，两相间的性质差别越大。
14.双水相中溶质在两相中的分配主要有静电作用、疏水作用、生物亲和作用。
15.非电解质溶质在双水相中的分配系数随相对分子质量的增大而A 。
A.减小
B.增大
C.趋近无穷
D.变化不大
16.判断：荷电溶质在双水相中分配系数的对数与溶质的静电荷数成反比。(×)改：成正比。
17.判断：双水相中荷电溶质的分配系数不仅与溶质的静电荷数有关，还与添加的无机盐的种类有关。（√）
18.疏水因子HF是描述上相与下相之间疏水性的差异的参数。
19.疏水因子HF与成相聚合物的种类、相对分子质量和浓度有关，与添加的盐的种类和浓度有关，与 pH值有关。
20.疏水因子HF一般随聚合物的相对分子质量、浓度和盐析浓度的增大而B。
A.减少
B.增大
C.恒定
D.趋近于零
21.在pH为等电点的双水相中蛋白质的分配系数的对数值与双水相的疏水因子HF呈线性关系，则直线的斜率定义为D 。
A.双水相的疏水性
B.蛋白质的分配系数
C.蛋白质的静电荷数
D.蛋白质的表面疏水性
22.论述： 双水相中溶质的分配系数的表达式：()ln FZ m HF HFS HFS RT
?=+?+
?中，各项的物理意义及如何影响分配系数。（书本119页到122页）
23.在pH=pI 的双水相中，若双水相疏水因子HF=0，则蛋白质在两相中的分配系数为 C 。
A.无穷大
B.零
C.1
D.0 24.双水相的疏水因子HF 值越大，则溶质的分配系数越 B 。 A.大 B.小 C.趋近于1 D.趋近于零 25.PEG/DX 双水相中，若降低PEG 的相对分子质量，则蛋白质的分配系数 增大 ，若降低DX 的相对分子质量，则分配系数 减小 。 26.在pH 为等电点的双水相中，蛋白质主要根据 C 产生各自分配。 A.荷电荷的大小 B.分子量差异 C.疏水性差异 D.荷电荷性质 27.无机盐的存在 B 溶质向有机相中分配。 A.不影响 B.有利于 C.不利于 D.以上答案都不对 28.利用溶质在互不相溶的两相之间 分配系数 不同而使溶质分离的方法称为萃取。 29.判断： 由于温度影响相水系统的相图，因而影响蛋白质的分配系数，因此温度对双水相系统中蛋白质的影响很大。(×)改：T 对双水相系统中蛋白质的影响很小。 30.反胶团萃取若选用阴离子型表面活性剂，当水相中pH B 蛋白质等电点时，蛋白质易溶于反胶团中。 A.大于 B.小于 C.等于 D.偏离 31.反胶团直径减小，则蛋白质的溶解率 减小 ；蛋白质的相对分子质量增加，则溶解率 减小 。 32.名词解释 萃取：利用液体或超临界流体为溶剂提取原料中目标产物的分离纯化操作 反萃取：调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作 分配定律：即溶质的分配平衡规律，在恒温恒压条件下，溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，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比为常数，称为分配常数。 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 化学萃取：利用脂溶性萃取剂与溶质间的化学反应生成脂溶性复合分子实现溶质向有机相分配 萃取因子：萃取平衡后萃取相和萃余相中溶质量之比 双水相系统：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后形成两相，并且在两相中水分均占很大比例 33 论述影响双水相分配系数的因素。（书本122页到124页） 1、成相聚合物的相对分子质量和浓度是影响分配平衡的重要因素。若降低聚合物的相对分子质量，则蛋白质易分配于富含该聚合物的相中。 2、盐的种类和浓度对分配系数的影响主要反映在对相间电位和蛋白质疏水性的影响 3、由于pH值影响蛋白质的解离度，调节pH值可改变蛋白质的表面电荷数，因而改变分配系数。 4、温度影响双水相系统的相图，因而影响蛋白质的分配系数。 第六章吸附分离技术和理论 1.吸附按作用力主要分为物理吸附、化学吸附和离子交换。 2. 比表面积和孔径是评价吸附剂性能的主要参数。 3.简答：兰格缪尔的单分子层吸附理论的要点是什么？ 吸附剂表面有许多活性点，每个活性点具有相同的能量，只能吸附一个分子，并且被吸附的分子间无相互作用。 4.当吸附操作达到穿透点时，应B操作。 A.继续吸附 B.停止吸附 C.停止再生 D.停止洗脱 5.生物分离过程常用的吸附剂有活性炭、硅胶、有机高分子吸附剂 6.离子交换剂分阳离子交换剂和阴离子交换剂，前者对阳离子具有交换能力，活性基团为酸性；后者对阴离子具有交换能力，活性基团为碱性。 7.物理吸附中溶质能否在吸附剂上吸附或吸附量的多少取决于溶质与吸附剂极性的相似性和溶剂的极性。 7.简答：蛋白质等生物大分子与小分子化合物的离子交换特性的差别？p186 1、蛋白质的相对分子质量大，树脂孔道对其空间排阻作用大，不能与所有的离子交换活性中心接触 2、离子交换吸附的蛋白质分子会妨碍其他蛋白质与未吸附蛋白质的离子基团发生作用，并阻碍蛋白质扩散进入到其他交换区域 3、蛋白质带多价电荷，在离子交换中一般可与多个离子交换基发生作用 8.名词解释 吸附操作：利用固体吸附的原理从液体或气体中除去有害成分或分离回收有用目标产物的过程。 吸附剂：吸附操作中使用的一般为多孔微粒或多孔膜，具有很大的比表面积的固体材料。 离子交换量：单位质量的干燥离子交换剂或单位体积的湿离子交换剂所能吸附的一价离子的物质的量。 吸附等温线：一般吸附操作在恒温度下进行，即温度保持不变。此时q只是c的函数，q 与c的关系曲线。（q吸附剂上的平衡吸附质浓度，c液相游离溶质浓度） 穿透曲线（会看穿透曲线图）：吸附过程中吸附柱出口溶质浓度的变化曲线（书本212页）穿透时间：达到穿透点所用的操作时间 洗脱剂：破坏化学键合的化学试剂 吸附带：吸附柱中液相(或固相)溶质浓度从c0（或q0）到0的分布区域。 9.阳离子交换剂交换容量的测定方法（书本186页） 10．滴定曲线的测定方法。（会看滴定曲线图）（书本186页） 11.能识别不同类型的吸附等温线。（书本189页到192页） 12.移动床的工作原理（读懂图6.35）（书本239到240页） 《液相色谱》 1.层析操作必须具有流动相和固定相。 2.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。 3.层析柱的理论板数越多，则溶质的分离度越大。 4.两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。 5.凝胶过滤层析中，流动相的线速度与HETP成 C关系。 A.无 B.线性减少 C.线性增加 D.对数 6.GFC(凝胶过滤层析)中溶质的分配系数在分级围随相对分子质量的对数值增大而B。 A.线性增大 B.线性减少 C.急剧增大 D.急剧减少 7.凝胶的分级围越小，则分离度 A 。 A.越大 B.越小 C.小于1 D.小于0 8.IEC（离子交换层析）操作多采用线性梯度洗脱和逐次洗脱。 9.线性梯度洗脱过程中，流动相的离子强度线性增大，因此，溶质的C连续降低，移动速度逐渐增大。 A.溶解度 B.扩散系数 C.分配系数 D.分离度 13.逐次洗脱过程中，流动相的离子强度阶跃增大，溶质的分配系数 B 降低。 A.逐渐 B.阶段式 C.线性 D.急剧 15.HIC（疏水性相互作用层析）主要采用降低流动相离子强度的线性梯度洗脱法和逐次 洗脱法；IEC（离子交换层析）主要采用增加流动相离子强度的线性梯度洗脱法和逐次洗脱法。 5.简答：为什么凝胶过滤层析通常采用恒定洗脱法？ 10.简答：为什么离子交换层析很少采用恒定洗脱法？ 14.简答：线性梯度洗脱法和逐次洗脱法优缺点是什么？ 线性梯度洗脱法：优点：流动相离子强度连续增大，不出现干扰峰，操作围广 缺点：需要特殊的调配浓度梯度的设备 逐次洗脱法：优点：利用切换不同盐浓度的流动相溶液进行洗脱，不需要特殊梯度设备，操作简便 缺点：因为流动相的浓度不连续变化，容易出现干扰峰。此外，容易出现多组分洗脱峰重叠的现象，因此洗脱操作参数的设计较困难。 《亲和纯化》 1.具有亲和作用的分子（物质）对之间具有“钥匙”和“锁孔”的关系是产生亲和结合作用的C。 A.充分条件 B.充要条件 C.必要条件 D.假设条件 2.简答：产生亲和作用的充分必要条件是什么？ 具有亲和作用的分子对之间具有“钥匙”和“锁孔”的关系，同时还需要分子或原子水平的各种相互作用是产生亲和作用的充分必要条件。 3.如果亲和作用主要源于静电引力，提高离子强度会D 亲和作用。 A.增加 B.减弱 C.不影响 D.减弱或完全破坏 4.如果亲和作用以氢键为主，提高离子强度会 D亲和作用。 A.增加 B.减弱 C.不影响 D.降低或消除 5.当亲和作用以疏水性相互作用时，提高离子强度会A 亲和作用。 A.增加 B.减弱 C.无影响 D.完全破坏 6.在亲和分离操作中，许多亲和吸附的目标蛋白质用高浓度的盐溶液洗脱，说明 D在亲和作用中占主要地位。 A.疏水性相互作用 B.配位键 C.非共价键 D.静电力 7.判断并改错：在适当的pH下，亲和结合作用较高，而略微改变pH不会影响亲和作用。(错)改：会减轻或完全消失亲和作用 8. C 的存在可以抑制氢键的形成。 A.氧原子 B.氮原子 C.脲和盐酸胍 D.NaCl 9.由于温度升高使分子和原子的热运动加剧，结合部位的静电作用、氢键及金属配位键的作用会 减弱 ，疏水性相互作用会 增强 。 10.若亲和结合作用源于亲和分子与金属离子形成的配位键，则加入 C 可使亲和结合作用消灭。 A.NaCl B.硅酸铵 C.EDTA （乙二胺四乙酸） D.SDS 《电泳》 1.电泳是 荷电 溶质在 电场 作用下，发生定向泳动的现象。 2.电泳分离是利用 荷电溶质 在电场中 泳动速度 的差别进行分离的。 3.电泳分离的机理是 B 分离过程。 A.液—液相平衡 B.速率 C.分配平衡 D.筛分 4.荷电溶质在电场中受到 静电引力 力和 黏性阻 力的作用。 5.凝胶电泳时利用 D 使分子大小不同的电解质分离的。 A.静电作用 B.亲水作用 C.疏水作用 D.分子筛作用 6.不连续凝胶电泳的凝胶层由 浓缩 层和 分离 层组成。 7.不连续凝胶电泳的上层起 浓缩 作用，下层起 分离 作用。 8.电解质溶质的迁移率是 C 下的泳动速度。 A.单位时间 B.单位溶质质量 C.单位电场强度 D.单位静电引力 《结晶》 1.结晶是从液相或气相中生成 形状一定 、 分子有规则排列 的晶体的现象。 2.结晶是利用溶质之间 C 差别进行分离纯化的一种扩散分离操作。 A.浓度 B.静电引力 C.溶解度 D.扩散系数 3.结晶是部结构的质点元作 三维有序规则 排列的形状一定的固体粒子，而沉淀是 无规则 排列的无定形的粒子。 4.大多数溶质的溶解度随B 的升高而显著增大。 A.压力 B.温度 C.扩散系数 D.浓度 5.除温度外， B 对溶质的溶解度有显著影响。 A.压力 B.溶剂组成 C.稀度 D.扩散系数 6.微小晶体的溶解度 B 普遍晶体的溶解度。 A.低于 B.高于 C.接近 D.等于 7.当微小晶体的半径c r r <时，则微小晶体会 自动溶解 ；当微小晶体的半径c r r >时，则微小晶体会 自动生长 。 实验思考题参考答案 实验Fe(OH)3胶体的制备、破坏、分离 1.常压过滤时滤纸为什么要撕去一角？答：使滤纸紧贴玻璃漏斗，有利于排出滤纸与玻璃漏斗之间气泡，形成液柱。 2.抽滤时剪好的滤纸润湿后略大于布氏漏斗的内径、或剪的不圆周边凸出部分贴在布氏漏斗内壁上，对抽滤有何影响？为什么？答：会造成漏虑。滤纸大于布氏漏斗内径会造成滤纸折叠，不能紧贴布氏漏斗。 3.抽滤时，转移溶液之前为什么要先稍微抽气，而不能在转移溶液以后才开始 抽气？答：使滤纸紧贴布氏漏斗，以免造成漏虑。 4. 沉淀物未能铺满布氏漏斗底部、滤饼出现裂缝、沉淀层疏松不实，对抽干效果有什么影响？为什么？如何使沉淀抽得更干爽？答：固液分离效果不好；漏气使压差变小；用药勺铺平、压实沉淀物再抽滤。 由胆矾精制五水硫酸铜 1.结晶与重结晶分离提纯物质的根据是什么？如果被提纯物质是NaCl 而不是CuSO4·5H2O，实验操作上有何区别？ 答：根据物质溶解度随温度变化不同。NaCl 的溶解度随温度变化很小不能用重结晶的办法提纯，要用化学方法除杂提纯。 2.结晶与重结晶有何联系和区别？实验操作上有何不同？为什么？ 答：均是利用溶解度随温度变化提纯物质；结晶浓缩度较高（过饱和溶液），重结晶浓缩度较低（饱和溶液），且可以进行多次重结晶。结晶一般浓缩到过饱和溶液，有晶膜或晶体析出，冷却结晶；重结晶是在近沸状态下形成饱和溶液，冷却结晶，不允许浓缩。 3.水浴浓缩速度较慢，开始时可以搅拌加速蒸发，但临近结晶时能否这样做？ 答：搅拌为了加快水分蒸发；对于利用晶膜形成控制浓缩程度，在邻近结晶时不能搅拌。否则无法形成晶膜。 4.如果室温较低，你准备采用什么措施使热过滤能顺利进行？答：预热漏斗、 分批过滤、保温未过滤溶液。 5.浓缩和重结晶过程为何要加入少量H2SO4？答：防止防止Fe3+水解。 粗盐提纯 1.为什么说重结晶法不能提纯得到符合药用要求的氯化钠？为什么蒸发浓缩时 氯化钠溶液不能蒸干？ 答：NaCl 的溶解度随温度变化很小不能用重结晶的办法提纯，药用氯化钠不仅要达到纯度要求，还要符合药用要求。不能浓缩至干NaCl 溶液，是为了除去KCl。 2.用化学法除去SO42-、Mg2+ 、Ca2+的先后顺序是否可以倒置过来？为什么？ 答：不能，除杂要求为除去杂质引入的离子必须在后续的除杂过程中除去，先除去Mg2+ 、Ca2+后除SO42-，无法除去Ba2+。 3.用什么方法可以除去粗盐中不溶性杂质和可溶性杂质？依据是什么？ 答：不溶性杂质用过滤方法；可溶性杂质用化学方法除杂。依据：溶度积。 醋酸解离度和电离常数测定 1.不同浓度的HAc 溶液的溶解度α是否相同？为什么？用测定数据说明弱电解质解离度随浓度变化的关系。 答：不同，因K a,θ AH 。c↑,α↓。 c 2.测定不同浓度的HAc 溶液的pH 值时，为什么按由稀到浓的顺序？答：平衡块，减小由于润洗不到位而带来的误差。 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 （最好能有时间过过ppt） 生物分离工程第一章绪论 1.定义：生产粗原料的过程及其之后的目标产物的分离纯化过程，即下游加工过程； 2.下游加工过程：目标产物的分离纯化。包括目标产物的提取、浓缩、纯化及成品化等 3.特点及其重要性：(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——易引起产物失活；(4)对最终产品的质量要求很高。 4.下游加工过程的一般流程:(1)下游加工过程的一般流程;（2）初步纯化;（3）高度纯化与精制;（4）成品加工 5.分离效率的评价:目标产品的浓缩程度/分离纯化程度/回收率 6.提高回收率的方法：（1）提高每步回收率 ，（2）减少操作步骤；（3）开发新型高效的分离方法 第二章发酵液预处理和固液分离 首先要进行培养液的预处理和固液分离，才能进行后续操作： 对于胞外产物，可先将菌体或其他悬浮杂质去除，才能从澄清的滤液中提取代谢产物。 对于胞内产物，首先富集菌体，再进行细胞破碎和碎片分离，然后提取胞内产物。 1.发酵液的基本特性：发酵产物浓度较低，大多为1-10%； 悬浮物颗粒小，细胞的相对密度与培养液相似；固体粒子可压缩性大；液相粘度大，大多为非牛顿型流体，不易过滤；悬浮状态稳定：双电层、水化膜、布朗运动成分复杂，杂质较多。 2.预处理的目的：促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率：⑴改变发酵液的物理性质，包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸，降低液体黏度；⑵相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离子和杂蛋白质），以利于后续各步操作； ⑶尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）。 3.预处理手段：絮凝与凝聚处理过程就是将化学药剂预先投加到悬浮液中，改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，使其聚集起来,增大体积以便固液分离。常用于菌体细小而且黏度大的发酵液的预处理中。其余手段：加热，调节pH。 凝聚：胶体粒子在中性盐促进下脱稳相互聚集成大粒子（1mm）， 机理：1）中和粒子表面电荷; 2）消除双电层结构;3）破坏水化膜。 胶体双电层结构：发酵液中菌体表面带有负电荷，由于静电引力使溶液中反离子被吸附在其周围，在界面上形成了双电层。正离子同时受到使它们均匀分布的热运动影响，具有离开胶粒表面的趋势。对带负电性菌体的发酵液，高价阳离子的存在，可压缩扩散层的厚度，促使ζ电位迅速降低，而且化合价越高，这种影响越显著。 电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩尔／升），称为凝聚价或凝聚值。Schulze－Hardy法则（叔采-哈代）：反离子的价数越高，凝聚价越小，即凝聚能力越强。 絮凝：使用絮凝剂（天然和合成的大分子量聚电解质）将胶体粒子交联成网，形成10mm大小絮凝团的过程。絮凝剂主要起架桥作用。机理：架桥作用。 4.加热作用：发酵液预处理最简单最常用的方法。加热能改善发酵液的操作特性。只适用于对热较稳定的液体。注意加热温度与时间，不影响产物活性和细胞的完整性。 5.影响发酵液固液分离的因素：1）发酵液中悬浮粒子的大小； 2）发酵液的黏度viscosity，粘度越大，固液分离越困难。 6.板框压滤机：其过滤推动力来自泵产生的液压或进料贮槽中的气压。1）广泛应用于培养基制备的过滤及霉菌、放线菌、酵母菌和细菌等多种发酵液的固液分离。适合于固体含量1-10%的悬浮液的分离。 2）板框式压滤机在过滤时，悬浮液由离心泵或齿轮泵经滤浆通道打人框内，滤液穿过滤框两侧滤布，沿相邻滤板沟槽流至滤液出口，固体则被截留于框内形成滤饼。滤饼充满滤框后停止过滤。 3）优点：过滤面积大，结构简单，价格低，动力消耗少，对不同过滤特性的发酵液适应性强。它最重要的特征是通过过滤介质时产生的压力降可以超过0.1MPa,这是真空过滤器无法达到的。 4）缺点：不能连续操作，设备笨重，劳动强度大，卫生条件差，非过滤的辅助时间较长。 7.错流过滤原理：液体的流向和滤膜相切。在压力推动下，悬浮液以高速在管状滤膜的内壁作切向流动，利用流动的剪切作用将过滤介质表面的固体（滤饼）移走，而附着在滤膜上的滤饼很薄，因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度。目前适用于小分子的分离。 特点：收率高（97-98%）、质量好、减少处理步聚、染菌罐也能进行处理、介质阻力大、不能得到干滤饼、需要大的膜面积。 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。 《机构测绘、分析及设计》实验思考题参考答案 1．一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容？ 机构运动简图应着重表达机构各构件间的相对运动关系，应包括原动件的运动规律、机构中所有构件和运动副的类型、数目及其相对位置(即转动副的中心位置、移动副的中心线位置和高副接触点的位置)，而与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及其固联方式和运动副的具体结构无关。因此绘制机构运动简图可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副的相对位置。 2．根据所装配的曲柄滑块机构，分析此机构中曲柄存在条件是什么？连杆长度与机构传力性能之间有什么关联？ 曲柄滑块机构中曲柄存在条件是： L AB +e<=L BC 连杆长度越长则机构传力性能越好，因为连杆越长则压力角越小。 3．牛头刨六杆机构中滑杆的行程长度如何调整？调整曲柄长度 4．曲柄滑块机构、曲柄摇块机构、摆动导杆机构之间的演化关系如何？举例说明机构演化的方法有哪些？ 铰链四杆机构可以通过四种方式演化出其它形式的四杆机构。即①取不同构件为机架；②转动副变移动副；③杆状构件与块状构件互换；④销钉扩大。 曲柄滑块机构曲柄摇块机构摆动导杆机构 曲柄滑块机构、曲柄摇块机构、摆动导杆机构之间通过取不同构件为机架来演化。 对心曲柄滑块机构偏心轮滑块机构 牛头刨六杆机构正弦机 构曲柄摇杆机构 《平面机构特性分析》实验思考题参考答案 1、铰链四杆机构（L1=50 mm，L2=100 mm，L3=80 mm）中，通过改变机架长度可得到何种机构？ 设四杆机构中机架L4<=50，L4=L min，则由曲柄存在条件：最短杆与最长杆的长度之和必须小于或等于其余二杆的长度之和(L max+L min<=L2+L3)可得： 100＋L4<=50＋80 即0 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。 生物分离工程练习题1 https://www.doczj.com/doc/ef16974035.html,work Information Technology Company.2020YEAR 《生物分离工程》练习题 绪论 1.生物分离过程包括目标产物的提取、浓缩、纯化。 2.生物分离过程的显著特点是什么？ 1、条件温和 2、安全性、卫生性要求高 3、方法需要具有高选择性 4、对原料高度浓 缩 3.评价一个分离过程的效率主要有三个标准，目标产物的浓缩程度、分离纯化程 度、回收率。 4.图中F表示流速，c表示浓度；下标T和X分别表示目标产物和杂质。C、P和W分别 表示原料、产品和废料。写出产品浓缩率m、分离因子α、回收率REC的计算公式。 书本第九页 第一章细胞分离与破碎 1.在细胞分离中，细胞的密度ρS越大，细胞培养液的密度ρL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过滤介质阻力和滤饼阻力，其中滤饼占 主导作用。 3.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 4.重力沉降过程中，固体颗粒不受C的作用。 A.重力 B.摩擦力 C.静电力 D.浮力 5.过滤的透过推动力是D 。 A.渗透压 B.电位差 C.自由扩散 D.压力差 6.在错流过滤中，流动的剪切作用可以B。 A.减轻浓度极化，但增加凝胶层的厚度 B.减轻浓度极化，但降低凝胶层的 厚度 C.加重浓度极化，但增加凝胶层的厚度 D.加重浓度极化，但降低凝胶层的 厚度 7.重力沉降过程中，固体颗粒受到重力，浮力，流体摩擦阻力的作用，当 固体匀速下降时，三个力的关系平衡 8.撞击破碎适用于D的回收。 A.蛋白质 B.核酸 C.细胞壁 D.细胞器 有机实验 熔点的测定 1.什么是熔点距？ 答：一个纯化物从开始溶化（始熔）至完全溶化（全熔）的温度范围叫熔点距） 2.如果没有把样品研磨得很细，对装样有何影响？对测定的熔点数据可靠否？ 答：使的样品装样不结实，有空隙，样品传热慢，也不均匀，对测定的数据不可靠 3.在熔点测定时，接近熔点时升温的速度为什么不能太快？ 答：升高的太快使得读数困难，造成误差 4.为什么不能用测过一次熔点的有机物再作第二次测定？ 答：测过的有机物分子的晶体结构有可能改变了，则它的熔点也会有所改变，所以不能用做第二次测量 5加热的快慢为什么影响熔点，什么情况下可以快点，什么情况下慢一点？ 答：温度升高太快使得读数不准确，在温度离熔点较远是可快点加热，温度接近熔点时慢点加热 6.如何鉴定两种熔点相同的晶体物质是否为同一物质？ 答：取两样物质混合起来，测其熔点，如果跟两种物质的熔点很相近就是同一物质，如果熔点比文献值降低很多且熔点距增大，则是两种物质 蒸馏与沸点的测定 1.什么叫蒸馏？利用蒸馏可将沸点相差多少的物质分开？ 答：蒸馏就是将液体物质加热到沸腾变成蒸汽，又将蒸汽冷凝到液体这两个过程的联合作 2.在蒸馏过程中为何要加入沸石？如加热后发觉未加沸石应如何补加？为什么？ 答：在蒸馏过程中加沸石作用是防止加热时的暴沸现象 加热后发觉未加沸石应使沸腾的液体冷却到沸点以下后才能加止暴沸剂 因为当液体在沸腾时投入止暴沸剂，将会引起猛烈的暴沸，液体易冲出瓶口，若是易燃的液体将会引起火灾 3.蒸馏操作在有机实验中常用于哪四方面？ 答：蒸馏一般用于以下四方面： [1]分离液体混合物，仅对混合物中各成分的沸点有较大差别时才能达到的分离[2]测定化合物的沸点[3]提纯，除去不挥发的杂质[4]回收溶剂，或蒸出部分溶剂以浓缩溶液） 4.蒸馏装置由哪三个部分组成？ 答：加热气化部分、冷凝部分、接收部分 5.冷凝管有哪几种类型？分别适应于哪些条件下使用？ 答：冷凝管有直形冷凝管、空气冷凝管、球形冷凝管和蛇行冷凝管 蒸汽在冷凝管中冷凝成为液体，液体的沸点高于130℃的用空气冷凝管，低于130℃时用直形冷凝管球形冷凝管一般用于回流反应即有机化合物的合成装置中因其冷凝面积较大，冷凝效果较好；液体沸点很低时，可用蛇行冷凝管刺形分馏柱用于分馏操作中，即用于沸点差别不太大的液体混合物的分离操作中 6.蒸馏装置中温度计水银球的位置应在何处？ 答：使水银球的上缘恰好位于蒸馏烧瓶支管接口的下缘，使它们在同一个水平线上 7.向冷凝管通水是由下向上，反过来效果怎样？把橡皮管套进冷凝管时怎样才能防止折断其侧管？ 答：水无法充满冷凝管，冷却不充分，,冷凝管的内管可能炸裂。用水湿润橡皮管和侧管。 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 ； 2009级《生物分离工程》复习内容提要 第一章绪论：重点节：第二节、第三节 1、生物分离工程的一般流程Page4 2、生物分离纯化工艺过程的选择依据Page5 3、生物分离过程的特点Page6 第二章发酵液的预处理：重点节：第一节 1、发酵液的一般特性Page9 2、发酵液预处理的要求Page10-11 3、发酵液预处理的方法Page11-16 4、凝集&絮凝Page11-12 5、转筒真空过滤机的结构和工作原理Page27-28 第三章细胞分离技术：重点节：第二节 1、差速离心&密度梯度离心Page31 2、比较不同细胞破碎方法（机械法、化学法、物理法和酶溶法）的原理和优缺点Page34-39 3、比较珠磨法、高压匀浆法和超声波细胞破碎法的优缺点Page34-36 4、细胞破碎的方法主要有哪些？选择破碎方法时应考虑哪些因素？（自己总结） 5、蛋白质复性及其主要复性方法（稀释与透析、色谱、反胶束）Page41-45 第四章沉淀技术：重点节：第三节 1、盐析的原理Page51 2、K s和β分级盐析法Page52 3、什么是饱和度？盐析沉淀操作曲线的制作实验步骤Page54 4、盐析操作计算Page53-54 5、主要的沉淀方法（盐析、有机溶剂、等电点、变性沉淀等）及其优缺点比较Page27-28 第五章萃取技术：重点节：第二节（二）、第三节（二、三）、第四节（一、二、四）、第六节（一、二）、第八节（一、二、三、四） 1、萃取分配系数、相比、萃取分离系数Page65 2、单级萃取、多级逆流萃取、多级错流萃取理论收率和萃余率的计算Page67-70 3、物理萃取&化学萃取Page72-73 4、水相条件如何影响有机溶剂萃取过程Page73-74 5、有机溶剂萃取剂的选择原则Page74 6、解释双水相相图Page81 7、常用的双水相系统有哪些？Page80-81 8、什么是道南电位Page82，试述道南平衡理论在双水相萃取、纳滤膜分离机制和离子交换 树脂分离机制解释中的应用。（自己总结） 9、影响双水相分配系数的主要因素有哪些？Page83-84 《基础化学实验1》思考题参考解答 一、化学实验基本知识和仪器洗涤 1.本实验中洗涤了什么玻璃仪器？简述玻璃仪器的洗涤方法及被洗净的标准？ 本实验中洗涤了烧杯和锥形瓶。玻璃仪器粘附的水溶性污物先用自来水冲洗，再用毛刷沾取去污粉刷洗，用自来水冲洗干净后，再用蒸馏水润洗2～3次即可。玻璃仪器上若粘附油性污物，在用水冲洗后，加入洗液浸泡一段时间，倒净洗液，再用自来水冲洗和蒸馏水润洗。 已洗净的玻璃仪器内外壁可以被水完全湿润，形成均匀的水膜，不挂水珠。 2.试用下列玻璃仪器时：锥形瓶、容量瓶、烧杯、量筒、碱式滴定管、试剂瓶、漏斗、吸量管、称量瓶和圆底烧瓶，哪些玻璃仪器在清洗干净后还需要用待装溶液洗涤的？ 上述玻璃仪器中，清洗干净后的碱式滴定管和吸量管还需用待装溶液洗涤。 3.用25mL量筒、25mL滴定管和25mL移液管移取最大刻度溶液的体积读数应如何记录？ 用25mL量筒移取最大刻度溶液的体积应记录为25.0mL，用25mL滴定管和25mL移液管移取最大刻度溶液的体积应记录为25.00mL。 4.实验预习是确保实验内容顺利完成的重要环节，在实验前要作好哪些准备工作？ 充分进行实验前的预习准备是做好实验、避免实验事故和提高实验效果的重要保证，为此在实验前应尽可能深入和全面地预习，除了应理解实验目的和要求、实验原理、实验所用试剂规格、用量、计算所需的常数和有关物质的物理、化学性质及实验操作步骤外，还应清楚实验中应该出现的实验现象、避免发生实验事故的注意事项、影响实验结果的操作关键、所用仪器的准备要求和基本操作方法等内容，才能使整个实验过程能有条不紊的依次完成。 二、物质的称量 1. 什么是直接称量法和差减称量法？什么情况下用减量称量法称量？ 直接称量法是先称出空容器的质量，再按规范操作将试样逐一加入至所需质量。差减称量法又称减量法，先准确称量样品和称量瓶总质量，然后按规范操作将所需样品“轻敲”入锥形瓶（或烧杯）中，再次准确称量该样品和称量瓶总质量，两次称得的质量之差即为该锥形瓶（或烧杯）中试样的质量。当待称量物是易吸水、易氧化、易吸收CO2等物质，并需称出多份该试样时，宜选用差减称量法。 2.在取放称量瓶时，为什么只能用纸带带动？ 在分析天平上采用差减法称取试样质量时，需两次称取称量瓶+试样的质量，在称量瓶内的试样没有撒出的情况下，称量瓶的质量是否准确、稳定就直接影响到被称出试样的质量的准确性。在称量时，若用手直接拿取称量瓶，手上带有的水分及其分泌物就会沾附到称量瓶上，就有可能改变称量瓶的质量，为此需用洁净的纸带带动称量瓶，因此所用的纸带必须保持干燥洁净，万不能当做数据记录纸使用，也不宜随手乱放。 3.用减量法称取试样，若称量瓶内的试样吸湿，将对称量结果造成什么误差？若试样倾倒入烧杯内以后再吸湿，对称量是否有影响？ 装在称量瓶内的吸湿试样再称量过程中由于吸湿，实际称出的试样质量低于标示质量，这个称量结果既不是系统误差，又不是偶然误差，属于称量失误。如已称出的试样在烧杯内吸湿，尽管试样质量在增大，但实际试样质量没有改变。 《实验化学》中的思考题 1.本次实验用的天平可读到小数点后几位（以g为单位）？ 万分之一天平，可读到小数点后第4位。 2. 当试样（硼砂）从称量瓶转移到烧杯中时，切勿让试样撒出，否则如用来标定HCl 浓度，将造成分析结果偏高还是偏低？ 如试样撒出，则读数质量比实际质量偏大，所以用来标定HCl浓度，将造成分析结果偏高。 第一章 1．生物分离工程的一般过程P4 答：①发酵液的预处理主要采用凝聚和絮凝等技术来加速固相，液相分离，提高过滤速度。过滤、离心是其最基本的单元操作。 ②产物的提取采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作。 ③产物的精制常采用色谱分离技术，有层析、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱。 ④成品的加工处理浓缩、结晶、干燥 第二章 一、概念： 1.发酵液的预处理：指采用凝聚和絮凝等技术来加速固相、液相分离，提高过滤速度。 2.凝集（凝聚）：指在投加的化学物质（如水解的凝聚剂，铝、铁的盐类或石灰等）作用下，发酵液中的 胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。 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：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。主要用于颗粒较细的悬 浮液和乳浊液的分离。（分为差示离心、均匀介质离心、密度梯度离心、等密度梯度离心和平衡等密度离心。） 5.等电点沉淀法：利用蛋白质等两性化合物在等电点时溶解度最低，易产生沉淀的性质，用酸化剂或碱化 剂调节发酵液的pH，使其达到菌体蛋白的等电点而产生沉淀。 二、填空： 1、按过滤时料液流动方向的不同，分为常规过滤和错流过滤。 2、可溶性杂蛋白的去除法包括：等电点沉淀法、热处理法、化学变性沉淀法和吸附法 三、问答 1、发酵液的一般特征？ ①组成大部分为水； ②发酵产物的浓度较低； ③发酵液中的悬浮固形物主要是菌体和蛋白的胶状物； ④含有培养基中的残留成分，如无机盐类、非蛋白质大分子及其降解产物； ⑤含有其他少量代谢副产物； ⑥含有色素、毒性物质。热原质等有机杂质。 2、常用的絮凝剂有什么？ 无极絮凝剂：Al2(SO4)3·18H2O (明矾)、氯化钙、氯化镁碱式氯化铝、高分子无机聚合物等。 有机絮凝剂：壳多糖及其衍生物、明胶、丙烯酰胺类、聚苯乙烯类、聚丙烯酰类聚乙烯亚胺类。 3、影响絮凝效果的因素？ 答：①絮凝剂的种类； ②絮凝剂浓度； ③ pH; 最关键因素，影响絮凝剂活性基团的解离度。 ④搅拌转速和时间。 4、发酵液预处理的方法？ 答：①凝聚和絮凝方法 ②加热法 ③调节PH法 ④加水稀释法 ⑤加入助滤剂法 ⑥加吸附剂法或加盐法 ⑦高价态无机离子去除法 Ca2+——草酸、草酸钠→形成草酸钙沉淀 Mg2+——三聚磷酸钠(Na5P3P10)→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物 Fe3+——黄血盐(K4Fe(CN)6) →普鲁士蓝淀 ⑧可溶性杂蛋白的去除法 3、VB12发酵液絮凝预处理的研究 答：由正交试验确定影响絮凝的主要因素，结果表明，最佳絮凝条件：絮凝剂为聚合氯化铝、加入体积分数7%，pH6、搅拌速度14r/min、搅拌时间45s。通过加压过滤实验，得到絮凝后 《生物分离工程》练习题 绪论 1.生物分离过程包括目标产物的提取、浓缩、纯化。 2.生物分离过程的显着特点是什么？ 1、条件温和 2、安全性、卫生性要求高 3、方法需要具有高选择性 4、对原 料高度浓缩 3.评价一个分离过程的效率主要有三个标准，目标产物的浓缩程 度、分离纯化程度、回收率。 4.图中F表示流速，c表示浓度；下标T和X分别表示目标产物和杂质。C、P 和W分别表示原料、产品和废料。写出产品浓缩率m、分离因子α、回收率REC 的计算公式。书本第九页 第一章细胞分离与破碎 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过滤介质阻力和滤饼阻力，其中滤 饼占主导作用。 3.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 4.重力沉降过程中，固体颗粒不受C的作用。 A.重力 B.摩擦力 C.静电力 D.浮力 5.过滤的透过推动力是 D 。 A.渗透压 B.电位差 C.自由扩散 D.压力差 6.在错流过滤中，流动的剪切作用可以B。 A.减轻浓度极化，但增加凝胶层的厚度 B.减轻浓度极化，但降低 凝胶层的厚度 C.加重浓度极化，但增加凝胶层的厚度 D.加重浓度极化，但降低 凝胶层的厚度 7.重力沉降过程中，固体颗粒受到重力，浮力，流体摩擦阻力的 作用，当固体匀速下降时，三个力的关系平衡 8.撞击破碎适用于D的回收。 A.蛋白质 B.核酸 C.细胞壁 D.细胞器 9.区带离心包括差速区带离心和平衡区带离心。 10.管式和碟片式离心机各自的优缺点。 管式，优点:离心力较大缺点：沉降面积小，处理能力降低 碟片式，优点：沉降面积大缺点：转速小，离心力较小 11.单从细胞直径的角度，细胞直径越小，所需的压力或剪切力越大，细 胞越难破碎 12.细胞的机械破碎主要方法有高压匀浆、珠磨、喷雾撞击破碎、 超声波破碎 13.细胞的化学破碎技术包括酸碱处理、酶溶、化学试剂处 理。 第二章初级分离 1.防止蛋白质沉淀的屏障有蛋白质周围水化层和双电层。 2.判断：当蛋白质周围双电层的ζ电位足够大时，静电排斥作用抵御蛋白质分子之间的分子间力，使蛋白质溶液处于稳定状态而难以沉淀。（正确） 3.降低蛋白质周围的水化层和双电层厚度，可以破坏蛋白质溶液的稳定性，实现蛋白质沉淀。 4.常用的蛋白质沉淀方法有：盐析沉淀，等电点沉淀，有机溶剂沉淀。 分离工程课程 思考题 1．气液相平衡系统分几类？各类相应的i K 的计算式怎样？ 2．工程计算中求取相平衡常数的常用途径有哪两条？各自的i K 计算式怎样？ 3．应用状态方程计算L i ?和V i ?的方程相同，那么如何确定算得的结果是L i ?和V i ?？ 4．现有乙烷，丙烷和异丁烷组成的三元混合物，采用SRK 状态方程计算它们的相平衡常数i K ,试问需要查取哪些基础数据才能计算它们的i K ? 5．现有乙醇，水，正丙烷组成的三元混合物，采用Wilson 活度系数和Virial 方程计算气相逸度系数，试问需要查取哪些基础数据才能计算它们的i K ？ 6．何谓真实气体的理想溶液？当气液两相均可作为理想溶液处理时，i K 取决于哪些因素？ 7．以局部组成概念为基础的活度系数方程用来预计多元系的气液平衡，比起Wohl 型一类方程有哪些优点？ 8．教材介绍的泡点计算的框图用来计算压力不十分高系统泡点十分有效，试分析原因。 9．如何比较简单地判别一个混合物状态？试归纳相态判别的关系式。 10.等温闪蒸计算机的计算，采用目标函数何迭代变量是什么？用它们有什么优点？ 11．构成一个计算机计算的要点是什么？试以Wang - Hanke 法为例进行剖析并由此说明算法的局限性。 12．试推导多级分离过程的MESH 方程组。 13．三对角线的BP 法何SR 法的框图怎样？两法各自适用的物系是哪些？ 14．精馏塔的操作压力的上，下限各由什么因素决定？增大操作压力对分离效果和能耗有何影响？ 15．何谓关键组分？精馏分离的多元混合物可能含有哪些组分？ 16．有A ，B ，C ，D （以挥发度递减次序排列）四组分组成的料液加入精馏塔中进行分离。试对A ，B : B ，C 或C ，D 是轻重关键组分时，塔在m R 下操作时塔中的恒沸区位置进行分析。因为什么组分的变化而引起恒浓区位置的变化？ 17．估算精馏塔塔顶和塔底产品的量和组成有哪两种方法？各自的基本假定有哪些？ 18．试应用教材中推导的s /12α计算式（式2－175），说明萃取精馏中溶液的作用。如果原料中两组分的相对挥发度十分接近1，靠加入溶剂的什么作用才可能使s /12α 实验指导书思考题及答案 实验1.1 示波器的使用 实验预习 阅读本实验内容，了解示波器的工作原理、性能及面板上常用的各主要旋钮、按键的作用和调节方法。试填写表1-3的选项内容。 填空：当用示波器观测信号，已知信号频率为1KHz，峰-峰值为1V，则应将Y 轴衰减选择 0.2V /格的档位，扫描时间选择 0.2ms /格的档位。（要求：波形Y 轴显示占5格，X 轴显示一个周期占5格） 实验总结 1、说明示波器Y 轴校零的方法，以及作用。 答：Y 轴校零，把耦合方式放“GND”，调整输入通道的垂直“POSITION ”旋钮，将零基准线调到合适的位置。 Y 轴校零作用：确定信号零的位置，能看出波形相对于零是高还是低。 2、示波器上的信号测试线（同轴电缆）上黑夹子和红夹子在测试信号时能否互换使用： 1）可以（ ）； 2）不可以（ √√）。 在用示波器观测波形时，一般情况下黑夹子接被测电路何处： 表1-3 选定示波器正确的操作方法选定示波器正确的操作方法（（正确的在方框内画√，错误的在方框内画×） 显示情况 操作方法 显示出的波形亮度低 调整聚焦调节旋钮（╳）； 调整辉度调节旋钮（√） 显示出的波形线条粗 调整聚焦调节旋钮（√）； 调整辉度调节旋钮（╳） 显示出的波形不稳定 （波形在X 轴方向移动） 调整触发电平旋钮（√）； 调整水平位移旋钮（╳） 显示出的波形幅值太小 调整垂直衰减旋钮（√）； 调整垂直位移旋钮（╳） 显示出的波形X 轴太密 调整扫描时间旋钮（√）； 调整垂直衰减旋钮（╳） 1）接被测信号“地”（ √√ ）； 2）悬空不接（ ）； 3）接电路任意地方（ ）。 （（在正确的答案后画√√） 3、用示波器测“CAL”的波形时，说明Y 轴输入耦合方式选“DC” 挡与“AC”挡观测时，波形有什么不同？为什么不同？ 答：波形样子相同，但垂直方向上有位移。 原因： 1、示波器的“CAL”有1V 的直流分量。 2、选“DC”档：波形的交、直流分量都能显示。 选“AC”档：输入信号要经过电容滤波，因此只能显示交流分量，无直流分量。 4、示波器使用注意事项。 （1）要确定Y 轴零电平的位置，此位置是作图时时间轴的位置。 （2）当波形不能停下来，一直在水平方向移动时，先检查触发源与输入信号的通道是不是一致，再细调触发电平“LEVEL ”旋钮。 （3）扫描时间旋钮扫描时间旋钮的挡位要和信号的周期信号的周期信号的周期匹配，垂直衰减旋钮垂直衰减旋钮的挡位要和信号的幅度信号的幅度信号的幅度匹配。 实验1.2 数字扫频信号发生器的使用 实验总结实验总结 1、用示波器观测信号发生器输出的波形时，两仪器测试线的连接方式如下： 1）必须红夹子和红夹子连，黑夹子和黑夹子连。（ √√ ） 2）可任意相连。（ ） （（在正确的答案后画√√） 2、在输出不同信号时，信号发生器信号发生器信号发生器的幅度是指的幅度是指的幅度是指以以下几种下几种：： （在正确的答案后画√√） 1）正弦交流电压：1）有效值（√√ ）、2）峰值（ ） 2）方波电压：1）峰-峰值（ ）、2）峰值（ √√ ） 填空题 1. 为了提高最终产品的回收率一是（提高每步分离效率），二是（减少分离步骤）。 2. 评价一个分离过程效率的三个主要标准是：（浓缩率），（分离系数）和（产品回收程度） 3?生物产品的分离过程包括发酵液的预处理和（液固分离），（产品的提取），（产品的精制） 和（产品的加工处理）。 4?生化反应所起的作用是产生目的产物，指标是（产率）和（转化率），而生物分离解决的 是如何从反应液中获取这些物质，涉及的是（收率）和（纯度）。 5?生物分离的主要任务：从发酵液和细胞培养液中以（最高的效率），（理想的纯度）和（最小的能耗）把目的产物分离出来。 6?生物分离过程的特点包括：（生物分离过程的体系特殊），（生物分离过程的工艺流程特殊），（生物分离过程的成本特殊）。 7. 物质分离的本质是识别混合物中不同溶质间（物理），（化学）和（生物）性质的差别利用 能识别这些差别的（分离介质）和扩大这些差别的（分离设备） 8. 性质不同的溶质在分离操作中具有不同的（传质速率）和或（平衡状态） 9. 平衡分离是根据溶质在两相间（分配平衡）的差异实现分离；溶质达到分配。平衡为扩散 传质过程，推动力仅取决于系统的（热力学性质）。 10. 差速分离是利用外力驱动溶质迁移产生的（速度差）进行分离的方法。 1. 在细胞分离中，细胞的密度越（大），细胞培养液的密度越（小），则细胞沉降 2. 区带离心包括（差速）区带离心和（等密度）区带离心。 3. 为使过滤进行的顺利通常要加入（惰性助滤剂）。 4. 发酵液常用的固液分离方法有（离心）和（过滤）等。 5?常用离心设备可分为（离心沉降）和（离心过滤）两大类； 6?常用的工业絮凝剂有（无机絮凝剂）和（有机絮凝剂）两大类。 7. 工业生产中常用的助滤剂有（硅藻土）和（珍珠岩粉）。 8. 重力沉降过程中，固体颗粒受到（重力），（浮力），（摩擦阻力）的作用， 固体匀速下降时，三个力的关系（重力=浮力+摩擦阻力）。 9. 发酵液预处理的方法包括：（凝集），（絮凝），（加热法）；（调节pH法），（加水稀释法），加入（助滤剂）和（吸附剂）。 10. 发酵液中胶粒保持稳定的原因：（双电层）和（蛋白质周围水化层）结构。 11. 发酵液预处理过程中的相对纯化主要包括去除（高价态无机离子），（可溶性杂蛋白质），（色素）和（多糖类物质）。 12. 发酵液中杂蛋白的去除方法主要有（等电点沉淀法），（热处理法）和（化学变性沉淀法）。 13. 差速区带离心用于分离（大小）不同的颗粒，与颗粒（密度）无关。等密度区带离心包 括（预形成梯度密度离心）和（自形成梯度密度离心）两种方式。离心达到平衡后，样品颗粒的区带形状和平衡位置（不再发生变化）。 1?单从细胞直径的角度，细胞（直径越小），所需的压力或剪切力越大，细胞越 2. 常用的化学细胞破碎方法有（.酸碱法），（盐法），（表面活性剂处理），（有机溶剂法）和（螯合剂）。 3. 包涵体的溶解需要打断蛋白质分子和分子间的（共价键），（离子键），疏水作用及静电 作用等，使多肽链伸展。因此，包涵体的溶解需要强的变性剂，如（8mol/L尿素）和（6mol/L 盐实验思考题参考答案
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