生化分离技术复习重点
1.分离纯化的主要操作步骤
细胞分离（离心、传统过滤和膜过滤。）；细胞破碎和碎片分离（均质法和高速玻璃珠研磨法，，离心法和双水相提取法）；浓缩（超滤-----错流系统）；色谱分离
1.吸附分离技术
概念：吸附层析是利用吸附剂对不同物质的吸附力不同而使混合物中的各组分分离的方法。
吸附剂类型：（1）物理吸附（范德华力）（2）化学吸附（电子转移）（3）交换吸附（离子交换）
物理吸附和化学吸附的比较
常用的吸附剂：一类有机吸附剂，如活性炭、纤维素、大孔吸附树脂、聚酰胺等；另一类是无机吸附剂，如氧化铝、硅胶、人造沸石、磷酸钙‘氢氧化铝等。
活性炭吸附规律：对具有极性基团的化合物吸附力较大；对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物；对相对分子质量大的化合物的吸附力大于相对分子质量小的化合物。
影响吸附的因素：吸附剂的性质；吸附物的性质；吸附条件（温度、PH、盐的浓度）、溶剂的影响。
大孔吸附树脂预处理方法：解吸条件的影响：
3.膜分离技术
概念：指物质在推动力作用下由于传递速度不同而得到分离的过程。
特点：易于操作；成本低、寿命长；高效；常温下操作无相态的变化，分离精度高，没有二次污染；膜材质的价格高；操作过程中膜面容易被污染；膜的耐药性，耐溶性，耐热性能有限。
类型：渗析；电渗析；微滤；超滤；反渗透；纳滤；气体分离
微滤的分离机理：筛分机理
4.液膜分离技术
概念：是一种以液膜为分离介质，以浓度差为推动力的分离操作，是属于液—液系统的传质分离过程。
组成：膜溶剂；表面活性剂；流动载体；膜增强剂。
分类：乳状液膜；支撑液膜。
液膜分离步骤：制备液膜；液膜萃取；澄清分离；破乳。
影响因素：液膜乳液成分的影响；乳水比；连续的PH；搅拌速度的影响；料液的浓度和酸度的影响；操作温度的影响；接触时间。
应用：分离氨基酸；提取抗生素；提取生物碱；提取蛋白质；分离有机酸；应用酶反应和酶萃取；液膜包裹。
5.盐析
基本原理：在高浓度中性盐存在的情况下，蛋白质（或酶）等生物大分子在水溶液中的溶解度降低并沉淀出的现象称为盐析。
影响盐析的因素：盐饱和度；蛋白质浓度；PH值；温度
盐加入方式：（1）加硫酸铵的饱和溶液;(2)直接加固体硫酸铵
6.等电点沉淀法
基本原理：两性生化物质在溶液PH处于等电点时，分子表面电荷为零，分子间静电排斥作用减弱，因此吸
引力增大，能相互聚集起来，发生沉淀。
等电点概念：蛋白质或两性电解质(如氨基酸)所带净电荷为零时溶液的pH，此时蛋白质或两性电解质在电场中的迁移率为零。
7.结晶概念：溶质呈晶态从溶液中析出的过程称为结晶。
过程：过饱和溶液的形成；晶核的生成；晶体的生长。
影响结晶因素：溶液浓度；样品纯度；溶剂；PH；温度；时间。
方法：盐析法；加饱和盐溶液；透析法；有机溶剂（直接加有机溶剂或者利用挥发性溶剂蒸发结晶）；等电点；其它（温度差，加入金属离子）等。
8.有机沉淀法
原理：向蛋白质等生物大分子的水溶液中加入一定量亲水性的有机溶剂，能显著降低蛋白质等生物大分子的溶解度，使其沉淀析出。
常用有机溶剂：乙醇、丙酮、甲醇等。
9.固相析出分离技术主要有：结晶法、盐析法、有机溶剂沉淀法和等电点沉淀法。
10.离子交换法
概念：是应用离子交换剂作为吸附剂，通过静电引力将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上，然后用合适的洗脱机将吸附物从离子交换剂上洗脱下来，从而达到分离、浓缩、纯化的目的。
常用离子交换剂：人工高聚物作载体的离子交换树脂；多糖作载体的多糖基离子交换剂。
分类；一.按树脂骨架的主要成分分：（1）聚苯乙烯型树脂（2）聚苯烯酸型树脂（3）多乙烯多氨—环氧氯苯烷树脂（4）酚醛树脂
二.按骨架的物理结构来分：（1）凝胶型树脂（2）大网格树脂（3）均孔树脂
三.按活性基团分类：阳离子交换树脂：（1）强酸性阳离子交换树脂（磺酸基团和次甲酸磺酸基团）（2）弱酸性阳离子交换树脂（羧基和酚羟基）
阴离子交换树脂:（1）强碱性阴离子交换树脂（季铵基团）（2）弱碱性阴离子交换树脂（伯胺基。
仲胺基）
离子交换树脂的理化性能：交联度；交换容量；粒度和形状；滴定曲线；稳定性；膨胀性。
影响离子交换树脂选择因素：离子化合价；离子的水化半径；溶液浓度；离子强度；溶液的PH；有机溶剂的影响；树脂的物理结构的影响；树脂与离子间的辅助力
影响离子交换速度的因素：树脂粒度；树脂的交联度；溶液流速；温度；离子的大小；离子的化合价；离子浓度。
离子交换技术的一般流程：原料液的预处理——原料液与离子交换树脂的充分接触——淋洗交换树脂——把离子交换树脂上的有用物质解吸并洗脱下来——离子交换树脂的再生。
12.亲和层析
原理：亲和层析是一种吸附层析，抗原（或抗体）和相应的抗体（或抗原）发生特异性结合，而这种结合在一定的条件下又是可逆的。所以将抗原（或抗体）固相化后，就可以使存在液相中的相应抗体（或抗原）选择性地结合在固相载体上，借以与液相中的其他蛋白质分开，达到分离提纯的目的。
影响吸附剂亲和力的因素：配基浓度；空间障碍；配基与载体的结合位点；载体孔径。
14.过滤
概念：在推动力或者其他外力作用下悬浮液（或含固体颗粒发热气体）中的液体（或气体）透过介质，固体颗粒及其物质被过滤介质截留，从而使固体及其他物质与液体（或气体）分离的操作。原理：利用物质的溶解性差异，将液体和不溶于液体的固体分离开来的一种方法
类型：（1）常规过滤（2）错流过滤
15.助滤剂滤饼作用
助滤剂原理：通过加入助滤剂改变进入滤池之前的颗粒或滤料表面性质、电性与尺寸。改变滤料表
面性质可提高颗粒向滤料迁移速度与黏附效率；改变进入滤池悬浮颗粒的表面性质与尺寸可提高颗粒黏附效率。按照该机理形成的聚合物–颗粒絮体，使颗粒和黏附作用都得到加强。
助滤剂的主要种类有：⑴聚合无机高分子（如聚合氯化铝、聚合硫酸铝）⑵合成有机高分子（如聚丙烯酰胺、HAC阳离子絮凝剂）⑶天然有机高分子（如骨胶、海藻酸钠）⑷氧化剂（如氯、臭氧、二氧化氯等）。
助滤剂使用方法：（1）在过滤之前先在过滤介质表面预涂一层助滤剂；（2）助滤剂按一定比例均匀加入待过滤的料液中。
16.提取：通过溶剂(如乙醇)处理、蒸馏、脱水、经受压力或离心力作用，或通过其他化学或机械工艺过程从物质中制取(如组成成分或汁液)。谓经过提炼而取得。
17.精制：从一种物质中把不需要的成分除去
18.萃取：利用溶质在互不相容的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的技术。
萃取选取的原因：（1）萃取剂分子至少有一个萃取功能基（2）萃取剂分子中必须有相当长的链烃或芳烃（3）选择性好、萃取容量大、化学和辐射稳定性强、容易与原料液分层、操作安全等。影响因素：（1）PH，温度‘盐析（2）有机溶剂的选择（3）带溶剂（4）乳化和去乳化
19.细胞破碎常用的技术：（1）高压匀浆法（2）高速珠磨法（3）超声波法（4）化学法（5）酶解法（6）渗透压冲击法（7）冻结-融化法（8）干燥法
常用的溶酶：溶菌酶、透明质酸酶、蛋白酶、脂肪酶、核酸酶等。
20.高压匀浆法的原理：细胞悬浮液在高压作用下从阀座与阀之间的环隙高速喷出后撞击到碰撞环上，细胞在受到高速撞击后，几句释放到低压环境，从而在撞击力和剪切力等综合作用下破碎
影响因素：压力、循环操作次数和温度
21.化学渗透法破碎细胞的特点：速度低，效率差，且化学或生化试剂的添加形成新的污染，但化学渗透法选择性高，胞内产物的总释放率低，可有效抑制核酸的释放，料液粘度小，有利于后处理。
22.珠磨法破碎细胞的影响因素：搅拌速度、料液的循环速度、细胞悬浮液的浓度、珠粒大小和数量、温度等。
23.发酵液预处理降低液体黏度常用的方法：（1）加热（2）凝聚和絮凝（3）变性沉淀（4）调节PH
24.凝聚
概念：在电解质的作用下，由于胶粒之间双电介质
凝聚的影响因素：
25.絮凝絮凝的主要影响因素
概念：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成较大的絮凝团的过程。
原理：絮凝剂一般为高分子聚合物，具有长链线状结构，容易溶于水，其相对分子质量高达数万至1000万以上，在长的链节上含有相当多的活性功能团。絮凝剂的功能团能强烈地吸附在胶粒的表面，由于一个高分子絮凝剂的长链节上含有相当多的活性功能团，所以一个絮凝剂分子可分别吸附在不同颗粒的表面，从而产生架桥链接。
絮凝的影响因素：主要是1，絮凝剂的相对分子质量、2，絮凝剂的类型、3，溶液的PH、4，搅拌速度和时间、5，絮凝剂的浓度、6，助凝剂。
27.常用的固液分离方法有：过滤、沉降和离心分离。
28.浸取技术，影响因素
概念：用溶剂浸渍固体混合物以分离可溶组分及残渣的单元操作。又称固液萃取。
影响因素：固体物质的颗粒度；溶剂的用量及浸取次数；温度；浸取时间；搅拌；溶剂的PH 33.克服膜表面浓度差极化现象的方法：进入膜处理前的预过滤能去除微粒状物质，降低待阻留溶质的浓度；逆洗；超声波振动；设置湍流促进物；震动和脉冲喂料等。此外，还有研究通过膜、膜系统或膜表面的旋转而达到控制浓差极化的目的。
34.生化分离技术分离的主要对象：动植物细胞与微生物发酵液；酶反应产物、中间产物或废物料，具有生物活性的物质（如酶类）。
35.生物技术产品的特点：结构复杂；具有种属特异性；针对性强，疗效高；基因稳定性；免疫原性；检验的特殊性等。
生物分离与纯化复习题
第一章
1、生物分离纯化技术的概念？
以生物物质原料为基础，对目标产物进行提取、纯化、加工制备的生产技术。
2、生物物质与生物产品的区别？
生物物质：生物物质是指存在于生物体内的所有生物活性物质的总称。生物物质的制成品统称为生物产品。生物产品：在产业中的生物物质的制成品。
3、生物分离纯化技术的原理和特点？
基本原理：利用混合物中不同组分间物理、化学和生物学性质的差别来实现组分间的分离或纯化。
技术原理：选用能够识别这些差别的分离介质或扩大这些差别的分离设备来实现组分间的高效分离。
特点：⑴环境复杂、分离纯化困难含量低、工艺复杂⑵稳定性差、操纵要求严格⑶目标产物最终的质量要求很高⑷终极产品纯度的均一性与化学分离上纯度的概念并不完全相同
4、发酵生物产品分离纯化的生产工艺？
⑴原材料的预处理⑵颗粒性杂质的去除⑶可溶性杂质的去除和目标产物的初步纯化⑷目标产物精制⑸目标产物的成品加工
第二章
6、预处理的目的？
使目标产物最大限度的转移到溶液中。
7、改变发酵液过滤特性的基本方法？
⑴降低液体黏度（常用加水稀释法和加热法）⑵调整pH（改变物质的电离度和电荷性质）⑶加入反应剂（沉淀杂质）⑷加入助滤剂（不可压缩的多孔微粒，使滤饼疏松，增大滤速）⑸凝聚和絮凝
8、对发酵液相对纯化的基本方法？
高价无机离子（Ca2+、Mg2+、Fe2+）
⑴Ca2+ 草酸钠→草酸钙沉淀（回收草酸）⑵Mg2+ 三聚磷酸钠→三聚磷酸钠镁络合物⑶Fe2+ 黄血盐→普鲁士蓝沉淀
杂蛋白
⑴沉淀⑵变性①加热大幅度调解pH ②加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂⑶吸附法
9、凝聚和絮凝的作用原理？
凝聚原理：加入电解质，中和胶体粒子的电性，夺取胶体粒子表面的水分子，破坏其表面的水膜，使胶体粒子能聚集起来
絮凝原理：（絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物）通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附胶粒，形成较大的絮团
原理：絮凝剂一般为高分子聚合物，具有长链线状结构，容易溶于水，其相对分子质量高达数万至1000万以上，在长的链节上含有相当多的活性功能团。絮凝剂的功能团能强烈地吸附在胶粒的表面，由于一个高分子絮凝剂的长链节上含有相当多的活性功能团，所以一个絮凝剂分子可分别吸附在不同颗粒的表面，从而产生架桥链接。
11、离心分离的常用方法及特点？
⑴差速离心法
⑵速率区带离心法最大的梯度密度低于最小密度的沉降样品在最高的沉降物质达到管底前停止，短时间，低速度
⑶等密度离心法最大的梯度密度大于密度最大的沉降样品使各组分沉降到其平衡的密度区，长时间，高速度
11、离心分离的常用设备类型及特点？
⑴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；⑵按型式可分为管式、碟片式等；⑶按作用原理不同可分为过滤式离心机和沉降式离心机两大类。⑷按出渣方式可分为人工间歇出渣和自动出渣等方式。
第三章
15、常用细胞破碎的方法
16、沉析分离的依据是什么？
通过加入某种试剂或改变溶液条件，使目标产物以固体形式从溶液中沉降析出的分离纯化技术。
17、盐析法的原理是什么？
在高浓度中性盐存在的情况下，蛋白质等生物大分子在水溶液中的溶解度降低并沉淀析出的现象称为盐析
18、影响盐析的因素有哪些？
⑴蛋白质浓度的影响⑵离子强度和离子类型的影响⑶pH的影响⑷温度的影响
20、常用的蛋白质沉淀方法有哪些？
⑴盐析法⑵有机溶剂沉淀法⑶等电点沉淀法⑷选择性变性沉淀法⑸有机聚合物沉淀
21、有机溶剂沉淀法的原理和特点？
作用机理：（1）降低水溶液的介电常数，使溶质溶解度降低；
（2）破坏大分子周围水膜，使溶解度降低。
利用不同蛋白质在不同浓度的有机溶剂中的溶解度不同而使蛋白质分离的方法，称为有机溶剂沉淀法。经常使用的有机溶剂是乙醇和丙酮。
原理：有机溶剂加入使溶液介电常数减小，溶质之间静电作用增加。
有机溶剂破坏溶质的水化层，使溶质间的作用力增加。
优点：比盐析法析出的沉淀容易过滤或离心分离，分辨力比盐析法好，溶剂也容易除去。
缺点：有机溶剂沉淀法易使蛋白质和酶变性，所以操作必须在低温条件下进行。蛋白质和酶沉淀分离后，应立即用水或缓冲液溶解，以降低有机溶剂浓度，避免变性。成本较高，有一定的危险性。
22、等电点沉析原理和特点？
利用蛋白质在等电点时溶解度最低以及不同的蛋白质具有不同等电点一这特性，对蛋白质进行分离纯化的方法称为等电点沉淀法。
沉淀机理：空间位置排斥效应。试剂溶解度大，在水中占据大部分空间，将需沉淀物相互靠近，增加碰撞机率。
优点：（1）操作条件温和，不易引起变性；（2）具有极高的沉淀效率；（3）沉淀后多聚物容易除去。应用：沉淀分离细菌，病毒蛋白。
原理：两性电解质处于等电点时，分子表面净电荷为0，双电层和水化膜结构被破坏，溶解度降低。
特点：等电点沉淀法只适用在等电点时溶解度很低的两性生化物质
23、有机聚合物沉析原理和特点？
利用生物大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。P52
24、结晶操作的原理是什么？
⑴当溶液处于过饱和状态时，分子间的分散或排斥作用小于分子间的相互吸引作用。
⑵结晶是一个以过饱和度为推动力的质量与能量的传递过程。
25、过饱和溶液形成的方法有哪些？
⑴将热饱和溶液冷却
⑵将部分溶剂蒸发
⑶化学反应结晶
⑷解析法26、稳定、亚稳定和不稳定区溶液的特征？
稳定区——溶液稳定。
亚稳定区——加入晶核，晶体成长
不稳定区——溶液自发形成结晶
27、结晶操作中3个主要过程的特点？
过饱和溶液的形成
晶核的形成：晶核是在过饱和溶液中最先析出的微小颗粒。
晶核的大小通常在几个纳米到几十个纳米。
晶体的生长：溶液主体的溶质传递到晶体表面，溶质进入适当的晶格位置，结晶产生的热量传导到溶液中第四章
29、色谱分离技术的概念
利用不同组分在固定相和流动相中的物理化学性质的差别，使各组分在两相中以不同的速率移动而进一步分离的技术。
30、色谱分离系统的组成
色谱分离系统包括两个相：固定相，流动相。
31、色谱分离技术的分类
⑴根据分离时一次进样量的多少分类
分析规模(小于10mg)
半制备规模(10~50mg)
制备规模(0.1~10g)
生产规模(>10g)
⑵根据流动相的相态不同分类
气相色谱—以气体作流动相
液相色谱—以液体作流动相
超临界流体色谱—流动相是在接近它的临界温度和压力下工作的液体
⑶根据固定相的附着方式分类：纸色谱—液体固定相涂在纸上
薄层色谱—固定相涂敷在玻璃或金属板上柱色谱—固定相装在圆柱管中
⑷按分离机理不同分类
吸附色谱法
分配色谱法
离子交换色谱法
凝胶色谱法
亲和色谱法
⑸根据操作压力的不同分类
低压色谱：操作压力<0.5MPa
中压色谱：操作压力0.5～4.0MPa
高压色谱：操作压力4.0～40MPa
32、色谱法的特点
⑴分离效率高⑵灵敏度高⑶分析速度快⑷应用范围广
缺点：处理量小；操作周期长；不能连续操作。
33、吸附色谱分离技术的要点
吸附法的关键是选择吸附剂和展开剂
34、离子交换树脂的基本结构
⑴三维空间网状骨架⑵骨架上连接官能团⑶官能团携带相反电荷的离子
35、离子交换树脂的分离原理
36、离子交换树脂分离的工艺过程
⑴离子交换树脂的选择
⑵离子交换树脂的预处理
⑶离子交换操作条件的选择
⑷离子交换过程
⑸洗脱过程
⑹树脂的再生
⑺树脂交换操作37、离子交换树脂的理化性能
1)交联度（4%~14%）
2)交换容量（3~6mmol/g）
3)粒度 (粒度越小，交换速率越快)
4)酸碱度
5)稳定性
6)膨胀度和机械强度
第五章
1、过滤技术的概念及过滤的原理
概念：过滤技术是将固体颗粒与液体进行分离的一种技术，是溶解物与不容物的分离。
原理：利用多孔性介质截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法称为过滤
（推动力：重力、压力和离心力）
2、过滤的目的：
获得清净的液体产品，也可能是为了得到固体产品
3、过滤分类：
按料液流动方向：常规过滤、错流过滤
按操作压力：常压过滤、减压过滤和加压过滤
按过滤方式：表面过滤和深层过滤
4、过滤的介质
过滤的介质应由惰性材料制成；耐酸耐碱耐热适用于各种溶液的过滤；过滤阻力小，滤速快，反复利用，易清洗；具有足够的机械强度，廉价易得
5、常用的过滤介质：
滤纸、脱脂棉、织物介质、微孔滤膜等
6、过滤装置
普通漏斗、垂熔玻璃滤器、砂滤棒、板框式压滤机、微孔滤膜过滤器
7、常用的过滤方法
①深层过滤（深层过滤有滤芯和滤膜两种）②筛式过滤（过滤分离取决于滤片基质孔径的大小）③系列膜过滤（使用圆盘夹膜式滤器，依次降低所用膜的孔径）
8、影响过滤的因素
①混合物中悬浮微粒的性质和大小②混合液的黏度③操作条件④助滤剂的使用
9、膜分离技术的概念
是指利用天然或人工合成的具有选择透过性的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分体系进行分离、分级、提纯或富集的过程
10、膜的分类
按膜孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳米过滤膜
按膜的结构：对称性膜、不对称性膜、复合膜
按材料分：无机材料膜、高分子合成聚合物膜
11、膜的性能
耐压、耐温、耐酸碱性、化学相容性、生物相容性、低成本
12、膜分离技术的特点
①处理效率高、设备易于放大；②可在室温或低温操作③化学与机械强度小、减少失活④无相变、节能⑤选择性好、可达到部分纯化目的⑥回收率较高
13、膜组件的定义
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膜组件或膜装置
14、膜组件的形式
管式、螺旋卷式、毛细管式、中空纤维式、平板式
15、微滤技术的概念及原理
概念：利用辩分原理截留直径为0.05~10微米大小的粒子的膜分离技术
原理：利用微孔滤膜的筛分作用，在静压差推动下，将滤液中尺寸大于0.1~10微米的微生物粒子截留下来，以实现溶液的净化、分离和浓缩的技术。
16、微滤的操作方式
死端微滤和错流微滤
17、微滤膜的特性
①孔径的均一性②空隙率高③滤材薄
18、超滤的定义
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称为超滤
19、超滤的原理
膜表面无数微孔截留住了分子直径大于孔径的溶质和颗粒从而达到分离的目的
20、超滤的特点和影响因素
特点：膜材料无毒无害膜有较好的耐酸碱耐溶剂性能低压操作超滤装置无污染成本低、回收率高
影响：溶质的分子性质、溶质的浓度、温度、压力
21 、超滤前的准备：
充分了解超滤膜的性能、正确安装超滤装置、超滤膜清洗消毒处理后的检测、对加工溶液的要求、洗滤、超滤操作参数的优化、超滤膜的清洗储存（作为了解）
22 、超滤设备
搅拌式超滤、无搅拌式超滤、中空纤维超滤
23、透析技术
透析是一种扩散控制的，一浓度梯度为驱动力的分离方法。
24、反渗透技术
一种只能透过溶剂而不能透过溶质的膜一般称为理想的半透膜
从混杂微生物群体中获得只含有某一种或某一株微生物的过程称为微生物分离与纯化。在分子生物学的研究及应用中，不仅需要通过分离纯化技术从混杂的天然微生物群中分离出特定的微生物，而且还必须随时注意保持微生物纯培养物的“纯洁”，防止其他微生物的混入。 1、用固体培养基分离和纯化 单个微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞生长群体，称为菌落。当固体培养基表面众多菌落连成一片时，便成为菌苔。不同微生物在特定培养基上生长形成的菌落或菌苔一般都具有稳定的特征，可以成为对该微生物进行分类、鉴定的重要依据。大多数细菌、酵母菌、以及许多真菌和单细胞藻类能在固体培养基上形成孤立的菌落，采用适宜的平板分离法很容易得到纯培养。所谓平板，即培养平板的简称，它是指固体培养基倒入无菌平皿，冷却凝固后，盛固体培养基的平皿。这方法包括将单个微生物分离和固定在固体培养基表面或里面。固体培养基用琼脂或其它凝胶物质固化的培养基，每个孤立的活微生物体生长、繁殖形成菌落，形成的菌落便于移植。最常用的分离、培养微生物的固体培养基是琼脂固体培养基平板。这种由Kock建立的采用平板分离微生物纯培养的技术简便易行，100多年来一直是各种菌种分离的最常用手段。1.1 稀释倒平板法 首先把微生物悬液作一系列的稀释（如1:10、1:100、1:1000、1:10000），然后分别取不同稀释液少许，与已熔化并冷却至50℃左右的琼脂培养基混合，摇匀后，倾入灭过菌的培养皿中，待琼脂凝固后，制成可能含菌的琼脂平板，保温培养一定时间即可出现菌落。如果稀释得当，在平板表面或琼脂培养基中就可出现分散的单个菌落，这个菌落可能就是由一个细菌细胞繁殖形成的。随后挑取该单个菌落，或重复以上操作数次，便可得到纯培养。 1.2 涂布平板法 因为将微生物悬液先加到较烫的培养基中再倒平板易造成某些热敏感菌的死亡，且采用稀释倒平板法也会使一些严格好氧菌因被固定在琼脂中间缺乏氧气而影响其生长，因此在微生物学研究中常用的纯种分离方法是涂布平板法。其做法是先将已熔化的培养基倒入无菌平皿，
生物分离与纯化技术模拟试卷三答案
精品资料 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2 生物分离与纯化技术模拟试卷三答案 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1．CM-Sephadex C-50：羧甲基纤维素、弱酸性阳离子交换剂，吸水量为每克干胶吸水五克。 2．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 3．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 4．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。 5．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。 二、单选题（每小题1分，共15分） 1．适合于亲脂性物质的分离的吸附剂是（ B ）。 A．活性炭 B.氧化铝 C.硅胶 D.磷酸钙 2．下列哪项酶的特性对利用酶作为亲和层析固定相的分析工具是必需的？（ B ） A.该酶的活力高 B.对底物有高度特异亲合性 C.酶能被抑制剂抑制 D.最适温度高 E.酶具有多个亚基 3．盐析法沉淀蛋白质的原理是（ B ） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 4．凝胶色谱分离的依据是（B）。 A、固定相对各物质的吸附力不同 B、各物质分子大小不同 C、各物质在流动相和固定相中的分配系数不同 D、各物质与专一分子的亲和力不同 5．如果要将复杂原料中分子量大于5000的物质与5000分子量以下的物质分开选用（D）。 A、Sephadex G-200 B、Sephadex G-150 C、Sephadex G-100 D、Sephadex G-50 6．工业上强酸型和强碱型离子交换树脂在使用时为了减少酸碱用量且避免设备腐蚀，一般先将其转变为（B）。 A、钠型和磺酸型 B、钠型和氯型 C、铵型和磺酸型 D、铵型和氯型 7．下面哪一种是根据酶分子专一性结合的纯化方法（ A ）。 A. 亲和层析 B. 凝胶层析 C. 离子交换层析 D. 盐析 8．以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（ B ） A.重力 B. 压力 C.浮力 D. 阻力 9．关于用氢键形成来判断各类溶剂互溶规律，下列（A）项是正确的叙述。 A、氢键形成是能量释放的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则有利于互溶。 B、氢键形成是能量吸收的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则有利于互溶。 C、氢键形成是能量释放的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则不利于互溶。 D、氢键形成是能量吸收的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则不利于互溶。 10．关于萃取下列说法正确的是（C） A. 酸性物质在酸性条件下萃取 B碱性物质在碱性条件下萃取 C. 两性电解质在等电点时进行提取 D. 两性电解质偏离等电点时进行提取 11．下列关于固相析出说法正确的是（B） A.沉淀和晶体会同时生成 B析出速度慢产生的是结晶 C.和析出速度无关 D.析出速度慢产生的是沉淀 12．那一种膜孔径最小（C） A.微滤 B超滤 C.反渗透 D. 纳米过滤 13．酚型离子交换树脂则应在（B ）的溶液中才能进行反应 A. pH＞7 B pH＞9 C. pH﹤9 D. pH﹤7 14．一般来说，可使用正相色谱分离（B） A. 酚 B带电离子 C. 醇 D. 有机酸 15．离子交换层析的上样时，上样量一般为柱床体积的（C）为宜。 A. 2％-5％ B1％-2％ C. 1％-5％ D. 3％-7％ 三、判断题（每小题1分，共10分） 1．珠磨法中适当地增加研磨剂的装量可提高细胞破碎率。（×） 2．进料的温度和pH会影响膜的寿命。（√） 3．应用有机溶剂提取生化成分时，一般在较高温度下进行。（×） 4．溶剂的极性从小到大为丙醇＞乙醇＞水＞乙酸。（√） 5．蛋白质为两性电解质，改变pH可改变其荷电性质，pH﹤pI蛋白质带正电。（√） 6．进行水的超净化处理、汽油超净、电子工业超净、注射液的无菌检查、饮用水的细菌检查使用孔径为0.2μm的膜。（×） 7．只有树脂对被交换离子比原结合在树脂上的离子具有更高的选择性时，静态离子交换操作才有可能获得较好的效果。（√） 8．制备型HPLC对仪器的要求不像分析型HPLC那样苛刻。（√） 9．Sephadex LH-20的分离原理主要是分子筛和正相分配色谱。（√） 10．水蒸气蒸馏法是提取挥发油最常用的方法。（√） 四、填空题（每小题1分，共15分） 1．常用的蛋白质沉析方法有（等电点沉淀），（盐析）和（有机溶剂沉淀）。 2．蛋白质分离常用的色谱法有（凝胶色谱法），（多糖基离子交换色谱法），（高效液相色谱法）和（亲和色谱法）。 3．离子交换树脂由（载体），（活性基团）和（可交换离子）组成。 4．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）。 五、简答题（每小题7分，共35分） 1．在色谱操作过程中为什么要进行平衡？ 答：1、流速平衡：流速是柱层析操作当中的主要影响因素，流速的快慢直接影响着分离的效果，流速过快，混合物得不到完全的分离，流速过慢，整体分离的时间要延长，因此在分离前首先要确定留宿。
第九章 1.膜分离的概念：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。 2.膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程，近似于筛分过程，依据滤膜孔径大小而达到物质分离的目的，故而可以按分离粒子大小进行分类： 3.微滤（MF ）：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力差为推动力，使不溶性物质得以分离的操作，孔径分布范围在0.025~14μm 之间； 4.超滤（UF ）：分离介质同上，但孔径更小，为0.001~0.02 μm ，分离推动力仍为压力差，适合于分离酶、蛋白质等生物大分子物质；需要增加流体的静压力，改变天然过程的方向，才可能发生含有低分子量化合物的溶剂流通过膜，此时的推动力是流体静压力与渗透压的压差； 5.反渗透（RO ）：是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，孔径范围在0.0001~0.001 μm 之间；（由于分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用，故而成为反渗透）；过程类似于超滤，只是纯溶剂通过膜，而低分子量的化合物被截留。因此，操作压力比超滤大得多。超滤和反渗透通常又被称之为“强制膜分离过程” 6.纳滤：以压力差为推动力，从溶液中分离300~1000小分子量的膜分离过程，孔径分布在平均2nm ； 7.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； 8.渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度； 9.一般说来，无机小分子的渗透压要比有机大分子溶质的渗透压高得多。 第七章 1.色谱分离技术又称层析分离技术或色层分离技术，是一种分离复杂混合物中各个组分的有效方法。它是利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质随流动相一起运动，并在两相间进行反复多次的分配，从而使各物质达到分离。 流动相：指色谱过程中携带组分向前移动的物质。 固定相：指色谱过程中不移动的具有吸附活性的固体或是涂渍在载体表面上的液体。 2.概念：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。 3.分配系数，在凝胶色谱法中，分配系数表示凝胶颗粒内部水分中溶质分子所能达到的部分，故用一定的凝胶分离一定的溶质时，分配系数也为一常数。 4.阻滞因子是在色谱系统中溶质的移动速度和标准物（与固定相没有亲和力的流动相 Kd=0）的迁移率之比，意义在于体现某一种溶质与固定相之间的亲和力大小 5.塔板理论可以给出在不同瞬间溶质在柱中的分布和各组分的分离程度与柱高之间的关系。所谓“理论塔板高度”是指这样一段柱高，自这段柱中流出的液体(流动相)和其中固定相的平均浓度平衡。设想把柱等分成若干段，每一段高度等于一块理论板。 理论塔板的计算方法： N---理论塔板数 t R --保留时间 c q K d =2 2/1)(54.5W t N R =2)(16b R W t N =N L H =
《生物分离与纯化技术》授课教案 第一章绪论 教学目的：熟悉生物物质的概念、种类和来源；了解分离纯化技术及其基本原理；熟悉分离纯化工艺的优化、放大和验证工作；掌握分离纯化的特点与一般步骤；了解生物分离纯化技术的发展历史；熟悉生物分离纯化技术的发展趋势。 教学重点：生物物质的概念、种类和来源；分离纯化工艺的优化、放大和验证工作；分离纯化的特点与一般步骤；生物分离纯化技术的发展趋势。 教学难点：分离纯化技术及其基本原理；分离纯化工艺的优化、放大和验证工作。教学课时：4 学时 教学方法：多媒体教学 教学内容： 第一节生物分离与纯化的概念与原理 一、生物物质的概念、种类和来源 1. 生物物质：氨基酸及其衍生物类、活性多肽类、蛋白质、酶类、核酸及其降解 物、糖、脂类、动物器官或组织制剂、小动物制剂、菌体制剂 2. 生物物质来源：动物器官与组织、植物器官与组织、微生物及其代谢产物、细胞培养产物、血液、分泌物及其代谢物 二、生物分离纯化概念 指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液或动植物组织细胞与体液等中分离、纯化生物产品的过程。 三、生物分离纯化技术
生物技术 上游：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程及组织工程；下游：生物产品的回收——生物分离与纯化技术，主要包括离心技术、细胞破碎技术、萃取技术、固相析出技术、色谱技术和膜分离技术等。 四、分离纯化基本原理 有效识别混合物中不同组分间物理、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或扩大这些差别的分离设备来实现组分间的分离或目标产物的纯化。
第二节分离纯化策略 一、生物分离纯化技术的特点 1. 环境复杂、分离纯化困难 2. 含量低、工艺复杂
1．发酵液常用的固液分离方法有（离心）和（过滤）等。 2．常用的蛋白质沉析方法有（等电点沉淀），（盐析）和（有机溶剂沉淀）。 3．阳离子交换树脂按照活性基团分类，可分为（强酸型），（弱酸型）和（中等强度）；其典型的活性基团分别有（磺酸基团），（羧基），（磷酸基）。 4．过饱和溶液的形成方式有：（饱和溶液冷却），（部分溶剂蒸发），（化学反应结晶法）和（解析法）。5．蛋白质分离常用的色谱法有（凝胶色谱法），（多糖基离子交换色谱法），（高效液相色谱法）和（亲和色谱法）。 6．为使过滤进行的顺利通常要加入（惰性助滤剂）。 7．离子交换分离操作中，常用的洗脱方法有（pH梯度）和（离子强度（盐）梯度）。 8．阴离子交换树脂按照活性基团分类，可分为（强碱型），（弱碱型）和（中等强度）；其典型的活性基团分别有（季氨基）、（伯、仲、叔氨）、（强弱基团都具备）。 9．多糖基离子交换剂包括（葡聚糖离子交换剂）和（离子交换纤维素）两大类。 10．离子交换树脂由（载体），（活性基团）和（可交换离子）组成。 11．常用的化学细胞破碎方法有（渗透冲击），（酶消化法），（增溶法），（脂溶法）和（碱处理法）。12．DEAE Sepharose是（阴）离子交换树脂，其活性基团是（二乙基氨基乙基）。 13．影响离子交换选择性的因素有（离子化合价），（离子水化半径），（溶液浓度），（离子强度），（溶液的pH值），（有机溶剂），（树脂物理结构）和（辅助力）。 14．CM Sepharose是（阳）离子交换树脂，其活性基团是（羧甲基）。 15．工业离心设备从形式上可分为（管式），（套筒式），（碟片式），等型式。 16．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）。 17．工业上常用的超滤装置有（板式），（管式），（螺旋卷式）和（中空纤维式）。 18. 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）
生物分离与纯化技术模拟试卷九答案 装 订 线 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1．离心分离技术：是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程。 2．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。 3．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。 4．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。 5．离子交换层析：是以离子交换剂为固定相，根据物质的带电性质不同而进行分离的一种层析技术。 二、单选题（每小题1分，共15分） 1．葡聚糖凝胶可使用那种溶剂溶胀（C ） A.甲醇 B 乙醇 C.缓冲液 D.乙酸乙酯 2．不能用于固液分离的手段为（C ） A.离心 B 过滤 C.超滤 D.双水相萃取 3．最常用的干燥方法有（ D ） A 、常压干燥 B 、 减压干燥 C 、喷雾干燥 D 、以上都是 4．物理萃取即溶质根据（ B ）的原理进行分离的 A.吸附 B.相似相溶 C 分子筛 D 亲和 5．适合小量细胞破碎的方法是（ B ） 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．关于分配柱层析的基本操作错误(D )。 A 装柱分干法和湿法两种 B 分配柱层析法使用两种溶剂，事先必须先使这两个相互相饱和 C 用硅藻土为载体，需分批小量地倒入柱中，用一端是平盘的棒把硅藻压紧压平 D 分配柱层析适用于分离极性比较小、在有机溶剂中溶解度大的成分，或极性很相似的成分。 7．颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（ A ） A.越小 B.越大 C.不变 D.无法确定 8．“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 9．关于大孔树脂洗脱条件的说法，错误的是： （ A ） A 、最常用的是以高级醇、酮或其水溶液解吸。 B 、对弱酸性物质可用碱来解吸。 C 、对弱碱性物质可用酸来解吸。 D 、如吸附系在高浓度盐类溶液中进行时，则常常仅用水洗就能解吸下来。 10．亲和层析的洗脱过程中，在流动相中减去配基的洗脱方法称作 （ D ） A 、 阴性洗脱 B 、剧烈洗脱 C 、正洗脱 D 、负洗脱 11．下列哪一项不是常用的滤布材料 （ C ） A. 法兰绒 B. 帆布C. 滤纸 D.斜纹布 12．阴树脂易受有机物污染，污染后，可用（ B ）处理 A 柠檬酸 B 10%NaCl+2%～5%NaOH 混合溶液 C 氨基三乙酸 D EDTA 13．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 14．适合于亲脂性物质的分离的吸附剂是（ B ）。 A ．活性炭 B.氧化铝 C.硅胶 D.磷酸钙 15．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 三、判断题（每小题1分，共10分） 1．有机溶剂被细胞壁吸收后，会使细胞壁膨胀或溶解，导致破裂，把细胞内产物释放到水相中去。（√ ） 2．向含有生化物质的水溶液中加入一定量亲水性的有机溶剂，能使生化物质沉淀析出。（√ ） 3．等电点沉淀在实际操作中应避免溶液pH 上升至5以上。（√ ） 4．在聚丙烯酰胺凝胶中加入阴离子去污剂十二烷基硫酸钠（SDS ），影响凝胶的形成。（× ） 5．当气体的温度超过其临界温度，压力超过临界压力之后，物质的聚集状态就介于气态和液态之间，成为超临界流体。（√ ） 6．冻结-融化法冻结的作用是破坏细胞膜的疏水键结构，增加其亲水性和通透性来破坏细胞的。（√ ） 7．盐析作用也能减少有机溶剂在水中的溶解度，使提取液中的水分含量减少。可以促使生化物质转入有机相从而提高萃取率。（√ ） 8．氨基酸、蛋白质、多肽、酶、核酸等两性物质可用等电点沉析。（√ ） 9．甲醇沉淀作用与乙醇相当，但对蛋白质的变性作用比乙醇、丙酮都小，所以应用广泛。（×） 10．若两性物质结合了较多阳离子（如Ca2+、Mg2+、Zn2+等），则等电点pH 升高。（√ ）
选择题： 1．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 2．针对配基的生物学特异性的蛋白质分离方法是（）。 A.凝胶过滤 B.离子交换层析 C.亲和层析 D.纸层析 3．盐析法沉淀蛋白质的原理是（） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 4．从组织中提取酶时，最理想的结果是（） A.蛋白产量最高 B.酶活力单位数值很大 C.比活力最高 D.Km最小 5．适合于亲脂性物质的分离的吸附剂是（）。 A．活性炭 B.氧化铝 C.硅胶 D.磷酸钙 6．下列哪项酶的特性对利用酶作为亲和层析固定相的分析工具是必需的？（） A.该酶的活力高 B.对底物有高度特异亲合性 C.酶能被抑制剂抑制 D.最适温度高 E.酶具有多个亚基 7．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 8．适合小量细胞破碎的方法是（） 高压匀浆法 B.超声破碎法 C.高速珠磨法 D.高压挤压法 9．盐析法沉淀蛋白质的原理是（） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH 到等电点 10．蛋白质分子量的测定可采用（）方法。 A．离子交换层析 B.亲和层析 C.凝胶层析 D.聚酰胺层析 11．基因工程药物分离纯化过程中，细胞收集常采用的方法（） A．盐析 B.超声波 C.膜过滤 D.层析 12．离子交换剂不适用于提取（）物质。 A．抗生素 B.氨基酸 C.有机酸 D.蛋白质 13．人血清清蛋白的等电点为4.64，在PH为7的溶液中将血清蛋白质溶液通电，清蛋白质分子向（） A ：正极移动；B：负极移动；C：不移动；D：不确定。 14．蛋白质具有两性性质主要原因是（） A：蛋白质分子有一个羧基和一个氨基；B：蛋白质分子有多个羧基和氨基；C：蛋白质分子有苯环和羟基；D：以上都对 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．凝胶色谱分离的依据是（）。 A、固定相对各物质的吸附力不同 B、各物质分子大小不同 C、各物质在流动相和固定相中的分配系数不同 D、各物质与专一分子的亲和力不同 17．非对称膜的支撑层（）。 A、与分离层材料不同 B、影响膜的分离性能 C、只起支撑作用 D、与分离层孔径相同 18．下列哪一项是强酸性阳离子交换树脂的活性交换基团（） A 磺酸基团（-SO3 H） B 羧基-COOH C 酚羟基C6H5OH D 氧乙酸基-OCH2COOH 19．依离子价或水化半径不同，离子交换树脂对不同离子亲和能力不同。树脂对下列离子亲和力排列顺序正确的有（）。 A、Fe3+﹥Ca2+﹥Na+ B、Na+﹥Ca2+﹥Fe3+ C、Na+﹥Rb+﹥Cs+ D、Rb+﹥Cs+﹥Na+ 20．乳化液膜的制备中强烈搅拌（）。
我国制药分离纯化技术现状和发展方向 引言：制药工业关系国计民生。一种好的药品，不仅能治疗疾病，而且能够提高国民的身体素质。大千世界，形形色色的动植物，不计其数的化合物，想要从里面找到能够制成药物的有效成分是一件困难的工作。由于药物的纯度和杂质含量与其药效、毒副作用、价格等息息相关，使得分离过程在制药行业中的地位和作用非常重要。因此，制药分离纯化技术在制药工业中具有举足轻重的地位。 一、现状 制药分离过程主要利用待分离的物质中的有效活性成分与共存杂志之间在物理、化学及生物学性质上的差异进行分离，是一个复杂的过程。 近年来，我国的医药产业虽然得了比较大的发展，但是在制药过程上并没有取得重大突破，与发达国家仍有很大的差距。其原因是多方面的，但最主要的原因来自于生产过程中的工艺技术和装备问题，药品提取分离纯化过程作为医药生产过程中最关键的环节，自然而然的成为了首要原因。 目前，在我国制药领域，很多先进的提取分离纯化技术已经得到了发展和应用，但是仍然没有成为制药过程中的主导工艺，依然是以传统落后的提取技术为主导，在制药过程中存在着提取分离技术装备简单，工艺流程单一等缺陷。我国目前的分离提取技术还存在很多不足。设计和开发出一个新的生产系统和设备，显得尤为迫切。 制药提取分离技术及其装备关系到三个问题：(1)能否最大限度
地从药材中提取有效成分，但是保证无用的物质不能被同时转移。(2)能否尽量使所提取物质的量相对平均；(3)能否在尽量满足最大产能的情况下，把成本降到最低。简单来说是产率、工艺条件稳定和效率三个问题。这些问题如果能得到有效的解决，就能为后续生产环节制提供良好的生产环境，实现提高生产质量的最终目的，目前，我国大部分所使用的传统提取工艺和装备都难以解决以上的几个问题，生产中仍然以传统落后的工艺技术和装备为主导，提取生产过程中的装备陈旧、工艺流程单一，集成优化和高效节能的成套装备虽然已经开发出来，但是并没有得到广泛应用，因此，充分利用各种先进的提取分离纯化技术，先进的装备的优势以及自动化控制与在线检测系统的优势，开发出先进、适用的中药提取分离技术流程，并使其得到推广和广泛的应用。 传统的分离纯化方法主要有水提醇沉法(水醇法)、醇提水沉法(醇水法)、酸碱法、盐析法、离子交换法和结晶法等。新的分离纯化方法主要有絮凝沉淀法、大孔树脂吸附法、超滤法、高速离心法等。这些新技术的推广应用，降低了生产成本、提高了产品质量，推动了医药的现代化进程，为我国的医药行业走向国际市场奠定了基础。 二、发展方向 我国的医药生产水平与世界先进的药物提取水平差距甚大，影响了我国医药产品在世界药品市场的地位。中国已经加入WTO，国内医药生产企业要想在竞争中赢得主动，必须采用先进的提取分离技术，才可能使我国医药产品生产和销售在国际市场占有更多的份额，
现代生物分离技术及其应用举例生物物质的分离（Bioseparation）是生物工程的一个重要部分。国外文献中，常称之为下游过程（Downstream Process），国内则称之为产品的分离或回收。其目的是把生物反应液，如发酵液或酶反应液内的有用物质分离出来，获得所需的目标成品。 不同的生物产物，其溶解度、分子大小、形状、极性、电荷性质、专一结合位点等理化和生物学性质有或大或小的差异，所以采用适当的分离技术可将其分离纯化。 根据分离过程的基本原理，分离可分机械分离和传质分离两大类。机械分离的对象是非均相物系，是依据物质相态的不同（例如液体、固体），以及依据物质大小、密度的差异进行分离，如过滤、重力沉淀和离心降解等。传质分离的对象主要是均相物系，通常是溶液，可分为速度分离和平衡分离两种。速度分离根据物质溶质在外力作用下产生的移动速度的差异实现分离，亦可称为输送分离，其传质推动力主要有压力差、电位梯度和磁场梯度等，如滤超、反渗透、电渗析、电泳和磁泳等；平衡分离则根据溶质在两相中分配平衡状态的差异实现分离，又称扩散分离法，其传质推动力为偏离平衡态的活度差或浓度差，如蒸馏、蒸发、吸收、萃取、结晶、吸附和离子交换等。对于特定的目标产物，应根据其自身的性质以及共存杂质的特性，选择适宜的分离方法，以
获得最佳分离效果。即在保证目标产物的生物活性不受（或少受）损伤的同时，达到所需的纯度和对回收率的要求，并使回收过程成本最小，以适应大规模工业生产需求。 生物工艺中目前常用的生物分离提纯原理及方法如下表所示： 分离提纯原理分离纯化方法分离对象举例 溶解度的差异 分配系数的差异 分子大小和形状的差异 电荷性质的差异盐析法、等电点沉淀 法、有机溶剂沉淀法、 PEG沉淀法 有机溶剂萃取法、双水 相萃取法、反胶束萃取 法、液膜萃取法、超临 界流体萃取法 离心过滤法、离心沉降 法、超离心法、微滤法、 超滤法、纳滤法、透析 法、凝胶过滤法 离子交换层析法、电泳 法、色谱聚焦法、等电 聚焦法 蛋白质 有机酸、氨基酸、 抗生素、蛋白质、 香料、脂质 菌体、菌体碎片、 细胞、细胞碎片、 蛋白质、核酸、 糖类 蛋白质、氨基酸、 核酸
总结归纳本课程介绍的可用于物质分离纯化的方法，并说出每种方法的原理。 萃取分离法 溶剂萃取法原理： 利用物质在两种互不相溶的液相中分配特性不同而进行的分离 设法使一种溶解于液相的物质传递到另一液相的操作 pH影响分配系数-表观分配系数 双水相萃取原理：利用生物物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行分离的过程 反胶束萃取原理：表面活性剂溶于非极性溶剂中，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，非极性基团在外，极性基团则排列在内，形成一个极性核，此极性核具有溶解极性物质的能力。当含有此种反胶束的有机溶剂与蛋白质的水溶液接触后，蛋白质及其他亲水性物质能够溶于极性核内部的水中，由于周围的水层和极性基团的保护，蛋白质不与有机溶剂接触，从而不会造成失活。 超临界萃取原理：当气体物质处于其临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上时，不会凝缩为液体，只是密度增大，具有许多特殊的物理化学性质：流体的密度接近于液体的密度,粘度接近于气体；在临界点附近,超临界流体的溶解度对温度和压力的变化非常敏感； 固相析出分离法 盐析法原理： 盐析法是利用各种生物分子在浓盐溶液中溶解度的差异，通过向溶液中引入一定数量的中性盐，使目的物或杂蛋白以沉淀析出，达到纯化目的的方法。 破坏双电层：在高盐溶液中，带大量电荷的盐离子能中和蛋白质表面的电荷，使蛋白质分子之间电排斥作用相互减弱而能相互聚集起来。 破坏水化层：中性盐的亲水性比蛋白质大，盐离子在水中发生水化而使蛋白质脱去了水化膜，暴露出疏水区域，由于疏水区域的相互作用，使其沉淀。 有机溶剂沉淀法原理： 1、降低了介质的介电常数，使溶质分子之间的静电引力增加，聚集形成沉淀。 2、水溶性有机溶剂本身的水合作用降低了自由水的浓度，压缩了亲水溶质分子表面原有水化层的厚度，降低了它的亲水性，导致脱水凝集。 等电点沉淀法原理： Pl时分子表面静电荷未零，双电层及水化膜的削弱或破坏，分子间引力增加，溶解度降低。常与盐析法、有机溶剂沉淀法或其他沉淀剂一起配合使用。主要：去除杂蛋白，而不用于沉淀目的物。 成盐沉淀法原理： 1.金属离子沉淀 所用的金属离子，包括Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Ca2+、Ba2+、Mg2+等。 蛋白质和酶分子中因为含有羟基、氨基、咪唑基和硫氢基等，均可以和上述金属离子作用形成盐复合物。 分离沉淀→复合物分解→除金属离子（离子交换或金属螯合剂EDTA） 2.有机酸类复合盐 含氮有机酸如苦味酸、苦桐酸和鞣酸等能够与有机分子的碱性功能团形成复合物而沉析出。工业上用此法制备蛋白质时，需采取较温和的条件，有时还加入一定的稳定剂，以防止蛋白质变性。 亲和沉淀法原理：
生物分离与纯化技术模拟试卷十一答案 装 订 线 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1．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。 2．洗脱：利用适当的溶剂，将树脂吸附的物质释放出来，重新转入溶液的过程。 3．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。 4．疏水层析：是利用表面偶联弱疏水性基团（疏水性配基）的疏水性吸附剂为固定相，根据蛋白质与疏水性吸附剂之间的弱疏水性相互作用的差别进行分离纯化的层析技术。 5．过滤介质：是指能使固一液混合料液得以分离的某一介面，通常指滤布或膜过滤中所用的膜。 二、单选题（每小题1分，共15分） 1．微滤膜所截留的颗粒直径为( A ) A 0.02～10μm B 0.001～0.02μm C <2nm D < 1nm 2．关于分配柱层析的基本操作错误(D )。 A 装柱分干法和湿法两种 B 分配柱层析法使用两种溶剂，事先必须先使这两个相互相饱和 C 用硅藻土为载体，需分批小量地倒入柱中，用一端是平盘的棒把硅藻压紧压平 D 分配柱层析适用于分离极性比较小、在有机溶剂中溶解度大的成分，或极性很相似的成分。 3．在酸性条件下用下列哪种树脂吸附氨基酸有较大的交换容量 （ C ） A ．羟型阴 B ．氯型阴 C ．氢型阳 D ．钠型阳 4．下列哪项不是常用的树脂再生剂（ D ） A 1％～10％HCl B H2S04、 C NaCl 、 D 蒸馏水 5．亲和层析的洗脱过程中，在流动相中加入配基的洗脱方法称作 （ C ） A 、 阴性洗脱 B 、 剧烈洗脱 C 、竞争洗脱 D 、非竞争洗脱 6．活性炭在下列哪种溶剂中吸附能力最强？ （ A ） A 、水 B 、甲醇 C 、乙醇 D 、三氯甲烷 7．在一定的pH 和温度下改变离子强度（盐浓度）进行盐析，称作 ( A ) A 、KS 盐析法 B 、β盐析法 C 、重复盐析法 D 、分部盐析法 8．在超滤过程中，主要的推动力是 （ C ） A 、浓度差 B 、 电势差 C 、压力 D 、重力 9．在选用凝胶层析柱时，为了提高分辨率，宜选用的层析柱是 （A ） A 、粗且长的 B 、粗且短的 C 、细且长的 D 、细且短的 10．如果用大肠杆菌作为宿主细胞，蛋白表达部位为周质，下面哪种细胞破碎的方法最佳？ （ C ） A.匀浆法 B.超声波法 C. 渗透压休克法 D. 冻融法 11．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 12．磺酸型阳离子交换树脂可用于分离（E ） A 、强心苷 B 、有机酸 C 、醌类 D 、苯丙素 E 、生物碱 13．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 14．洗脱体积是（C ）。 A 、凝胶颗粒之间空隙的总体积 B 、溶质进入凝胶内部的体积 C 、与该溶质保留时间相对应的流动相体积 D 、溶质从柱中流出时所用的流动相体积 15．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 三、判断题（每小题1分，共10分） 1．伯胺基在pH<7的溶液中使用。（√ ） 2．阴树脂易受有机物污染，可用有机溶剂浸泡或淋洗。（× ） 3．吸附力较弱的组分，有较低的Rf 值。（× ） 4．凝胶柱层析可进行生物大分子分子量的测定。（√ ） 5．等密度梯度离心中，梯度液的密度要包含所有被分离物质的密度。（√ ） 6．疏水柱层析可直接分离盐析后或高盐洗脱下来的蛋白质、酶等生物大分子溶液（√ ） 7．采用溶剂提取法提取中草药有效成分时，选择溶剂的原则是“相似相溶原则”。 （ √ ） 8．丙酮，介电常数较低，沉析作用大于乙醇，所以在沉析时选用丙酮较好。（×） 9．中性多糖类药物常用水作溶剂来提取，也可用水浸煮，也可以用冷水浸提。（ ∨ ） 10．有机溶剂（如胍、乙醇、尿素和异丙醇等）可以削弱疏水分子间的相互作用。可以用于任何规模的细胞破碎。（√ ）
生物物质分离 一、名词解释 1. 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? 2. 亲和层析：是利用生物活性物质之间的专一亲和吸附作用而进行的层析方法。 3. 萃取：利用溶质在互不相溶的两相中溶解度（或分配系数）的不同而使溶质得到纯化或浓缩的技术。 2.预处理及固液分离 （1 ）发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？ 目的： 1）改变发酵液的物理性质，提高从悬浮液中固形物沉降的速率； 2）尽可能使产物转入便于后处理的某一相中（多数是液相）， 3）去处发酵液中部分杂质，以便后续工序的顺利进行。 方法：①加热法：②调节悬浮液的pH值,；③凝聚和絮凝；④使用惰性助滤剂。 2、绘制结晶过程中饱和曲线和过饱和曲线图，并简述其意义。 结晶过程中的饱和温度曲线和不饱和温度曲线的简图如下图所示： S-S曲线为饱和温度曲线，在其下方为稳定区，在该区域溶液为不饱和溶液，不会自发 结晶； T-T曲线为过饱和温度曲线，在其上方为不稳定区，能够自发形成结晶； S-S曲线和T-T曲线之间为亚稳区，在该区域，溶液为过饱和溶液，但若无晶种存在，也不能自发形成晶体。 二、填空题 1、高效液相色谱分离方法中，液-液色谱是以_液体_作为流动相；以_固定在固 相载体表面的液体_______ 作为固定相。 2、完整的萃取操作过程一共分三个步骤，分别为萃取，洗涤和反萃取 3、离子交换树脂的组成：载体，活性基团和可交换离子。 4、根据分离机理的不同，色谱法可分为吸附色谱，分配色谱，离子交换色谱，凝胶色谱。 5、双相电泳中，第一相是 6、物料中所含水分可分等电凝胶；第二相是凝胶电泳。 化学结合水，物理结合水，机械结合水三种； 7、电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是—引发剂________________ ;甲叉双丙 烯酰胺的作用是交联剂__________ ；TEMED勺作用是_增速剂____________ 。 9、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。 10、电泳过程中，加入溴酚兰的目的是_指示蛋白的迁移位置_。 11、吸附剂按孔道结构区分—多孔型___________ 介质和—凝胶—介质。 12、常用的工业起晶方法：自然起晶法、刺激起晶、晶种起晶法
生物分离与纯化技术模拟试卷五答案 装 订 线 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1．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 2．固相析出技术：利用沉析剂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。 3．乳化液膜系统：乳化液膜系统由膜相、外相和内相三相组成，膜相由烷烃物质组成，最常见的外相是水相，内相一般是微水滴。 4．反相色谱：是指固定相的极性低于流动相的极性，在这种层析过程中，极性大的分子比极性小的分子移动的速度快而先从柱中流出。 5．等电点：是两性物质在其质点的净电荷为零时介质的pH 值,溶质净电荷为零，分子间排斥电位降低，吸引力增大，能相互聚集起来，沉淀析出，此时溶质的溶解度最低。 二、单选题（每小题1分，共15分） 1．在蛋白质初步提取的过程中，不能使用的方法（C ）。 A 、双水相萃取 B 、超临界流体萃取 C 、有机溶剂萃取 D 、反胶团萃取 2．离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂，通过（A ）将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上。 A 、静电作用 B 、疏水作用 C 、氢键作用 D 、范德华力 3．丝状（团状）真菌适合采用（A ）破碎。 A 、珠磨法 B 、高压匀浆法 C 、A 与B 联合 D 、A 与B 均不行 4．真空转鼓过滤机工作一个循环经过（A ）。 A 、过滤区、缓冲区、再生区、卸渣区 B 、缓冲区、过滤区、再生区、卸渣区 C 、过滤区、缓冲区、卸渣区、再生区 D 、过滤区、再生区、缓冲区、卸渣区 5．阴离子交换剂（C ）。 A 、可交换的为阴、阳离子 B 、可交换的为蛋白质 C 、可交换的为阴离子 D 、可交换的为阳离子 6．凝胶色谱分离的依据是（B ）。 A 、固定相对各物质的吸附力不同 B 、各物质分子大小不同 C 、各物质在流动相和固定相中的分配系数不同 D 、各物质与专一分子的亲和力不同 7．依离子价或水化半径不同，离子交换树脂对不同离子亲和能力不同。树脂对下列离子亲和力排列顺序正确的有（A ）。 A 、Fe3+>Ca2+>Na+ B 、Na+ >Ca2+> Fe3+ C 、硫酸根>柠檬酸根>硝酸根 D 、硝酸根>硫酸根>柠檬酸根 8．乳化液膜的制备中强烈搅拌（B ）。 A 、是为了让浓缩分离充分 B 、应用在被萃取相与W/O 的混合中 C 、使内水相的尺寸变小 D 、应用在膜相与反萃取相的乳化中 9．盐析法纯化酶类是根据（ B ）进行纯化。 A.根据酶分子电荷性质的纯化方法 B.调节酶溶解度的方法 C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法 D.根据酶分子专一性结合的纯化方法 10．以下哪项不是颗粒在离心力场中受到的力（ C ） A.离心力 B. 向心力 C.重力 D. 阻力 11．关于精馏回流比控制，对于一定的分离任务，以下正确的两项是（A ） A 、若回流比变大，则精馏能耗增大； B 、若回流比变大，则精馏能耗减小； C 、若回流比变大，则所需理论塔板数变大； D 、若回流比变小，则所需理论塔板数变小。 12．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 13．蛋白质溶液进行有机溶剂沉淀，蛋白质的浓度在（A ）范围内适合。 A. 0.5％～2％ B1％～3％ C. 2％～4％ D. 3％～5％ 14．超滤技术常被用作（C ） A. 小分子物质的脱盐和浓缩 B 小分子物质的分级分离 C. 小分子物质的纯化 D.固液分离 15．通过改变pH 值从而使与离子交换剂结合的各个组分被洗脱下来，可使用（A ） A. 阳离子交换剂一般是pH 值从低到高洗脱 B 阳离子交换剂一般是pH 值从高到低洗脱 C. 阴离子交换剂一般是pH 值从低到高 D. 以上都不对 三、判断题（每小题1分，共10分） 1．溶剂萃取中的乳化现象一定存在。（×） 2．用冷溶剂溶出固体材料中的物质的方法又称浸煮。（× ） 3．在生物制剂制备中，常用的缓冲系统有磷酸盐缓冲液；碳酸盐缓冲液；盐酸盐缓冲液；醋酸盐缓冲液等。（× ） 4．蛋白质变性，一级、二级、三级结构都被破坏。（× ） 5．不同高分子化合物的溶液相互混合可形成两相或多相系统，如葡聚糖与聚乙二醇（PEG ）按一定比例与水混合后，溶液先呈浑浊状态，待静置平衡后，逐渐分成互不相溶的两相，上相富含PEG ，下相富含葡聚糖。（√ ） 6．离子交换剂可以分为3部分：高分子聚合物基质、电荷基团和被交换离子。（× ） 7．由于pH 值可能对蛋白的稳定性有较大的影响，故一般通常采用改变离子强度的梯度洗脱（√ ） 8．盐析一般可在室温下进行，当处理对温度敏感的蛋白质或酶时，盐析操作要在低温下（如0℃～4℃）进行。 （√ ） 9．采用凝胶过滤分离蛋白质主要取决于蛋白质分子的大小，先将蛋白质混合物上柱然后进行洗脱，小分子的蛋白质由于所受排阻力较小首先被洗脱出来。( × ) 10．树脂使用后不可再回收。（×）
（生物科技行业）生物分离与纯化技术复习重点
生化分离技术复习重点 1.生化分离，生化分离技术的基本步骤 生物分离与纯化的目的是从微生物发酵液，酶反应产物，动植物细胞培养和生物体本身分离并纯化对人类有用的，符合质量要求的各种生物药物和生物制品。 来源：（1）动物脏器（2）血液，分泌物和其它代谢物（3）海洋生物（4）植物（5）微生物 特点：（1）目的产物浓度低，纯化难度大（2）活性物质性质不稳定，操作过程容易失活（3）生物材料中生化组分数量大，分离困难（4）生物材料易变质，保存困难（5）生物产品的质量标准高 基本步骤：原料的选取和预处理，分离提取，精制和成品的制作 2.吸附技术 概念：是指在一定条件下，将待分离的料液（或气体）通入适当的吸附剂中，利用吸附剂对料液（或气体）中某一组分具有选择吸附的能力，使该祖坟富集在吸附剂表面，然后再用适当的洗脱机将吸附的组分从吸附剂上解吸下来的一种分离技术 吸附剂类型：（1）物理吸附（范德华力）（2）化学吸附（电子转移）（3）交换吸附（离子交换） 常用的吸附剂：一类有机吸附剂，如活性炭、纤维素、大孔吸附树脂、聚酰胺等；另一类是无机吸附剂，如氧化铝、硅胶、人造沸石、磷酸钙‘氢氧化铝等。 活性炭吸附规律：对具有极性基团的化合物吸附力较大；对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物；对相对分子质量大的化合物的吸
附力大于相对分子质量小的化合物。 影响吸附的因素：吸附剂的性质；吸附物的性质；吸附条件（温度、PH、盐的浓度）、溶剂的影响。 3.膜分离技术 概念：指物质在推动力作用下由于传递速度不同而得到分离的过程。特点：易于操作；成本低、寿命长；高效；常温下操作无相态的变化，分离精度高，没有二次污染；膜材质的价格高；操作过程中膜面容易被污染；膜的耐药性，耐溶性，耐热性能有限。 类型：渗析；电渗析；微滤；超滤；反渗透；纳滤；气体分离 微孔滤膜清洗和再生方法：将滤膜平放于清洁盛器内，用60℃左右的蒸馏水浸泡，使全部湿润，数小时候（约4小时以）倾去水，再用上法浸泡12小时，使用前再用适量温蒸馏水清洗一次。 微孔滤过膜截留粒子的范围：0.1—10μm的粒子。 4.液膜分离技术 概念：是一种以液膜为分离介质，以浓度差为推动力的分离操作，是属于液—液系统的传质分离过程。 组成：膜溶剂；表面活性剂；流动载体；膜增强剂。 分类：乳状液膜；支撑液膜。 液膜分离步骤：制备液膜；液膜萃取；澄清分离；破乳。 影响因素：液膜乳液成分的影响；乳水比；连续的PH；搅拌速度的影响；料液的浓度和酸度的影响；操作温度的影响；接触时间。应用：分离氨基酸；提取抗生素；提取生物碱；提取蛋白质；分离