生物工程下游技术复习题及解答

《生物工程下游技术》习题集绪论1.下游技术2.技术较适合于胞内活性物质和细胞碎片的分离。

3.技术在获取天然生物物质方面有独特的优势。

4.技术解决了生物大分子对PH、热、有机溶剂、金属离子等敏感的难题。

5.常用于生物大分子物质初步纯化的下游单元操作有：6.常用于小分子物质分离提取的下游单元操作有：7.常用于生物大分子物质高度纯化的下游单元操作有：8.常用于小分子物质高度纯化的下游单元操作有：9.某一目的蛋白在酵母中为分泌表达，该蛋白等电点为4.5,要求从发酵液中纯化得到固态的目的蛋白。

根据所学知识，设计一套较为合理的纯化工艺（画出工艺流程图）。

10.尽量减少分离提取的操作步骤，对于提高总收率是很重要的。

（）下游技术的理论基础1.以物理学过程为基础的分离操作，大致可分为平衡分离操作、拟平衡分离操作、非平衡分离操作。

其中，蒸发与干燥、萃取、结晶、离子交换都是，离心是，膜过滤是。

2.下游分离过程中，选择分离方法的依据是：3.从工程学的角度来说，物性差异越大，作为分离基础的实际利用价值越大。

（）4.分离操作中，属于平衡分离的操作，其最大分离度由平衡关系决定。

（）5.疏水性相互作用6.特异性相互作用预处理和固液分离1.改变发酵液过滤特性的主要方法有哪些？其主要机理如何？2.凝聚和絮凝、混凝3.下游技术对絮凝剂的化学结构的三个要求：、、。

4.发酵液中的高价金属离子，如Ca2+，Fe2+，Mg2+，分别采用、、去除。

5.发酵液中杂蛋白质的常采用、、方法去除。

6.发酵液中固液分离常采用、单元操作，优先考虑。

7.按照过滤机理不同，过滤操作可以分为和。

8.在澄清过滤中，起着主要的过滤作用，在滤饼过滤中，起着主要的过滤作用。

9.常用的离心设备：10.常用的过滤设备：微生物细胞破碎1.常用细胞破碎方法主要有：、、、、。

2. 常用细胞破碎方法(珠磨法、高压匀浆法、超声破碎法、酶溶法、化学渗透法)的原理、特点及适用性。

3. 举例说明采用多种破碎方法相结合提高破碎率的机理。

生物工程下游技术复习题一、基本知识点1、经典的蛋白质测定方法有凯氏定氮法、TCA比浊法、福林-酚法和紫外法。

2、蛋白质分子是含有可带正电荷的氨基、亚氨基、酰氨基等和可带负电荷的羧基、苯酚基、巯基等的两性生物大分子。

3、色谱柱是进行色谱分离的主要场所。

4、色谱，从基质材料的角度来看，可以分为有机基质和无机基质。

5、目前常见的液相色谱填料，按其物理形态，一般分为多孔型、非多孔型和薄壳型三中结构类型。

6、等电聚焦法可以测定蛋白质的等电点，同时又能鉴定蛋白质的纯度。

7、天然人白细胞介素-2（IL-2）由133个氨基酸组成，其中有一个游离半胱氨酸（位于第125位），而第58位和第105位的半胱氨酸形成二硫键，此二硫键为活性所必须，而二硫键的错配对，可降低其生物活性和形成抗原性。

8、带有正电荷的蛋白质分子在电场作用下，向阴极移动。

9、径向色谱应用于生化分离，具有快速、压降低两个明显的优势。

10、羟基磷灰石晶体是骨骼和牙齿等生物体硬组织的主要无机成分，它与生物体组织有特异的亲和力和相容性。

11、肽谱技术是指蛋白质被酶解或化学降解后肽段的分离分析和制备。

12、高速珠磨法中，影响珠磨破碎的操作参数有转速、进料速度、珠子直径与用量、细胞浓度、冷却温度等。

13、超声破碎的效率与声频、声能、处理时间、细胞浓度及菌种类型等因素有关。

14、空化现象是在强声波作用下，让气泡形成，胀大和破碎的现象。

15、切向流过滤又称错流过滤、交叉流过滤、十字流过滤，（cross-flow filtration）就是一种维持恒压下高过滤速度的技术。

16、离子交换法按照其操作方式可以分为间隙式分批操作及柱式洗脱两种。

17、在膜分离过程中，浓差极化与膜污染是经常发生存在的两种现象，也是影响膜分离技术在某些方面应用的拦路虎。

18、泡沫分离技术是一种基于溶液中溶质（或颗粒）间表面活性的差异进行分离的一种方法，表面活性强的物质优先吸附于分散相（气体）与连续相（液面）的界面处，被气泡带出连续相而达到浓缩。

生物工程下游技术习题简答题1、Monod公式的物理意义，公式适用范围答：①其中um是最大生长速率，Ks是monod常数，取决于环境条件（ph，温度，离子强度等）②基本上反映了比生长速率与地物浓度的关系，由ks值又反映了比生长速率与环境的关系③不适合于比较粘稠的发酵液，有不同的模型标示④有两个以上限制性底物，有抑制性第五或产物存在时有不同的模型表示Monod常数等于比生长速率达到最大比生长速度一半时的限制机制浓度对于高密度培养，特别是丝状菌培养过程2、利用为载体进行动物细胞培养的优点表面积/体积比大；微载体悬浮于培养基中，细胞生长环境均已，便于检测和控制；培养基利用率高；采样重演性好；收获过程不复杂；放大较容易；劳动强度小，占用空间小3、膜分离技术的优点：①处理效率发哦，设备以预防大②可在室温或低温下操作，适宜与热敏感物质分离③化学与机械强度最小，减少失活④无相变，省能⑤选择性好，可在分离浓缩的同时达到部分纯化的目的⑥选择合适膜与操作参数，可得到较高的回收率⑦系统可密闭循环，防止外来污染⑧不外加化学物，透过液可循环使用，降低了成本并减少了对环境的污染4、与传统的稀释法和透析法相比，液相色谱复兴的优点①在进样后可很快的出去变性剂②色谱固定相对变形蛋白质的吸附可明显的减少、甚至完全消除变性蛋白质分子在脱离变性环境后的分子聚集，从而避免了沉淀的产生，提高蛋白质复性的质量和活性回收率③在蛋白质复性的同时，课时目标蛋白质与杂蛋白分离达到纯化的目的，使复性和纯化同时进行④便于回收变性剂，降低废水处理成本5、非线性色谱：流动相中的样品浓度与固定相中的样品浓度不成现行的色谱，分析色谱大多属于线性色谱，制备色谱大多属于非线性色谱。

①特点样品的保留值可变：非线性色谱的办离职随样品及其浓度的增加而下降②峰形的不对称性，不是高斯正态分布③色谱峰的风高于浓度不是线性关系，逢高增加的速率随浓度的增加而下降六.做为优良的凝色谱介质应该具备什么基本特点？1.介质本身为惰性物质，不与溶质、溶剂分子发生任何作用；2.应尽量减少介质内含的带电离子基团，以减少特异性吸附，提高蛋白质的收率；3.介质内孔径大小要分布均匀，即孔径分布较窄；4.凝胶珠粒大小均匀；5.介质要有良好的物理化学稳定性及较高的机械强度，易于消毒。

华南师范大学生命科学学院生物工程下游技术考试：考试题型：名词解释（20分）、简答题（35分）、论述题（35分）B卷：一、名词解释（共10小题，每题2分，共20分）：1. 浸取：过程系指出溶媒进入细胞组织溶解、浸取目的产物后，变成浸取液的全部过程。

（知识要点第4页）2.超滤：从小分子溶质或溶剂中，将比较大的溶质分子筛分出来，能截流相对分子量在500以上的高分子的膜分离过程。

（知识要点192页）3.晶体的二次成核：受已存在的宏观晶体的影响而形成晶核的现象。

在二次成核中起决定作用的两种机理：液体剪应力成核和接触成核。

（知识要点352页）4.冷冻干燥：将含水物料冷冻到冰点以下，使水转变为冰，然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。

物料可先在冷冻装置内冷冻，再进行干燥。

但也可直接在干燥室内经迅速抽成真空而冷冻。

升华生成的水蒸气借冷凝器除去。

升华过程中所需的汽化热量，一般用热辐射供给。

（知识要点生物工程设备361页）5.等电点沉淀法：是利用蛋白质在等电点时溶解度最低而各种蛋白质又具有不同等电点的特点进行分离的方法。

（百度）6.热泵蒸发：将蒸发器蒸出的二次蒸汽用压缩机压缩,提高它的压力,使它的压力,使它的饱和温度提高到溶液的沸点以上,然后送入蒸发器的加热室作为加热蒸汽,二次蒸汽压缩机称为热泵,这种方法称为热泵蒸发。

（知识要点381页）7.双水相萃取：利用组分在两个互不相溶的水相间分配的差异而达到分离的萃取技术。

（知识要点：王巧娥,傅博强,王小如著.甘草深加工技术.北京：中国轻工业出版社.2011.第52-53页.）8降膜式蒸发器：原料液由加热管的顶部经分配器导流进入加热管，沿管壁成膜状向下流。

液体的运动是靠本身的重力和二次蒸汽运动的拖带力的作用，其下降的速度比较快，因此成膜的二次蒸汽流速可以较小，对黏度高的液体也较易成膜，并被蒸发浓缩。

气液混合物由加热管底部进入分离室，经汽液分离后，二次蒸汽由分离室顶部逸出，完成液则从底部排出。

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．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．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。

4．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5．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6．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7．沉降：是指当悬浮液静置时，密度较大的固体颗粒在重力的作用下逐渐下沉，这一过程成为沉降8．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。

1．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。

2．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3．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。

4．临界胶团浓度：将表面活性剂在非极性有机溶剂相中能形成反胶团的最小浓度称为临界胶团浓度，它与表面活性剂种类有关。

5．胶团：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。

1．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。

2．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。

第一章绪论下游技术: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源料，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，通常称为下游技术，也称为下游工程或下游加工过程。

清洁生产(Cleaner Production)：是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。

它包括三方面内容，即清洁生产工艺(技术)、清洁产品、清洁能源。

清洁生产工艺是生产全过程控制工艺，包括节约原材料和能源，淘汰有毒害的原材料，并在全部排放物和废物离开生产过程以前，尽最大可能减少它们的排放量和毒性，对必须排放的污染物实行综合利用，使废物资源化。

第二章下游技术的理论基础利用物质性质上的差异，可以区分不同的物质，并可对包含多种成分的混合物进行分离和精制。

分类：以物理学过程为基础的分离操作，大致可分为以下三类，（1）平衡分离过程（2）拟平衡(速度差)分离操作（3）非平衡分离操作流体在分离场内的传递现象可用经典流体力学中动量（通量）传递，热量（通量）传递，和质量（通量）传递规律和作用于分离场外的外加势能来描述。

下游技术中的生物学过程（一)特异性相互作用(锁钥关系）生物分离过程的作用特征是生物高分子的特异性相互作用。

生物高分子能分辨特定物质，再与其可逆性结合，这种现象是非常排他性的、特异性的结合。

有时也被称为生物亲和力。

具有特异性相互作用的高分子主要有：酶、抗体、植物凝血素、抗生物素蛋白等结合性蛋白、肝素、明胶、核苷酸等。

（1）离子间的相互作用：氨基酸侧链的电荷引起的静电作用（2）氢键结合：配体含或原子，能和结合部位之间形成氢键（3）硫水性相互作用：配体上的非极性基团与结合部位侧面的非极性部分存在硫水性相互作用（4）对金属原子配位：结合部位的一部分和配体的一部分在同一金属上配位（5）弱共价键结合：醛基和羟基间形成半缩醛可逆性结合作用（除共价结合外）（二）亲和色谱（Affinity Chromatography）利用某些生物物质之间特异的亲和力进行选择性分离的色谱技术。

11级生物工业下游技术复习第一章绪论一、生物分离技术的基本路线？二、主要生物分离技术的分离原理？三、生物分离技术的特点？四、生产中怎样选取生物分离技术手段？第二章下游技术的基础理论1．对生物产品进行分离的理论依据有那三个方面？2．化学性分子识别和生物学的特异性相互作用的相似和区别？第三章发酵液预处理一、名词解释1．凝聚： 2．絮凝： 3．过滤： 4．离心沉降： 5．离心过滤： 6．助滤剂： 7．沉降：二、单项选择1．真空转鼓过滤机工作一个循环经过（）。

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2．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（）A.重力B. 压力C.浮力D. 阻力3．以下哪项不是颗粒在离心力场中受到的力（）A.离心力B. 向心力C.重力D. 阻力4．颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（）A.越小B.越大C.不变D.无法确定5．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6．下列物质属于絮凝剂的有（）。

A、明矾B、石灰C、聚丙烯类D、硫酸亚铁三、判断对错1．助滤剂是一种可压缩的多孔微粒。

（）2．通过加入某些反应剂是发酵液进行预处理的方法之一。

（）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。

（）四、填空1．发酵液常用的固液分离方法有（）和（）等。

2．为使过滤进行的顺利通常要加入（）。

3．工业离心设备从形式上可分为（），（），（），等型式。

4.典型的工业过滤设备有（）和（）。

5．常用离心设备可分为（）和（）两大类；五、简答1．改变发酵液过滤特性的主要方法有哪些？其简要机理如何？2．除去发酵液中杂蛋白的常用方法有哪些？3．试述生物工业中常用固液分离设备的原理、特点及适用范围？第四章细胞破碎一、名词解释1.超声波破碎法2.酶解法二、单项选择1．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2．丝状（团状）真菌适合采用（）破碎。

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．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．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。

4．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5．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6．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7．沉降：是指当悬浮液静置时，密度较大的固体颗粒在重力的作用下逐渐下沉，这一过程成为沉降8．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。

1．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。

2．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3．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。

4．临界胶团浓度：将表面活性剂在非极性有机溶剂相中能形成反胶团的最小浓度称为临界胶团浓度，它与表面活性剂种类有关。

5．胶团：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。

1．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。

2．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。

生物工程下游技术作业及答案第三章1 凝聚:是指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。

2 絮凝：是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成絮凝团的过程。

3 为有利于发酵液过滤可采用哪些方法来改变发酵液过滤特性？其简要机理如何？答：可通过以下几个方式：（1）降低液体粘度(加水稀释法和加热法)；（2）调节pH；（3）凝聚与絮凝；（4）加入助滤剂；（5）加入反应剂。

4 杂蛋白是发酵液中主要杂质，常用的除去方法有哪些？答：沉淀法；变性法；吸附法。

第四章1 细胞破碎：是指选用物理、化学、酶或机械的方法来破坏细胞壁或细胞膜。

2 细胞破碎有哪些方法？简述他们的基本原理。

答：固体剪切法；液体剪切法；超声波法；其他方法。

3 高压匀浆法与球磨法比较？答：1、高压匀浆法操作参数少，易于确定，适于大规模操作，而球磨法操作参数多，一般凭经验估计，在大规模操作中，夹套冷却控温难度较大。

2、球磨机连续操作时兼具破碎和冷却双重功能，减少了产物失活的可能性，而高压匀浆机需配备换热器进行级间冷却。

3、球磨法破碎在适当条件下一次操作即可达到较高的破损率，而高压匀浆法往往需循环2-4次才行。

4、球磨机适合于各种微生物细胞的破碎，而高压匀浆机不适合丝状真菌及含有包含体的基因工程菌。

第六章1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，并高于主体中浓度的现象。

2 膜的污染：随着操作时间的增加，膜透过流速的迅速下降，溶质的截留率也明显下降，这一现象被称为膜的污染。

3 简要说明各种膜（超滤膜、微孔过滤膜和纳米过滤膜）的特点及用途？答：超滤膜：能截留相对分子质量500以上的高分子的膜，应用于大分子产品，主要是酶及蛋白类产品。

微孔过滤膜：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。

主要用于无菌液体的生产，反渗透及超过滤的前处理。

（生物科技行业）生物工业下游技术复习题1什么是下游技术？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生物工业下游技术的工作领域是什么？物质分离、产品再加工生物工业下游技术的原料特征是什么？1、粗料发酵，质、悬浮物多。

2、分子量及分子结构差异大。

3、易受各种分离操作的影响。

4、原料和发酵操作不稳定，各批次间成分变化大生物制品分离过程可以划分成那几个阶段？各阶段的任务是什么？.1、预处理和固液分离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）除去与产物性质差异较大的杂质，为后到精制工序创造有利条件3、精制（高度纯化）除去与产物物理化学性质比较接近的杂质4、成品制备获得产品生物制品分离过程的确定应注意哪些问题？1、目的物是胞内物质还是胞外物质2、原料中产物和主要杂质浓度3、产物和主要杂质的物理化学特性差异4、产品的用途和质量标准5、产品的市场价格6、废物的处理方法2平衡分离过程：建立在相平衡关系上的。

利用相的组成差别进行混合物体系的分离。

拟平衡分离过程：混合物体系之外加一个势能场，在它的作用下，形成分离场。

使被分离物在分离场的端面上浓缩，或者在分离场内形成一个稳定的浓度分布。

传递通量：流体在分离场内的传递现象可用经典流体力学中动量（通量）传递、热量（通量）传递和质量（通量）传递规律和作用于分离场的外加势能场来描述。

特异性结合：分子识别是指提取介质与目的物的关系就象钥匙和锁孔的关系。

分离的准确度和精确度都大大提高，这对于低浓度、高附加值的目的物分离意义特别重要。

在下游过程中，如何利用化学过程？1）生成难溶盐或沉淀物的反应2）生成络合物或螯合某些金属离子的反应等3）在医药、食品、化工等行业具有广泛市场的山梨醇和木糖醇可以通过葡萄糖和木糖经金属镍催化加氢工艺（高压）获得。

4）在某些发酵产品或天然物质中，利用有机化学反应生成有特殊用途或更有价值的衍生物等方面的研究也较活跃。

第三章 发酵液预处理与固液分离1.加水稀释法 （稀释后要过滤速率提高的百分比要大于加水量）1.降低液体黏度2.加热法2.调整PH （如利用蛋白质的等电点）3.凝聚：在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。

过滤特性改变 凝聚值越小，凝聚能力就越强絮凝：在有些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。

混凝：包括上述两种方法。

4.加入助滤剂 （最常见的是硅藻土）5.加入反应剂1. Ca 2+: 加草酸钠除杂 Mg 2+ :加三聚磷酸钠 C a 2+ ：加黄血盐1.沉淀法2.杂蛋白的除去： 2.变性法 （有加热法，调PH ，加酒精，丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。

）3.吸附法 (加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白而除去)1.离心 公式：Q=v ω2Zg d v L S •−=μρρ18)(2固液分离手段 θπctg r r gn Z )(323132−=2.过滤 （1）板框过滤机 （适合固体含量在１％—１０％的悬浮液的分离）（２）真空转鼓过滤机 （适合固体含量大于１０％） （３）硅藻土过滤机 （适合固体含量小于０．１％）第五章细胞破壁细胞破壁１．破壁方法：（１）珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠，石英砂，氧化铝等研磨剂一起快速搅拌或研磨，研磨剂，珠子与细胞之间的互相剪切，碰撞，使细胞破碎。

（2 ）高压匀浆法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎。

是大规模细胞破碎的常用方法。

（3）超声破碎法（适合实验室用）（4 ）酶溶法1 .外加酶法2. 自溶法（1）加热法（2）干燥法（5）化学渗透法2.破碎率的测定（1）直接测定法破碎前利用显微镜计数器直接计数破碎后用染色的方法把破碎的细胞与未受损的细胞分开。

即可直接计算破碎率。

（2）目的产物测定法通过测定破碎液中目的产物的释放量来估算破碎率。

（3）导电率测定法根据导电率随着破碎率的增加而呈线性增加第五章．溶剂萃取与浸取一、溶剂萃取过程的理论基础：——是把目标物质从第一个液相中依靠更强大的溶解力抽提到第二个液相中。

⽣物⼯业下游技术习题（附答案）⽣物⼯业下游技术习题第⼀章绪论1、何为⽣化分离⼯程？其主要研究那些内容？下游加⼯过程（下游技术）：对由⽣物界⾃然产⽣的或由微⽣物发酵过程、动植物细胞组织培养或酶反应过程等各种⽣物⼯业⽣产过程获得的⽣物原料（发酵液、培养液、反应液），经提取分离、加⼯精制成有关⽣物化⼯产品的过程（技术）。

由不同⽣物化⼯单元操作组成。

研究内容：产品的分离纯化，从混合物（发酵液等）中⽤最低的投⼊，获得最⾼的产出（产物的⾼得率、⾼纯度）。

2、试述⽣物技术下游加⼯过程的特点及应遵循的原则。

特点：发酵液等为复杂多相系统，属⾮⽜顿性液体，成分复杂多样，固液分离困难。

产物起始浓度低（发酵液起始浓度较低⽽杂质⼜较多），常需多步纯化操作；产物（⽣物物质）通常很不稳定：遇热、极端pH、有机溶剂会引起失活或分解；发酵或培养都是分批操作，⽣物变异性⼤，各批发酵液不尽相同，下游加⼯应有弹性；发酵液不宜久存，应尽快提取。

原则：时间短；温度低；pH适中（在⽣物物质的稳定范围内）；严格清洗消毒。

基因⼯程产品，⽣物安全问题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、简述⽣化分离⼯程的发展趋势。

操作集成化(减少步骤，提⾼收率）；⽅法集成化；⼤分⼦与⼩分⼦分离⽅法的相互渗透；亲和技术的推⼴使⽤和配基的⼈⼯合成；优质层析介质的开发；基因⼯程对下游过程的影响；发酵与提取相耦合。

5、简述⽣物技术下游加⼯过程的⼀般流程。

按⽣产过程划分，下游技术⼤致分为4个阶段：a)预处理（发酵液或培养液的预处理和固液分离)；b)提取（初步分离纯化）；c)精制（⾼度纯化）；d)成品加⼯（最后纯化）；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？预处理：a)预处理⽬的：改变发酵液的性质，利于固液分离。

b)⽅法：采⽤酸化、加热、以降低发酵液的粘度；或加⼊絮凝剂，使细胞或溶解的⼤分⼦聚结成较⼤颗粒。

⽬的：分离菌体和其他悬浮颗粒，除去部分可溶性杂质和改变滤液性质，利于提取精制后续⼯序的顺利进⾏；菌种不同、发酵液特性不同，预处理⽅法选择也不同。

答案仅供参考1.从生物工程概念及学科分支着手，分析生物工程下游技术的概念。

生物工程是分子遗传学、微生物学、细胞生物学、生物化学、化学工程和能源学等各学科的结合，应用于医药、食品、农林、园艺、化工、冶金、采油、发酵罐新技术和新底物的环保等方面的工程技术；生物工程下游技术就是研究，应用和设计生物产品的提取、分离、纯化、精制及加工工艺，使其变为产品的一门学科。

2.谈谈生物工程下游技术课程主要研究哪些问题？在整个生物工程技术领域的地位如何？有何作用？研究生物工程产品的提取、分离、纯化、精制加工等技术的基本原理和方法。

下游技术是生物制品产业化的必经之路和关键所在，直接影响产品的质量和成本。

作用是可以培养对生物产品的分离，纯化技术的掌控和应用能力，以及对生物物质提纯最佳方案的设计能力。

3.生物工程下游技术处理对象有哪些特点？目标物质浓度低、组分复杂、产物稳定性差、质量要求高（纯度、卫生和生物活性）4.原料中目的物的浓度与产品价格是否有关联？目的物浓度越低，产品的价格就越高5.提取步骤数及各步收率对总收率有何影响？提取步骤数越多，最终的总收率就越低6.通过查阅资料，介绍生物工程发展史。

第一阶段：古代酿造业，不存在下游技术一说，主要产品是酒、酱油、醋之类的发酵产品。

第二阶段：近代酿造业，可以进行过滤、蒸馏、精馏等简单的单元操作，主要产品是丙酮、丁醇等无活性的小分子物质。

第三阶段：可以进行目前大部分的化工单元操作，主要产品是抗生素、多糖、蛋白质等具有一定生物活性的大分子物质。

第四阶段：现代生物工业，可以进行各种新型分离技术（色谱、萃取等），主要产品是基因工程的高附加值产品。

7.介绍生物下游技术的一般流程，划分依据是什么？1.预处理（固体细胞与液体发酵液）2.提取（初步分离）3.精制（高度纯化）4.成品制作（最后加工，层析、电泳等）划分依据一般是分离产物的物相，分离物的大小，难度，方法等。

8.生物下游分离与化工分离有何区别？生物下游分离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，基因工程产品，一般要求在密封环境下操作。

《生物工程下游技术》复习题韶关学院生科院一、名词解释1、连续培养反应器：不断地往反应器中加入营养物，利用罐中的菌体增殖得到产物，并不断采出。

在良好的控制下，罐内菌体的增殖速度可以与采出速度相同而达到稳态。

2、菌体比生长速率（μ）：单位浓度菌体在一定条件下引起的反应速率, 其值反映了培养菌体增长的能力, 受菌株及各种物理化学环境的影响. 表示为μ=dx/x.dt3、得率系数：两种物质得失之间的计量比。

Yx/s,Yp/s4、贴壁培养: 贴壁依赖性细胞在培养中要贴附于壁上才能迅速铺展,开始有丝分裂并迅速进入对数生长期,这种培养方式就叫贴壁培养.多数动物细胞的培养都采取这种方式.5、蛋白质的复性：包含体蛋白质溶解于变性剂溶液中，呈变性状态，所有的氢键、疏水键全部被破坏，疏水侧链完全暴露，但一级结构和共价键不被破坏，当除去变性剂后，一部分蛋白质可以自动折叠成具有活性的正确构型，这一折叠过程称为蛋白质复性。

6、浓差极化：指在分离过程中，料液中的溶剂在压力驱动下透过膜，溶质被截留，于是在膜表面与临近膜面区域浓度越来越高。

在浓度梯度作用下，溶质由膜面向本体溶液扩散，形成边界层，使流体阻力与局部渗透压增加，从而导致溶剂透过量下降。

溶剂向膜面流动引起溶质向膜面的流动，这种流动如果与浓度梯度所驱动的溶质向本体溶液扩散的速度平衡时，在膜面附近就形成一个稳定的浓度梯度区，这一区域就称为浓度极化边界层，这一现象称为浓差极化。

浓差极化是一个可逆的过程；7、膜污染：物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化的现象。

8、排阻色谱（Size exclusion chromatography，SEC）：又称凝胶色谱或凝胶渗透色谱，是利用被分离物质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同，以使组分分离。

常用的填料有分子筛、葡聚糖凝胶、微孔聚合物、微孔硅胶或玻璃珠等，可根据载体和试样的性质，选用水或有机溶剂为流动相。

《生物工程下游技术》复习资料一、名词解释1. 凝聚：指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。

2. 絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。

3. 助滤剂：是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。

4. 浸取：也称之为浸出，用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程。

5. 超临界流体（SF）：是指某种气体（液体）或气体（液体）混合物在操作压力和温度均高于临界点时，使其密度接近液体，而其扩散系数和黏度均接近气体，其性质介于气体和液体之间的流体。

6. 反胶团：是两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水性基团自发的向内聚集而成，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，并具有热力学稳定的有序构造。

7. 浓差极化：浓差极化是指，当水透过膜并截留盐时，在膜表面会形成一个流速非常低的边界层，边界层中的盐浓度比进水本体溶液盐浓度高，这种盐浓度在膜面增加的现象叫做浓差极化。

8. 膜：即死膜，人工合成的无生命的膜，是指分隔两相界面，并以特定形式限制和传递各种化学物质。

9. 超滤：以压力差为推动力，以多孔小薄膜为过滤介质，按粒径选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。

10. 软水：利用钠型阳离子交换树脂去除钙、镁离子后的水。

11. 色谱分离：色谱分离也称为色层分离或层析分离，在分析检测中则常称为色谱分析。

它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(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固定相和流动相中；当多组分混合物随流动相流动时、由于各组分物理化学性质的差别，而以不同的速率移动，使之分离。

12. 结晶：当溶质从液相中析出时，形成晶形物质的过程称为“结晶”。

13. 干燥：常指借热能使物料中水分(或溶剂)气化，并由惰性气体带走所生成的蒸气的过程。

生物工业下游技术习题第一章绪论1、何为生化分离工程？其主要研究那些内容？下游加工过程（下游技术）：对由生物界自然产生的或由微生物发酵过程、动植物细胞组织培养或酶反应过程等各种生物工业生产过程获得的生物原料（发酵液、培养液、反应液），经提取分离、加工精制成有关生物化工产品的过程（技术）。

由不同生物化工单元操作组成。

研究内容：产品的分离纯化，从混合物（发酵液等）中用最低的投入，获得最高的产出（产物的高得率、高纯度）。

2、试述生物技术下游加工过程的特点及应遵循的原则。

特点：发酵液等为复杂多相系统，属非牛顿性液体，成分复杂多样，固液分离困难。

产物起始浓度低（发酵液起始浓度较低而杂质又较多），常需多步纯化操作；产物（生物物质）通常很不稳定：遇热、极端pH、有机溶剂会引起失活或分解；发酵或培养都是分批操作，生物变异性大，各批发酵液不尽相同，下游加工应有弹性；发酵液不宜久存，应尽快提取。

原则：时间短；温度低；pH适中（在生物物质的稳定范围内）；严格清洗消毒。

基因工程产品，生物安全问题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、简述生化分离工程的发展趋势。

操作集成化(减少步骤，提高收率）；方法集成化；大分子与小分子分离方法的相互渗透；亲和技术的推广使用和配基的人工合成；优质层析介质的开发；基因工程对下游过程的影响；发酵与提取相耦合。

5、简述生物技术下游加工过程的一般流程。

按生产过程划分，下游技术大致分为4个阶段：a)预处理（发酵液或培养液的预处理和固液分离)；b)提取（初步分离纯化）；c)精制（高度纯化）；d)成品加工（最后纯化）；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？预处理：a)预处理目的：改变发酵液的性质，利于固液分离。

b)方法：采用酸化、加热、以降低发酵液的粘度；或加入絮凝剂，使细胞或溶解的大分子聚结成较大颗粒。

目的：分离菌体和其他悬浮颗粒，除去部分可溶性杂质和改变滤液性质，利于提取精制后续工序的顺利进行；菌种不同、发酵液特性不同，预处理方法选择也不同。

第三章 细胞破碎、蛋白质复性及固液分离
*包含体? 主要由蛋白质构成，其中大部分是基因表达产物,产 物的一级结构是正确的，但立体结构是错误的，故 无活性。通常为固体颗粒。 泡沫分离法? 是一种基于溶液中溶质（或颗粒）间表面活性的 差异进行分离的一种方法，表面活性强的物质优 先吸附于分散相（气相）与连续相（液相）的界
面处，被气泡带出连续相而达到分离。
稀释复性? 将溶液稀释，导致变性剂的浓度降低，蛋白 质开始复性。 透析复性? 将溶液对水或缓冲液透析，变性剂透过膜被 除去，里面的蛋白开始复性。时间较长，易 形成蛋白质沉淀。 临界胶团浓度? 表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓度。
包含体的成分及形成的原因?
• 包含体（inclusion body）：重组蛋白质的高效表达 常常导致其在胞内发生错误折叠和聚集，形成包含 体。 • 包含体主要由蛋白质构成，其中大部分是基因表达 产物；产物的一级结构是正确的，但立体结构是错 误的，故无活性。 • 一般认为包含体的形成主要原因是蛋白质本身具有 易于聚集沉淀的性质，或表达产物周围的物理环境 （如温度、离子组成）不适或缺少某些折叠辅助因 子（如分子伴侣）的作用。 • 在大多数情况下，包含体的形成是蛋白质过量表达 的结果，而与蛋白质的种类和表达系统无关。
①加热。不仅使蛋白质变性，同时降低液体粘度， 提高过滤速率。 ②调PH； ③加有机溶剂如酒精、丙酮等。
（3）吸附法 加入某些吸附剂或沉淀剂吸 附杂蛋白而除去。
*发酵液预处理的目的是什么？主要有那几 种方法？ 预处理的目的： • 分离细胞、菌体和其它悬浮颗粒（细胞 碎片、核酸和蛋白质的沉淀物）， • 除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质， 以利于后继各步操作。 调酸（等电点）、热处理、电解质处理、 添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加 反应剂及添加助滤剂等。