生物分离工程总结 课后思考题

⽣化分离技术思考题答案解析1-6章⽣化分离技术思考题答案解析⽣化分离第⼀章1. 简述⽣化分离技术在⽣物技术中的地位和主要作⽤。

2.⽣化分离技术的主要种类及特点。

种类：细胞破碎(cell disruption) 、沉淀分离(precipitation) 膜过滤(membrane filtration) 层析分离(chromatography)、电泳分离(electrophoresis)、离⼼分离（centrifugation）特点：成分复杂、含量甚微、易变性，破坏、具经验性、均⼀性的相对性3．何谓⽣化分离技术的集成化概念？请举例加以说明。

1) 利⽤已有的和新近开发的⽣化分离技术，将下游过程中的有关单元进⾏有效组合(集成) 2) 或把两种以上的分离技术合成为⼀种更有效的分离技术，达到提⾼产品收率、降低过程能耗和增加⽣产效益的⽬标。

如膜过滤与亲和配基、离⼦交换基团相结合，形成了亲和膜过滤技术、亲和膜⾊谱、离交膜⾊谱；亲和配基和聚合物沉淀作⽤相结合，形成亲和沉淀技术等等。

（P5）4.说明⽣化分离的主要步骤并指出胞内产物和胞外产物的分离纯化流程不同之处。

1选材，来源丰富，含量相对较⾼，杂质尽可能少2.提取：将⽬的物从材料中以溶解状态释放出来，⽅法与存在部位及状态有关。

3.分离纯化：核⼼操作，须据⽬的物的理化性质，⽣物学性质及具体条件定。

4.浓缩、结晶、⼲燥。

5、保存。

整个过程应有快速灵敏准确的分析⽅法来衡量效果（收率、纯度）。

胞内产物需要破壁的过程：需要将⽬的物从胞内转移到外界溶液中，需要细胞提取物破碎、匀浆、离⼼，如果是液体的话，获得提取液，如果是想获得固体⽬的物，就对沉淀进⾏洗涤再获得提取物。

⽣化分离第⼆章1、简要说明常⽤细胞破碎的主要⽅法、原理、特点、适⽤范围及细胞破碎今后的发展⽅向。

答：常⽤的细胞破碎⽅法有：组织捣碎、珠磨法、⾼速匀浆法、挤压法、超声破碎法、酶溶法、化学渗透法、⼲燥法等。

1 组织捣碎，其原理是利⽤机械运动产⽣剪切⼒的作⽤破细胞，利⽤⾼速旋转的叶⽚所产⽣的剪切⼒将组织细胞破碎。

分离工程习题与思考题答案分离工程习题与思考题答案在教育领域中，习题和思考题是常见的教学工具。

习题主要用于巩固学生对知识的理解和应用，而思考题则更注重学生的思考和创新能力。

然而，在实际教学中，很多教师将习题和思考题的答案混在一起给学生，这种做法可能会影响学生的学习效果和思维能力的培养。

因此，分离工程习题与思考题答案是一个值得探讨的问题。

首先，让我们来看看习题和思考题的特点。

习题通常是一些基础性的问题，其答案可以通过简单的记忆和计算得出。

这些问题的目的是帮助学生巩固所学的知识，并培养他们的运算能力和技巧。

与之相比，思考题更加开放和灵活，通常没有唯一的答案。

这些问题要求学生进行深入思考、分析和推理，培养他们的创新能力和解决问题的能力。

然而，当习题和思考题的答案混在一起给学生时，可能会导致以下问题。

首先，学生可能会过分依赖答案，缺乏自主思考和探索的动力。

他们可能会直接查看答案，而不是自己尝试解决问题。

这样一来，他们的思维能力和创新能力就无法得到有效的培养。

其次，混在一起的答案可能会给学生传递错误的信息。

习题的答案通常是确定性的，而思考题的答案则是开放性的。

如果学生将这些答案混为一谈，可能会导致他们对问题的理解出现偏差，从而影响他们的学习效果。

为了解决这个问题，我们可以考虑分离工程习题与思考题的答案。

具体来说，可以将习题的答案提供给学生，但思考题的答案则不予提供。

这样一来，学生在完成习题时可以参考答案，巩固知识和技能。

而在思考题中，学生需要自己思考、探索和解决问题，培养他们的创新能力和解决问题的能力。

这种分离答案的做法可以帮助学生更好地理解和应用知识，同时也能够促进他们的思维能力的培养。

当然，在实际教学中，分离工程习题与思考题的答案也需要教师的正确引导和指导。

教师可以在学生完成习题后，对答案进行解析和讲解，帮助学生理解和掌握知识。

而在思考题中，教师可以提供一些启发性的问题，引导学生进行深入思考和讨论。

通过这种方式，教师可以更好地发挥习题和思考题的教学作用，促进学生的全面发展。

《分离工程》思考题及习题（整理）（1）《生化分离工程》思考题及习题第一章绪论2、生化分离工程有那些特点？3、简述生化分离过程的一般流程？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、发酵液中去除杂蛋白的原因是什么？方法主要有那些？7、何谓密度梯度离心？其工作原理是什么？第三章细胞破碎法1、革兰氏阳性菌和阴性菌在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、何谓化学破碎法？其原理是什么？包括那几种？5、何谓酶法破碎法？有何特点？常用那几种酶类？第四章萃取分离法1、何谓溶媒萃取？其分配定律的适用条件是什么？2、在溶媒萃取过程中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？5、某澄清的发酵液中含260mg/l放线菌D, 现用醋酸丁酯进行多级萃取。

已知平衡常数K=57.0，料液流量450升/时，有机相流量20升/时。

为达到此抗生素收率为98%的要求，需要多少级的萃取过程？(计算题)8、何谓双水相萃取？双水相体系可分为那几类？目前常用的体系有那两种？9、为什么说双水相萃取适用于生物活性大分子物质分离？第五章沉淀分离法1）何谓盐析沉淀？其沉淀机理是什么？有何特点？2) 生产中常用的盐析剂有哪些？其选择依据是什么？3) 何谓分步盐析沉淀？4）何谓等电点沉淀？其机理是什么？pH是如何影响pI的？第六章吸附分离法1、吸附作用机理是什么？2、吸附法有几种？各自有何特点？5、已知80g的活性炭最多能吸附0.78 mol腺苷三磷酸（ATP），这种吸附过程符合兰缪尔等温线。

其中b=2.0×10E3mol/L,请问在1.2L的料液浓度为多少时才能使活性炭吸附能力达90%? （计算题）★第七章离子交换法1、何谓离子交换法（剂）?一般可分为那几种?2、离子交换剂的结构、组成？按活性基团不同可分为那几大类？3、pH值是如何影响离子交换分离的？5、在离子交换层析分离过程中，离子交换剂是如何选择的？6、各类离子交换树脂的洗涤、再生条件是什么？7、软水、去离子水的制备工艺路线？★第八章膜分离技术2）膜在结构上可分为那几种？膜材料主要用什么？3）简述微滤、超滤、纳滤及反渗透膜在膜材料、结构、性能、分离机理及其应用等方面的异同点5）何谓浓差极化现象？它是如何影响膜分离的？减少浓差极化现象的措施？6）膜的清洗及保存方法有那几种？7）膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？第九章层析技术1）何谓色层分离法？可分为那几大类？4）何谓亲和色层分离法？亲和力的本质是什么？亲和色层中常用的亲和关系有那几种？5）何谓疏水作用层析？其最大的特点是什么？6）凝胶层析的原理是什么？何谓排阻极限？第十章电泳技术2、聚丙稀酰胺凝胶电泳的原理什么？影响其操作的因素主要有那些？3、SDS聚丙稀酰胺凝胶电泳原理是什么？有何应用？第十一章结晶法2、何谓过饱和度？饱和度形成有那几种方法？4、结晶法与沉淀法相比较有何区别？综合题1、已知某一氨基酸G是一酸性氨基酸，水溶性随温度升高而升高，pI=6.2，在中性和酸性条件下较稳定。

生化分离思考题1第一章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生物物质的高效生产，而分离纯化是生物产品工程的重要环节，生物分离工程是生物技术的下游工程，是生物技术的重要组成部分。

在生物产品的加工过程中，分离过程成本往往占整个生产过程成本的大部分，决定着整个加工过程的成败。

2、生物分离工程的特点是什么？答：（1）产品稳定性差。

生物物质的生物活性大多是在生物体内的温和条件下维持并发挥作用的，当遇到高温，pH值的改变以及某些化学药物的存在等周围环境的急剧变化时极不稳定，容易发生活性下降甚至变性失活。

（2）生物产物的原料构成成分复杂。

原料液中常存在与目标分子在结构、构成成分等理化性质上及其相似的分子或异构体，形成用常法难于分离的混合物，有时候需采用多种分离技术和多个分离步骤完成一个目标产物的分离任务。

（3）产品质量要求高。

用作医药、食品和化妆品的生物产物与人类生命息息相关，要求分离纯化过程中必须除去对人体有害的物质。

（4）原料液中的目标产物你浓度一般很低，因此，往往需要从庞大体积的原料液中分离纯化目标产物，即需要对原料液进行高度浓缩。

3、生物分离过程的一般流程？答：（1）若目标产物存在于细胞外，将细胞与培养液分离，对上清液粗分离、纯化、脱盐、浓缩、结晶干燥处理后得到成品。

（2）若目标产物存在于细胞内，将细胞与培养液分离开来，利用细胞破碎等方法将目标产物释放到液相中，除去细胞碎片后进行一系列粗分离和纯化操作，脱盐、浓缩、结晶干燥处理后得到成品。

（3）若胞内目标产物是以包含体形式存在的蛋白质，将细胞与培养液分离开来，利用细胞破碎等方法将目标产物释放到液相中，除去细胞碎片后，利用盐酸胍等变性剂溶解包含体，然后进行蛋白质的体外折叠复性，获得具有活性的目标蛋白质，再经过粗分离、纯化、脱盐、浓缩、结晶干燥处理后得到成品。

4、不同生物物质分离提取常用的单元操作？答：菌体：离心过滤、离心沉降、微滤细胞碎片：离心过滤、离心沉降、泡沫分离细胞：离心沉降、泡沫分离、微滤血球：离心沉降蛋白质：超离心、泡沫分离、超滤、透析、双水相萃取、反胶团萃取、反相色谱、离子交换色谱、亲和色谱、疏水性色谱、色谱聚焦、凝胶电泳、等电点聚焦、等速电泳、二维电泳、色谱电泳、溶液结晶、盐析沉淀、等电点沉淀、有机溶剂沉淀核酸：超离心、双水相萃取、反胶团萃取、离子交换色谱、亲和色谱、疏水性色谱、凝胶电泳、色谱电泳、盐析沉淀、有机溶剂沉淀糖类：超离心、反渗透、色谱电泳、超滤（用于多糖）抗生素：超滤、有机溶剂萃取、双水相萃取、液膜萃取、离子交换色谱、溶液结晶水：反渗透、电渗析盐：反渗透、透析、电渗析氨基酸：反渗透、电渗析、有机溶剂萃取、液膜萃取、反胶团萃取、离子交换色谱、等电点聚焦、等速电泳、溶液结晶、等电点沉淀有机酸：电渗析、有机溶剂萃取、液膜萃取、离子交换色谱、溶液结晶香料：超临界流体萃取脂质：超临界流体萃取、反相色谱生物碱：超临界流体萃取甾醇类：反相色谱乙醇：渗透汽化维生素：反相色谱第二章发酵液预处理部分1. 发酵液预处理常用哪些方法？发酵液预处理包括发酵液杂质的去除及改善培养液的性能，发酵液杂质常包括蛋白质，无机盐离子等。

高等生物分离工程知识点生化分离过程思考题：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. 生物分离工艺的总设计原则和细节是什么？总原则：保证目标产物的活性，保证高的回收率，工艺适度，设备适宜，提高效益细节要求：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。

第7章1. 名词解释：分离度，凝胶过滤层析，离子交换层析，疏水性作用层析，反相层析，聚焦层析，羟基磷灰石作用层析分离度是色谱分离中用来表达两个洗脱位置的相邻溶质相互分离程度的概念，是两个相邻洗脱峰之间的距离与两个峰宽的代数平均值之比。

凝胶层析又称分子筛过滤、排阻层析等，是利用凝胶过滤介质为固定相，根据料液中溶质相对分子量的差别进行分离的液相层析法。

离子交换层析是利用离子交换剂为固定相，是根据荷电溶质与离子交换剂之间静电相互作用里的差别进行溶质分离的洗脱色谱法。

疏水性作用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蛋白质类生物大分子的分离纯化的洗脱方法。

反相层析是利用表面非极性的反相介质为固定相，极性为有机溶剂的水溶液为流动相，是根据溶质极性（疏水性）的差别进行分离纯化的洗脱色谱法。

色谱聚焦层析是基于离子交换的原理，根据两性电解质分子间等电点的差别进行分离纯化的洗脱色谱法。

羟基磷灰石（HAP）作用层析是利用HAP的片状晶状颗粒为固定相分离纯化蛋白质，基于Ca2+和PO43-的静电吸附能力的液相层析方法。

2. 按流动相和固定相的不同，层析法分哪几种类型？(1). 根据流动相相态的不同：气相层析、液相层析、超临界流体层析(2). 根据固定相形状：纸层析、薄板层析、柱层析。

3. 凝胶过滤层析、离子交换层析、疏水性作用层析、反相层析、聚焦层析和羟基磷灰石作用层析都采用哪些洗脱剂？采用怎样的洗脱方法？洗脱剂洗脱方法凝胶过滤层析离子交换层析 1.连续梯度洗脱：洗脱剂的pH或离子强度成梯度连续变化。

2.逐次洗脱法：分次将不同pH与离子强度的溶液加入，使不同成分逐步洗脱疏水性作用层析高浓度盐溶液降低流动相离子强度的线性梯度洗脱法或阶段洗脱法，需适宜的配基修饰密度。

采用降低极性法反相层析极性有机溶剂（如甲醇、乙腈）或其水溶液聚焦层析多元缓冲溶液首先用高pH溶液平衡，然后用多元缓冲液进行洗脱，多元缓冲液pH呈梯度下降。

生化分离实验思考题（仅供参考）1. 为什么可以采用乙醇或自来水提取栀子黄色素？栀子黄色素的乙醇提取和水提取工艺的异同点如何？答：①栀子黄色素的主要成分是类胡萝卜素的藏花素和藏花酸，还含有环烯谜萜苷类的栀子苷以及黄酮、绿原酸、葬花素和葬花酸是少有的水溶性类胡萝卜素，其中葬花素、葬花酸及栀子苷均是水溶性的极性分子，实验证明栀子黄色素在水和乙醇中的溶解性很高，所以可以采取乙醇和水浸泡的办法来提取色素。

②水浸取法浸取的栀子黄色素杂质多，浓缩时粘度大、难过滤、纯度低、色泽差。

水-乙醇浸取温度提高有利于浸取率的提高，但受水-乙醇体系共沸点限制，栀子黄色素热不稳定，因此，温度过高反而降低浸取率和纯度，一般50～60℃为宜。

2. 要提高栀子黄色素的色价或纯度，该采取哪些有效的方法？请提出一个合理的改进措施。

答：大孔吸附树脂的吸附率与树脂的表面极性、比表面积、孔径等有关。

可以通过静态吸附与解析实验、动态吸附实验等筛选出吸附容量最大、树脂的再生能力越强、选择性最佳的树脂来精制色素，提高栀子黄色素的色价或纯度。

可采用空隙较小些的树脂，比如凝胶树脂和离子交换树脂，可提高栀子黄色素的纯度，但经济上不合算，故只供研究用；可通过降低提取转速而增加其提取时间；可采用冷冻干燥技术；提取前先浸提和浓缩，在采用大孔吸附树脂吸附课提高提纯效率；如果要得到色价更高的栀子黄色素，我们可以适当提高洗脱杂质的乙醇浓度，但这样是要以损失产率为代价的，只要洗脱杂质用的乙醇浓度不要太大，产率也不会降得很多。

3. 栀子黄色素为什么要避光保存？答：由于分子中存在多个共轭双键，栀子黄色素对光有一定的不稳定性。

但暗处理对色素的影响较小，所以栀子黄色素要避光保存。

4. 栀子黄色素在保藏或使用过程发生褪色或绿变，该如何解决？答：藏花酸、藏花素分子本身含有多个不饱和共轭双键，易受亲电试剂破坏，逐渐变为饱和烃，色素吸收峰向紫外区飘逸，即发生褪色，可以通过添加色素稳定剂（如EDTA二钠），避免与金属离子接触，调整色素所在体系的酸碱度等方向课有效防止褪色。

生化分离工程主要思考题（1）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或单元操作是什么？3、生物分离工艺设计的总原则和细节是什么？4、简述本课程所介绍的公用设施及设备5、什么是错流过滤、板框过滤？6、如欲提高固体剪切法（珠磨技术）的破碎效率，应从哪些方面考虑？7、超声波法有哪些作用？破碎细胞的原理是什么？8、离心沉降：利用固液两相的相对密度，在离心机无孔转鼓或管子中进行悬浮液的分离操作；离心过滤：利用离心力并通过过滤介质，在有孔转鼓离心机中分离悬浮液的操作。

9、什么是离心机的分离因数？根据分离因数F r的大小，可将离心机分为哪几类？有何特征？10、什么是膜的截断相对分子质量？11、如何根据孔径大小、分离机制和推动力来对微滤和超滤进行比较？12、什么是膜操作过程的浓差极化，如何消除浓差极化？13、什么是沉淀法？改变溶液的条件，使蛋白质以固体形式从溶液中分出的操作技术称为固相析出分离法。

14、常用的蛋白质沉淀方法有哪几种？提高盐析效果的思路是什么？15、根据分离机理不同可将层析技术分为哪几类？16、什么是离子交换层析？如何将交换到介质上的蛋白质洗脱下来？一般的洗脱展开层析方式有哪两种？18、层析装置主要有哪几个部件组成？19、如何理解灌注层析？20、影响蛋白质结晶的因素有哪些？21、《高等生物分离工程》实验内容是什么？主要结果是什么？进一步分离的手段及原理是什么? 你在实验之前做了哪些准备工作（包括理论准备）？22、本课程介绍的其他基本概念均需要掌握。

生物分离工程思考题1 绪论1、生物分离工程可分为几大部分？分别包括那些单元操作？2、生物分离工程有那些特点？简述生化分离过程的一般流程？2 细胞分离与破碎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、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？4、何谓密度梯度离心？其工作原理是什么？5、发酵液过滤特性及影响过滤速度的因素及改进过滤性能的方法。

6、细菌细胞壁与真菌（酵母）细胞壁在组成上有何区别？7、细胞破碎主要有那几种方法？及其原理。

8、试举例说明如何将破碎技术与上游技术结合提高破碎率？4 膜分离1、何谓膜分离？主要有那几种膜分离方法？2、膜在结构上可分为那几种？膜材料主要是什么？3、简述微滤、超滤膜、反渗透膜在推动力、分离原理、膜材料、结构、性能及其应用等方面的异同点。

4、反渗透膜分离机理模型内容如何？4、浓度极化、凝胶极化概念,是如何影响膜分离的？有何危害？减少浓差极化现象的措施？5、超滤膜的分子截留作用，实际膜分离过程中影响截留率的因素。

6、简单分析操作形式、流速、压力以及料液浓度对分离速度的影响。

7、膜分离操作过程中膜污染的主要原因是什么？膜的清洗方法有哪些？6 吸附分离技术和理论1、什么是吸附过程？吸附的类型有哪些？如何划分溶质从液相或气相转移到固相的现象。

按吸附作用力分为：物理吸附、化学吸附、离子交换。

2、常用的吸附剂种类有哪些？多孔型介质、凝胶型介质3、离子交换树脂的结构、组成？按活性基团不同可分为那几大类？常用的活性基团有哪些？4、吸附剂、离子交换剂性能评估方法，掌握典型离子交换剂的滴定曲线的意义。

5、什么是吸附等温线？其意义何在？几种不同类型的吸附等温线各自代表了怎样的吸附机理？6、普通型离子交换树脂为何不能用来分离提取蛋白质分子？蛋白质等生物大分子的离子交换特性是什么？与小分子有什么不同？7、大孔吸附剂的特点，与离子交换树脂在结构上有什么不同？8、穿透曲线、穿透点和穿透时间等概念9、膨胀床适用于何种情况下的物料分离，有何优点？缺点是什么？10、膨胀床与流化床、固定床特征有何不同？7 液相色谱1、什么是色谱分离技术？色谱分离技术的分类及其英文简称？3、简述液相色谱的分离操作方式。

《分离》PPT思考题及部分答案分离概述1生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？生物下游加工过程特点：<1>：发酵液组成复杂，固液分离困难——这是生物分离过程中的薄弱环节<2>:原料中目标产物含量低，有时甚至是极微量——从酒精的1/10到抗菌素1/100,酶1/100万左右，成本高。

<3> :原料液中常伴有降解目标产物的杂质——各种蛋白酶降解基因工程蛋白产物，应快速分离。

<4>：原料液中常伴有与目标产物性质非常相近的杂质——高效纯化技术进行分离。

<5>：生物产品稳定性差——严格限制操作条件，保证产物活性。

<6>：分离过程常需要多步骤操作，收率低，分离成本高——提高每一步的产物收得率，尽可能减少操作步骤。

<7>:各批次反应液性质有所差异——分离技术具有一定的弹性。

2设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？⑴产品的性质（2）成本（3）工艺步骤（4）操作程序（5）生产方式（6）生产规模（7）产品稳定性（8）环保和安全3初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？（1）初步纯化是将目标物和与其性质有较大差异的杂质分开，使产物的浓度有较大幅度的提高，可采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作.（2）高度纯化主要是除去与目标物性质相近的杂质，是产品的精制过程，可采用层析（柱层析和薄层层析）、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱.4如何除去蛋白质溶液中的热原质？（1）生产过程无菌（2）所有层析介质无菌（3）所用溶液无菌（4）亲和层析（多粘菌素）5生物分离为何主张采用集成化技术？6纯化生物产品的得率是如何计算的？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？得率二产品中目标产物总量/原料中目标产物总量总收率=（90%）6=53.1441%发酵液预处理1发酵液为何需要预处理？处理方法有哪些？1、发酵产物浓度较低，大多为1%—10%,悬浮液中大部分是水；2、悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；3、固体粒子可压缩性大（细胞在很大程度上属于可压缩的粘稠物料）；4、液相粘度大，大多为非牛顿型流体；5、性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白质酶水解等作用的影响。

生物分离原理与技术知识点汇总第一章绪论1、各类分离纯化技术分别利用了生物分子的哪些特性来实现分离？利用这些性质进行分离的方法有哪些？⑴形状和大小:凝胶过滤、超滤、透析;⑵电荷性质:离子交换层析、电泳（除SDS）; ⑶极性（疏水性）:疏水层析、反相层析;⑷生物功能或特殊化学基团:亲和层析;⑸等电点 pI:层析聚焦、等电聚焦、等电点沉淀;⑹溶解性:盐析、有机溶剂提取、结晶;⑺密度、大小:超离心、SDS-PAGE。

2、一个完整的分离纯化操作有哪些基本步骤？各个阶段所用的分离方法分别侧重哪些指标？生化分离基本步骤：（1）选材: 来源丰富，含量相对较高，杂质尽可能少。

（2）提取（预处理）：将目的物从材料中以溶解状态释放出来，方法与存在部位及状态有关（3）分离纯化: 核心操作，须根据目的物的理化性质，生物学性质及具体条件确定。

（4）浓缩、结晶、干燥。

（5）保存。

整个过程应有快速灵敏准确的分析方法来衡量效果（收率、纯度）。

第二章生物样品的预处理1、简述常用细胞破碎的主要方法、原理、特点、适用范围及细胞破碎今后的发展方向。

机械法:(1)胞捣碎法。

原理：机械运动产生剪切力，适用于动植物组织。

（2）高速匀浆法。

破碎程度较上法好，且机械剪切力对生物大分子的破坏较小，处理量大。

原理：利用高压使细胞悬浮液通过针型阀，由于突然的减压和高速冲击撞击环使细胞破碎。

适用于：较柔软、易分散的组织细胞。

（3）研磨法和珠磨法。

由陶瓷的研钵和研杆组成，加入少量研磨剂（如精制石英砂、玻璃粉、硅藻土。

适用于微生物与植物细胞。

（4）挤压法。

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。

适用于细菌（G - ）。

物理法:（1）超声破碎。

频率为20kHz 以上的波，超过人耳可听范围。

其对细胞的破碎与空穴的形成有关。

一般样品浓度、声强、频率、介质的离子强度、pH、处理时间都对破碎有影响。

（2）反复冻融动物材料。

⽣物分离⼯程总结课后思考题⽣物分离⼯程思考题第⼀章⼀、凝聚、絮凝的概念凝聚作⽤：向胶体悬浮液中加某种电解质，使胶粒双电层电位降低，排斥作⽤降低，使胶体体系不稳定，胶体间相互碰撞产⽣凝聚的现象。

特点是凝聚体的颗粒⽐较⼩絮凝作⽤：当⼀个⾼分⼦聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶体表⾯上，产⽣架桥联接，形成较⼤絮凝团的过程，特点是可形成粗⼤的絮凝体⼆、影响过滤速度的因素有哪些？如何提⾼过滤速度？过滤操作⼀般以压⼒差为透过推动⼒，只靠重⼒很难达到⾜够⼤的透过速度透过速度:()L m c dV A Pdt R Rµ=+过滤速度与过滤⾯积，介质两侧压⼒差，滤液粘度，介质和滤饼阻⼒有关，适当增加过滤⾯积，提⾼介质两侧压⼒差，加⼊助滤剂均可提⾼过滤速度三、什么是分离因素？据此离⼼机可以分为哪⼏类？影响分离速度的因素还有哪些？离⼼设备所能达到的离⼼⼒与重⼒的⽐值称为分离因素分离因素：224N r Zgπ=根据分离因素可将离⼼机分为低速离⼼机，⾼速离⼼机和超⾼速离⼼机三类分离速度:()2218P S LsLd rVρρωµ-=与颗粒直径、颗粒密度、液体密度和液体粘度有关密度差越⼤，分离速度越⼤；密度差存在时，固体颗粒尺⼨越⼤，越容易离⼼；粘度增⼤时，不容易离⼼；颗粒密度与液体密度差异⼩，固体颗粒不⼤，粘度很⼤时，增加离⼼⼒能提⾼离⼼速率细胞破碎思考题⼀、试述微⽣物细胞壁的组成和结构特点？⾰兰⽒阳性菌的细胞壁主要由肽聚糖层组成，细胞壁较厚，约15-50nm，肽聚糖含量占40%-90%⾰兰⽒阴性菌的细胞壁在肽聚糖层的外侧还有分别有脂蛋⽩和脂多糖及磷脂构成的两层外壁层，肽聚糖层约1.5-2.0nm，外壁层约8-10nm，肽聚糖含量占5%-10%酵母的细胞壁由葡聚糖（30%-40%），⽢露聚糖（30%）和蛋⽩质组成，⽐⾰兰⽒阳性菌的细胞壁厚霉菌由多聚糖（⼏丁质+葡聚糖）（80%-90%）构成破碎难度霉菌＞酵母＞⾰兰⽒阳性菌＞⾰兰⽒阴性菌⼆、常⽤微⽣物细胞破碎的⽅法有哪些？机械法：珠磨法、X-Press法、超声破碎法和⾼压匀浆法⾮机械法：溶酶法、化学法、渗透压法和冻结融化法三、选择细胞破碎法的原则⼀般原则（1）、仅破坏或破碎⽬标产物的位置周围，当⽬标产物存在于细胞膜附近时，可采⽤较温和的⽅法，如酶溶法（包括⾃溶法），渗透压冲击法和冻结融化发等，当⽬标产物存在于细胞质内时，则需采⽤强烈的机械破碎法（2）、选择性溶解⽬标产物，当⽬标产物处于与细胞膜或细胞壁结合的状态时，调节溶液pH值，离⼦强度或添加与⽬标产物具有亲和性的试剂如螯合剂，表⾯活性剂等，使⽬标产物容易溶解释放，同时，溶液性质应使其他杂质不易溶出，另外，机械法和化学法并⽤可使操作条件更温和，在相同的⽬标产物释放率的情况下，降低细胞的破碎程度。

（—）⏹1 生物工程下游技术的主要内容、根本任务和主要目标？⏹2 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？⏹3 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？⏹4 初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？⏹5 分离纯化的得率与纯化倍数如何计算？⏹6 现化生物分离技术研究方向有哪些特点？（二）1.为什么要进行发酵液预处理？处理的目标及内容分别是什么？①.发酵液多为黏度大的悬浮液；②.目标产物在发酵液中的浓度常较低；③.成分复杂，固体粒子可压缩性大，悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大。

因此，不易通过过滤或离心进行细胞分离。

对发酵液进行适当的预处理，以便于固液分离，使后续的分离纯化工序顺利进行。

发酵液的预处理过程包括：①发酵液杂质的去除，包括除去杂蛋白、无机盐离子以及色素、热原、毒性物质等有机物质；②改善发酵液的处理性能，主要通过降低发酵液的黏调节适宜的PH值和温度、絮凝和凝聚。

2.发酵液金属离子的去除方法分别有哪些？（1）钙离子的去除⏹加入草酸，生成草酸钙，沉淀去除。

⏹草酸与镁离子结合生成草酸镁，去除Mg2+⏹草酸酸化发酵液，改变其胶体状态，有助于目标产物转入液相。

⏹在用量大时，可用其可溶性盐。

⏹反应生成的草酸钙还能促使蛋白质凝固，提高滤液质量。

（2）镁离子的去除⏹可加入三聚磷酸钠，形成络合物。

⏹还可用磷酸盐处理，大大降低钙和镁离子。

（3）铁离子的去除⏹一般用黄血盐去除，形成普鲁士蓝沉淀。

3.杂蛋白去除的方法和机理分别是什么？去除方法主要有：盐析法、等电点沉淀法、加热法、有机溶剂沉淀法、吸附法等盐析：在蛋白质溶液中加入一定量的中性盐（如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等）使蛋白质溶解度降低并沉淀析出的现象称为盐析（salting out）。

这是由于这些盐类离子与水的亲和性大，又是强电解质，可与蛋白质争夺水分子，破坏蛋白质颗粒表面的水膜。

另外，大量中和蛋白质颗粒上的电荷，使蛋白质成为既不含水膜又不带电荷的颗粒而聚集沉淀。

分离⼯程思考题第⼀章1、⽣物技术与⽣物分离的关系是什么？为什么说⽣物分离过程是⽣物技术的重要组成部分？⽣物技术的主要⽬标是⽣物物质的⾼效⽣产，⽽分离纯化是⽣物产品⼯程的重要环节。

因此，⽣物分离是⽣物技术的重要组成部分。

2、⽣物物质有哪些？现代⽣物技术产品的主体是什么？⽣物物质总类繁多，包括⼩分⼦化合物，⽣物⼤分⼦，超⼤分⼦，细胞和具有复杂结构与组成成分的⽣物体组织。

现代⽣物技术产品的主体---蛋⽩质类药物.1)细胞因⼦:⼲扰素、⽣长因⼦、红细胞⽣成素2)激素：胰岛素、⽣长激素3)抗体药物：单克隆抗体、抗体⽚段4)酶类药物：尿激酶5)基因⼯程疫苗6)基因治疗3、⽣物分离过程设计应考虑哪些因素？为什么⾊谱是分离过程的核⼼技术？考虑因素：1)⽬标产物的存在位置：胞内或胞外2)⽬标产物的存在形式：活性表达产物或包含体3)⽬标产物分⼦的⼤⼩、疏⽔性、电荷性质、溶解度和稳定性4)⽬标产物的商业价值和对纯度的要求4、⽣物分离过程有哪些特点？1)⽣化产物的稳定性差，产物可能失活2)分离难度⼤，⼀般需⽤特殊的⾼效分离技术3)⽣物产物的原料构成成分复杂，需要采⽤多种分离技术和多个分离步骤完成⼀个⽬标产物的分离4)对最终产物的质量要求很⾼5)需对原料液进⾏⾼度浓缩5、⽣物分离过程中需要考虑分离对像的哪些性质？1)根据物理性质的差异实现分离i.⼒学性质：密度、尺⼨和形状。

⽤于重⼒沉降、离⼼、膜分离等ii.热⼒学性质：溶解度、挥发度等。

⽤于如蒸馏、蒸发、结晶、吸附和离⼦交换等iii.传质性质：粘度、扩散系数、热扩散现象等。

即利⽤传质速度的差别进⾏分离iv.电磁性质：荷电性质、电荷分布、等电点等。

⽤于电泳、电渗析、离⼦交换、磁性分离等2)根据化学性质的差异实现分离i.化学性质包括热⼒学(化学平衡)、反应动⼒学(反应速率)和光化学特性等。

ii. 化学吸附和化学吸收即利⽤化学性质实现分离。

3) 根据⽣物学性质的差异实现分离a) ⽣物分⼦间的识别作⽤，如亲和⾊谱b) 利⽤酶的⽴体选择性，如对⼿性分⼦进⾏选择性修饰后以增⼤分⼦间差异，从⽽⽤常规⽅法进⾏分离6、什么是平衡分离？什么是差速分离？差速分离（速度分离）分离机理：根据溶质在外⼒作⽤下产⽣的移动速度的差异实现分离。

生物细胞分离原理及技术思考题1 生物分离工程在生物技术中的地位？ 是生物技术下游加工过程。

2 生物分离工程的特点是什么？生物产品的多样性决定了分离方法的多样性与复杂性； 绝大多数生物分离方法来源于传统的化工分离方法； 生物分离一般比化工分离难度大；分离过程的成本占产品总投资的大部分。

3 生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？ 不溶物的去除：过滤，离心，细胞破碎产物粗分离：离子交换吸附，萃取（溶剂萃取，反微团萃取，超临界流体萃取，双水相萃取）产品的纯化：色谱，电泳，沉淀 产品的径直：结晶，干燥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？ 产品价值 产品质量产物在生产过程中出现的位置 杂质在生产过程中出现的位置 主要杂质独特的物化性质是什么？ 不同分离方法的技术经济比较 5常用的细胞破碎方法有哪些机械破碎：高压匀浆破碎，珠磨破碎法，超声波破碎法 以下为非机械法物理破碎：渗透压冲击，冻结和融化，干燥法 化学破碎：酸碱处理法，表面活性剂（增溶），有机溶剂，EDTA 螯合剂 酶促破碎：外加酶法，自溶酶法6在选择细胞破碎方法时需要考虑哪些因素？ 细胞处理量；细胞壁强度和结构(高聚物交联程度、种类和壁厚度)； 目标产物对破碎条件的敏感性； 破碎程度；目标产物的选择性释放7基因工程包涵体的纯化方法。

收集菌体细胞；细胞破碎；包涵体洗涤；目标蛋白的变性溶解；目标蛋白的复性。

8 什么是萃取过程？液－液萃取从机理上分析可分为哪两类？其理论收率如何计算？ 利用物质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。

物理萃取和化学萃取；111--=++n n E E E P9 常见物理萃取体系由那些构成要素？原溶剂，溶质，萃取剂，萃取相，萃余相10何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？一种物质在两相系统中的分配行为可用分配系数来描述，分配系数K为该物质在上相和下相中的浓度之比。

《生物分离工程》思考题概论试述生化物质提炼过程的特殊性及工艺流程概况发酵液的预处理和过滤1．试述除去发酵液中Ca2+、Mg2+、Fe3+离子的方法和杂蛋白质的方法。

2．用ζ电位来解释溶液中蛋白质等胶体粒子稳定存在的原因？凝聚和絮凝的机理有何不同？影响混凝效果的因素是哪些？絮凝剂的分类。

3．怎样衡量各种不同滤饼的特性？试述测定量比阻的方法。

4．影响过滤速度的因素是什么？可采用哪些方法来提高过滤速度？细胞破碎1．了解微生物细胞破碎的各种方法。

2．包含体的分离方法有哪些？3．什么是蛋白质的复性，蛋白质复性时应注意什么？沉淀法1．蛋白质为什么可以采用盐析法进行沉淀分离？（NH4）2SO4为什么是最常用的盐析沉淀剂？2．在cohn经验式logS=β-K s I中，影响常数β、K s 因素是哪些？3．经实验知道，某一蛋白酶符合cohn经验式，并在18℃，pH7.5的条件下测得β=4.9、K s=0.32，试估算在酶活力为5000μml的蛋白酶溶液中加入60%饱和度的（NH4）SO4[相当于456g盐/L溶液]进行盐析沉淀时，蛋白质沉淀是否充分？计算收率为多2少？[假设沉淀前后溶液体积不变。

S单位为μ/ml]。

并讨论当原液浓度变化时，沉淀收率的变化情况。

4．等电点沉淀及有机溶剂沉淀的原理及影响因素是什么？吸附法1．分子间的作用力可分为哪几种？2．何谓Langmuir吸附等温线？3．了解大网格吸附树脂主要物理性能的测定方法。

4．总结采用大网格吸附剂时，应怎样考虑吸附条件和洗脱条件？5．有一弱碱性物质，已知PK1=7.3，PK2=8.2，分子量1100，易溶于乙醇、丙酮、丁酯等有机溶剂中，难溶于水，中性下较稳定，pH>9及pH<4都不稳定，今拟选用大网格树脂提取，试讨论应如何选择树脂的孔径，比表面？并设计提取工艺路线[吸附和解吸条件]。

说明理由。

6．林可霉素为一弱碱性抗生素，分子中有一个胺基，其pK＝7.6。

Chapter 1
1.生物分离工程在生物技术中的地位？
2.生物分离工程的特点是什么？
3.生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？
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？
Chapter 2
1.过滤前生物物料预处理的方法有哪些？分别说明其特点。

2.采用连续旋转真空抽滤机进行过滤，整个过程包括哪几步？
3.常用的过滤设备有哪几种？
Chapter 3
1.离心分离的原理。

2.常用于生物分离的离心装备有哪几种？
3.假如有一微生物细胞密度为1.02g/cm3，直径150μm用一个100L
的反应器来进行培养，当搅拌停止后，游离菌团下降，设反映器高径比为2：1，液体密度为1g/cm3、粘度为1.15cp，颗粒速度达平衡速度，求沉降所需时间。

4.实验室采用离心机收集大肠杆菌，离心机由一组垂直于旋转轴的
圆筒组成，操作过程中液体表面离旋转轴为 2.8cm，离心管底部离轴9.5cm，设该菌为球形，直径为8.0μm，密度为1.05g/cm，液体的物化性质接近与纯水，转速为3000r/min，试计算完全分离
大肠杆菌所需时间？
Chapter 4
1.细胞破碎常用的方法有哪些，并分别叙述其特点。

2.试描述原核生物，真核生物细胞壁结构，并画出相应的示意图。

3.试述冻融法破碎细胞的过程及其破碎原理。

4.习题 1.2。