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生物分离工程复习资料(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《生物分离工程》复习资料一、名词解释1、双电层：偏离等电点的蛋白质的净电荷或正或负，成为带电粒子，在电解质溶液中就、吸引相反电荷的离子，由于离子的热运动，反离子层并非全部整齐的排列在一个面上，而是距表面由高到低有一定的浓度分布，形成分散双电层简称双电层。
2、stern层（吸附层）：相距胶核表面有一个离子半径的stern平面以内，反离子被紧密束缚在胶核表面。
3、扩散层：在stern平面以外，剩余的反离子则在溶液中扩散开去，距离越远，浓度越小，最后达到主体溶液的平均浓度。
4、超临界流体萃取：利用超临界流体为萃取剂的萃取操作。
5、细胞破碎：指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来8、凝聚：在化学物质（铝、铁盐等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成１ mm 大小块状凝聚体的过程。
9、絮凝：絮凝剂（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。
10、错流过滤：液体的流向和滤膜相切，使得滤膜的孔隙不容易堵塞。
被过滤的发酵液在压力推动下，带着混浊的微粒，以高速在管状滤膜的内壁流动，而附着在滤膜上的残留物质很薄，其过滤阻力增加不大，因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度。
凝聚沉淀法：，废水中悬浮固体浓度也不高，但具有凝聚的性能，在沉淀的过程中，互相粘合，结合成为较大的絮凝体，其沉淀速度是变化的。
道南（Donnan）效应：离子和荷电膜之间的作用即相同电荷排斥而相反电荷吸引的作用。
电渗析：利用分子的荷电性质和分子大小的差别进行分离的膜分离法。
高效液相色谱：高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析电渗析：利用分子的荷电性质和分子大小的差别进行分离的膜分离法。
生物分离工程复习笔记生物分离工程内容：1.生物分离工程概念、特点、操作流程等；2.生物分离中常用到的分离操作方法，其概念、原理、特征、适用对象、注意事项、优缺点、使用实例等；3.常用方法的比较；基本知识点（一）一．生物分离工程概述1，生物分离工程（P1）生物分离工程是指从发酵液、反应液或动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。
它描述了生物产品分离、纯化过程的原理、方法和设备，又称为生物工程下游技术。
特征：应用面广;种类繁多，结构功能复杂，生物活性各异;目的产物在初始物料中的含量低;原料中目标产物浓度越低，所需能耗越高，分离过程成本越大;始物料成分复杂,常需多个步骤,产品总收率低;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、表面张力等非常敏感；产品的质量要求高，尤其是药品等2.传统生化产品和基因工程产品在提取和精制上的差异（P1）（了解）1）传统生化产品都为小分子(工业用酶除外，但它们对纯度要求不高、提取方法较简单)．其理化性能(如平衡关系等)数据都为已知，因此放大比较有根据；基因工程产品大多为大分子，必要数据缺乏，放大多凭经验。
2）由于第一代基因工程产品都以E.coli作为宿主，表达产品处于胞内，提取前需将细胞破碎，细胞内物质释放出来，给提取增加了很多困难；而发酵液中的产物，浓度较低，杂质又多，且一般大分子较小分子不稳定(易失活，如对剪切力)，故提取较困难。
3）大分子(蛋白质)的分离主要困难在于杂蛋白的分离，由于蛋白质都内氨基酸所构成，所以性质相似，分离主要依靠高分辨力的精制方法，如色谱分离等。
3.生物技术下游加工过程的一般流程和单元操作（P4）1）一般工艺流程一般来说，下游加工过程含培养液（发酵液）的预处理和固液分离；初步纯化（提取）；高度纯化（精制）；最后纯化。
第1 页共1 页生物分离工程2）具体过程1发酵液预处理和固液分离○过滤和离心是预处理最基本的单元操作。
第一章绪论1、生物工程学的概念，生物工程学的研究领域。
2、生物分离工程的概念。
3、生物分离加工过程按工艺流程顺序可分为四个主要阶段：发酵液的预处理、提取、精制和成品加工。
第二章发酵液的预处理1、发酵液的一般特征有哪些？发酵液预处理的目的和要求有哪些？2、发酵液预处理的方法有哪些？并简述各种方法的原理和特点？3、发酵液过滤的目的是什么？影响发酵液过滤速度的因素有哪些？第三章细胞分离技术1、常用细胞分离方法有哪些？并说明其原理。
2、什么是细胞破碎和细胞破碎率？细胞破碎的方法主要有哪些？其原理各是什么?3、什么是包含体？包含体形成的原因有哪些？包含体的溶解常用的试剂有哪些？4、蛋白质复性常用的方法有哪些?第四章沉淀技术1、沉淀的概念？2、常用的蛋白质沉淀的方法有哪几种（盐析法、有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法），各自的作用机理是什么？第五章萃取技术1、萃取，萃取剂，萃取液，萃余液的概念？2、萃取法的分类。
3、分配定律内容及其适用条件。
4、简述液液萃取的一般操作过程。
5、影响有机溶剂萃取的主要因素有哪些？如何选择有机溶剂？6、什么是乳化现象？消除乳化现象常用的方法有哪些？7、简述双水相的形成？并说明其形成的原因？8、常用的双水相系统的类型有哪些？影响双水相分配系数的主要因素有哪些？9、什么是液膜？并简述液膜的组成、液膜体系、液膜的分类、液膜分离机理、。
10、试述液膜的分离过程。
并简述影响液膜分离效果的因素。
11、简述胶团及反胶团的形成。
12、简述反胶团萃取蛋白质的原理。
说明影响反胶团萃取蛋白的主要因素。
13、制备反胶团系统的方法主要有哪些？14、简述反胶团萃取蛋白质的过程。
15、什么是液固萃取？什么是超临界流体？第六章膜分离过程1、什么是膜分离过程？2、根据推动力本质的不同膜分离过程分为哪几类？各种分离过程的原理是什么？3、膜的概念及膜的特征?4、什么是浓差极化?5、什么是膜污染？膜污染的控制方法有哪些？膜清洗方法主要有哪些？第七章吸附与离子交换1、吸附的概念。
生物分离工程第一章(绪论)生物分离工程的定义和过程生物分离工程定义（名词解释）：为提取生物产品时所需的原理、方法、技术及相关硬件设备的总称，指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、富集生物产品的过程。
过程：目标产物捕获目标产物初步纯化(萃取、沉淀、吸附等方法)目标产物高度纯化和精制细胞分离三种手段：重力沉降离心沉降过滤第二章离心分离原理和方法：原理：离心沉降是在离心力的作用下发生的。
单位质量的物质所受到的离心力：式中：r为离心半径，即从旋转轴心到沉降颗粒的距离；ω为旋转角速度；N为离心机的转数，s－1方法：（1）差速离心分级（2）区带离心（差速区带离心、平衡区带离心）离心分离设备：离心力（转速)的大小：低速离心机、高速离心机、超离心机按用途：分析性、制备性按工业应用：管式离心机、碟片式离心机实验室用以离心管式转子离心机，离心操作为间歇式悬浮液的预处理方法和目的：方法：1.加热：最简单和最廉价的处理方法。
黏度、促凝聚、固体成分体积、破坏凝胶结构、增加空隙率调pH值：方法简单有效、成本低廉2.凝聚：在凝聚剂(如铝盐、铁盐、石灰和NaCl)作用下，细胞蛋白质等胶体去稳定，并聚集成1mm大小的凝聚块的过程。
（机理：破坏双电层，水解后胶体吸附，氢键结合等）3.絮凝：在絮凝剂高分子聚合电解质的作用下，胶体颗粒和聚合电解质交连成网，形成10mm大小的絮凝团过程。
（机理：絮凝剂主要起中和电荷、桥架和网络作用）4.惰性助滤剂：一种颗粒均匀、质地坚硬的粒状物质，用于扩大过滤表面的适应范围，减轻细小颗粒的快速挤压变形和过滤介质的堵塞。
（使用方法：预涂层；按一定比率混合。
助滤剂种类：硅藻土、纤维素、未活化的炭、炉渣、重质碳酸钙等。
）目的：提高过滤速度和过滤质量是过滤操作的目标。
各种细胞破碎技术原理和优缺点：原理：许多生物产物在细胞培养过程中保留在细胞内，需破碎细胞，使目标产物选择性地释放到液相。
第一章1、什么是生物分离工程？对于由生物界自然生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，经过提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。
2、生物分离工程特点：1).发酵液的特性；2).发酵液是多组分的混合液；3).目的产物的稳定性差；4).对最终产品的质量要求高。
3、生物分离过程的一般流程及各流程所包含单元操作。
①发酵液的预处理与固液分离（离心，过滤）②初步纯化（产物提取）（沉淀，吸附，萃取，超滤）③高度纯化（产物精制）（层析，离子交换，亲和色谱，吸附色谱，电色谱）④成品加工（浓缩，结晶，干燥）第二章1、发酵液的基本特征：1).发酵产物的浓度低，基本是水；2).悬浮物小，密度与液体相差不大；3).固体粒子的可压缩性大；4).液相粘度大；5).性质不稳定。
2、发酵液为什么要预处理（目的）？有哪些方法？目的：A、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降低液体黏度；⑵相对纯化，去除发酵液中的部分杂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方法：1）加热法: a）加热降低液体粘度；b）加热使蛋白质变性凝固，去除杂蛋白2）调节悬浮液的pH值: pH值直接影响发酵液中某些物质的电荷性质，适当调节pH值可改善其过滤特性。
3）加入惰性助滤剂:4）加入反应剂: 加入某些不影响目标产物的反应剂，可消除发酵液中的一些杂质对过滤的影响，从而提高过滤速度。
5）发酵液的相对纯化：A高价无机离子（Ca2+、Mg2+、Fe2+）Ca2+ ——草酸、草酸钠→形成草酸钙沉淀（注意回收草酸）；Mg2+——三聚磷酸钠→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物；Fe2+ ——黄血盐，→普鲁士兰沉淀；B杂蛋白：沉淀法；变性法；吸附法6）凝聚和絮凝：2、什么是凝集和絮凝的概念？原理？概念：①凝聚：胶体粒子在中性盐促进下脱稳相互聚集成大粒子（1mm）大小块状凝聚体的过程。
生物技术：有机体的草所和应用有机体生产有用物质，改善人类生存环境的技术。
初级分离：从菌体发酵液，细胞培养液，胞内提取物及其他各种生物原料初步提取目标产物，使目标产物得到浓缩的初步分离和初步分离的下游加工过程。
等电点沉淀：利用蛋白质在PH值等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀分级的方法。
泡沫分离：根据表面吸附的原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体对液相中的溶质或颗粒进行分离。
色谱：根据混合物中的溶质在两相之间分配行为的差别引起的随流动相移动速度的不同进行分离的方法。
离子交换色谱:利用离子交换机为固定相，是根据荷电溶质与离子交换剂之间静电互相作用力的差别进行溶质分离的洗脱色谱法。
二维电泳：同时利用分子尺寸和等电点这两种性质的差别进行蛋白质等生物大分子的分离，即将普通凝胶电泳和IEF相结合，是溶质在二维平面上得到分离。
结晶：从液相或气相生成形状一定，分子（或原子，离子）有规律排列的晶体的现象。
生物分离的特点？答：（1）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存在等周围环境的急剧变化时极不稳定，容易发生活性降低甚至丧失。
（2）用作医药，视频和化妆品的生物产物与人类息息相关。
因此，要求分离纯化过程必须除去原料液中含有的热原及具有免疫原性的异体蛋白质等有害人类健康的物质。
（3）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极其相似的分子及异构体，形成用常法难于分离的混合物，因此，一般需要利用具有高度选择性的分子识别技术或高压液相色谱技术纯化目标产物。
（4）原料液中目标产物的浓度一般比较低，有时甚至是极微量的，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。
在选择盐析的无机盐时，对盐的要求？答：（1）各种盐的盐析效果（2）溶解度大，能配置高离子强度的盐浓度（3）溶解度受温度的影响小，便于在低温下进行演习操作（4）盐溶液密度不高，以便蛋白质沉淀的沉降或离心分离生物分离时对膜的要求？答：（1）起过滤作用的有效膜厚度小，超滤和微滤膜的开孔率高，过滤阻力小。
生物分离工程复习纲要--裴武第一章绪论1.生物分离工程在生物技术中的地位？答: 生物技术的重要目的是运用培养微生物、动物细胞、植物细胞来生产对人有用的产品, 而分离纯化过程是生物产品工程的重要环节。
因此, 生物分离工程是生物技术的重要组成部分, 是生物技术转化为生产力所不可缺少的重要环节, 在生物技术研究和产业发展中发挥着重要作用, 其技术进步限度对于保持和提高各国在生物技术领域内的经济竞争力有至关重要的作用。
2.生物分离工程的特点是什么？答: 生物分离是从生物材料、微生物的发酵液、生物反映液或动植物细胞的培养液中分离并纯化有关产品（如具有药理活性作用的蛋白质等）的过程, 又称为下游加工过程。
生物工程的重要特点是生物制品多种多样; 常无固定操作方法可循;生物材料组成非常复杂, 分离操作环节多, 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。
3.生物分离工程可分为几大部分, 分别涉及哪些单元操作？答: 生物分离工程可分为可分为不溶物的去除、产物分离、产品的纯化及产品的精制四大部分。
不溶物的去除涉及过滤、离心和细胞破碎, 通过这些单元操作使产物浓度和质量得到了提高。
产物分离涉及离子互换吸附、萃取等。
其中萃取又分为溶剂萃取、反微团萃取、超临界流体萃取和双水相萃取等。
以上分离过程不具有特异性, 只是进行初分可提高产物浓度和质量。
产品的纯化涉及色谱、电泳、沉淀等单元操作, 这些技术具有产物的高选择性和杂质的去除性。
产品的精制涉及结晶及干燥等单元操作。
4.在设计下游分离过程前, 必须考虑哪些问题方能保证我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？答: 在设计下游分离过程前, 通常要注意以下几个问题:1)生物材料的组成成分非常复杂, 有数百种甚至更多, 各种化合物的形状、大小、相对分子质量和理化性质都各不相同, 有的迄今还是未知物, 并且这些化合物在分离时仍在不断的代谢变化中。
生物分离工程期末复习（全）一，名词解释：1，生物分离工程：是指从发酵液，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。
它描述了生物产品的分离，纯化过程的原理，方法和设备，因为它处于整个生物产品生产过程的后端，所以也称为生物工程下游技术。
2，凝集：通过加入无机盐，在无机盐作用下，发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成块状絮凝体的过程。
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：是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。
5，过滤：发酵液通过一种多孔介质，固体颗粒被截留的过程。
6，滤饼过滤：固体颗粒沉积于过滤介质表面形成滤渣层。
7，深层过滤：固体颗粒进入并沉积于多孔孔道内，溶液经孔道缝隙流过滤渣。
8，细胞破碎：是采用一定的方法，在一定程度上破坏细胞壁和细胞膜，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术，是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质的基础。
9，机械破碎法：通过机械运动产生的剪切力使组织细胞破碎。
10，物理破碎法：通过各种物理因素作用，使组织细胞的外层结构破坏，使细胞破碎。
11，化学破碎法：通过各种化学试剂对细胞膜的作用，使组织细胞的外层结构破坏，使细胞破碎。
12，通过细胞本身酶系或外加酶催化剂的催化作用，使外层结构破坏。
13，超声破碎法：在超声波作用下，液体发生空化作用，空穴的形成，增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，使细胞破碎。
14，空化作用：指存在于液体中的微气核空化泡在声波作用下发生变化，声压达到一定值，在声波纵向传插负压区，空泡化增大，在声波传播的正压区，空泡闭合，在反复增大，闭合中，空泡化崩溃，崩溃的瞬间，产生巨大的剪切力。
15，酶解法：利用溶解细胞壁的酶处理菌体细胞，使细胞壁受到破坏后，再利用渗透压冲击等方法破坏细胞膜。
16，酶解—自溶作用：利用生物体自身产生的酶来溶胞，而不需要外加其他酶。
17，自溶作用：改变其生长环境，可诱发产生过剩的这种酶或激发产生其他的自溶酶，以达到自溶作用。
一、名词解释：生物分离工程：是从微生物、动植物细胞及其生物化学产物中提取有用物质的技术。
过滤：是指在某一种支撑物上放置过滤介质，注入含固体颗粒的溶液，是液体通过固体颗粒留下，是固液分离的常用方法之一。
凝集：是指在某些电解质作用下，使扩散双电层的排斥电位降低，破坏胶体系统的分散状态，而使胶体粒子聚集的过程。
絮凝：是指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。
离心分离：离心分离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，当静置悬浮液时，密度较大的固体颗粒在重力作用下逐渐下沉，这一过程也称为沉降。
离心过滤：是将料液送入有孔的转鼓并利用离心力场进行过滤的过程，以离心力为推动力完成过滤作业，兼有离心和过滤的双重作用。
萃取：利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法。
至少有一相为液相。
吸附：一种物质从一相移动到另外一相的现象称为吸附。
如果吸附仅仅发生在表面上，就称为表面吸附；如果被吸附的物质遍及整个相中，则称为吸收。
吸附等温线：固体吸附剂从溶液中吸附溶质达到平衡时，其吸附量与溶质浓度和温度有关。
当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数关系。
膜：在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质，把流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物质称为膜。
膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。
膜污染：原料液中的微粒或大分子与膜有理、化或机械作用而引起的在膜表面或孔内吸附、沉积造成膜孔径变小甚至堵塞的不可逆现象。
浓差极化：膜表面的浓度高于主体浓度的现象。
（是可逆的）蒸发：使含有不挥发性溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸气，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。
结晶：是从液相或气相生成形状一定、分子（或原子、离子）有规则排列的晶体的现象。
是新相生成的过程；是利用溶质之间溶解度的差别进行的一种分离操作。
重结晶：利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适得溶剂溶解再次结晶，从而使其纯度提高。
生物分离工程总复习题第一章绪论复习题1.生物分离工程在生物技术中的地位？在生物技术领域，通常将生物产品的生产过程称作生物加工过程，包含优良生物物种的育种、基因工程、细胞工程、生物反应过程（酶反应、微生物发酵、动植物细胞培养等）及目标产物的拆分提纯过程，后者又称作下游加工过程。
生物产物的特殊性、复杂性和对生物产品要求的严格性。
因此导致下游加工过程的成本往往占整个生物加工过程成本的大部分。
生物拆分工程研究的根本任务：设计和优化拆分过程，提升拆分效率，增加拆分过程步骤，延长拆分操作方式时间，达至提升海口收率与活性、降低生产成本的目的。
生物拆分工程的特点就是什么？1．产品丰富产品的多样性导致分离方法的多样性2．绝大多数生物分离方法来源于化学分离3．生物分离一般比化工分离难度大3.生物拆分工程可以分成几大部分，分别包含哪些单元操作方式？生物拆分过程通常分后四步：1.固-液拆分（不溶物的除去）Vergt、过滤器、细胞碎裂目的就是提升产物浓度和质量2.铀（杂质斯维恰河）离子交换吸附、萃取、溶剂萃取、反胶团萃取、超临界流体萃取、双水相萃取以上分离过程不具备特异性，只是进行初分，可提高产物浓度和质量。
3．纯化色谱、电泳、结晶以上技术具有产物的高选择性和杂质的去除性。
4．精制结晶、干燥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？（1）产品价值（2）产品质量（3）产物在生产过程中发生的边线（4）杂质在生产过程中发生的边线（5）主要杂质独有的物化性质就是什么？（6）相同拆分方法的技术经济比较上述问题的考虑将有助于优质、高效产物分离过程的优化。
5.生物分离效率有哪些评价指标？目标产品的浓缩程度――浓缩率m2．目标产物的拆分提纯程度――拆分因子或拆分系数α3．回收率rec第二章细胞分离与破碎复习题1．简述细胞破碎的意义一、细胞破碎的目的由于存有许多生化物质存有于细胞内部，必须在提纯以前将细胞碎裂，并使细胞壁和细胞膜受相同程度的毁坏（减小通透性）或碎裂，释放出来其中的目标产物，然后方可展开抽取。
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。
题型：问答简答综合内容1.固液分离（沉降、离心、过滤、膜分离）比较，适用对象2.液-液传质分离（萃取、双水相、反胶束、超临界、泡沫分离）3.如何减少，避免失活问题双水相反胶束4.分离原理适用对象特点5.细胞破碎特点3.发酵液的预处理和菌体的回收（为什么进行预处理；预处理方法；过滤器的主要特点）3.2悬浮液的预处理（原因）原因：1.产品在培养液或菌体中浓度低2.产品与许多杂质混在一起3.非牛顿型流体目的：1.改变发酵液的物理性质，提高从悬浮液中分离固形物的速率，提高固液分离器的效率。
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.去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作。
方法：1.加热法：①降低粘度②提供能量，促进细胞聚集③破坏凝胶结构——利于细胞聚集2.调节pH：①细胞聚集与pH值有关②简便，降低粘度③如何保持pH局部值不过高/低3.凝聚：（无机类电解质或高分子物质）表面电荷的简单中和，消除双电层，产生氢键结合。
4.絮凝：使用絮凝剂（天然或者合成的大分子量聚电解质以及生物絮凝剂）将胶体粒子联网，絮凝剂起架桥作用。
5.使用惰性助滤剂：一种颗粒均匀质地坚硬不可压缩的粒状物质，用于扩大过滤表面的适用范围。
3.4过滤法（主要特点型号）定义：过滤是迫使液体通过固体支撑物或过滤介质，把固体截留，从而达到固液分离的目的。
常用新型过滤器：1.真空过滤器：转鼓（优点：用于大规模生物分离的主要过滤设备，可以分离较难过滤的悬浮固粒，劳动强度小；缺点：表面利用率低，洗涤效果差，滤饼卸料时易剥落；滤布更换困难，不便观察）水平带式（优点：处理量大，操作灵活，洗涤效果好；占地面积大；缺点：有效过滤面积小，投资较高）水平圆盘（大型化，洗涤效果好）水平回转翻盘（大型化，适用于过滤密度大，浓度高的粗颗粒悬浮液）2.压滤器（适用于固含量高难处理的细颗粒料液）：板框压滤器加压叶滤器气压罐式连续压滤器带式压滤器3.错流过滤：料液给过滤介质表面一个平行的大流量的冲刷，则过滤介质表面积累的滤饼就会减少到可以忽略的程度，而通过过滤介质的流速则比较小。
第一章：绪论1、生物分离工程概念回收生物产品分离过程的原理与方法，即从发酵液、酶反应液、动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。
2、生物分离工程研究的内容目标产品及其基质的性质。
根据产品及基质选择适宜的分离纯化技术(基本技术原理；基本方法；基本设备)。
第二章：发酵液预处理1、发酵液预处理的目的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；改变发酵液的物理性质和降低溶液的粘度；尽可能使产物转入便于以后处理的相中。
（除去悬浮颗粒、改善滤液的性状、方便后续步骤）2、凝集与絮凝凝集(coagulation)作用是在某些电解质作用下，如中性盐作用下，使扩散双电层的排斥电位降低，破坏胶体系统的分散状态，而使胶体粒子聚集的过程。
（机理：中和粒子表面电荷；消除双电层结构；破坏水化膜）（通过电解质破坏胶体分散状态）絮凝(flocculation)：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用，而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。
（物理高分子物质的桥联作用）3、高价态无机离子的去除Ca2+去除：一般用草酸的钠盐生成草酸钙；Mg2+去除：加入三聚磷酸钠，从而形成三聚磷酸钠镁络合物；Fe3+去除：加入黄血盐(亚铁氰化钾) 。
4、固液分离的主要方法a)过滤（垂直过滤（死过滤）；错流过滤）b)离心第三章：细胞分离技术1、细胞破碎的方法（了解原理）机械法：主要利用高压、研磨、超声波等方法产生剪切力达到破碎细胞壁的目的。
热量的产生是该法的一个缺点。
高压匀浆的原理：从高压室（几百个大气压）压出的细胞悬浮液速度可达几百米每秒，高速喷出的浆液喷射到静止的撞击环上，细胞在高速造成的剪切力，碰撞力和高压到常压的变化等作用下，造成细胞破碎。
珠磨法的原理：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。
超声波破碎法的原理：液体中局部空穴的形成、增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，引起的粘滞性旋涡在细胞上造成了剪切力，使细胞内液体发生流动，从而使细胞破碎。
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。
生化别离技术复习重点1.生化别离，生化别离技术的底子步调生物别离与纯化的目的是从微生物发酵液，酶反响产物，动植物细胞培养和生物体本身别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成品。
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〕活性物质性质不不变，操作过程容易掉活〔3〕生物材猜中生化组分数量大，别离困难〔4〕生物材料易变质，保留困难〔5〕生物产物的质量尺度高底子步调：原料的拔取和预处置，别离提取，精制和成品的制作2.吸附技术概念：是指在必然条件下，将待别离的料液〔或气体〕通入适当的吸附剂中，操纵吸附剂对料液〔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外表，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别离技术吸附剂类型：〔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.膜别离技术概念：指物质在鞭策力作用下由于传递速度不同而得到别离的过程。
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，别离精度高，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；气体别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℃摆布的蒸馏水浸泡，使全部潮湿，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。
第二章发酵液的预处理和固液分离的方法一、名词1、凝聚：凝聚作用就是向胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质中异电离子作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集（1mm左右）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，当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联接时，形成粗大的絮凝团（10mm）的过程。
絮凝是一种以物理的集合为主的过程。
3、混凝：对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂通常会与无机电解质凝聚剂搭配使用。
在发酵液中首先加入无机电解质凝聚剂，使得悬浮粒子间的相互排斥能降低，脱稳而凝聚成微粒，然后再加入絮凝剂，通过分子间引力和氢键作用产生吸附架桥形成絮凝团的过程。
这种包括凝聚和絮凝机理的过程称为混凝。
4、亲和絮凝：利用絮凝剂和细胞膜表面某种组分间具有的专一性亲和连接作用而产生吸附架桥。
如硼酸盐（四硼酸纳）可与多羟基的糖类化合物（甘露糖醇、山梨糖醇）发生专一性亲和连接作用而产生吸附架桥。
5、凝聚价：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）6、过滤：过滤是借助过滤介质，将悬浮在发酵液中的固体颗粒与液体进行分离的过程。
7、质量比阻：衡量过滤特性的主要指标是滤饼的质量比阻（r B），表示单位滤饼厚度的阻力系数，与滤饼结构特性有关。
8、离心技术：离心技术是借助离心机旋转所产生的离心力，对具有不同沉降系数或浮力密度的物质进行分离、浓缩和提纯的一项技术；其目的是达到固-液或液-液的分离。
9、分离因子（Z）：离心力/重力加速度(g)的比值，也称为相对离心力(RCF)。
衡量离心程度的一个参数,用于离心机的分类。
10、沉降系数：指单位离心力作用下颗粒沉降的速度。
一般用斯维德贝格单位(Svedbergs) S 表示，1S =10−13s。
11、壁效应：由于溶剂在层析容器周壁附近流动不均匀造成分离区带在边缘部分扩散和弯曲的现象。
在电泳、层析等分离中都会出现。
二、思考题：1、凝聚与絮凝的区别？影响絮凝的因素有哪些？如何将两者结合使用？区别：（1）凝聚作用就是向胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质中异电离子作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集（1mm左右）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，当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联接时，形成粗大的絮凝团（10mm）的过程。
絮凝是一种以物理的集合为主的过程。
影响絮凝的因素：⑴与发酵液的性状有关，如细胞浓度、表面电荷的种类和大小等。
⑵对于一定的发酵液，还与絮凝剂的加量、分子量和类型，溶液pH值等因素有关。
(3) 搅拌速度（变速）和时间在絮凝过程中也十分重要。
结合使用：对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂通常会与无机电解质凝聚剂搭配使用。
即混凝。
2、发酵液预处理的原因及采用的手段是什么？原因：①改变发酵液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率；②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的性质，以利于提取和精制后继各工序的顺利进行。
手段：（1）降低液体粘度：加水稀释法和加热法（2）调整pH：等电点沉淀法（3）凝聚与絮凝（4）助滤剂：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。
如：硅藻土、纤维素、石棉粉、珍珠岩、白土、炭粒、淀粉等。
（5）反应剂：不影响目的产物，可消除发酵液中某些杂质对过滤的影响，提高过滤速率。
3、过滤技术的分类。
（1）根据过滤时滤液的流动方向的不同，可分为常规过滤和错流过滤（2）根据过滤机理，过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤。
4、离心技术的原理颗粒在离心场中的沉降情况取决于离心力；颗粒大小、形状和密度；沉降介质的密度。
离心技术是借助离心机旋转所产生的离心力，对具有不同沉降系数或浮力密度的物质进行离、浓缩和提纯的一项技术；其目的是达到固-液或液-液的分离。
5、离心技术分类（1）一般制备性离心技术一般制备离心是指在分离、浓缩、提纯样品中，不必制备密度梯度的一次完成的离心操作实验室用低、高速离心机可应用于此项技术。
（2）制备性超速离心技术制备性超速离心主要利用离心机转子高速旋转时所产生的强大离心力，加快颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数或浮力密度差的物质分开。
A、差速离心：采用逐渐增加离心速度或低速和高速交替进行离心，使沉降速度不同的颗粒在不同的分离速度及不同的离心时间下分批分离的方法，称为差速离心法。
常用于从组织匀浆中分离细胞和病毒.B、差速-区带离心法：不同颗粒之间存在沉降系数差时，在一定离心力作用下，颗粒各自以一定速度沉降，在密度梯度不同区域上形成区带的方法。
可用来分离核酸、蛋白质、核糖体亚基及其它成分。
C、等密度离心法：当不同颗粒存在浮力密度差时，在离心力场下，在密度梯度介质中，颗粒或向下沉降，或向上浮起，一直移动到与它们各自的密度恰好相等的位置上形成区带，从而使不同浮力密度的物质得到分离。
常用来分离提取核酸、亚细胞器和质粒。
6、按分离因子分类，离心机有哪些种类？各自的适用范围是什么？7、超速离心方法有哪些？如何选择适当的离心方法？第三章细胞破碎一、名词：1、微纤丝：主要成分为纤维素，为D-葡聚糖长链。
许多长链借氢键相互结合，平行排列形成微纤丝。
植物细胞壁的强度主要来自于微纤丝。
2、肽聚糖：存在于革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁中的一种复合糖类。
主链是β-1,4-糖苷键连接的N-乙酰氨基葡糖和N-乙酰胞壁酸交替的杂多糖。
在N-乙酰胞壁酸上接有肽链，不同糖链上的肽链交联后形成稳定的水不溶产物。
∗100% (N0:原始细胞数量；N:经t时间操作后保留下来的3、破碎率（S）：S=(N0−N)N0未损害完整细胞数量)4、自溶：通过调节温度、pH或添加有机试剂诱使细胞产生溶解自身的酶的方法。
二、问题1.革兰氏阴性菌与阳性菌在细胞壁组成上有何区别？革兰氏阳性菌细胞壁由肽聚糖和磷壁酸组成，肽聚糖含量高，占细胞壁干重的50%~80%；磷壁酸是革兰氏阳性菌细胞壁的特有成分，含量较高，不高于占细胞壁干重的50%，依据结合部位的不同，分壁磷壁酸与膜磷壁酸两种；一般无类脂质和蛋白质。
革兰氏阴性菌细胞壁肽聚糖含量很低（5~20%），不含磷壁酸，类脂质（约20%）和蛋白质含量较高。
2.有哪些方法可以用于测定破碎率？（1）直接测定：检测破碎前后完整细胞数量之差。
（2）测定释放的蛋白质量或酶的活力：通常将破碎后的细胞悬浮液离心，测定上清液中蛋白质的含量或酶的活力与100%破碎所获得的标准数值比较。
（3）测定导电率：导电率的变化是由于细胞内含物释放到水相中引起的，导电率随破碎率的增加而呈线性增加。
3.破碎方法都有哪些？如何分类？（1）非机械破碎：（2）机械破碎：4.选择细胞破碎方法需要考虑哪些因素？（1）细胞的处理量（2）细胞壁的强度和结构（3）目标产物对破碎条件的敏感性（4）破碎程度（5）高释放率、低能耗、便于后续提取。
膜分离一、名词解释：1、膜分离技术：是指利用天然或人工制备的、具有选择透过性的膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。
2、微滤：微孔过滤技术始于十九世纪中叶，是以静压差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。
实施微孔过滤的膜称为微孔膜。
3、超滤：超滤技术始于1861 年，其过滤粒径介于微滤和反渗透之间，约5～10 nm，在0.1～0.5 MPa 的静压差推动下截留各种可溶性大分子，如多糖、蛋白质、酶等相对分子质量大于500的大分子及胶体，形成浓缩液，达到溶液的净化、分离及浓缩目的。
4、纳滤：采用的膜为粗孔反渗透膜，由于此类膜截流率大于95%的最小分子约为1nm，因而称为纳滤膜。
采用NF 膜操作压力低于一般的反渗透膜，也称之为低压反渗透或超渗透。
对无机盐截流较低。
5、反渗透：如果在B侧施加大于渗透压的压力，则可以使B侧溶液中的水分子渗透到浓度低的A侧，这种操作称为反渗透。
（浓度高的一侧为B，浓度低的一侧为A）6、膜污染：是指处理物料中的微粒，胶体或溶质大分子与膜存在物理化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附，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现象。
7、电渗析：在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。
从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的一种膜过程。
8、完整性试验：将超滤器保留液出口封闭，透过液出口接上倒置的滴定管。
自料液进口处通入一定压力的压缩空气，当达到稳态时，测定气泡逸出速度，如大于规定值，则表示膜不合格。
9、反洗：与正常膜分离操作时的透过方向相反，从膜孔较大的一侧透向膜孔较小的一侧，可除去堵塞膜孔的微粒。
10、优先吸附-毛细孔流动模型：用于水溶液中脱盐的反渗透膜是多孔的并有一定的亲水性，而对盐类有一定排斥性质。
在膜表面始终存在一层纯水层。
在压力下，就可连续地使纯水层流经毛细孔。
11、溶解扩散模型：假定溶剂或溶剂分子首先溶解在膜中，然后扩散通过膜。
此模型适于均匀膜，适合无机盐的反渗透过程，但对有机溶质常不能适用。
12、浓差极化现象：当溶剂透过膜而溶质留在膜上，因而使膜面上溶质浓度增大，这种现象称为浓差极化。
二、思考题：1、试对常用的四种超滤器的性能进行比较。
2、请比较说明微滤、超滤、纳滤和反渗透等四种常用膜分离技术的异同点及应用。
3、影响膜过滤的因素包含什么？试述膜污染的原因及其类型。
（1）影响膜过滤的主要因素包括：操作形式、压力、浓度、温度、流速以及污染等因素。
（2）原因：①膜与料液中某一溶质相互作用。
②吸附在膜上的溶质与其他溶质相互作用。
（3）类型：膜的污染大体可分为沉淀污染、吸附污染、生物污染。
4、举例说明膜清洗的几种方法。
膜的清洗的方法有：注水正反冲洗，海绵球擦洗法，气液混合冲洗法，抽吸清洗，循环洗涤，酸碱液，表面活性剂，螯合剂，氧化剂，酶，化学清洗例如由醋酸纤维等材料制成的膜，由于不耐高温和极端PH，在膜通量难以恢复时，需采用能水解蛋白质的含酶清洗剂清洗。
但使用没清洗剂不当会造成新的污染。
可使用固定化酶进行清洗。
5、表征膜特性的参数有哪些？如何选择膜？分离膜的性能主要包括两方面：膜的物化稳定性和分离透过性。
膜的物化稳定性包括膜的强度，允许使用的压力、温度、PH以及对有机溶剂和各种化学药品的耐受性，它是决定膜寿命的主要因素；膜的分离透过性主要包括选择性、渗透通量和通量衰减系数等。
膜的选择：A、起过滤作用的有效膜厚度小，超滤和微滤的孔隙率高，过滤阻力小；B、不吸附被分离物质，从而膜不易污染和堵塞；C、使用的pH和温度范围广，耐高温灭菌，耐酸碱清洗，稳定性高D、使用寿命长：经济F、易通过清洗恢复透过性能E、适应性广：满足实现分离的各种要求，如对菌体细胞的截留，对生物大分子的通透性或截留作用。
