(高考生物)生物分离与纯化技术复习重点

生物蛋白质分离知识点归纳总结蛋白质分离是生物化学和分子生物学研究中的重要技术。

它涉及到从复杂的生物样本中提取、纯化和分析蛋白质。

以下是对蛋白质分离技术的一些关键知识点的归纳总结：1. 蛋白质分离的原理：- 分子大小：利用不同蛋白质的分子量差异，通过凝胶过滤层析进行分离。

- 电荷差异：通过离子交换层析，根据蛋白质在不同pH值下的电荷差异进行分离。

- 疏水性：利用疏水相互作用层析，根据蛋白质的疏水性强弱进行分离。

- 亲和力：通过亲和层析，利用特定配体与目标蛋白质的亲和力进行分离。

2. 常用的蛋白质分离技术：- 凝胶过滤层析（Size Exclusion Chromatography, SEC）：根据蛋白质的大小进行分离，大分子先流出，小分子后流出。

- 离子交换层析（Ion Exchange Chromatography, IEC）：根据蛋白质的电荷差异进行分离，正电荷的蛋白质在低pH下吸附，负电荷的蛋白质在高pH下吸附。

- 疏水相互作用层析（Hydrophobic Interaction Chromatography, HIC）：根据蛋白质的疏水性进行分离，疏水性较强的蛋白质先被吸附。

- 亲和层析（Affinity Chromatography）：利用特定的配体与目标蛋白质的高亲和力进行特异性分离。

- 电泳技术：如SDS-PAGE，根据蛋白质的分子量进行分离。

3. 蛋白质分离的策略：- 预处理：包括细胞破碎、蛋白质提取和初步纯化。

- 多步骤纯化：通常需要通过多种层析技术组合，逐步提高蛋白质的纯度。

- 分析与鉴定：利用质谱等技术对纯化后的蛋白质进行鉴定和定量分析。

4. 蛋白质分离的影响因素：- 蛋白质的稳定性：在分离过程中需要考虑蛋白质的稳定性，避免变性或降解。

- 缓冲液的选择：缓冲液的pH值、离子强度和组成都会影响蛋白质的分离效果。

- 温度和压力：温度和压力的变化会影响蛋白质的折叠状态和相互作用，进而影响分离效果。

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。

生物大分子分离与纯化技术是生物学、生物医学和生物工程领域中非常重要的技术之一。

它可以用于提取和分离生物大分子，从而达到纯化的目的。

本文将着重探讨的原理、方法和应用。

一、原理在生物细胞中，不同的生物大分子有着不同的形态、结构和性质。

为了分离和纯化这些生物大分子，需要利用它们的理化性质差异。

例如，蛋白质可以通过电泳分离，根据电荷、分子量等差异分离出不同的成分；核酸则可以通过浓度梯度离心分离，根据密度差异分离出单独的成分。

还有一些生物大分子，如多肽、糖类、脂质等，可以通过其他特殊方法分离。

二、方法1. 柱层析法柱层析法是中常用的重要方法之一。

它利用固定相（柱子中的树脂）和流动相（洗脱缓冲液）之间的相互作用来分离和纯化生物大分子。

根据固定相和洗脱缓冲液的不同性质，可以选择不同的柱层析方法，例如离子交换层析、凝胶过滤层析和亲和层析等。

2. 电泳法电泳法是基于生物大分子的电荷差异和分子量差异的原理，将不同的生物大分子分离并捕获的技术。

根据电泳介质、运行方式以及电场的不同条件，可以选择不同的电泳方法，如蛋白质电泳、DNA电泳、脂质电泳等。

3. 超滤法超滤法是利用微孔过滤膜的不同截留分子量，将生物大分子按照大小分离纯化的技术。

超滤法分为正压式和负压式，正压式是通过液体压力将生物大分子向膜孔内压缩，从而分离得到小分子；负压式是通过负压将大分子向膜孔内吸附，难以通过的是大分子。

4. 溶剂萃取法溶剂萃取法是将生物大分子从混合物中溶解到特定的有机溶剂中，然后通过反萃取、扩散等工艺，使它在不同相中转移、分离和纯化的方法。

5. 其他方法生物大分子的分离和纯化方法还有一些其他方法，例如磁性珠法、浓缩法、冷冻干燥法等。

三、应用在生物医学、生物工程、食品工业、环境保护和新能源开发等领域中有广泛的应用。

具体来说，1. 生物医学领域生物医学领域的应用主要是分离和纯化蛋白质和多肽类物质，如酶、抗体、激素、血浆蛋白等。

这些物质可以作为药物、诊断试剂、生物治疗的原材料等。

第一章绪论生物工程学：亦称生物技术，是指通过技术手段，利用生物体或生物过程生产有经济价值产品的学科。

研究领域：基因工程、细胞工程、微生物工程、酶工程。

生物分离工程：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，因它处于整个生物产品生产过程的后端，又称为生物工程下游技术。

研究内容：研究目标产品及基质的性质；分离、纯化技术的选择。

直接产物：由发酵直接生产，分离过程由发酵罐流出物开始；间接产物：由发酵过程得到的细胞或酶，再经转化和修饰得到产品。

分离：指利用混合物中各组分在物理性质或化学性质上的差异，通过适当的装置和方法，使各组分分配至不同的空间区域或者在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。

生物分离纯化过程：指利用产物与杂质理化性质的不同，从发酵液中提取、分离、纯化产物的过程。

生物分离工程流程：1、发酵液的预处理：离心和过滤是最基本的单元操作，凝聚和絮凝可加速固液两相的分离。

2、产物的提取：主要是去除与目标产物性质有很大差异的杂质，使目标产物的纯度和浓度有较大程度的提高。

吸附，萃取，沉淀。

3、产物的精制：用于去除与目标产物有类似化学功能和物理性质的杂质。

首选色谱分离技术，涉及色谱技术有层析、离子交换、亲和色谱、吸附色谱等。

4、成品的加工处理：产品的加工方式是由产物的最终用途和要求所决定的，浓缩、结晶和干燥。

生物分离纯化工艺过程的选择依据：1生产成本要低；2工艺步骤要少；3操作程序要合理；4适应产品的技术规格；5生产要有规模；6产品具有稳定性；7环保和安全要求；8生产方式。

生物分离过程的特点：一、体系特殊：1、原料液的特点：原料液体系复杂；存在与目标分子结构相近的分子及异构体；产物浓度很低；产物活性易降低或失活。

2、对产物的要求：目标物具有活性；产物高纯度；副作用小。

二、工艺流程特殊：1、工艺设计：操作条件特殊；多种高选择技术结合使用；优化设计分离过程和各个单元操作；要求设计工艺流程具有一定的适用范围。

《生物分离工程》复习题一（第1~3章）二、填空题1、Cohn方程logS=β-KsI中，Ks越大，β值越小，盐析效果越好。

2、固液分离的主要方法有离心和过滤。

3、对发酵液进行预处理方法主要有加热法、调节PH值、凝聚和絮凝、使用惰性助助滤剂、加入反应剂。

4、根据过滤机理的不同，过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤两种类型5、盐析的操作方法有加入固体盐、加入饱和溶液法、透析平衡法。

6、核酸的沉淀方法主要有有机溶剂沉淀法、等电点沉淀发、钙盐沉淀法、溶剂沉淀法。

7、蛋白质胶体溶液的稳定性主要靠蛋白质分子间静电排斥作用、蛋白质周围的水化层等因素稳定。

8、为使过滤进行的顺利通常要加入惰性助滤剂。

9、典型的工业过滤设备有半框压滤机和真空转鼓过滤机。

10、常用的蛋白质沉析方法有盐析、等电点和有机溶剂。

二、填空1、常用离心设备可分为离心沉降和离心过滤两大类；2、在一个转子中，将粒子沉降下来的效率可以用 K系数来描述。

3、超离心法是根据物质的沉降系数、质量和形状不同，应用强大的离心力，将混合物中各组分分离、浓缩、提纯的方法。

4、密度梯度离心中，制备密度梯度的常用方法有手工法、梯度混合仪法、离心形成法。

5、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、羧基和磷酸基。

7、蛋白质分离常用的层析方法有凝胶层析、多糖基离子交换、亲和层析和疏水层析。

8、离子交换分离操作中，常用的梯度洗脱方法有 PH梯度和离子强度梯度。

10、多糖基离子交换剂包括葡集团离子交换剂和离子交换纤维素两大类。

11、离子交换树脂由载体、活性基团和可交换离子组成。

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、CM Sepharose是阳离子交换树脂，其活性基团是羧甲基。

14、离子交换操作一般分为动态和静态两种。

15、利用薄层定量测定时，一般控制待测组分的Rf在 0.2-0.5 之间。

生物分离工程部分知识点生物分离效率三个指标：分离纯化浓缩程度，纯化倍数，回收率。

生物分离工程：从发酵液、酶反应液或动/植物细胞培养液中将目标产物提取、浓缩、分离、纯化和成品化的过程。

机械破碎法：固体剪切法(珠磨法、压榨法、撞击法) 液体剪切法（高压匀浆法、超声波破碎）工业常用方法：高压匀浆法、高速珠磨法。

优缺点：高压匀浆优点是细胞经历了高速造成的剪切、碰撞、高压到常压的变化，从而造成细胞破碎。

缺点是较容易造成堵塞的丝状真菌、放线菌以及较小的G+菌不适合用本法。

高压匀浆一般需多级循环操作，每次循环前需要进行级间冷却。

主要能耗是高压和维持低温操作能量消耗。

高速珠磨破碎法：破碎率与能耗成正比。

增加装珠量或延长破碎时间或增加转速均可提高破碎率，但同时能量消耗和产热增加，提高了制冷费和总能源消耗量。

当破碎率≥80%，能耗急剧增加。

超声波破碎：有效能量利用率低，冷却要求苛刻。

①常用的蛋白质沉淀方法有：盐析沉淀（硫酸铵，低温）、等电点沉淀、有机溶剂沉淀（丙酮/乙醇等有机溶剂）及热沉淀法等。

②有机溶剂沉淀蛋白质的机理是：向蛋白质溶液中加入有机溶剂，水的活度降低。

随着有机溶剂溶度的增大，水对蛋白质分子表面荷电基团的水化程度降低，液体的介电常数下降，蛋白质分子间的静电引力增大，从而凝聚和沉淀。

盐析的主要因素有无机盐的种类，浓度，温度和pH值。

lgS=-β—KsI。

盐的种类影响KS值，离子半径小而带电荷较多的阴离子盐析效果好。

温度和pH值影响β，在高离子强度溶液中，温度上升，有利于某些蛋白质失水，因此温度升高，蛋白质溶解度下降。

pH值接近蛋白质等电点有利于提高盐析效果。

水相pH值对弱电解质分配系数具有显著影响。

物理萃取时，弱酸性电解质的分配系数随pH值降低而增大，弱碱性电解质随pH值降低而减少。

弱电解质在水相中发生不完全解离，仅仅是游离酸或游离碱在两相产生分配平衡，而酸根或碱基不能进入有机相，所以萃取达到平衡状态时，一方面弱电解质在水相中达到解离平衡，另一方面，未解离的游离电解质在两相中达到分配平衡。

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。

⽣物分离⼯程复习题⼀第1-9章16K含答案《⽣物分离⼯程》复习题⼀（第1~3章）⼀、选择题1、下列物质不属于凝聚剂的有（C）。

A、明矾B、⽯灰C、聚丙烯类D、硫酸亚铁2、发酵液的预处理⽅法不包括（C）A. 加热B絮凝 C.离⼼ D. 调pH3、其他条件均相同时，优先选⽤哪种固液分离⼿段（B）A. 离⼼分离B过滤 C. 沉降 D.超滤4、那种细胞破碎⽅法适⽤⼯业⽣产（A）A. ⾼压匀浆B超声波破碎 C. 渗透压冲击法 D. 酶解法5、为加快过滤效果通常使⽤（C）A.电解质B⾼分⼦聚合物 C.惰性助滤剂 D.活性助滤剂6、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7、下列哪项不属于发酵液的预处理：（D ）A.加热B.调pHC.絮凝和凝聚D.层析8、能够除去发酵液中钙、镁、铁离⼦的⽅法是（C）A．过滤B．萃取C．离⼦交换D．蒸馏9、从四环素发酵液中去除铁离⼦，可⽤（B）A．草酸酸化B．加黄⾎盐C．加硫酸锌D．氨⽔碱化10、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11、使蛋⽩质盐析可加⼊试剂（D）A：氯化钠；B：硫酸；C：硝酸汞；D：硫酸铵12、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13、盐析操作中，硫酸铵在什么样的情况下不能使⽤（B）A.酸性条件B碱性条件 C.中性条件 D.和溶液酸碱度⽆关14、有机溶剂沉淀法中可使⽤的有机溶剂为（D）A.⼄酸⼄酯B正丁醇 C.苯 D.丙酮15、有机溶剂为什么能够沉淀蛋⽩质（B）A.介电常数⼤B介电常数⼩ C.中和电荷 D.与蛋⽩质相互反应16、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％17、⽣物活性物质与⾦属离⼦形成难溶性的复合物沉析，然后适⽤（C ）去除⾦属离⼦。

生物分离的流程与单元操作：① 细胞回收技术: 絮凝，离心，过滤，微过滤。

② 细胞破碎技术: 球磨，高压匀浆，化学破碎技术③ 初步纯化技术: 吸附剂，离子交换，沉淀（盐析法，有机溶剂沉淀，等电点，沉淀剂），溶剂萃取，两水相萃取，超临界萃取，逆胶束萃取，膜分离技术④ 高度纯化技术: 各类层析，亲和，疏水，聚焦，离子交换，结晶⑤ 成品加工：浓缩，除菌与热原，喷雾干燥，气流干燥，沸腾干燥，冷冻燥生物下游加工过程的选择准则：① 步聚少② 次序合理③ 产品规格 （注射，非注射）④ 生产规模 ⑤ 物料组成⑥ 产品形式 固体 适当结晶， 液体 适当浓缩⑦ 产品稳定性⑧ 物性 溶解度， 分子电荷，分子大小，功能团，稳定性，挥发性⑨ 危害性⑩废水处理一起，同时发酵液或生物溶液又属于非牛顿型流体，所以必须进行预处理为什么要进行固液分离?微生物或动植物细胞在合适的培养基，p Ｈ值，温度和通气搅拌（或厌气）等发酵条件下进行生长和合成生物活性物质，因为在其培养（发酵）液中包含了菌（细胞）体，胞内外代谢产物，胞内的细胞物质及剩余的培养基残分等。

不管人们所需要的产物是胞内的还是胞外的或是菌体本身，都首先要进行培养液的预处理和菌体回收，只有将固，液分离开，才能从澄清的滤液中采用物理、化学的方法提取代谢产物，或从细胞出发进行破碎、碎片分离和提取胞内产物。

固液分离器的效率；⑵尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）⑶去除发酵液中的部分杂质，以利于后续各步操作。

预处理的方法⑴加热法⑵调节悬浮液的pH 值⑶凝聚和絮凝凝聚：指在投加的化学物质（铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成１mm 大小块状凝聚体的过程。

絮凝：指使用絮凝剂（天然的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。

其中絮凝剂主要起架桥作用。

凝聚和絮凝技术能有效的改变细胞菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态,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.等电点沉淀法：蛋白质一般以胶体状态存在于发酵液中，胶体粒子的稳定性和其所带电荷有关。

生物分离工程复习题第一章导论一解释名词生物下游加工过程（生物分离工程），生物加工过程二简答题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是什么？生物分离工程的特点是什么？）2 生物分离工程在生物技术中的地位？3 分离效率评价的主要标准有哪些？各有什么意义？4 生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？（简述或图示分离工程一般流程及基本操作单元）5 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？6 下游加工过程的发展趋势有哪些方面？7 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？第二章发酵液预处理一解释名词凝聚，絮凝，凝聚剂，过滤，离心，细胞破碎，包含体二简答题1 为什么要进行发酵液的预处理？常用处理方法有哪几种？2 凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？常用的絮凝剂有哪些？3 发酵液预处理中凝聚剂主要起什么作用？絮凝机理是什么？4 细胞破碎的方法包括哪几类？工业上常用的方法有哪些？为什么？5 沉降与离心的异同？6 离心设备可分为哪两大类？按分离因子Fr不同，离心机一般分为哪几类？7 常用的离心沉降设备有哪些？常用的过滤设备有哪些？8 固-液分离主要包括哪些方法和设备？9 试比较固液分离中过滤和离心分离技术的特点。

10 高压匀浆与高速珠磨破碎法各有哪些优缺点？11 比较工业常用的过滤设备优缺点。

离心与过滤各有什么优缺点？第三章沉淀与结晶一解释名词沉淀，结晶，盐析，盐溶，盐析结晶，盐析沉淀，硫酸铵饱和度，晶种，晶核，晶型, 饱和溶液，过饱和溶液，饱和度二简答题1 根据加入沉淀剂的不同沉淀分离主要包括哪几类？）2 常用的蛋白质沉淀方法有哪些？有机溶剂沉淀蛋白质的机理什么？用乙醇沉淀蛋白质时应注意哪些事项？3 影响盐析的主要因素有哪些？在工艺设计中如何应用？4 如何确定盐析过程中需要加入硫酸铵的量？5 简述有机溶剂沉淀的原理。

生物技术即有机体的操作和应用有机体生产有用物质、改善人类生存环境的技术。

其目标是利用培养微生物、动物细胞、植物细胞来生产对人有用的产品。

生物技术的最新进展:(1)基因工程方面:试管婴儿、细胞融合、蛋白质序列分析，人参培养、转基因(2)生物反应器:连续式，柱式、固定化酶、固定化细胞反应器(3)发酵技术:固定化酶、固定化细胞技术生物分离工程：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.单元操作:完成一道工序所需的一种方法和手段。

生物技术上游加工过程：优良生物物种的选育、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)。

生物下游加工特点：①生物产品稳定性差（化学降解、微生物降解）②培养液是多组分混合物（细胞代谢产物未用完的培养基）③对最终产品质量要求高④原料液中目标产物浓度一般很低（氧传递限制细胞量、产物抑制）生物下游加工在生物技术中的地位1) 生化产品的必经的过程。

2) 回收率不高。

抗生素(80%左右)，蛋白质(60-90%)。

3) 分离纯化昂贵。

4) 中药现代化的重要技术平台。

农学、分离科学、生化分析、药学等。

5) 提供产品竞争力的关键技术之一。

6) 环境污染的治理（慢性铅中毒）。

生化产品的特点:1)应用面广。

2)种类繁多。

分子量X0–X000000，结构功能复杂，生物活性各异。

3)目的产物在初始物料中的含量低。

4)初始物料成分复杂。

有大量的细胞及碎片、其他、培养基成分、无机盐等。

5)生物活性物质的稳定性低。

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、表面张力等非常敏感。

6)产品的质量要求高，尤其是药品等。

生物分离的流程与单元操作①细胞回收技术: 絮凝，离心，过滤，微过滤。

②细胞破碎技术: 球磨，高压匀浆，化学破碎技术③初步纯化技术: 吸附，离子交换，沉淀（盐析法，有机溶剂沉淀，等电点，沉淀剂），溶剂萃取，两水相萃取，超临界萃取，逆胶束萃取，膜分离技术④高度纯化技术: 各类层析，亲和，聚焦，离子交换，结晶⑤成品加工：浓缩，除菌与热原，喷雾干燥，气流干燥，沸腾干燥，冷冻干燥生物分离过程的特点①主要特点是生物制品多种多样，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品的分离方法大约80%的化工分离方法可应用于生物分离技术中③生物分离一般比化工分离难度大:成分复杂;悬液中的目标产物浓度低;成本高.④生物产品要求高质量：纯度、卫生、生物活性生物分离一般分四步①不溶物的去除：过滤、离心以及细胞破碎（产物浓度和质量得到了提高）②产物分离：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（分离不具有特异性）③产品纯化：色谱、电泳、沉淀（具有产物高选择性和杂质的去除性）④产品的精制：结晶与干燥生物分离技术及原理1）物理性质力学性质：重力、离心力、筛分；热力学性质：状态变化、相平衡；传质性质：扩散；电磁性质：磁化；2）化学性质化学热力学：化学平衡；化学反应动力学：反应速率；化学解离性质：极化、离子化3）生物学性质生物分子识别：生物亲和作用；生物输送性质：生物膜输送；生物反应、控制：酶反应、免疫系统。

⽣物分离与纯化技术-绪论（邱⽟华版）第⼀章绪论第⼀节⽣物分离纯化的概念与原理学习⽬标熟悉⽣物物质的概念、种类和来源；了解分离纯化技术并掌握其基本原理。

突飞猛进，⽇益成熟的现代⽣物技术，正在成为推动世界新技术⾰命的重要⼒量，其产业化发展必将对⼈类社会的经济发展和⽣活⽅式产⽣越来越⼤的影响。

⽣物技术产业主要制备具有⽣活活性的⽣物物质并使其商品化，利⽤专门的设备和技术将⽣物物质从⽣物原料中分离纯化出来并保持其活性，其中以复杂、周期长、影响因素多。

分离纯化技术是现代⽣物技术产业下游⼯艺过程的核⼼，是决定产品的安全、效⼒、收率和成本的技术基础，在⽣物技术产业中起着重要的作⽤。

⼀、⽣物物质及其来源1.⽣物物质“⽣物物质”这个词汇是在20世纪末随着⽣物技术的发展逐渐出现的，它指的是来源于⽣物中天然的或利⽤现代⽣物⼯程技术以⽣物为载体合成的，从氨基酸、多肽等低分⼦化合物到病毒、微⽣物活体制剂等具有复杂结构和成分的⼀类物质。

它们存在于⽣物体内直接参与⽣物机体新陈代谢过程，并能与⽣物各种机能产⽣⽣物活化效应，因此也称为⽣物活性物质，⽽在产业中的⽣物物质的制成品被称为⽣物产品。

⽣物物质的种类繁多，分布⼴。

按照其化学本质和特性分类，常见的有如下⼀些类型。

（1）氨基酸及其衍⽣物类主要包括天然氨基酸及其衍⽣物，这是⼀类结构简单、分⼦量⼩、易制备的⽣物物质，约有60多种。

⽬前主要⽣产的品种有⾕氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、精氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸和⾊氨酸等，其中⾕氨酸的产量最⼤，约占氨基酸总量的80%左右。

（2）活性多肽类活性多肽是由多种氨基酸按⼀定顺序连接起来的多肽链化合物，分⼦量⼀般较⼩，多数⽆特定空间构像。

多肽在⽣物体内浓度很低，但活性很强，对机体⽣理功能的调节起着⾮常重要的作⽤，主要有多肽类激素，⽬前应⽤于临床的多肽药物已达20多种以上。

（3）蛋⽩质类这类⽣物物质主要由简单蛋⽩和结合蛋⽩（包括糖蛋⽩、脂蛋⽩、⾊蛋⽩等）。

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。