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《生化分离工程》思考题及习题第一章绪论1、何为生化分离工程bioseparation engineering/ 下游加工过程,biotechnoiogy ?其主要研究那些内容？2、生化分离技术依据的分离原理有哪些？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、何为传质分离过程？5、简述生化分离工程的发展趋势。
6亲和技术目前已衍生出那些子代分离技术？7、生化反应与生化分离耦合技术有那些特点？8、为何在生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？9、生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？10、设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？11、初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？12、如何除去蛋白质溶液中的热原质？13、生物分离为何主张采用集成化技术？14、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、絮凝剂可分为那三种？有那些因素影响絮凝过程？4、在生化工业中常用的过滤方式那两种？各自有何特点？5、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？6何谓密度梯度离心？其工作原理是什么？7、如何使用助滤剂？8、错流微滤与传统过滤相比有何优点？第三章细胞破碎法1、细菌细胞壁与真菌（酵母）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、何谓脂溶破碎法？其原理是什么？包括那几种？5、酶法细胞破碎常用那几种酶类？6包涵体是如何产生的？如何使重组蛋白复性？7、如何测定细胞破碎程度？第四章沉淀法1. 理解概念：盐溶，盐析2. 常用的沉淀法有哪几种？3. 生产中常用的盐析剂有哪些？其选择依据是什么？4. 何谓分步盐析沉淀？5. 有机沉淀法与盐析沉淀法相比有何优缺点？第五章溶剂萃取法1、何谓溶剂萃取？其分配定律的适用条件是什么？2、在溶剂萃取过程中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？4、在发酵工业中，去乳化有何实际意义？5、理解概念：HLB分配系数，分离因子，介电常数，带溶剂6生物物质的萃取与传统的萃取相比有哪些不同点？7、p H对弱电解质的萃取效率有何影响？8、发酵液乳化现象是如何产生的？对分离纯化产生何影响？如何有效消除乳化现象？9、什么叫超临界流体？10、为何在临界区附近，稍微改变流体的压力和温度，都会引起流体密度的大副变化？11、要提高超临界流体萃取的效率，可以考虑哪些方面？12、名词解释：胶束/反胶束13、影响反胶束萃取蛋白质的因素有哪些？第六章双水相萃取1、何谓双水相萃取？2、双水相体系可分为那几类？目前常用的体系有那两种？3、为什么说双水相萃取适用于生物活性大分子物质分离？4、影响双水相萃取的因素有那些？当电解质存在，PH是如何影响双水相萃取的？5、用双水相萃取细胞破碎（匀浆）液时，一般是把目标产物分布在上相，而细胞碎片、杂蛋白等杂质分布在下相，为什么？6何谓双水相亲和萃取？第七章膜分离法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？膜材料主要用什么？3、膜组件在形式上有那几种？各自有何优缺点？4、为何说非对称性膜的发明为膜分离走向工业化奠定了基础？5、简述微滤、超滤膜、反渗透膜在膜材料、结构、性能及其应用等方面的异同点6膜分离的表征参数有那些？何谓膜截留分子量？7、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？8、膜的清洗及保存方法有那几种？9、膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？10、反渗透与超滤在分离机理上有何区别？11、超滤、反渗透膜分离主要有那些方面应用？12、比较膜分离技术与亲和层析技术的特点13、亲和剂由哪几部分组成？14、简述亲和膜分离的过程？15、液膜由哪几部分组成？各自的功能是什么？17、影响液膜稳定性的因素有哪些？第八章吸附法1、吸附作用机理是什么？2、吸附法有几种？各自有何特点？3、大孔网状聚合物吸附与活性炭吸附剂相比有何优缺点?4、影响吸附过程的因素有那些？5、何谓穿透曲线？6、膨胀床吸附的特点是什么？第九章离子交换法1、何谓离子交换法？一般可分为那几种？2、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？3、离子交换树脂的命名法则是什么？4、离子交换树脂有那些理化性能指标？5、何谓真密度、湿真密度？&大孔径离子交换树脂有那些特点？7、p H值是如何影响离子交换分离的？8、普通型离子交换树脂为何不能用来分离提取蛋白质分子？9、各类离子交换树脂的洗涤、再生条件是什么？10、软水、去离子水的制备工艺路线？11、对生物大分子物质，离子交换剂是如何选择的？12、理解概念：交换容量，工作交换容量，膨胀度，湿真密度，交联度13、为何阴树脂交换容量用动态法测定而阳树脂用静态法测定？第十章色层分离1、何谓色层分离法？可分为那几大类？2、何谓保留值、分配容量K分离度？3、色层图中分离度有那几种表示方法？4、层析剂有那几种？各自有何特点？5、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?6何谓疏水作用层析？其最大的特点是什么？7、柱层析法与固定床吸附法有何异同点？8、苯硼酸亲和介质用于分离哪些目标物？原理是什么？9、凝胶层析分离机理是什么？10、亲和层析的机理是什么？11、配基偶联后残留电荷对分离有何影响？如何消除？12、小分子配基为何需插入手臂？13、何谓色层分离法？可分为那几大类？14、简述柱层析系统的工艺流程。
膜分离过程概述利用具有一定选择性透过的过滤介质进行物质分离的技术。
膜分离的特点（1）能耗低，无相变（2）操作条件温和（3）污染难清除，不能耐受极端条件（4）需与其它技术结合应用膜分离技术膜分离的概念：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。
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，被膜分开的流体相物质是液体或气体膜的厚度应在0.5mm以下，否则不能称其为膜。
膜分离技术的类型和定义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：膜分离与物质分子大小渗透（osmosis）和透析（dialysis）渗透（osmosis）：是一个扩散过程，在膜两边渗透压差的作用下溶剂产生流动。
透析（dialysis）：是利用膜两边的浓度差从溶液中分离出小分子物质的过程。
透析过滤在过程中不断加入水或缓冲液，保持较高的通量。
透析过程与渗透过程相互重叠。
微滤（microfiltration）：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力为推动力，使不溶性物质得以分离的操作，孔径分布范围在0.025~14.000μm之间；超滤（ultrafiltration）：分离介质同上，但孔径更小，为0.001~0.020 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；反渗透（reverse osmosis）：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0.0001~0.0010 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）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；电渗析：（electrodialysis）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；6. 气体透过（gas permeation）利用微孔或无孔膜进行气体分离膜的分类按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜按材料分：合成有机聚合物膜、无机材料膜对称膜结构与方向无关的膜，孔径不规则或一定非对称膜分离层（活性膜）和多孔支持膜、活性膜要朝向待浓缩的原液层、两层膜是同一种材料复合膜活性膜层沉积于具有微孔的底膜（支撑层）表面上、表层与底层是不同的材料、膜的性能与活性膜和底层膜都有关系荷电膜（离子交换膜）含有溶胀胶载着固定的正电荷或负电荷阴离子交换膜：带正电荷阳离子交换膜：带负电荷微孔膜（0.05~20 m）动态膜在多孔介质上沉积一层颗粒物作为有选择作用的膜沉积层与溶液处于动态平衡可在高温下应用，膜更新容易，不稳定膜材料的特性对于不同种类的膜都有一个基本要求：（1）耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力，一般模操作的压力范围在0.1~0.5MPa 反渗透膜的压力更高，约为1~10MPa（2）耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要（3）耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解；（4）化学相容性：保持膜的稳定性；（5）生物相容性：防止生物大分子的变性；（6）成本低；各种膜材料有机高分子膜：纤维素酯膜、缩合系聚合物（聚砜类）、聚烯烃及其共聚物、脂肪族或芳香族聚酰胺类聚合物、全氟磺酸共聚物和全氟羧酸共聚物、聚碳酸酯；无机多孔膜：陶瓷膜膜过滤的基本概念和理论超滤和反渗透目的：将溶质通过一层具有选择性的薄膜，从溶液中分离出来。
生化分离工程第一章绪论生物物质深度加工过程即生物物质分离、提取、精制的过程成为生物物质分离过程，将其应用于工农业生产部门便形成了生物物质分离工程。
生物技术下游加工过程的特点：1・发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液2•培养液是多组分的混合物3•生物产品的稳定性差4•对最终产品的质量要求很高生物技术下游加工过程一般步骤：1•发酵液的预处理与固■液分离2.初步纯化3•高度纯化4•产品加工生物技术产品分类：1 •按分子质量大小分类2.按产品所处位置分类第二章提取、分离和精制过程中蛋白质活性的稳定性和保存防止蛋白质纯化过程失活对策:1•最重要的是要避免细菌的污染2•水分的除去3•高浓度的化学物质会使蛋白质变性也应避免4 •高浓度的底物、多元醇和稳定盐有利于稳定蛋白质5 •对蛋白质来说，关重要为了防止硫轻基的氧化和降低光氧化的危险，除去空气至第三章发酵液的预处理和菌体的回收预处理的目的：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预处理方法：1.加热法2.调节悬浮液的PH值3.凝聚和絮凝（固定手法）4.使用惰性助滤剂第四章细胞的破碎与分离细胞破碎方法：机械法和非机械法影响固体剪切细胞破碎的因素：1•转盘外缘速度2.细胞浓度3.珠粒大小4.温度5.流量细胞破碎率的评价有直接计数法和间接计数法两种第五章离心分离离心分离可分为：1•离心沉降：利用固液两相的相对密度差，在离心机无孔转鼓或管子屮进行悬浮液的分离操作。
2.离心过滤：利用离心力并通过过滤介质，在有孔转鼓离心机屮分离悬浮液的操作。
3.离心分离和超离心：利用不同溶质颗粒在液体小齐部分分布的差异，分离不同相对密度液体的操作。
离心沉降设备：1•瓶式离心机2.管式离心机3.多室式离心机4.碟片式离心机超离心技术的规模分类为制备性超离心和分析性超离心制备性超离心分离和纯化的一般方法：1.差速离心法2.—般密度梯度离心法3.等密度梯度离心法4.平衡等密度离心法分析性超离心的作用：1•相对分子质量的测定2.大分子纯度的估计3.检测大分子小构彖的变化离心设备的放大：1•等价时间G法 2.刀因了法第六章膜分离过程膜分离过程的分类：1.以静压力差为推动力的过程2.以蒸汽分压差为推动力的过程3.以浓度差为推动力的过程4.以电位差为推动力的过程以静电力差为推动力的膜分离有：微滤、超滤、纳滤和反渗透以蒸汽分压差为推动力的膜分离过程有两种：膜蒸馅和渗透蒸发以电位差为推动力的过程原理：阴离子交换膜只能透过阴离子，阳离子交换膜则膜的类型：只能透过阳离子1•有孔膜和无孔膜2•膜对称性3.不对称性或各向异性膜表征膜性能的参数：通水量、截留分子量、抗压能力、PH适用范围、对热等等浓差极化：是指在超滤过程中，由于水透过膜，因而在膜表面的溶质浓度增高，形成梯度，在浓度梯度的作用下，溶质与水以相反方向扩散，在达到平衡状态时，膜表面形成一溶质浓度分布边界层，它对水的透过起着阻碍作用。
