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Chapter1 An Overview of Bioseparations（第一章生物分离工程概述）一、The position of Bioseparation in Biotechnology（生物分离在生物技术中所占位置）（生物技术的目标就是指利用培养微生物、动物细胞、植物细胞来生产对人有用的产品。
）（按上述定义，早在公元前4228年就有了应用生物技术酿酒、制奶酪等的记载。
（狭义生物技术的产物仅为化学产品，约有100年的历史。
获得产品的有效途径▪Raw materials 原材料▪Pretreatments 预处理▪bioreactions 生物反应▪bioseparations 生物分离▪products 产物二、Characteristic of Bioseparations（生物分离的特点）A. 生物工程的主要特点是生物制品多种多样还可以增加胰岛素、生长激素、干扰素等基因工程产品产品的多样性导致分离方法的多样性B.绝大多数生物分离方法来源于化学品的分离方法生物分离与一般化学分离方法的比较上表表明大约80%的化工分离方法可应用于生物分离技术中C. 生物分离一般比化工分离难度大•Complex components（成分复杂）（固体成分包括完整有机体、培养基及底物中的不溶物）（液体成分包括底物可溶物、代谢中产物及目标产物）get highly purified dry products（获得高纯度的干燥产品）several steps （需要几步）（分离过程精细，成本高）生物产品要求高质量：（纯度）（卫生）（生物活性）（分离过程的成本占产品总投资的大部分）（因此必须仔细考虑和设计产品的回收和纯化过程）（设计中应考虑下列问题）1. （产品价值）2. (产品质量）3．（产物在生产过程中出现的位置）4.（杂质在生产过程中出现的位置）5. （主要杂质独特的物化性质是什么？）6.（不同分离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）三. An idealized process（理想化过程）（生物分离具有许多相似的单元操作）（生物分离一般分四步）A. Removal of insolubles(3 unit operations)（不溶物的去除）▪*filtration（过滤）▪*centrifugation（离心）▪*cell disruption (necessary when the desired product is intracellular.)（细胞破碎）Relatively little product concentration or improvement of product quality occurs.（产物浓度和质量得到了提高）B. Isolation of products（产物分离）▪*adsorption - ion-exchang（离子交换吸附）▪* extraction（萃取）▪ a. solvent extraction（溶剂萃取）▪ b. reversed micelle extraction（反微团萃取）▪ c. supercritical fluid extraction（超临界流体萃取）▪ d. two-aqueous phase extraction（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）C. Purification of products（产品的纯化）▪*chromatography（色谱）▪*electrophoresis（电泳）▪*precipitation （沉淀）these processing technology are highly selective for the product and remove impurities of similar chemical functionality and physical properties.（以上技术具有产物的高选择性和杂质的去除性）D. Polishing （产品的精制）▪*crystallization（结晶）▪*drying （干燥）Chapter 1（习题）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 Filtration第二章过滤过滤是将料液通过固体支持或者过滤介质时，使得固体物质从溶液中分离，对于好的定形的晶体，这是一种最直接的步骤。
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。
一．生物分离工程在生物技术中的地位1．对于生物新产品，分离工程所占成本最大。
A类：液体或固体混合物产品。
下游加工占总成本10~20% B类：小分子生物产品、非活性大分子产品和细胞产品（即传统发酵工厂产品）。
投资占60%左右，下游过程成本占30%左右，能源消耗占60~80%C类；生物活性物质产品。
下游过程成本占80~95%2．分离工程的落后阻碍生物技术的发展。
a.许多生物工程上游技术的新成果由于没有合适的提取与精制方法而不能转化为生产力。
b.由于提取和精制方法的落后，使某些生物产品收率低、成本高，缺乏竟争力。
二．生物分离工程的特点；①成分复杂，固液分离困难；②浓度低，分离能耗大③收率低；④易失活；⑤不稳定性。
三．生物分离工程的发展方向。
1新型分离方法的研究与开发①膜分离技术完善与推广应用。
②亲和技术。
③色谱分离技术。
④吸附技术。
⑤新型萃取技术。
⑥复合（集成）分离技术的研究.2上游技术对下游过程的影响，①将胞内产物变为胞外产物，②选择便于产品分离的培养基，③通过代谢工程和基因工程的方法，减少影响目标产物分离的副产物的形成3 原位分离技术研究——发酵培养与产品分离耦合技术，（1）避免或减少产物反馈抑制作用（2）减少生物活性物质产品的失活损失四．精制产品分离纯化一般流程1．胞外产品：发酵液→预处理→目的产物尽量进液相→→固液分离→收集液相后→提取与精制2．胞内产品：发酵液→预处理→除杂、改变液相性质→ 固－液分离→ 收集细胞或菌体→细胞破碎→目的产物进液相→ 固－液分离→ 收集液相→后提取与精制五．生物悬浮液的特性：①悬浮物颗粒小，比重与液相相差不大；②固体粒子可压缩性大；③粘度大，含有蛋白质、多糖等胶体物质，大多为非牛顿型流体。
改性的目的：降低滤饼比阻，提高过滤与分离的速率。
六．凝聚：指在电解质作用下，由于胶粒间双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。
凝聚作用机理：加入电解质→电解质中的高价阳离子→对胶体周围离子的影响→双电层电位↓→胶体稳定性↓→发生凝聚阳离子对带负电荷的发酵液胶体粒子凝聚能力的次序为：Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+七．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。
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。
生物分离知识点总结一、生物分离的基本原理1. 生物分离的基本概念生物分离是指将生物体内的不同生物体或生物体内的不同成分分离开来，以便进行后续的研究和应用。
生物分离的基本原理是利用生物体或生物体内的不同成分在物理、化学性质上的差异，通过适当的方法将它们分离出来，得到纯净的目标物质。
生物分离技术能够解决样品杂质多、目标物质含量低、组分相似等问题，对于分子生物学、药物研发、蛋白质纯化及生物资源开发等领域起到了关键作用。
2. 生物分离的基本原理生物分离的基本原理包括物理性质分离和化学性质分离两种方式。
物理性质分离是利用生物体内目标成分的物理性质差异进行分离，包括重力、离心、过滤、蒸馏、萃取等技术；化学性质分离是利用生物体内目标成分的化学性质差异进行分离，包括凝胶电泳、离子交换层析、亲和层析、逆相层析等技术。
生物分离技术通常是通过多种手段的组合应用来实现目标成分的纯化和分离。
3. 生物分离的关键技术生物分离的关键技术包括样品预处理、样品分离、样品检测等环节。
样品预处理是对生物样品进行提取、浓缩、净化等处理，以保证后续分离过程中的稳定性和准确性；样品分离是利用不同的分离技术将目标成分从混合体系中分离出来，包括生化分离技术、物理分离技术等；样品检测是对分离后的目标成分进行鉴别、检测和定量分析，以确保获得纯净的目标物质。
二、常用的生物分离技术及其应用1. 凝胶电泳凝胶电泳是一种常用的生物分离技术，它利用生物体内目标成分的电荷特性进行分离。
凝胶电泳通常包括聚丙烯酰胺凝胶电泳、琼脂糖凝胶电泳、蛋白质凝胶电泳等多种技术。
凝胶电泳广泛应用于分子生物学研究、疾病诊断、蛋白质纯化及药物研发等领域，是生物分离技术中的重要手段。
2. 蛋白质层析蛋白质层析是一种常用的生物分离技术，它利用生物体内蛋白质的亲和性与目标物质进行分离。
蛋白质层析包括离子交换层析、亲和层析、逆相层析等多种技术。
蛋白质层析广泛应用于生物制药、酶工程、分子诊断、食品工业等领域，为纯化和分离目标蛋白质提供了重要手段。
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。
第一章一生物分离工程的特点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 生化产品的稳定性差4 对最终产品的质量要求高二.生物分离工程可分为几大部分分别包括哪些单元操作三. 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、产物在生产过程中出现的位置4、杂质在生产过程中出现的位置5、产品和主要杂质独特的物化性质是什么6、不同分离方法的技术经济比较第二章 1 如何预处理发酵液1. 高价无机离子的去除方法去除钙离子通常使用草酸。
但由于草酸溶解度较小不适合用量较大的场合。
去除镁离子加入三聚磷酸钠与镁离子形成络合物。
用磷酸盐处理也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。
例如环丝氨酸的提取。
去除铁离子: 加入黄血盐使其形成普鲁士蓝沉淀而除去。
2 凝聚和絮凝的区别凝聚向胶体悬浮液中加入电解质由于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。
常用的凝聚剂有Al2SO43.18H2OAlCl3.6H2OFeCl3ZnSO4MgCO3 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10mm的絮凝团的过程。
其他自己总结 3 滤饼的重量比阻rB 滤饼的重量比阻rB表示单位滤饼厚度的阻力系数是衡量过滤特性的主要指标。
4 了解常用固-液分离设备及其特点1、板框式压滤机国内广泛采用优点结构简单、价格低廉、过滤面积大。
缺点不能连续操作、劳动强度大、滤液澄清度不高。
2、鼓式真空过滤机主要用于霉菌发酵液的过滤优点能连续操作实现自动化控制适用于处理量大而固体含量较多的滤浆。
缺点压差较小不适用于滤饼阻力较大的物料。
3、错流过滤是一种新的过滤方式与常规过滤的区别在于它的固体悬浮液流动方向与过滤介质平行。
优点过滤速度快缺点固液相的分离不太完全 5 常用的细胞破碎方法了解机械破碎法所用设备高压匀浆珠磨破碎撞击破碎超声破碎机械破碎法化学试剂处理酶溶化学破碎法渗透压寤鞣ǘ辰崛诨 ㄎ锢砥扑榉ㄏ赴 扑榉?高压匀浆器珠磨机撞击破碎器第三章一常用的蛋白质沉淀方法有哪些多价金属离子聚电解质非离子型聚合物特殊沉淀剂热沉淀其他沉淀法有机溶剂沉淀等电点沉淀盐析沉淀沉淀法1、盐析沉淀原理盐析Salting-out 蛋白质在高离子强度溶液中溶解度降低发生沉淀的现象。
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。
破碎的细胞或其碎片去除后，上清液用于进一步的分离纯化。
细胞破碎技术分为：机械破碎法、化学法、物理渗透法机械法和化学法的比较机械破碎法缺点：A、高能、高温、高噪音、高剪切力，易使产品变性失活；B、非专一性，胞内产物均释放，分离纯化困难；C、细胞碎片大小不一，难分离。
化学破碎法缺点：A、费用高；B、化学或生化试剂的添加引起新的污染；C、破碎速度低，效率差，一般只有有限的破碎，常与机械法连用。
物理渗透法优点：条件比较温和，有利于目标产物的高活力释放回收。
缺点：破碎效率较低、产物释放速度低、处理时间长、不适于大规模细胞破碎，局限于实验室规模的小批量使用。
包含体的解决方法（一般步骤）：（一）包含体的分离纯化（二）包含体溶解（可溶性变性、还原蛋白质）（三）变性蛋白质的复性和重新氧化（四）蛋白质一般的分离纯化第三章沉淀的概念与结晶的区别：沉淀：沉淀是物理环境的变化引起溶质溶解度降低、生成固体凝聚物的现象。
具有浓缩与分离的双重作用。
联系：在本质上都是新相析出的过程，主要是物理变化。
区别：结晶为同类分子或离子以有规则排列形式析出；沉淀为不定形的固体颗粒，构成成分复杂，纯度低。
蛋白质表面性质：1.蛋白质表面由不均匀分布的荷电基团形成的荷电区、亲水区和疏水区构成。
2.蛋白质水溶液呈胶体性质3.使蛋白质形成稳定的胶体溶液、凝聚沉淀的因素：水化层和双电层影响盐析的因素：无机盐（种类、浓度）、温度和pH值硫酸铵盐析的特点：价格便宜、溶解度大且受温度影响很小、能稳定蛋白质（酶）。
几种沉淀的方法和优缺点：（盐析沉淀、等电点沉淀、有机溶剂沉淀、热沉淀的原理和优缺点）1.盐析沉淀原理蛋白质溶液的离子强度增大时，蛋白质表面的双电层厚度降低，静电排斥作用减弱。
盐离子的水化作用使蛋白质表面疏水区附近的水化层脱离蛋白质，暴露出疏水区域，增大了蛋白质表面疏水区之间的疏水相互作用，容易发生凝集，进而沉淀。
优点：盐析广泛应用于各类蛋白质的初步纯化和浓缩。
在某些情况下还可用于蛋白质的高度纯化。
缺点：利用盐析沉淀得到的目标产物中含盐量较高，一般在盐析沉淀后，需进行脱盐处理，才能进行后续的分离操作（如离子交换色谱）。
2.等电点沉淀原理蛋白质在pH值为其等电点的溶液中净电荷为零，蛋白质之间静电排斥力最小，溶解度最低。
利用蛋白质在pH值等于其等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀的方法称为等电点沉淀。
优点：无需后续的脱盐操作。
缺点：沉淀操作的pH过低时，容易引起目标蛋白质变性。
3.有机溶剂沉淀原理向蛋白质溶液中加入丙酮或乙醇等水溶性有机溶剂，水的活度降低。
随着有机溶剂浓度的增大，水对蛋白质分子表面荷电基团或亲水基团的水化程度降低，溶液的介电常数下降，蛋白质分子间的静电引力增大，从而凝聚和沉淀。
优点：有机溶剂密度较低，易于沉淀分离；与盐析法相比，沉淀产品不需脱盐处理缺点：易引起蛋白质变性，必须在低温下进行4.热沉淀在较高温度下，热稳定性差的蛋白质发生变性沉淀。
根据蛋白质间热稳定性的差别进行蛋白质热沉淀，分离纯化热稳定性高的目标产物。
第四章膜分离技术的类型：以浓度差为推动力：透析以电场力为推动力：电渗析以推动力分类以静压力差为推动力：微滤；超滤；反渗透以蒸气压差为推动力的过程：渗透气化微滤(microfiltration, MF)超滤(untrafiltration, UF)反渗透(reverse osmosis, RO)以分离应用领域分类透析(Dialysis, DS)电透析(electrodialysis, ED)亲和过滤(affinity filtration, AF)渗透气化(pervaporation, PV)分析比较反渗透、纳滤、超滤和微滤的共同点和差别：微滤、超滤、纳滤、反渗透相同点：膜两侧压力差为推动力；按体积大小而分离；③膜的制造方法、结构和操作方式都类似。
微滤、超滤、纳滤、反渗透区别：①膜孔径：微滤0.1-10μm > 超滤0.01-0.1μ > 纳滤0.001-0.01μm > 反渗透小于0.001μm②分离粒子：微滤截留固体悬浮粒子，固液分离过程；超滤、纳滤、反渗透为分子级水平的分离；③分理机理：微滤、超滤和纳滤为截留机理，筛分作用；反渗透机理是渗透现象的逆过程：④压差：微滤、超滤和纳滤压力差不需很大0.1-0.6 MPa渗透气化的原理和应用：原理：疏水膜的一侧通入料液，另一侧抽真空，使膜两侧产生溶质分压差。
在分压差的作用下，料液中的溶质溶于膜内，扩散通过膜，在透过侧发生气化，气化的溶质被膜装置外设置的冷凝器冷凝回收。
疏水性较大的溶质易溶于疏水膜，渗透速度高，在透过一侧得到浓缩。
优点：溶质发生相变，透过侧溶质以气体状态存在，因此消除了渗透压的作用，可在较低的压力下进行，适于高浓度混合物的分离。
用途：利用溶质之间膜透过性的差别，特别适用于共沸物和挥发度相差较小的双组分溶液的分离。
不对称膜的结构：膜在厚度上的孔道结构不均匀，由起膜分离作用的表面活性层(0.2-0.5µm)和起支撑作用的惰性层(50-100µm)构成。
浓度极化：膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高。
这种在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象称为浓度极化。
凝胶极化：当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层。
分离含有菌体、细胞和其他固形成分的料液时，也会在膜表面形成凝胶层。
这种现象称为凝胶极化。
截留相对分子量：一般将在截留率为90%的溶质分子量定义为膜的截留分子量。
过滤速度与压力关系：流速传质系数随流速的增大而提高。
因此，流速增大，透过通量也增大。
压力1.当∆p较小时，无浓度极化层，Jv p成正比，此时：2.当∆p逐渐增大时，有浓差极化，Jv的增长速率减慢，此时：3.当∆p继续增加时，形成凝胶层，且厚度随压力的增大而增大，所以Jv p的增加。
此时的Jv为此流速下的极限值(Jlim)，用方程：4.lim(搅拌速度) 上升而上升第五章问：根据弱电解质的萃取理论分析为什么青霉素在酸性（pH≤2.5）条件下，而红霉素却要在碱性（pH≥9.8）条件下才能被萃取到丁酯中去呢？青霉素萃取反萃取青霉素是有机酸，pH值对其分配系数有很大影响。
选择适当的pH，有利于提高青霉素的收率, 还可根据共存杂质的性质和分配系数提高萃取的选择性。
1）青霉素萃取：较低pH下有利于青霉素在有机相中的分配。
2）青霉素反萃取：pH大于6.0时，青霉素几乎完全分配于水相中。
双水相系统是指某些高分子聚合物之间或高聚物与无机盐之间在水中以适当的浓度溶解会形成互不相溶的两水相或多水相系统。
双水相系统的概念，及常见的双水相系统：双水相系统：是指某些高分子聚合物之间或高聚物与无机盐之间在水中以适当的浓度溶解会形成互不相溶的两水相或多水相系统。
蛋白质的分配平衡：静电作用，疏水作用。
液膜概念及液膜萃取的优点：液膜：由水溶液或有机溶剂（油）构成的液体薄膜。
液膜可将与之不能互溶的液体分隔开来，使其中一侧液体中的溶质选择性地透过液膜进入另一侧，实现溶质的分离。
优点：液膜萃取可同时实现萃取和反萃取，这是液膜萃取法的主要优点之一。
乳状液膜的膜溶液组成：（填空题）膜溶剂、表面活性剂、添加剂液膜萃取三种机理：单纯迁移、反萃相化学反应促进迁移、膜相载体输送问：为什么反胶团萃取可用于蛋白质类生物大分子的分离纯化？溶解的推动力有哪些？反胶团内微水池的水可溶解氨基酸、肽和蛋白质等生物分子，为生物分子提供易于生存的亲水微环境。
因此反胶团萃取可用于蛋白质类生物大分子的分离纯化。
溶解推动力有：静电作用、空间相互作用、疏水性相互作用超临界流体萃取的概念、优点和用途：超临界流体萃取：利用超临界流体为萃取剂的萃取操作称为超临界流体萃取。
优点和用途：超临界流体粘度小、自扩散系数大，萃取速度高于液体萃取，特别适用于提取固体内有用成分。
超临界流体萃取设备和操作方法：（填空题）超临界流体萃取设备通常由溶质萃取槽和萃取溶质的分离回收槽构成，分别相当于萃取和反萃取。
根据萃取过程中超临界流体的状态变化和溶质的分离回收方式不同，超临界流体萃取操作主要分等温法、等压法和吸附法。
第六章三种吸附作用力原理和各自脱附的方法：物理吸附：基于吸附剂与溶质之间的分子间力。
溶质在吸附剂上吸附与否或吸附量的多少取决于溶质与吸附剂极性的相似性和溶剂的极性。
可通过改变温度、pH值和盐浓度等物理条件脱附。
化学吸附：吸附剂表面活性点与溶质之间发生化学键合、产生电子转移现象，吸附稳定，不易脱附。
采用破坏化学键合的化学试剂洗脱剂脱附。
离子交换：所用吸附剂称为离子交换剂，表面键合离子基团或可离子化基团，通过静电引力吸附带有相反电荷的离子，吸附过程发生电荷转移。
