生物分离工程解析
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《生物分离工程》课程笔记
《生物分离工程》课程笔记第一章绪论一、生物分离工程的历史及应用1. 历史生物分离工程的历史可以追溯到古代酿酒和面包制作时期，但作为一个独立领域的发展始于20世纪。
早期的生物分离技术主要依靠自然现象，如沉淀、结晶等。
随着科技的发展，尤其是生物技术的崛起，生物分离工程逐渐形成一门独立的学科，并得到了迅速发展。
2. 应用生物分离技术在医药、食品、农业、环境保护等领域有广泛的应用。
例如，在疫苗生产中，需要从细胞培养液中分离出病毒或细菌；在抗生素提取中，需要从发酵液中提取抗生素；在蛋白质纯化中，需要从混合蛋白质中分离出目标蛋白质；在果汁澄清中，需要去除果汁中的悬浮固体等。
二、生物分离过程的特点1. 复杂性生物分离过程涉及生物大分子（如蛋白质、核酸、多糖等）的分离和纯化，这些生物大分子在结构和性质上具有很高的复杂性，因此生物分离过程也具有较高的复杂性。
2. 多样性生物分离过程中，针对不同的生物大分子和混合物，需要采用不同的分离方法和工艺，因此生物分离过程具有很高的多样性。
3. 灵敏度生物大分子在分离过程中容易受到外界因素的影响，如温度、pH值、离子强度等，因此生物分离过程需要严格控制条件，具有很高的灵敏度。
4. 易失活性生物大分子在分离过程中容易发生变性、降解等失活现象，因此生物分离过程需要尽量减少这些失活现象的发生。
5. 高价值生物大分子往往具有很高的经济价值，如药物、生物制品等，因此生物分离过程需要高效、高收率地分离目标物质，以满足市场需求。
第二章过滤一、过滤基本概念及预处理1. 过滤基本概念过滤是一种基于孔径大小实现固体与流体分离的技术。
在生物分离工程中，过滤技术被广泛应用于细胞培养液、发酵液、酶反应液等混合物的初步分离和纯化。
过滤过程中，混合物通过过滤介质（如滤纸、滤膜等），固体颗粒被拦截在过滤介质上，而流体则通过过滤介质流出，从而实现分离。
2. 预处理为了提高过滤效率，通常需要对混合物进行预处理。
生物分离工程离心分离解析课件
②振动卸料式离心机是利用离心 力和轴向激振力等的综合作用进 行固液分离的。筛篮内的物料在 离心力作用下脱水，在轴向激振 力作用下由小端向大端脉动性地 移动。脱水后的物料从筛篮大端 落人卸料室，进人排料槽， 离 心液则由机壳收集，由排出室排 出。
③连续沉降-过滤式螺旋卸料离心机是利用 离心沉降原理进行固液分离，固体通过螺旋 推料器上的叶片推至转鼓小端排渣口排出， 液相则通过转鼓大端的溢流孔溢出。如此不 断循环，以达到连续分离的目的。
离心分离是除过滤之外的另一种非常有效的 固-液分离方法。
它是利用惯性离心力和物质的沉降系数或浮 力密度的不同而进行的一项分离、浓缩或提 炼操作。
优点：离心分离对那些固体颗粒很小或液体 粘度很大，过滤速率很慢，甚至难以过滤的 悬浮液的分离十分有效，对那些忌用助滤剂 或助滤剂使用无效的悬浮液的分离也能得到 满意的结果。
卧式螺旋沉降离心机(卧式螺旋卸料沉 降离心过滤)
5.2.3 离心过滤的计算
（1）Grace方程
（2）Storrow方程
5.3 离心机的选用
根据经验
5.4 离心机在生物工业中的应用
在生物工业中离心机通常用来处理液相粘度在
1～2mPa.s，固－液密度差为≤0.1g/ml和粒子 大小为0.5～100μm的悬浮液，其中的固形物，
图4.7 管式离心机工 作示意图
式中：Q为料液流量，上式意味着忽略 在z方向上重力场的影响，实际上，由 于管式离心机的高转速，重力作用确实 是可以忽略的。z方向上的运动速度随 Q的增加而加大，而与粒子所处位置无 关，因此它是常数。
粒子在r-axis 上的移动速度可表示为：
已知粒子在重力场中的沉降速率为：
❖ 最大离心力强度可达6000 ❖ 操作温度可达300℃ ❖ 操作压力一般为常压 ❖ 常用于胰岛素，细胞色素，胰酶的分离等。
生物分离工程的理论研究与应用
生物分离工程的理论研究与应用生物分离工程是应用化学、生物工程学、化学工程学、化学分析等学科知识，研究将生物分离技术运用于各种生化制品的提取纯化、分离和富集等过程的一门学科。
它的研究对象一般是从天然产物或生物反应体系中分离目标物质，例如药品、生化原料、微生物、酶、蛋白质、核酸、糖类等。
生物分离工程的理论基础主要来自于分子结构与物理化学和生物学基础知识，例如生物分子的表面电荷、氢键、亲疏水性等，以及有关结晶、吸附、渗透、离子交换、电泳、超滤、气相色谱、液相色谱等化学分离技术。
生物分离工程在生物工业领域有广泛的应用。
生物工业是将天然生物物质及其代谢产物加工成生物制品的综合产业，包括了制药、食品、医药及其他各种工业领域。
生物分离工程是在这些生物物质中分离出目标物质的关键环节。
例如，新药开发过程中需从多种组分中提取目标物质，而生物分离工程可以实现目标物质的快速纯化和富集，从而提高生产效率和经济效益。
生物分离工程的研究内容主要包括以下几个方面。
1. 生物分子结构与功能的研究分子结构和功能的研究是生物分离工程的前提。
对于生物分子的表面电荷、氢键、亲疏水性等理化特性的研究，能够揭示分子的性质和特点，为后续的分离纯化工作奠定基础。
2. 生物分离方法的研究生物分离方法是生物分离工程中最关键的环节。
包括离子交换、凝胶渗透层析、疏水层析、气相色谱、液相色谱、电泳等技术。
这些技术各有优劣，需要结合具体情况进行选择。
3. 技术开发与改进随着科技的发展，生物分离技术也在不断地发展改进，例如高通量技术、催化技术、离子液体技术等。
技术的开发和改进将为高效、低成本、大规模生产提供技术支撑。
4. 分离生产流程的设计与改进流程设计和改进是生物分离工程的重要环节之一，其目的是提高生产效率和降低成本。
分离生产流程的改进一般从分离应用基础研究、设备改进、过程优化三个方面入手。
对于生物分离工程的研究，有以下几个趋势。
1. 微纳米技术的应用随着微纳米技术的发展，生物分离工程也逐渐引入微纳米技术，例如微流控技术在生物分子的快速筛选、微细流体动力学在分离成分的特殊运动性质研究等方面都有广泛的应用。
生物分离工程部分知识点
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》知识点整理
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。
生物分离工程的原理是什么
生物分离工程的原理是什么生物分离工程是一种利用生物学和工程学的原理和方法，对混合物中的生物分子或细胞进行分离和纯化的过程。
其原理主要包括物理分离原理、化学分离原理和生物分离原理。
物理分离原理是基于生物分子或细胞在不同物理环境中的特性差异进行分离的方法。
常用的物理分离方法有离心、过滤、凝胶电泳和超滤等。
离心是通过界面张力和离心力的作用下，在不同密度的溶液中将生物分子或细胞分离出来。
过滤是根据物质的大小选择性通过滤膜的原理进行分离，通常用于分离细胞或大分子。
凝胶电泳则是利用电场作用，通过电泳迁移速度的差异将带电的生物分子在凝胶中逐渐分离开来。
超滤则是利用压差将分子或细胞通过半导膜分离出来。
化学分离原理是通过不同化学特性将生物分子或细胞分离和纯化的方法。
其中常用的方法包括溶剂萃取、凝胶过滤、层析和电解等。
溶剂萃取是利用溶解性差异将目标物质从溶液中分离出来，通常是用有机溶剂与水溶液相互萃取。
凝胶过滤则是利用粒径差别将生物分子或细胞分离出来，通过选择性选择不同尺寸的过滤膜或纤维经过过滤操作，大分子或细胞可以被留在膜的一侧。
层析是一种利用不同成分在固定相上的迁移速度差异进行分离的技术，常用的层析方法包括凝胶层析、离子交换层析和亲和层析等。
电解是将分子或细胞通过正负电荷的相互作用来分离的方法。
生物分离原理则是利用生物学上的特性对生物分子或细胞进行分离的过程。
常用的生物分离方法包括细胞离心、免疫分离和蛋白质结合等。
细胞离心是一种通过多次离心来分离细胞的方法，通常需要根据目标细胞的密度来选择不同的离心速度和时间。
免疫分离是利用抗体与特定抗原结合的特异性来分离目标细胞或生物分子的方法。
蛋白质结合则是利用蛋白质与配体的亲和性来进行分离和纯化，常用的方法有亲和层析、亲和吸附和免疫沉淀等。
总之，生物分离工程是利用物理分离原理、化学分离原理和生物分离原理，通过不同的方法对混合物中的生物分子或细胞进行分离和纯化的过程。
这些原理和方法的选择取决于需要分离的目标物质的特性和要求，通过灵活应用这些原理和方法，可以实现对复杂混合物中生物分子或细胞的高效纯化和分离。
生物分离工程
生物分离工程生物分离工程是指采用物理、化学和生物学方法将生物体或其组成部分从混合物中分离出来，并纯化得到目标物质的一种工程领域。
该领域涉及到许多专业知识，包括生物学、生化学、物理化学等多个学科的理论和技术，应用广泛。
生物分离工程的目的是将生物体中的目标物分离出来，以便进行药物发现、分析化学以及生命科学研究等方面的应用。
生物分离工程包括生物分离过程、分离器设备及工艺控制等多个方面。
生物分离过程是将混合物中的目标物通过特定的工艺流程进行分离，得到纯化的目标物质。
一般包括以下几个步骤：（1）前处理：对样品进行初步处理，如细胞破碎、离心、过滤等。
（2）初步分离：将混合溶液通过某些技术方法进行初步分离，如各种色谱技术、电泳分离、凝胶柱分离等。
（3）中间分离：在初步分离的基础上，对样品进一步处理，如双向电泳、反渗透膜分离、超重力分离等。
（4）终极分离：最后通过某些技术，将目标物质从混合物中完全分离出来，如聚集素层析、反转移层析、凝胶电泳等。
分离器设备是指在生物分离过程中使用的各种设备，根据不同的分离过程，分离器设备也有所不同。
例如，在分离蛋白质时，最常用的分离器设备是各种色谱技术和电泳分离设备，而在分离细胞时，采用的设备则主要是离心机、过滤器等。
工艺控制是指对生物分离工程中各个步骤进行控制和调节，以确保分离工艺的有效性和纯化度的提高。
常用的工艺控制手段包括调节温度、压力、流量等系列参数的控制，并且可以采用自动化操作，进一步提高生物分离工程的自动化程度。
生物分离工程的应用非常广泛，包括生命科学研究、药物研发、食品工业以及纯化工程、环境保护等方面。
例如，在药物研发中，生物分离工程用于分离制备药物，提高药物纯度和效果；在食品工业中，生物分离工程用于提高食品的品质和安全性；在环境保护中，生物分离工程可用于处理污水和有害气体等。
总之，生物分离工程是一项复杂、细致的研究领域，在各个行业都有广泛的应用。
随着科技的发展和人们对生命科学研究的不断深入，生物分离工程将会越来越得到关注和重视，为人们的生活和健康做出更大的贡献。
5 生物分离工程 离心分离解析
对于生化溶质来说，可以满足Re＜l的要求，所以：
当粒子以匀速运动沉降时，Fg=Ff，故最终匀速沉降速率为：
从上式可知，最终沉降速率与粒子直径的平方成正比，与粒子 和流体的密度差成正比，而与流体的粘度成反比；也就是说粒 子的沉降速度仅仅是液体性质及粒子本身特性的函数。
如果粒子在离心力场中沉降，则重力加速度g应换成离心加 速度ω2r ，即： 式中 ω 为旋转角速度(rad/s)，r为粒子离转轴中心的距离。 上式是离心沉降的基本公式，从式中可知沉降速度与ω 的二 次方成正比，因此只要根据要求改变或提高ω ，使粒子作快 速旋转，就可获得比重力沉降或过滤时高得多的分离效果。 可用离心分离因数Fr，(又称离心力强度)来定量评价：
碟片式离心机工作原理
特点
•结构稳定， •可装载较多的样品 •使用较高的转速。 •加速或减速时，对样品有搅动。
(2)瓶式离心机
瓶式离心机又称平抛式离心机，是一类结构简 单的实验室常用的低中速离心机，转速一般在 3000-6000rpm。 离心管，静止时垂直挂在转头上，旋转时随着 转子转动，从垂直悬吊上升到水平位置（约 200800rpm）。
管式离心机工作原理
待处理的物料在一定压力（3×104 Pa左右）下 由进料管经底部空心轴进入鼓内， 靠挡板分布于鼓的四周，并使料液迅速达到与 转鼓相同的角速度。 转鼓带动物料高速旋转，在离心力下，悬浮液 沿转鼓内壁向上流动的，料液在离心力场的作 用下因其密度差的存在而分离。 澄清后的液相流动到转鼓上部的排液口排出。 比重大的固体微粒逐渐沉积在转鼓内壁形成 沉渣层，达到一定数量后，停机人工清除。
Tubular bowl
管式离心机特点：
结构简单，可提供较大离心力，转速高，离心力强 度高达15000-65000。 管状离心机可以冷却，有利蛋白质分离 间歇操作，须定时拆卸、清洗 适用于于分离乳浊液及含细颗粒的稀悬浮液，适用 于固含量低于1%，颗粒度小于5微米，黏度大的悬浮 液澄清或固液两相密度差较小的分离。
生物分离工程名词解释
生物分离工程：，从生物产品的生产技术来看：指生物产品的下游加工过程（Down stream processing）。
➢从生物工程的新技术看，主要指工程菌和动植物细胞产品的分离与纯化。
➢从研究对象看，主要指生物大分子产品的分离与纯化。
➢➢➢包涵体(inclusion body)：外源蛋白质在大肠杆菌中高效表达时常形成不可溶、无生物活性的聚集体。
➢初级分离是指从发酵液、细胞培养液、胞内抽提液（细胞破碎液）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和初步分离的下游加工过程。
➢胶体是一种尺寸在1～100 nm以至1000 nm的分散体。
它既非大块固体，又不是分子分散的液体，而是具有两相的微不均匀分散体系。
➢沉淀定义：物理环境的变化引起溶质溶解度降低，生成固体凝聚物（aggregrates)的现象➢盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低、发生沉淀的现象称为盐析。
➢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分级的方法称为等电点沉淀法➢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和颗粒进行分离，又称泡沫吸附分离，泡沫分级或鼓泡分级。
➢在一种流体相间内或者两种流体相间，有一层薄的凝聚相物质，其把流体相分隔开来成为两部分，并在两部分之间进行传质作用，这一薄层物质称为膜。
➢膜分离技术➢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。
➢微滤（ Microfiltration ，MF）：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力差为推动力，使不溶性物质得以分离的操作，孔径分布范围在0.025~14μm之间；➢超滤（ Ultrafiltration ，UF）：分离介质同上，但孔径更小，为0.001~0.02 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， RO）：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0.0001~0.001 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（Nanofiltration，NF ）：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，ED)：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；➢超滤：根据高分子溶质之间或高分子与小分子溶质之间分子量的差别进行分离的方法。
生物分离工程
生物分离工程名词解释1、错流过流：料液流动方向与过滤介质平行的过滤属于错流过滤。
其常用的过滤介质为微孔滤膜或超滤膜。
2生物分离工程：指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液中分离、纯化生物产品的过程。
3. 盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低、发生沉淀的现象4、沉淀：是指在溶液中加入沉淀剂使溶质溶解度降低，生成无定形固体从溶液中析出的过程。
5、等电点沉淀：指利用蛋白质在PH等于其等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀分离的方法。
6、萃取：萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液（原料）中提取出来的方法。
7、带溶剂：是指易溶于溶剂中并能够和溶质形成复合物且此复合物在一定条件下又容易分解的物质，也称为化学萃取剂。
8、细胞破碎：是指利用各种方法去破坏细胞壁和细胞膜，使胞内产物有效的释放出来。
9、包含体：包含体是聚集蛋白形成的浓密颗粒，呈无定形或类晶体。
10、乳化现象：是一种液体分散在另一种不相混合的液体中的现象。
11、超临界流体：是温度和压力同时高于临界值的流体，亦即压缩到具有接近液体密度的气体。
12、超临界流体萃取：是指利用超临界流体作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和纯化的目的。
13、蒸发浓缩：是利用加热的方法使溶液中的一部分溶剂（通常为水）汽化后除去，得到含较高浓度溶质的一种操作过程。
14、结晶：是溶液中的溶质在一定条件下因分子有规则的排列而结合成晶体的过程。
15、双水相萃取：利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。
16、分离：是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区域的过程。
17、亲和沉淀：亲和沉淀是利用蛋白质与特定分子（配基、基质、辅酶）之间高度专一作用而设计的一种特殊选择性的分离技术。
18、重结晶：第一章1、生物分离工程主要目标产品类型：直接产物，即由发酵直接生产，分离过程从发酵罐流出物开始间接产物：即由发酵过程得到细胞或酶，再经转化和修饰得到产品。
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第一章绪论一生物分离工程的特点是什么？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 采用步骤数最少2 次序要相对合理3 适应产品的技术规格4 生产规模5 进料组成6 产品形式、产品的稳定性、物性7 环保和安全要求8 生产方式第二章细胞分离与破碎一如何预处理发酵液?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 杂蛋白质的除去(1) 沉淀法盐析调节pH→pI(2) 吸附法加入吸附剂或沉淀剂(3) 变性法加热，大幅度调节pH，加有机溶剂或表面活性剂等。
(4) 凝聚Coagulation和絮凝flocculation 目前工业上最常用的预处理方法之一。
常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理。
3. 有色物质的去除及其他(1) 使用吸附剂去除有色物质 离子交换剂、离子交换纤维、活性炭等(2) 用工业酶制剂可净化发酵产物，除去干扰性浑浊物 淀粉酶：不溶性多糖 单糖 (3) 使用惰性助滤剂 硅藻土、纸浆、珍珠岩等(4) 加入反应剂 环丝氨酸发酵液用CaO 和H3PO4处理二 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：Al2(SO4)3.18H2O ，AlCl3.6H2O ，FeCl3，ZnSO4，MgCO3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。
三 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。
对于不可压缩滤饼，比阻值为常数，但对于可压缩滤饼，rB = f （p ）。
如忽略过滤介质的阻力，恒压下的过滤速率方程式为：22B B p q r X ∆τ=μ q — 到瞬间τ，通过单位过滤面积的滤液量，m3/m2；⊿p —操作压差，Pa ； τ —过滤时间，s ； μ — 滤液黏度，Pa.s;rB — 滤饼的重量比阻,m/kg;XB — 通过单位体积滤液所形成的滤饼干重,kg/m3;在不同时间τ测定滤液量,根据过滤面积就可得q 值。
以q 为横轴，τ /q 为纵轴作图，所得直线获得斜率（M ）。
2B Br X q Mq q p τμ=⨯=∆2B B M pr X ∆=μ四 了解常用固-液分离设备及其特点 1 板框式压滤机优点：结果简单、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 错流过滤优点：过滤速度快。
缺点：固液相的分离不太完全。
五 常用的细胞破碎方法, 了解机械破碎法所用设备 1. 机械破碎1) 高压匀浆法 设备：高压匀浆器 2) 珠磨 设备：珠磨机3）撞击破碎 设备：撞击破碎器4）超声波破碎设备：超声波探头2. 非机械法1）酶溶法①外加酶法②自溶法2）化学法①酸碱处理②化学渗透法3）物理法①渗透压冲击法②冻融法第三章初级分离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二比较Ks盐析法和β盐析法Ks盐析法由于蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易产生共沉淀现象，因此常用于提取液的前处理。
β盐析法由于溶质溶解度变化缓慢，且变化幅度小，因此分辨率更高，常用于初步的纯化。
三影响盐析的主要因素有哪些？(一) 无机盐种类(二) 温度和pH值(三) 蛋白质浓度四用乙醇沉淀蛋白质时应注意哪些事项？⑴温度：温度越低，沉淀越完全。
－10℃⑵乙醇浓度：乙醇浓度上升，蛋白质溶解度下降。
⑶pH值：pI⑷蛋白质浓度：应避免使用很稀的浓度，蛋白质在高浓度下比较稳定。
五泡沫分离定义、原理和操作过程影响因素定义：泡沫分离是以气泡为介质，利用组分的表面活性差进行分离的一种方法。
原理：利用待分离物质本身具有表面活性或能与表面活性剂结合，在泡沫柱中被吸附在气泡表面，得以富集，气泡上升带出溶剂主体，达到净化主体液、浓缩待分离物质的目的。
影响因素：A 料液性质溶液的pH值、离子强度和其他添加剂B 表面活性剂浓度不宜超过临界胶束浓度C 操作条件温度应达到表面活性剂的起泡温度气体流速D 泡沫柱第四章膜分离一何谓膜分离？主要有哪几种膜分离方法？膜分离的定义：利用具有一定选择性透过特性的过滤介质进行物质的分离纯化。
方法：微滤、超滤、反渗透、透析、电渗析、渗透气化二膜分离技术有何优缺点？优点：1 易于操作。
常温下可连续使用,可直接放大，易于自动化。
2 成本低，寿命长。
维护方便，能耗少。
3 效率高，特别适宜于热敏感物质分离浓缩。
4 无相转变，分离精度高，没有二次污染。
缺点：1 价格高。
2 易污染。
3 应用受限制。
三分析比较微滤、超滤和反渗透的异同点。
四理解概念：水通量，截留分子量，截留曲线，浓差极化，凝胶极化水通量：在一定条件下（一般压力为0.1MPa，温度为20℃) ，单位时间透过单位膜面积的纯水体积。
（m3 m-2 h-1）截留分子量：一般将在截留曲线上截留率为0.90的溶质分子量定义为膜的截留分子量。
截留曲线：膜的截留率与溶质分子量之间关系的曲线。
浓差极化：膜分离操作中，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，高于料液主体浓度的现象。
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。
五影响截留率、膜分离速度的因素有哪些？影响截留率：溶质分子量分子特性不同分子截留率大小顺序：球形＞带支链＞线性；对于荷电膜，与膜相反电荷的分子截留率较低；若膜对溶质有吸附作用，截留率增大。
其他高分子溶质的影响其他高分子溶质的存在使溶质截留率增大。
操作条件温度升高，膜表面流速增大，截留率降低；pH=pI时，蛋白质的截留率高于其他pH下的截留率。
影响膜分离速度:操作方式、流速、压力、料液浓度六膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？1 管式膜组件优点：结构简单，适合于处理悬浮物含量较高的料液，清洗比较容易；缺点：造价高，比表面积很小。
2 平板式膜组件优点：保留体积小，比表面积较大，液流稳定。
缺点：造价较高，操作方式为间歇式，主要用于小规模的分离纯化。
3 螺旋卷式膜组件优点：比表面积大，结构简单价格较便宜, 换新膜容易；缺点：处理悬浮物浓度较高的料液时易堵塞，难清洗。
4 中空纤维（毛细管）式膜组件优点: 比表面积最大,可方便地进行反洗，造价低，工业上普遍使用缺点：易堵塞，对料液要求高七膜污染有哪些途径造成？如何有效防止和清除膜污染？造成膜污染的主要原因：1凝胶极化现象引起的凝胶层；2溶质在膜表面的吸附；3膜孔堵塞；4膜孔内的溶质吸附。
防止：料液的预处理、改善膜的性质、改变操作条件八试论述反渗透在工业中的应用。
1培养基除菌；2发酵液中细胞的收集或除去；3细胞破碎后碎片的除去；4目标产物部分纯化后的浓缩或洗滤除去小分子溶质；5最终产品的浓缩和洗滤除盐；6制备无热原水等。
第五章萃取一分配定律及其适用条件是什么？一定温度、压力下，溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，如果其在两相中的相对分子质量相等，则其在两相中的平衡浓度之比为常数,即分配常数A。
A=C2/C1 其中：C2为萃取相溶质浓度；C1为萃余相溶质浓度。
适用条件：（1）必须是稀溶液;（2）溶质对溶媒之互溶没有影响；（3）溶质必须是同一种分子类型，不发生缔合或离解。
二理解概念：反萃取化学萃取带溶剂乳化HLB反萃取：调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的操作。
化学萃取：利用脂溶性萃取剂与溶质的化学反应生成脂溶性复合分子，使溶质向有机相分配。
带溶剂：能和欲提取的生物物质形成复合物而易溶于溶剂中，此复合物在一定条件下又容易分解。
乳化：一种液体成细小液滴（分散相）分散在另一不相混合的液体（连续相）中形成的分散体系的现象。
HLB：亲憎平衡值，表示表面活性剂的亲水与亲油程度的相对强弱。
三水相物理条件如何影响溶剂萃取操作？1 pH值物理萃取时，弱酸性电解质的分配系数随pH降低(即氢离子浓度增大)而增大，而弱碱性电解质则正相反。
2 温度生化产物一般在室温或较低温度下进行。
3 无机盐无机盐可使产物在水中溶解度降低，而易于转入有机溶剂中；还能减少有机溶剂在水中的溶解度。
4 带溶剂能和欲提取的生物物质形成复合物而易溶于溶剂中，此复合物在一定条件下又容易分解。
四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？乳化现象产生的本质是因为表面活性物质的存在，蛋白质是引起发酵液乳化的表面活性物质。
影响：消除：1）过滤和离心分离2）加热3）稀释4）加电解质5）吸附法6）顶替法7）转型法第五-三章双水相萃取一理解概念：相图双线结构系线临界点交错分配法二双水相体系可分为哪几类？目前常用的体系有那两种？高聚物/高聚物体系（分子间斥力）聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dx）高聚物/无机盐体系（盐析作用）PEG/硫酸盐或PEG/磷酸盐三双水相萃取的影响因素有哪些？第五-四章一名词解释：液膜、流动载体液膜：是悬浮在液体中很薄的一层乳液微粒。
它能把两个组成不同而又互溶的溶液隔开，并通过渗透现象起到分离的作用。
流动载体：在膜相中加入可溶性的萃取剂，在液膜内选择性迁移待分离的物质。
二液膜的组成和分类?液膜通常是由溶剂、表面活性剂和添加剂制成。
溶剂构成膜基体；表面活性剂起乳化作用，它含有亲水基和疏水基，可以促进液膜传质速度并提高其选择性，添加剂用于控制膜的稳定性和渗透性。
三流动载体必须具备的条件？溶解性络合性载体不与膜相的表面活性剂反应四液膜萃取机理分类?单纯迁移反萃相化学反应促进迁移膜相载体输送第五-五章反胶团萃取一临界胶团浓度、反胶团临界胶团浓度：是胶团形成时所需表面活性剂的最低浓度，用CMC来表示，这是体系特性，与表面活性剂的化学结构、溶剂、温度和压力等因素有关。
反胶团：两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水基团自发地向内聚集而成的，内含微小水滴的，空间尺度仅为纳米级的集合型胶体。
二反胶团形成的条件，反胶团和胶团的比较形成条件：比较：胶团：表面活性剂的极性头朝外，疏水的尾部朝内，中间形成非极性的“核”反胶团：表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核”三影响反胶团萃取蛋白质的主要因素第五-六章 超临界流体萃取 一 超临界流体的性质超临界流体密度接近液体，溶解能力与液体相近；低黏度、高扩散系数易流动。