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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。
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。
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。
生物分离工程试题库及答案一、单选题1. 生物分离工程是指将生物体内所需的活性成分从混合物中分离出来的一种工程技术。
以下哪项不是生物分离工程的应用领域？A. 制药工业B. 酿酒工业C. 农业生产D. 燃料生产答案：D2. 下列哪个选项中的方法不属于常见的生物分离工程方法？A. 附着法B. 膜分离法C. 蒸馏法D. 萃取法答案：C3. 生物分离工程中常用的分离技术包括以下哪些？A. 膜分离法B. 萃取法D. 离心法答案：A、B、C、D4. 以下哪个选项中的分离方法不适合于高分子物质的分离？A. 膜分离法B. 结晶法C. 离心法D. 沉淀法答案：B5. 在生物分离工程中，选择合适的分离方法时需要考虑以下哪些因素？A. 成本因素B. 分离效率C. 操作难度D. 原料来源答案：A、B、C、D二、多选题1. 生物分离工程中，以下哪些因素会影响酶的活性？B. pH值C. 浓度D. 氧气含量答案：A、B、C、D2. 下列哪些应用领域可以运用生物分离工程技术？A. 制药领域B. 酿酒领域C. 化妆品领域D. 电子领域E. 食品工业答案：A、B、C、E三、简答题1. 生物分离工程的基本原理是什么？简要描述分离原理。
答案：生物分离工程的基本原理是利用不同物质在特定条件下的物理化学性质的差异，将混合物中的目标物质与其他物质分离开来。
常见的分离原理包括按照溶解度、相对分子大小、疏水性等特性进行分离。
2. 生物分离工程在制药领域的应用有哪些？举例说明。
答案：生物分离工程在制药领域的应用非常广泛，可以用于提取药物原料、纯化药物、分离杂质等。
例如，通过膜分离法可以将药物原料与废弃物质分离开来，提高纯度；通过离心法可以分离出生物制剂中的细胞碎片和溶液，得到纯度更高的药物。
四、应用题生物分离工程在食品工业中的应用越来越广泛，请你分析以下场景并给出解决方案。
场景描述：某食品工厂生产的食品中含有一种特殊的营养成分，但是这种营养成分并不稳定，容易在加工过程中被破坏。
一、绪论1、生物分离工程的特点是什么？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。
又称为下游加工过程。
特点：○1产品品种很多.○2物质分离的难度比一般化工产品大.○3常无固定操作方法可循;○4生物材料组成非常复杂, 分离操作步骤多，成本高却不易获得高收率。
2、生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？答：分为不溶物的去除（过滤、离心，使产物浓度和质量得到了提高）、产物粗分离（离子交换、吸附、萃取，目的去除体系中大部分杂质，提高目标产物浓度）、纯化（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）、精制（结晶技术和色谱分离，目的是提高产物浓度，形成最终产品形态）。
二、过滤.凝聚：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，使胶体粒子聚集的过程。
凝聚和絮凝的区别——在电介质作用下，破坏溶质胶体颗粒表面的双电层，破坏胶体系统的分散状态，使胶体粒子聚集的过程。
凝聚：简单电解质降低胶体间的排斥力。
从而范德华引力起主导作用，聚合成较大的胶粒，粒子的密度越大，越易分离。
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的絮凝团的过程助滤剂：为防止滤渣堆积过于密实，使过滤顺利进，而使用的细碎程度不同的不溶性惰性材料。
重力沉降式固液分离设备：矩形水平流动池、圆形水平流动池、垂直流动式沉降池、斜板式沉降池发酵液为何需要预处理？处理方法有哪些？由于发酵液和生物溶液是高粘度的非牛顿型流体，所以过滤是相当困难的，高黏性的可压缩滤饼有事呈难渗透的胶体，使过滤难以进行，菌丝体尤其如此。
预处理的的方法：加热法（较稳定的产物）、凝聚和絮凝（明矾、氧化铝、氧化镁、多糖）、助滤剂上的吸附（硅藻土、珍珠岩、活性炭）、调节PH值。
三、离心和沉降离心：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。
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。
生化分离工程期末考试复习资料第一章1、什么是生物分离工程？生化分离工程：也称生物技术下游加工过程（Downstream Processing），从发酵液或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。
2、生物产品不同于化工产品的特点（发酵液特点）。
A:①产物浓度低的水溶液②组分复杂③产物稳定性差，大分子，小分子④质量要求高3、生化分离下游加工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（絮凝，离心，过滤，微过滤）②细胞破碎技术（球磨，高压匀浆，冷冻破碎、化学破碎技术）③初步纯化技术（产物提取）（盐析法，有机溶剂沉淀，化学沉淀，大孔吸附树脂，膜分离技术）④高度纯化技术（产物精制）（各类层析，亲和，疏水，聚焦，离子交换，凝胶层析）⑤成品加工（喷雾干燥，气流干燥，沸腾干燥，冷冻干燥，结晶）4、生物下游加工过程的选择准则①步骤少②次序合理：a应选择不同分离纯化机理的方法联合使用：b应首先选择能除去含量最多杂质的方法：c应尽量选择高效的分离方法：；d应将最费时、成本最高的分离纯化方法安排在最后阶段③产品规格：用成品中各类杂质的最低存在量来表示，它是确定纯化要求的程度及由此而产生的下游加工过程方案选择的主要依据（注射，非注射，去除热原质）；④生产规模：琼脂糖凝胶、冷冻干燥⑤物料组成：丝状菌——适合过滤，不适合中空纤维膜⑥产品形式：固体适当结晶；液体适当浓缩⑦产品稳定性：调节操作条件，使由于热、pH值或氧化所造成的产品降解减少到最低程度。
如蛋白质的巯基容易氧化，使用抗氧化剂；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：溶剂萃取；基因工程菌发酵；干燥过程的防护和粉尘排放；固定化过程溴化氰。
⑩废水处理：BOD、COD第二章1、发酵液为什么要预处理（目的）？有哪些方法？以及各方法的原理。
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：⑪改变发酵液的物理性质降低液体黏度；⑫相对纯化，去除发酵液中的部分杂质以利于后续各步操作；⑬尽可能使产物转入便于后处理的一相中（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。
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。
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。
它描述了生物产品分类里、纯化过程的原理、方法和设备。
因为它处于整个生物产品过程的后端，所以也称为生物工程下游技术。
2.生物分离工程的一般流程：（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。
过滤和离心是发酵液预处理最基本的单元操作。
（2）产物的提取：可采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作。
（3）产物的精制：（高度纯化）主要是除去与目标物性质相近的杂质。
这一阶段的单元操作涉及色谱分离技术有层析（包括柱层析和薄层层析）、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱。
（4）成品的加工处理：单元操作主要由浓缩、结晶和干燥。
3.生物分离过程的体系特殊：（1）原料液的特点：生物分离与纯化处理的原料液体系十分复杂，含有为生物细胞、菌体、代谢产物、未耗用的培养基以及各种降解目标产物的杂质；原料液中常存在与目标分子在结构等理化性质上及其相似的分子及异构体，形成用普通方法难于分离的混合物；除少数特定的生化反应系统，原料液是产物浓度很低的水溶液；原料液低于环境变化（热、pH药物等）的能力差，溶液发生活性降低甚至丧失（变性失活）。
（2）对产物的要求：在分离纯化过程中必须保持目标物的生物活性；粗产物的纯度较低，而最终产品要求的纯度却极高；用作医药、食品和化妆品的生物产物与人类生命息息相关，要求最终产品的质量必须符合药典、试剂标准和食品规范等国家标准。
4.发酵液预处理的方法：按预处理的目的分为：提高过滤速度的方法（凝集和絮凝）、改变发酵液性质的方法（调节pH法）和杂质去除的方法三类。
其具体的方法有凝集和絮凝、加热法、调节pH法、加水稀释法、加入助滤剂法、加吸附剂法或加盐法、高价态无机离子去除的方法、可溶性杂蛋白质去除的方法、色素及其他杂质去除的方法等。
5.凝集：是指在投加的化学物质（如水解的凝集剂，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。
生物分离工程1. 等密度梯度离心的密度梯度中最大密度需要大于待分离的目标产物的密度，最小密度需要小于目标产物的的密度。
2. 层析不属于发酵液的预处理。
3. 采用丁酯萃取发酵液中的青霉素（pK=2.75）时，发酵液中有一酸性杂质（pK=2.05），此时萃取体系的pH应控制在2.35。
4. 离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂，通过静电作用将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上。
5.离子交换层析是一种液-固相层析。
6. 在一定的温度和pH条件下，改变盐的浓度（离子强度）达到沉淀的目的，称为K S盐析法。
7. 磺酸基团（-SO3 H）是强酸性阳离子交换树脂的活性交换基团。
8. 真空转鼓过滤机工作一个循环经过过滤区、缓冲区、再生区、卸渣区。
9. 在葡聚糖与聚乙二醇形成的双水相体系中，目标蛋白质存在于上相。
10. 不能用于固液分离的手段为超滤。
11. 当向蛋白质纯溶液中加入中性盐时，蛋白质溶解度先增大后减小。
12. 从四环素发酵液中去除铁离子,可用加黄血盐。
13. 在膜分离当中，分离精度由小到大的排列正确的是：微滤＜超滤＜纳滤＜反渗透。
14. 工业上强酸型和强碱型离子交换树脂在使用时为了减少酸碱用量且避免设备腐蚀，一般先将其转变为钠型和氯型。
15. 液一液萃取时常发生乳化作用，如何避免升温。
16. 超滤和微滤是利用膜的筛分性质以膜两侧的压力差为传质推动力。
17. 有机溶剂沉淀法中可使用的有机溶剂为丙酮。
18.无机盐的存在有利于溶质向有机相中分配。
19. 分配常数与分配系数在溶质在两相中的分子形态相同情况下相同。
20. 在电渗析过程中，主要的推动力是电势差。
21.超临界流体可以用来萃取;微生物细胞破碎;酶促反应介质。
22.在膜的制备过程中，需要具备：透过速度、选择性、机械强度和稳定性。
23. 超临界流体萃取的三种典型工艺流程包括等温法;等压法;吸附法。
24. 离子交换树脂由载体;活性基团和可交换离子组成。
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。
第一章名词解释1、凝集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。
2、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。
3、吸附：当气体或液体与某些固体接触时，气体或液体的分子会积聚在固体表面上，这种现象称之为吸附4、离子交换法：通过溶液中带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换，利用其静电作用力的差异而达到分离纯化的方法。
其特点是分辨率高、工作容量大且易于操作。
5、色谱流出曲线和色谱峰：由检测器输出的信号强度对时间作图，所得曲线称为色谱流出曲线。
曲线上突起部分就是色谱峰。
6、基线：在实验操作条件下，色谱柱后没有样品组分流出时的流出曲线称为基线，稳定的基线应该是一条水平直线。
7、峰高：色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以（h）表示。
8、死时间tM：不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进样到出现峰极大值所需的时间称为死时间。
9、保留时间tR：试样从进样到柱后出现峰极大点时所经过的时间，称为保留时间。
10、调整保留时间tR´：某组分的保留时间扣除死时间后，称为该组分的调整保留时间，即tR´=tR-tM11、死体积V0：指色谱柱在填充后，柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间的总和。
12、保留体积VR：指从进样开始到被测组分在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。
13、标准偏差---即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半。
14、半峰宽Y1/2---即峰高一半处对应的峰宽。
它与标准偏差的关系为15、峰底宽度Y---即色谱峰两侧拐点上的切线在基线上截距间的距离。
它与标准偏差的关系是Y = 4a16、分配系数K：分配色谱的分离是基于样品组分在固定相和流动相之间反复多次的分配过程，而吸附色谱的分离是基于反复多次的吸附-脱附过程。
第一章绪论（5分）P8思考题：1、5、61、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。
P12、生物分离纯化过程的一般流程可分为几大部分?分别包括哪些单元操作？P4答：一、发酵液的预处理（固液分离）：单元操作：过滤和离心；二、产物的提取（初纯化）：单元操作：沉淀、吸附、萃取、超滤；三、产物的精制（高度纯化）：单元操作：层析（包括柱层析和薄层层析）、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱；四、成品的加工处理：单元操作：浓缩、结晶和干燥；第二章发酵液的预处理（2分）1、发酵液预处理的方法：凝集和絮凝、加热法、调节PH法、加水稀释法、加入助滤剂法、加吸附剂法或加盐法、高价态无机离子去除的方法、可溶性杂蛋白质去除的方法、色素及其他杂质去除的方法。
P112、凝集：指在投加的化学物质(如水解的凝集剂、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。
P113、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。
P124、具体方法中常采用的物质试剂：P14~15调节PH法：一般采用草酸等有机酸或某些无机的酸碱；高价态无机离子去除的方法：①、Ca2＋的去除：常采用的酸化剂为草酸；②、Mg2＋的去除：采用加入磷酸盐，是Mg＋生成磷酸镁沉淀的方法；③、Fe3＋的去除：采用加入黄血盐，生成普鲁士蓝沉淀的方法。
5、影响发酵液过滤的因素：P17一、菌种：决定发酵液中各种悬浮粒子的大小和形状；二、发酵液黏度：通常发酵液黏度越大，分离速度越慢影响其因素有：①发酵条件、②放罐时间、③发酵染菌、④发酵液的PH、温度6、错流过滤：料液流动方向与过滤介质平行的过滤，常用的过滤介质为微孔滤膜或超滤膜，主要适用于悬浮粒子细小的发酵液，如细菌发酵液的过滤。
P187、提高过滤性能的方法：（1）降低滤饼比阻力（2）降低发酵液黏度（3）降低悬浮液中悬浮固体浓度（4）热处理8、发酵液的过滤设备：按过滤的推动力分为：重力式过滤器、压力式过滤器、真空式过滤器和离心式过滤器四种。
P23第三章细胞分离技术（3分）1、细胞破碎的方法：P34 根据破碎机理不同，可分为：⑴机械破碎法：珠磨法、高压匀浆法、超声波破碎法和其他类型的机械破碎法；⑵物理破碎法：冻融法、低温玻璃化法；⑶化学渗透法：酸碱法、盐法、表面活性剂处理、有机溶剂法、变性剂法、温和化学渗透剂处理；⑷酶溶法：降解细胞壁。
2、变性剂的作用：变性剂（如盐酸胍和脲）的加入，可削弱氢键的作用，使胞内产物相互之间的作用力减弱，从而易于释放。
P383、包含体：是聚集蛋白质形成的浓密颗粒（密度达1.3mg/ml），可在光学显微镜下观察到，直径可达μm级，呈无定形或类晶体。
4、蛋白质复性：又称再折叠，是指变性蛋白质在变性剂去除或浓度降低后，就会自发地从变性的热不稳定状态向热稳定状态转变，形成具有生物学功能的天然结构。
P42复性方法：①稀释与透析复性法、②色谱复性技术、反胶束萃取复性法。
第四章沉淀技术（10分）1、沉淀：又称为沉析，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。
P482、蛋白质沉淀方法：P51盐析法、有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法、非离子多聚物沉淀法、生成盐复合物法、选择性的变性沉淀、亲和沉淀及SIS聚合物与亲和沉淀等。
3、盐析：蛋白质在高离子强度溶液中溶解度降低，以致从溶液里沉淀出来的现象。
P514、盐析原理：在蛋白质溶液中加入大量中性盐后，破坏蛋白质分子上的亲水基团与水分子作用形成的水化层，夺走水分子，破坏水膜，暴露出疏水区域，同时中和电荷，使颗粒间的相互斥力丧失，布朗运动加剧，导致蛋白质分子相互结合成聚集物而沉淀析出。
P515、影响盐析的因素：P52①蛋白质种类、②离子类型、③温度和PH、④盐的加入方式、⑤蛋白质的原始浓度。
6、脱盐处理的方法：透析法、超滤及凝胶过滤法。
P557、有机溶剂沉淀法的原理：P56一传统观点：在蛋白质溶液中加入丙酮或乙醇等有机溶剂，水的活度降低，水对蛋白质分子表面的水化程度降低，即破坏了蛋白质表面的水化层；另外，溶液的介电常数下降，蛋白质分子间的静电引力增大，从而聚集和沉淀。
二新观点：有机溶剂可能破坏蛋白质的某种键，使其空间结构发生某种程度的变化，致使一些原来包在内部的疏水基团暴露于表面并与有机溶剂的疏水基团结合形成疏水层，从而使蛋白质沉淀，而当蛋白质的空间结构发生变形超过一定程度时，便会导致完全的变性。
第五章萃取技术（10分）1、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。
P642、分配定律：在恒温恒压条件下，溶质在互不相溶的两相中分配时，达到分配平衡后，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一常数，此常数称为分配常数A，A=c1/c2 P643、分配常数在使用时，必须注意满足3个条件：P65①必须是稀溶液；②溶质对溶剂的互溶度没有影响；③溶质在两相中必须是同一分类型，不发生缔合伙离解。
4、工业上液液萃取的基本过程包括几个步骤：P67①混合：料液与萃取剂充分混合并形成乳浊液的过程，设备：混合器；②分离：将乳浊液分开形成萃取相和萃余相的过程，设备：分离器；③溶剂回收：从萃取相或萃余相中回收萃取剂的过程，设备：回收器。
5、按操作流程划分，液液萃取可分为：P67①单级萃取，②多级萃取：多级错流萃取和多级逆流萃取。
6、影响有机溶剂萃取的因素：P73一水相条件的影响：影响萃取操作的因素：主要有PH、温度、无机盐等①PH ②温度③盐析④带溶剂二有机溶剂的选择三乳化现象：乳化是一种液体分散在另一种不相混合的液体的现象。
P757、去乳化剂有两种：①阳离子表面活性剂溴代十五烷基吡啶，适用于破坏W/O型乳浊液；②阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠，易溶于水，微溶于有机溶剂，适用于破坏W/O型乳浊液。
P758、聚合物的不相溶性：两种聚合物分子间如存在相互排斥作用，即某种分子的周围将聚集同种分子而非异种分子，达到平衡时，就有可能分成两相，而两种聚合物分别进入一相中的现象。
P809、在生化工程中得到广泛应用的双水相体系主要是：聚乙二醇-葡聚糖体系和聚乙二醇-无机盐系统。
P8010、液膜分离系统的膜相组成：通常有膜溶剂、表面活性剂、流动载体、膜增强剂构成。
P8711、液膜分类：根据其结构可分为3种P87①乳状液膜，②支撑液膜，③流动液膜12、液膜萃取机理：根据待分离溶质种类的不同，可分为以下几种类型。
P89一单纯迁移：二促进迁移：三载体输送：13、流动载体的选择原则：①溶解性，②络合性，③稳定性。
P9214、溶胀：是指外相水透过膜进入了液膜内相，从而使液膜体积增大的现象。
P9415、反胶团：若将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，并使其浓度超过临界胶束浓度，便会在有机溶剂内形成聚集体，这种聚集体称为反胶团。
P9916、反胶团的优点：P99⑴极性“水核”具有较强的溶解能力；⑵生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有机溶剂接触，减少变性作用；⑶由于“水核”的尺度效应，可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高其反应性能。
17、反胶团萃取蛋白质的推动力：萃取过程是静电力、疏水力、空间力、亲和力或几种力协同作用的结果，其中蛋白质与表面活性剂性头间的静电相互作用是主要推动力。
P10018、液固萃取的过程：包括润湿、溶解、扩散、和置换，其中置换中浸取的关键在于保持最大的浓度梯度。
P10319、超临界流体特点：P107⑴在临界点的附近，密度线聚集于临界点周围，压力或温度的小范围变化，就会引起流体密度的大幅度变化；⑵超临界流体的密度和溶剂化能力接近液体，黏度和扩散系数接近气体，在临界点附近流体的物理化学性质随温度和压力的变化极其敏感，在不改变化学组成的条件下，即可通过压力调节流体的性质；⑶在临界点附近，会出现流体的密度、黏度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象。
20、超临界流体萃取的原理：P107它是利用超临界流体(SCF)，即温度和压力略超过或靠近临界温度(Tc)和临界压力（Pc）、介于气体和液体之间的流体，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。
21、超临界流体萃取的典型流程有：等温法、等压法和吸附法。
P113第六章膜分离过程（5分）1、膜分离过程：是用具有选择透过性的天然或合成薄膜为分离介质，在膜两侧的推动力（如压力差、浓度差、电位差、温度差等）作用下，原料液体混合物或气体混合物中的某个或某些组分选择地透过膜，使混合物达到分离、分级、提纯、富集和浓缩的过程。
P1202、膜的功能：①物质的识别与透过；②相界面；③反应场。
3、浓差极化：较高的压力和料液浓度以及缓慢的膜面流速可造成膜表面溶质浓度高于主体浓度，形成高浓度边界层，使料液侧膜面的渗透压升高，有效压差减小的现象。
P1274、凝胶极化：是指在膜分离的过程中，由于溶质受到膜的截留作用，不能完全通过膜，溶质在膜表面附近浓度升高，导致膜两侧的有效压差减少，膜的通透量降低，当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时，溶质析出，并在膜的表面形成凝胶层的过程。
5、超滤和微滤：是以膜两侧压力差为推动力，以微孔膜为过滤介质，当溶液流过膜表面时，主要利用筛分原理将溶液中的悬浮粒子或大分子物质截留，而使溶剂和小分子物质透过膜，以实现净化、分离与浓缩的膜分离过程。
P132微滤膜：一般为均质膜，膜阻力由总的膜厚度决定，微滤膜相比超滤膜来说孔径较大且孔径分布较均匀，膜孔径为0.05~10µm，截留对象是细菌、胶体以及气溶胶等悬浮粒子；超滤膜：一般为不对称结构，膜的传质阻力主要在表皮层，其厚度仅为1µm或更小，孔径大多在0.005~0.05µm，截留对象是相对分子质量为10³~10^6的溶质。
6、影响截留率的因素：⑴溶质的分子量；⑵分子特性：①球形＞带支链＞线性分子；②对于荷电膜与膜相反电荷分子截留率低，若膜对溶质有吸附作用，截留率高；③其他高分子溶质存在，使截留率增大；④操作条件：当PH=PI时，蛋白质截留率Ro高；温度升高，Ro降低。
7、电渗析的基本原理：P139注：自己看书结合图示总结第七章吸附与离子交换（5分）1、吸附：是指溶质从液相或气相转移到固相的现象。
P1542、活性炭：是一种非极性吸附剂，在水中的吸附能力大于在有机溶剂中的吸附能力。
针对不同类型的物质，具有一定的规律性：①对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物；②对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物；③对相对分子质量大的化合物的吸附能力大于相对分子质量小的化合物。
