生化分离复习提纲

绪论：生化分离过程的一般工艺及每个步骤的常用方法预处理及固液分离：1. 预处理的目的及常用方法；2. 凝聚与絮凝的原理；凝聚是在高价无机盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。

絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理的集合为主的过程.3. 常用的过滤设备的特点（板框、转鼓真空过滤机）真空转鼓过滤机特别适合于固体含量较大（>10%）的悬浮液的分离。

由于受推动力(真空度)的限制，真空转鼓过滤机一般不适合于菌体较小和粘度较大的细菌发酵液的过滤，而且采用真空转鼓过滤机过滤所得固相的干度不如加压过滤。

应用：大规模生物分离的主要过滤设备，用于较难分离的低黏度发酵液板框过滤机比较适合固体含量1%～10%的悬浮液的分离。

板框过滤机过滤面积大，过滤推动力能大幅度调整，能耐受较高的压力差，固相含水分低，能适应不同过滤特性的发酵液的过滤。

应用：用于很难处理的、高黏度、高细颗粒含量的发酵液的固液分离预处理的方法 物理性质的改善:流变性质,颗粒粒度 加热(降低粘度,去除杂蛋白) 凝聚与絮凝(增大粒度) 调节pH去除杂蛋白(等电点,变性剂,吸附) 去多糖(酶解)去离子(沉淀)杂质的去除:杂蛋白, 多糖,高价无机离子常见的细胞破碎方法（分类、破碎机理、影响因素、特点）机械破碎法、原理：通过机械运动产生的剪切力使组织、细胞破碎特点：破碎率高；适合大规模的细胞破碎；细胞碎片小，胞内物质释放完全。

物理破碎法、原理：通过各种物理因素的作用，使组织、细胞的外层结构破坏，而使细胞破碎化学破碎法、原理：通过各种化学制剂对细胞膜的作用，从而使细胞破碎酶促破碎法、原理：通过细胞本身的酶系或外加酶制剂的催化作用，使细胞外层结构受到破坏，从而达到细胞破碎膜分离：1.膜分离的过程分类（按推动力分类）；通常膜分离过程可按推动力分为：①以压力为推动力的膜分离过程②以浓度差为推动力的膜分离过程③以蒸汽压差为推动力的膜分离过程④以电势差为推动力的膜分离过程2.常见的膜分离技术的原理、适用范围（微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、透析）；膜分离过程是用具有选择透过性能薄膜材料为分离介质，在膜两侧的推动力作用下，原料中的某些成分选择性地透过膜，从而使混合物分离、浓缩的过程。

3.膜组件及常用膜组件的特点（卷式、中空纤维）卷式膜组件优点：设备及操作费用低、有效过滤面积达、更换容易缺点：压力降大、易污染、难清洗、须预处理中空纤维膜组件优点：有效过滤面积达、设备投资低、液流容易控制、清洗容易缺点：易堵塞、料液须预处理、膜管坏损不能更换4. 膜的截留率、截留分子量截留率R=1-C p /C b5. 膜污染、减轻膜污染的方法引起膜污染的原因及相应防止措施：a. 严重的浓差极化导致溶质在膜面析出沉淀————增大料液循环速度、或降低浓缩倍数b. 料液中的某些杂质能与膜表面通过氢键、疏水、静电等作用吸附在膜面或膜孔————预处理去除污染物；调节pH 、加无机离子或溶剂消除作用力c. 微生物在膜表面生长，产生的代谢物粘附在膜表面————加防腐剂或抗生素抑制微生物生长萃取：1. 基本概念（萃取、分配平衡、分配系数、反萃取、超临界流体、反胶团、乳化）；萃取——利用在互不相溶的两相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同实现不同物质分离的方法。

反萃取——将目标产物从有机相转入水相的萃取操作。

分配系数——在固液两相体系达平衡状态时，溶质在两相中的浓度的比值。

乳化——一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的液体中的作用。

超临界流体——温度和压力均超过临界点时，物质介于气体和液体之间的一种非凝缩性的高密度流体。

反胶团——当油相中表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度后,其分子在非极性溶剂中自发形成的亲水基向内、疏水基向外的具有极性内核(polarcore)的多分子聚集体。

2. 影响溶质分配系数的因素（pH 、无机盐、带溶剂、温度、有机溶剂）pH 对弱电解质的分配平衡的影响：如果在有机相中溶质不发生缔和，仅以单分子形式存在，则游离的单分子溶质符合分配定律，分配系数为：解离常数分别为：表观分配系数为：弱电介质的分配平衡与pH 的关系 表观分配系数与pH 的关系为：对于弱碱性物质，有：3. 萃取的工艺过程及特点（多级逆流萃取）多级逆流萃取 过程：料液和萃取剂分别从两端进入萃取相和萃余相逆向流动特点：萃取效率高，萃取相中目标产物浓度高；溶剂的使用量少；与多级错流萃取相比，萃取率不高。

4. 乳化对萃取的影响、去乳化方法；乳化对萃取的影响：分相困难；产物损失；杂质多。

水相有机相][][0AH AH K=][]][[AH H A K a +-=][]][[++=BH H B K b 水相水相有机相][][][-+=A AH AH K ]H [K ][K a 0+++=H K ]H [K K K b b 0++=K去乳方法：加热、稀释、离心、过滤、加强电解质，破坏乳状液双电层、转型、5.常见双水相萃取体系；两种都是非离子型高聚物PEG/DEX(聚/聚) PEG/(NH4)SO2(聚/盐)影响双水相萃取的因素（聚合物分子量、pH、无机盐、聚合物浓度、温度）；相图（结论）K=C上/C下聚合物的分子量越大，溶质在这相中的溶解度就越小。

6.反胶团概念、结构特点反胶团就是当油相中表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度后,其分子在非极性溶剂中自发形成的亲水基向内、疏水基向外的具有极性内核(polarcore)的多分子聚集体。

结构特点：极性内核；疏水外壳，能溶于有机相；直径在1~100nm的胶体，热力学稳定。

7.反胶团萃取的原理、操作过程、影响因素（pH、无机盐、表面活性剂的浓度和类型、有机溶剂、温度）原理：由于反胶团内存在微水池，故可溶解氨基酸、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。

因此反胶团萃取特别蛋适合白质类生物大分子。

表面性质不同的蛋白质可能以不同的形式溶解于反胶团相，但对于亲水性蛋白质，目前普遍接受的是水壳模型。

蛋白质的萃取，与蛋白质的表面电荷和反胶束内表面电荷间的静电作用，以及反胶束的大小有关，所以，任何可以增强这种静电作用或导致形成较大的反胶束的因素，都有助于蛋白质的萃取。

操作过程：（1）制备反胶团溶液（2）萃取：蛋白质溶液与反胶团溶液充分接触，使蛋白质进入反胶团（3）反萃取：萃取完成后，取出有机相，加入适当pH和无机盐浓度的水相，使蛋白质回到水相离子强度对萃取率的影响主要从一下几个方面：①影响蛋白质与表面活性剂极性基团的静电作用；②影响反胶团的含水率；③ 离子进入“微水池”影响其他溶质的进入。

8.超临界流体的性质及超临界流体萃取的特点超临界流体性质：①密度类似液体（密度↑，溶解能力↑，则接近液体）②压力和温度的变化均可改变相变③粘度, 扩散系数接近于气体（扩散系数↑，黏度小，接近气体）④SCF的介电常数，极化率和分子行为与气液两相均有着明显的差别⑤性质介于气体和液体之间。

临界温度（T c）：当其气体的温度超过T c后，不管施加多大的压力都不能使其变为液体→是气体能够液化的最高温度；临界压力（p c）是指在临界温度下，气液平衡时的压力。

在1.0＜T t＜1.2时，微小的压力变化将大大改变超临界流体的密度，从而影响超临界流体的溶解能力萃取剂应具有的特点：1.对产物有较大的溶解能力2.有良好的选择性3.扩散系数大，萃取速度快4.便于进行产物回收5.其他性能（廉价、无毒、无腐蚀等）超临界流体萃取的选择性：1）相似相溶2）挥发度高的更以溶解3）改变密度，使产物分级释放超临界流体萃取的优点：①同时具有液相萃取和精馏的特点。

萃取过程是由两种因素：被分离物质挥发度之间的差异和它们分子间亲和力的大小不同．②超临界流体萃取的独特的优点是它的萃取能力取决于流体的密度→易于通过调节温度和压力来加以控制。

③溶剂回收很简便，并能大大节省能源。

④可不在高温下操作产品中无其他物质残留。

缺点：由于高压带来的高昂设备投资和维护费用，所以目前应用面还不宽，但是对于高经济价值的产品以及精馏和液相萃取操作应用不妥的情况，还是应该考虑使用超临界流体萃取工艺吸附与离子交换：1.影响吸附的因素；（1）吸附剂的性质：影响吸附容量和吸附速率。

a.吸附剂表面积、b.吸附剂孔径适中、c.极性：极性化合物选择极性吸附剂；非极性化合物选择非极性吸附剂。

（2）吸附质性质：a.溶质从较易溶解的溶剂中被吸附时，吸附量较少（相似相容）；b.极性；c.同系物：分子量越大极性越低，易被非极性吸附剂吸附。

（3）其它因素：T、pH、吸附质浓度、吸附剂用量。

2.采用弱极性吸附剂分离时，pH对弱电解质的吸附有何影响？3.分离蛋白质的离子交换剂应具有哪些特点？特点：1具有较高的交换容量2具有较好的交换选择性3交换速度快4具有在水，酸，碱，盐，有机溶剂中的不可溶性4.影响离子交换吸附强弱的因素（化合价、水合离子半径）因素：（1）水合离子半径：半径越小，亲和力越大；（2）离子化合价和离子浓度：高价离子易于被吸附；（3）溶液pH：影响交换基团和交换离子的解离程度，但不影响交换容量；（4）离子强度：越低越好；（5）有机溶剂：不利于吸附；（6）交联度、膨胀度、：交联度大，膨胀度小，；交联度小，膨胀度大，交换速度快；（7）其他作用力：除静电力以外，还有氢键和范德华力等辅助力色谱分离：1.基本概念（保留体积、保留时间、半峰宽、理论塔板、分离度）；色谱分类色谱分离过程实质上都是溶质随流动相流动而迁移的过程，不同溶质在流动相和固定相中的分配比例不同，因而随流动相迁移的速度不同，从而使不同物质分离开来。

色谱分类2. 凝胶色谱的原理； 凝胶色谱原理：凝胶色谱所用的层析剂是一类无吸附能力的多孔凝胶颗粒，多孔颗粒孔隙内的溶液为固定相，颗粒间隙中的溶液为固定相，由于不同分子大小不同而在颗粒内外分布不同，因此洗脱速度不同而实现对分子大小不同的混合物分离。

3. 离子交换色谱的原理及操作原理：以离子交换树脂作为固定相，选择合适的溶剂作为流动相，使溶质按照其离子交换亲合力的不同而得到分离的方法。

操作： 1.样品处理 2.离子交换柱的安装 3.装柱 4.加样 5.洗涤 6.洗脱 7.监测 8.收集 9.沉淀/离心10.脱水干燥 11.测定注意：亲和色谱、吸附单元操作、亲和膜分离与亲和错流过滤不考 根据流动相的物态不同的分液相色谱 气相色谱 正相色谱（固定相极性大于流动相） 反向色谱（固定相极性小于流动相） 根据流动相和固定相的极性分。