Critical factors determining inactivation kinetics by pulsed electric field food processing

生化分离技术思考题答案解析生化分离第一章1. 简述生化分离技术在生物技术中的地位和主要作用。

2.生化分离技术的主要种类及特点。

种类：细胞破碎(cell disruption) 、沉淀分离(precipitation) 膜过滤(membrane filtration) 层析分离(chromatography)、电泳分离(electrophoresis)、离心分离（centrifugation）特点：成分复杂、含量甚微、易变性，破坏、具经验性、均一性的相对性3．何谓生化分离技术的集成化概念？请举例加以说明。

1) 利用已有的和新近开发的生化分离技术，将下游过程中的有关单元进行有效组合(集成) 2) 或把两种以上的分离技术合成为一种更有效的分离技术，达到提高产品收率、降低过程能耗和增加生产效益的目标。

如膜过滤与亲和配基、离子交换基团相结合，形成了亲和膜过滤技术、亲和膜色谱、离交膜色谱；亲和配基和聚合物沉淀作用相结合，形成亲和沉淀技术等等。

（P5）4.说明生化分离的主要步骤并指出胞内产物和胞外产物的分离纯化流程不同之处。

1选材，来源丰富，含量相对较高，杂质尽可能少2.提取：将目的物从材料中以溶解状态释放出来，方法与存在部位及状态有关。

3.分离纯化：核心操作，须据目的物的理化性质，生物学性质及具体条件定。

4.浓缩、结晶、干燥。

5、保存。

整个过程应有快速灵敏准确的分析方法来衡量效果（收率、纯度）。

胞内产物需要破壁的过程：需要将目的物从胞内转移到外界溶液中，需要细胞提取物破碎、匀浆、离心，如果是液体的话，获得提取液，如果是想获得固体目的物，就对沉淀进行洗涤再获得提取物。

生化分离第二章1、简要说明常用细胞破碎的主要方法、原理、特点、适用范围及细胞破碎今后的发展方向。

答：常用的细胞破碎方法有：组织捣碎、珠磨法、高速匀浆法、挤压法、超声破碎法、酶溶法、化学渗透法、干燥法等。

1 组织捣碎，其原理是利用机械运动产生剪切力的作用破细胞，利用高速旋转的叶片所产生的剪切力将组织细胞破碎。

组织工程医疗产品第25部分动物源性生物材料DNA残留量测定法ICSC中华人民共和国医药行业标准YY/T XXXX.3,20XX组织工程医疗产品第25部分动物源性生物材料DNA残留量测定法:荧光染色法Quantification of Residues DNA in Biological Materials:Fluorescence Method(送审稿)20XX-XX-XX 发布 20XX-XX-XX 实施国家食品药品监督管理局发布YY/T XXXX.3,20XX目次前言------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2 引言------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 1 范围--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----4 2 规范性引用文献------------------------------------------------------------------------------------------------------4 3术语、定义及缩略词------------------------------------------------------------------------------------------------4 4 实施标准概要---------------------------------------------------------------------------------------------------------5 5 意义和使用------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 6 实验方案和技术依据------------------------------------------------------------------------------------------------6 7 试剂和仪器------------------------------------------------------------------------------------------------------------7 7.1 试剂------------------------------------------------------------------------------------------ 7.2 仪器和器材----------------------------------------------------------------------------------------------- 8 试验过程--------------------------------------8.1蛋白酶K消化-------------------------8.2 DNA纯化-----------------------------------8.3 DNA含量测定(荧光染色法)---------------------------9 结果计算----------------------------------10 结果判定--------------------11 生物材料残留DNA限量的讨论--------------------------------------参考文献---------------------------------------------------------------------------------------------------1YY/T XXXX.3,20XX前言本标准的编写格式贯彻了GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写》。

题库名称：生物分离技术一、名词解释1．质量作用定律：化学反应的速率与参加反应的物质的有效质量成正比。

2．凝聚：在电解质作用下，破坏细胞菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使胶体粒子聚集的过程。

3．分配系数：在一定温度、压力下，溶质分子分布在两个互不相溶的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度为一常数叫分配系数。

4．干燥速率：干燥时单位干燥面积，单位时间内漆画的水量。

5．CM-Sephadex C-50：羧甲基纤维素、弱酸性阳离子交换剂，吸水量为每克干胶吸水五克。

6．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7．过滤：是在某一支撑物上放过滤介质，注入含固体颗粒的溶液，使液体通过，固体颗粒留下，是固液分离的常用方法之一。

8．萃取过程：利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的9．吸附：是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。

10．反渗析：当外加压力大于渗透压时，水将从溶液一侧向纯水一侧移动，此种渗透称之为反渗透。

11．离心沉降：利用悬浮液或乳浊液中密度不同的组分在离心力场中迅速沉降分层，实现固液分离12．离心过滤：使悬浮液在离心力场作用下产生的离心力压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离，是离心与过滤单元操作的集成，分离效率更高13．离子交换：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。

14．固相析出技术：利用沉析剂（precipitator）使所需提取的生化物质或杂质在溶液中的溶解度降低而形成无定形固体沉淀的过程。

15．助滤剂：助滤剂是一种具有特殊性能的细粉或纤维，它能使某些难以过滤的物料变得容易过滤16．沉降：是指当悬浮液静置时，密度较大的固体颗粒在重力的作用下逐渐下沉，这一过程成为沉降17．色谱技术：是一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构含有固定相（多孔介质）和流动相，根据物质在两相间的分配行为不同（由于亲和力差异），经过多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸…），达到分离的目的。

２０２２年第４１卷第３期　传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）ＤＯＩ：１０．１３８７３／Ｊ．１０００—９７８７（２０２２）０３—００４３—０４３Ｄ电极的介电泳力与惯性力的粒子连续分选仿真李晓红１，２，张斌珍１，段俊萍１，王佳云１，屈　增１，冀苗苗１（１．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原０３００５１；２．太原工业学院电子工程系，山西太原０３０００８）摘　要：细胞分选在生物医学中起着重要的作用，而其中介电泳分选由于其无需生物标记，对粒子损伤小等优势得到了广泛的应用。

本文设计了一种结合三维（３Ｄ）电极的介电泳力和收缩—扩张结构的惯性力的微流控芯片，通过ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ仿真软件对流体的流速分布、电场分布及粒子的运动轨迹进行仿真分析。

仿真结果表明：三维电极相较于传统的平面电极，能够提供粒子垂直运动方向上的非均匀电场，更有助于实现粒子的高效率分选。

此外，当粒子随流体运动时，不同的流道收缩—膨胀比分选效果不同，当收缩—膨胀比为３6１时，分选效果会更好。

通过仿真证明了所设计结构的有效性，确定了芯片尺寸，为后续的粒子连续高通量高效率分选，提供了重要的参考价值。

关键词：微流控芯片；惯性力分选；介电泳力分选；三维电极中图分类号：ＴＰ２１２．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—９７８７（２０２２）０３—００４３—０４Ｐａｒｔｉｃｌｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎ３ＤｅｌｅｃｔｒｏｄｅｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓｆｏｒｃｅａｎｄｉｎｅｒｔｉａｆｏｒｃｅＬＩＸｉａｏｈｏｎｇ１，２，ＺＨＡＮＧＢｉｎｚｈｅｎ１，ＤＵＡＮＪｕｎｐｉｎｇ１，ＷＡＮＧＪｉａｙｕｎ１，ＱＵＺｅｎｇ１，ＪＩＭｉａｏｍｉａｏ１（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＤｙｎａｍｉｃＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴａｉｙｕａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３０００８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｅｌｌｓｅｐａｒａｔｉｏｎｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｂｉｏｍｅｄｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｄｕｅｔｏｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｎｏｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｆｏｒｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｍａｒｋｅｒｓａｎｄｎｏｄａｍａｇｅｃａｕｓｅｄｔｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ａｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｃｈｉｐｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃｆｏｒｃｅｏｆｔｈｅ３Ｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｎｄｔｈｅｉｎｅｒｔｉａｆｏｒｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒａｃｔ ｅｘｐａｎｓｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＣＯＭＳＯＬＭｕｔｉｐｈｙｓｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄ，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｆｉｅｌｄａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｌａｎａｒｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ，ｔｈｅ３Ｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｎｏｎ ｕｎｉｆｏｒｍｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｉｎｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｍｏｒｅｕｓｅｆｕｌｔｏｒｅａｌｉｚｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｐａｒｔｉｃｌｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｗｈｅｎｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｍｏｖｅｗｉｔｈｔｈｅｆｌｕｉｄ，ｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｘｐａｎｓｉｏｎｒａｔｉｏ．Ｔｈｅｓｏｒｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｓｂｅｔｔｅｒｗｉｔｈｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｘｐａｎｓｉｏｎｒａｔｉｏｉｓ３6１．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｐｒｏｖｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ，ａｎｄｔｈｅｓｉｚｅｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏ ｄｅｖｉｃｅｉｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄ．Ｔｈｉｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｆｏｒｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｈｉｇｈｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔａｎｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓｃｈｉｐ；ｉｎｅｒｔｉａｌｆｏｒｃｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；３Ｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ０　引　言随着微流控芯片的快速发展，与传统细胞分离技术如离心和过滤等相比，由于其样品消耗少，制备成本低，灵敏度高等潜在优势，得到了人们广泛的关注。

生物分离原理与技术知识点汇总第一章绪论1、各类分离纯化技术分别利用了生物分子的哪些特性来实现分离？利用这些性质进行分离的方法有哪些？⑴形状和大小：凝胶过滤、超滤、透析；⑵电荷性质：离子交换层析、电泳（除SDS ；⑶极性（疏水性）：疏水层析、反相层析；⑷生物功能或特殊化学基团：亲和层析；⑸等电点pI：层析聚焦、等电聚焦、等电点沉淀；⑹溶解性：盐析、有机溶剂提取、结晶；⑺ 密度、大小：超离心、SDS-PAG。

2、一个完整的分离纯化操作有哪些基本步骤？各个阶段所用的分离方法分别侧重哪些指标？生化分离基本步骤：（1）选材：来源丰富，含量相对较高，杂质尽可能少。

（2）提取（预处理）：将目的物从材料中以溶解状态释放出来，方法与存在部位及状态有关（3）分离纯化：核心操作，须根据目的物的理化性质，生物学性质及具体条件确定。

（4）浓缩、结晶、干燥。

（5）保存。

整个过程应有快速灵敏准确的分析方法来衡量效果（收率、纯度）。

第二章生物样品的预处理1、简述常用细胞破碎的主要方法、原理、特点、适用范围及细胞破碎今后的发展方向。

机械法：（1）胞捣碎法。

原理：机械运动产生剪切力，适用于动植物组织。

（2）高速匀浆法。

破碎程度较上法好，且机械剪切力对生物大分子的破坏较小，处理量大。

原理：利用高压使细胞悬浮液通过针型阀，由于突然的减压和高速冲击撞击环使细胞破碎。

适用于：较柔软、易分散的组织细胞。

（3）研磨法和珠磨法。

由陶瓷的研钵和研杆组成，加入少量研磨剂（如精制石英砂、玻璃粉、硅藻土。

适用于微生物与植物细胞。

（4）挤压法。

微生物细胞在高压下通过一个狭窄的孔道高速冲出，因突然减压而引起一种空穴效应，使细胞破碎。

适用于细菌（G - ）。

物理法：（1）超声破碎。

频率为20kHz 以上的波，超过人耳可听范围。

其对细胞的破碎与空穴的形成有关。

一般样品浓度、声强、频率、介质的离子强度、pH处理时间都对破碎有影响。

（2）反复冻融动物材料。

将材料深冷（-15 C〜-20 C）,形成水晶，破坏胞膜疏水键，增加亲水性，反复可破细胞。

一、菌体的裂解1、怎样裂解细菌？细胞的破碎方法1.高速组织捣碎：将材料配成稀糊状液，放置于筒内约1/3体积，盖紧筒盖，将调速器先拨至最慢处，开动开关后，逐步加速至所需速度。

此法适用于动物内脏组织、植物肉质种子等。

2.玻璃匀浆器匀浆：先将剪碎的组织置于管中，再套入研杆来回研磨，上下移动，即可将细胞研碎，此法细胞破碎程度比高速组织捣碎机为高，适用于量少和动物脏器组织。

3.超声波处理法：用一定功率的超声波处理细胞悬液，使细胞急剧震荡破裂，此法多适用于微生物材料，用大肠杆菌制备各种酶，常选用50-100毫克菌体/毫升浓度，在1KG至10KG 频率下处理10-15分钟，此法的缺点是在处理过程会产生大量的热，应采取相应降温措施，时间以及超声间歇时间、超声时间可以自己调整，超声完全了菌液应该变清亮，如果不放心可以在显微镜下观察。

对超声波及热敏感的蛋白和核酸应慎用。

4.反复冻融法：将细胞在-20度以下冰冻，室温融解，反复几次，由于细胞内冰粒形成和剩余细胞液的盐浓度增高引起溶胀，使细胞结构破碎。

5.化学处理法：有些动物细胞，例如肿瘤细胞可采用十二烷基磺酸钠（SDS）、去氧胆酸钠等细胞膜破坏，细菌细胞壁较厚，可采用溶菌酶处理效果更好，我用的浓度一般为1mg/ml。

无论用哪一种方法破碎组织细胞，都会使细胞内蛋白质或核酸水解酶释放到溶液中，使大分子生物降解，导致天然物质量的减少，加入二异丙基氟磷酸（DFP）可以抑制或减慢自溶作用；加入碘乙酸可以抑制那些活性中心需要有疏基的蛋白水解酶的活性，加入苯甲磺酰氟化物（PMSF）也能清除蛋白水解酶活力，但不是全部，而且应该在破碎的同时多加几次；另外，还可通过选择pH、温度或离子强度等，使这些条件都要适合于目的物质的提取。

这是标准配方:裂解液：50mM Tris-HCl(pH8.5~9.0), 2mM EDTA, 100mM NaCl, 0.5% Triton X-100, 1mg /ml溶菌酶。