生物分离工程-吸附法
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第一章 绪论
1. 生物分离工程是指从发酵液、酶反应也活动植物培养液中分离、纯化生物产品的过程。
2. 生物分离的一般流程:发酵液的预处理;提取;精制;成品加工。
第二章 发酵液的预处理
1. 过滤和离心是最基本的单元操作。
2. 凝集是指在投加的化学物质作用下,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. 絮凝是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. 调节pH法:在进行pH调节时,一般采用草酸等有机酸或某些无机酸来进行。Ca+经常选用酸化剂为草酸;Mg+的去除是采用加入磷酸盐,如三磷酸钠;Fe+通常加入黄血盐。
5. 影响发酵液过滤的因素:菌种;发酵液粘度。
6. 发酵液的过滤设备形式很多,按过滤的推动力分为:重力式过滤器、压力式过滤器、针孔式过滤器和离心式过滤器。
7. 目前国内外对过滤液的分离和过滤常采用的设备为:板框式压滤机;板式压滤机;自动板框式压滤机和真空过滤机。
第三章 细胞分离技术
1. 细胞破碎的方法可分为:机械破碎发、物理破碎法、化学渗透法及酶溶法。
2. 变性剂的加入,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。
3. 包埋病毒粒子具一定形状和大小的蛋白结晶体,在相差显微镜下呈现强的折光性,由单一多肽构成。
第四章 沉淀技术
1. 盐析:蛋白是在搞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称为盐析。
2. 常用脱盐处理的方法有:透析法、超滤法及凝胶过滤法。
3. 有机溶剂沉淀法的原理:①传统观点认为向蛋白质溶液中加入丙醇或乙醇等有机溶剂,水的活度程度降低,水对蛋白子表面的水化程度降低,即破坏了蛋白子表面的某水化蹭;另外,溶液的介电常数下降,蛋白子分之间的静电引力增大,从而聚集和沉淀。②新观点认为,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,从而是蛋白子沉底,而当蛋白子的空间结构发生变形超过一定程度时,使会导致完全的变性。
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填空题
1..根据吸附剂与吸附质之间存在的吸附力性质的不同,可将吸附分为物理吸附、化学吸附和交换吸附;
2.比表面积和孔径是评价吸附剂性能的主要参数。
3。 层析操作必须具有固定相和流动相.
4。溶质的分配系数大,则在固定相上存在的几率大,随流动相的移动速度小。
5.层析柱的理论板数越多,则溶质的分离度越大。
6.两种溶质的分配系数相差越小,需要的越多的理论板数才能获得较大的分离度.
7. 影响吸附的主要因素有吸附质的性质,温度,溶液pH值,盐的浓度和吸附物的浓度与吸附剂的用量;
8. 离子交换树脂由网络骨架(载体),联结骨架上的功能基团(活性基)和可交换离子组成.
9。 电泳用凝胶制备时,过硫酸铵的作用是引发剂(提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚合所必需的自由基);甲叉双丙烯酰胺的作用是交联剂(丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链);TEMED的作用是增速剂(催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的聚合);
10。影响盐析的因素有溶质种类,溶质浓度, pH 和温度;
11。在结晶操作中,工业上常用的起晶方法有自然起晶法,刺激起晶法和晶种起晶法;
12。简单地说离子交换过程实际上只有外部扩散、内部扩散和化学交换反应三步;
13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时,通常遵循Langmuir吸附方程,其形式为
14.反相高效液相色谱的固定相是疏水性强的,而流动相是极性强的;
15。等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其等电点的不同;
16.离子交换分离操作中,常用的洗脱方法有静态洗脱和动态洗脱;
17.晶体质量主要指晶体大小,形状和纯度三个方面;
18.亲和吸附原理包括配基固定化,吸附样品和样品解析三步;
19.根据分离机理的不同,色谱法可分为吸附、离交、亲和、凝胶过滤色谱 2
20.蛋白质分离常用的色谱法有免疫亲和色谱法,疏水作用色谱法,金属螯合色谱法和共价作用色谱法;
第一章 绪论 生物技术与生物分离
(填空)1.生物分离的一般步骤:预处理、产物提取、纯化、产品精制。 生物分离的本质是物质的分离。
2.生物分离基本原理:生物分离的基本原理是指根据混合物(包括原子、离子、分子、分子复合物、分子聚合体、和细胞、细胞碎片和颗粒等)中各种溶质间具有物理、化学和生物学性质的差别,利用能够识别这些差别的分离性质和能够扩大这些差别的分离设备,实现各种物质的分离,或使被分离的产物得以纯化。
3.生物分离的方法依靠的性质
①物理学性质:力学性质:溶质的密度:尺寸、大小和形状。重力沉降,分子或颗粒的离心分离和膜分离
热力学性质:溶质的溶解度(液相固相平衛)、挥发度(气液相平衡),表面活性剂及在相间的分配平衡行为的差异等性质,可进行蒸馏、蒸发、吸收、萃取、结晶、沉淀、泡沫分离、吸附
传质性质:粘度、分子扩散系数和热扩散现象等,利用传质速度的差异也可进行分离如透析
电磁性质:溶质的荷电特性,如电荷分布,电离度、等电点和磁性等可采用电渗析、离子交换、磁性分离
②化学性质:化学吸附和化学吸收是利用化学反应进行的分离的典型例子
化学热力学性质(化学平衡常数)、反应动力学(反应速率)、化学解离特性(激光激发作用极化、离子化)、
③生物学: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体分离
一.预处理的目的:促进从悬浮液中分离固形物的速度,提高固液分离的效率:
①改变发酵液的物理性质,包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸,降低液体黏度。
②相对纯化,去除发酵液中的部分杂质(高价无机离子和杂蛋白质),以利于后续各步操作。
③尽可能使产物转入便于后处理的一相中(多数是液相)
二.发酵液预处理的方法:
1.降低液体的粘度:常用方法有加水稀释和加热处理。
2.调节PH :直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质,
3.凝聚:改变细胞、细胞碎片及溶解大分子物质的分散状态,使其聚结成较大的颗粒,便于提高过滤速率。
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。
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➢ 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;