生物分離工程復(fù)習(xí)1

第一章緒論P(yáng)8思考題：1、5、61、生物分離工程：是指從發(fā)酵液、酶反應(yīng)液或動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)液中分離、純化生物產(chǎn)品的過(guò)程。P12、生物分離純化過(guò)程的一般流程可分為幾大部分?分別包括哪些單元操作？P4答：一、發(fā)酵液的預(yù)處理（固液分離）：?jiǎn)卧僮鳎哼^(guò)濾和離心；二、產(chǎn)物的提?。ǔ跫兓?jiǎn)卧僮鳎撼恋怼⑽?、萃取、超濾；三、產(chǎn)物的精制（高度純化）：?jiǎn)卧僮鳎簩游觯òㄖ鶎游龊捅訉游觯㈦x子交換、親和色譜、吸附色譜、電色譜；四、成品的加工處理：?jiǎn)卧僮鳎簼饪s、結(jié)晶和干燥；3、生物分離工程的特點(diǎn)有哪些？P6答：①原料液體系非常復(fù)雜，雜質(zhì)含量高，難于分離；②原料液一般為產(chǎn)物濃度很低的水溶必須保持目標(biāo)物的生物活性；粗產(chǎn)物純度低，最終產(chǎn)品純度要求極高，而對(duì)與人類生命息息相關(guān)的生物產(chǎn)物的質(zhì)量要求必須達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；⑥常無(wú)固定操作方法可循；⑦分離操作步驟多，不易獲得高收率；⑧對(duì)于基因工程產(chǎn)品要求在密封環(huán)境下操作；⑨分離純化過(guò)程代價(jià)昂貴，產(chǎn)品液；③原料液抗環(huán)境變化能力差，容易變性失活；④分離過(guò)程⑤分離，一般回收率低。第二章發(fā)酵液的預(yù)處理1、發(fā)酵液預(yù)處理的方法：P11按預(yù)處理的目的分為：提高過(guò)濾速度的方法、改變發(fā)酵液性質(zhì)的方法和雜質(zhì)去除的方法具體的方法有：凝集和絮凝、加熱法、調(diào)節(jié)PH法、加法或加鹽法、高價(jià)態(tài)無(wú)機(jī)離子去除的方法、可水稀釋法、加入助濾劑法、加吸附劑溶性雜蛋白質(zhì)去除的方法、色素及其他雜質(zhì)去除的方法。2、凝集：指在投加的化學(xué)物質(zhì)(如水解的凝集劑、鋁、鐵的鹽類或石灰等)作用下，發(fā)酵液中的膠體脫穩(wěn)并使粒子相互凝集成為1mm大小塊狀絮凝體的過(guò)程。P113、絮凝：指某些高分子絮凝劑能在懸浮粒子之間產(chǎn)生橋梁作用，使膠粒形成粗大絮凝團(tuán)的過(guò)程。P124、具體方法中常采用的物調(diào)節(jié)PH法：一般采用草酸等有機(jī)酸或某些無(wú)機(jī)的酸堿；質(zhì)試劑：P14~15高價(jià)態(tài)無(wú)機(jī)離子去除的方法：①、Ca2﹢的去除：常采用的酸化劑為草酸；②、Mg2﹢的去除：采用加入磷酸鹽，是Mg﹢生成磷酸鎂沉淀的方法；③、Fe3﹢的去除：采用加入黃血鹽，生成普魯士藍(lán)沉淀的方法。5、影響發(fā)酵液過(guò)濾的因素：P17㈠、菌種：決定發(fā)酵液中㈡、發(fā)酵液黏度：通常發(fā)酵液黏度越大，分離影響其因素有：①發(fā)酵條件、②放罐時(shí)間、③發(fā)酵染菌、④發(fā)酵液的PH、溫度6、錯(cuò)流過(guò)濾：料液流動(dòng)方向與過(guò)濾介質(zhì)平行的過(guò)濾，常用的過(guò)濾介質(zhì)為微孔濾膜或超濾膜，主要適用于懸浮粒子細(xì)小的發(fā)酵液，如細(xì)菌發(fā)酵液的過(guò)濾。P18各種懸浮粒子的大小和形狀；速度越慢7、發(fā)酵液的過(guò)濾設(shè)備：按過(guò)濾的推動(dòng)力分為：重力式過(guò)濾器、壓力式過(guò)濾器、真空式過(guò)濾器和離心式過(guò)濾器四種。P23第三章細(xì)胞分離技術(shù)1、細(xì)胞破碎的方法：P34根據(jù)破碎機(jī)理不同，可分為：⑴機(jī)械破碎法：珠磨法、高壓勻漿法、超聲波破碎法和其他類型的機(jī)械破碎法；⑵物理破碎法：凍融法、低溫玻璃化法；⑶化學(xué)滲透法：酸堿法、鹽法、表面活性劑處理、有機(jī)溶劑法、變性劑法、溫和化學(xué)滲透劑處理；⑷酶溶法：降解細(xì)胞壁。2、變性劑的作用：變性劑（如鹽酸胍和脲）的加入，可削弱氫鍵的作用，使胞內(nèi)產(chǎn)物相互之間的作用力減弱，從而易于釋放。P383、包含體：是聚集蛋白質(zhì)形成的濃密顆粒（密度達(dá)1.3mg/ml），可在光學(xué)顯微鏡下觀察到，直徑可達(dá)μm級(jí)，呈無(wú)定形或類體晶。4、蛋白質(zhì)復(fù)性：又稱再折疊，是指變性蛋白質(zhì)在變性劑去除或濃度降低后，就會(huì)自發(fā)地從變性的熱不穩(wěn)定狀態(tài)向熱穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變，形成具有生物學(xué)功能的天然結(jié)構(gòu)。P42復(fù)性方法：①稀釋與透析復(fù)性法、②色譜復(fù)性技術(shù)、反膠束萃取復(fù)性法。第四章沉淀技術(shù)1、沉淀：又稱為沉析，是指在溶液中加入沉淀劑使溶質(zhì)溶解度降低，生成無(wú)定形固體從溶液中析出的過(guò)程。P482、蛋白質(zhì)沉淀方法：P51鹽析法、有機(jī)溶劑沉淀法、等電點(diǎn)沉淀法、非離子多聚物沉淀法、生成鹽復(fù)合物法、選擇性的變性沉淀、親和沉淀及SIS聚合物與親和沉淀等。3、鹽析：蛋白質(zhì)在高離子強(qiáng)度溶液中溶解度降低，以致從溶液里沉淀出來(lái)的現(xiàn)象。P514、鹽析原理：在蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽后，破壞蛋白質(zhì)分子上的親水基團(tuán)與水分子作用形成的水化層，奪走水分子，破壞水膜，暴露出疏水區(qū)域，同時(shí)中和電荷，使顆粒間的相互斥力喪失，布朗運(yùn)動(dòng)加劇，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子相互結(jié)合成聚集物而沉淀析出。P515、影響鹽析的因素：P52①蛋白質(zhì)種類、②離子類型、③溫度和PH、④鹽的加入方式、⑤蛋白質(zhì)的原始濃度。6、脫鹽處理的方法：透析法、超濾及凝膠過(guò)濾法。P557、有機(jī)溶劑沉淀法的原理：P56㈠傳統(tǒng)觀點(diǎn)：在蛋白質(zhì)溶液中加入丙酮或乙醇等有機(jī)溶劑，水的活度降低，水對(duì)蛋白質(zhì)分子表面的水化程度降低，即破壞了蛋白質(zhì)表面的水化層；另外，溶液的介電常數(shù)下降，蛋白質(zhì)分子間的靜電引力增大，從而聚集和沉淀。㈡新觀點(diǎn)：有機(jī)溶劑可能破壞蛋白質(zhì)的某種鍵，使其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生某種程度的變化，致使一些原來(lái)包在內(nèi)部的疏水基團(tuán)暴露于表面并與有機(jī)溶劑的疏水基團(tuán)結(jié)合形成疏水層，從而使蛋白質(zhì)沉淀，而當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變形超過(guò)一定程度時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致完全的變性。第五章萃取技術(shù)1、萃?。菏抢萌苜|(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一種溶劑所組成的溶液（原料）中提取出來(lái)的方法。P642、分配定律：在恒溫恒壓條件下，溶質(zhì)在互不相溶的兩相中分配時(shí)，達(dá)到分配平衡后，如果其在兩相中的相對(duì)分子質(zhì)量相等，則其在兩相中的平衡濃度之比為一常數(shù)，此常數(shù)稱為分配常數(shù)A，A=c1/c2P643、分配常數(shù)在使用時(shí)，必須注意滿足3個(gè)條件：P65①必須是稀溶液；②溶質(zhì)對(duì)溶劑的互溶度沒(méi)有影響；③溶質(zhì)在兩相中必須是同一分類型，不發(fā)生締合伙離解。4、工業(yè)上液液萃取的基本過(guò)程包括幾個(gè)步驟：P67

①混合：料液與萃取劑充分混合并形成乳濁液的過(guò)程，設(shè)備：混合器；②分離：將乳濁液分開(kāi)形成萃取相和萃余相的過(guò)程，設(shè)備：分離器；③溶劑回收：從萃取相或萃余相中回收萃取劑的過(guò)程，設(shè)備：回收器。5、按操作流程劃分，液液萃取可分為：P67①單級(jí)萃取，②多級(jí)萃取：多級(jí)錯(cuò)流萃取和多級(jí)逆流萃取。6、影響有機(jī)溶劑萃取的因素：P73㈠水相條件的影響：影響萃取操作的因素：主要有PH、溫度、無(wú)機(jī)鹽等①PH②溫度③鹽析④帶溶劑㈡有機(jī)溶劑的選擇㈢乳化現(xiàn)象：乳化是一種液體分散在另一種不相混合的液體的現(xiàn)象。P757、去乳化劑有兩種：①陽(yáng)離子表面活性劑溴代十五烷基吡啶，適用于破壞W/O型乳濁液；②陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉，易溶于水，微溶于有機(jī)溶劑，適用于破壞W/O型乳濁液。P758、聚合物的不相溶性：兩種聚合物分子間如存在相互排斥作用，即某種分子的周將圍聚集同種分子而非異種分子，達(dá)到平衡時(shí)，就有可能分成兩相，而兩種聚合物分別進(jìn)入一相中的現(xiàn)象。P809、在生化工程中得到廣泛應(yīng)用的雙水相體系主要是：聚乙二醇-葡聚糖體系和聚乙二醇-無(wú)機(jī)鹽系統(tǒng)。P8010、液膜分離系統(tǒng)的膜相組成：通常有膜溶劑、表面活性劑、流動(dòng)載體、膜增強(qiáng)劑構(gòu)成。P8711、液膜分類：根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為3種P87①乳狀液膜，②支撐液膜，③流動(dòng)液膜12、液膜萃取機(jī)理：根據(jù)待分離溶質(zhì)種類的不同，可分為以下幾㈠單純遷移㈡促進(jìn)遷移㈢載體輸送13、流動(dòng)載體的選擇原則：①溶解性，②絡(luò)合性，③穩(wěn)定性。P9214、溶脹：是指外相水透過(guò)膜進(jìn)入了液膜內(nèi)相，從而使液膜體積增大的現(xiàn)象。P9415、反膠團(tuán)：若將表面活性劑溶于非極性的有機(jī)溶劑中，并使其濃度超過(guò)臨界膠束濃度，便會(huì)在有機(jī)溶劑內(nèi)形成聚集體，這種聚集體稱為反膠團(tuán)。P9916、反膠團(tuán)的優(yōu)點(diǎn)：P99性“水核”具有較強(qiáng)的溶解能力；種類型。P89：：：⑴極⑵生物大分子由于具有較強(qiáng)的極性，可溶解于極性水核中，防止與外界有機(jī)溶劑接觸，減少變性作用；⑶由于“水核”的尺度效應(yīng)，可以穩(wěn)定蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)，增加其結(jié)構(gòu)的剛性，提高性能。17、反膠團(tuán)萃取蛋白質(zhì)協(xié)同作用的結(jié)果，其中蛋白質(zhì)與表面活性劑性頭間的靜電相互作用是主要推動(dòng)力。P100其反應(yīng)的推動(dòng)力：萃取過(guò)程是靜電力、疏水力、空間力、親和力或幾種力18、液固萃取的過(guò)程：包括潤(rùn)濕、溶解、擴(kuò)散、和置換，其中置換中浸取的關(guān)鍵在于保持最大的濃度梯度。P10319、超臨界流體特點(diǎn)：P107⑴在臨界點(diǎn)流體密度的大幅度變化；⑵超臨界流體的密度和溶劑化能力接近液體，黏度和擴(kuò)散系數(shù)接近氣體，在臨界點(diǎn)的附近，密度線聚集于臨界點(diǎn)周圍，壓力或溫度的小范圍變化，就會(huì)引起附

近流體的物理化學(xué)性質(zhì)隨溫度和壓力的變化極其敏感，在不改變化學(xué)組成的條件下，即可通過(guò)壓力調(diào)節(jié)流體的性質(zhì)；⑶在臨界點(diǎn)附近，會(huì)出現(xiàn)流體的密度、黏度、溶解度、熱容量、介電常數(shù)等所有流體的物性發(fā)生急劇變化的現(xiàn)象。20、超臨界流體萃取的原理：P107它是利用超臨界流體(SCF)，即溫度和壓力略超過(guò)或靠近臨界溫度(Tc)和臨界壓力（Pc）、介于氣體和液體之間的流體，作為萃取劑，從固體或液體中萃取出某種高沸點(diǎn)或熱敏性成分，以達(dá)到分離和純化的目的。21、超臨界流體萃取的典型流程有：等溫法、等壓法和吸附法。P113第六章膜分離過(guò)程1、膜分離過(guò)程：是用具有選擇透過(guò)性的天然或合成薄膜為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)的推動(dòng)力（如壓力差、濃度差、電位差、溫度差等）作用下，原料液體合混物或氣體合混物中的某個(gè)或某些組分選擇地透過(guò)膜，使混合物達(dá)到分離、分級(jí)、提純、富集和濃縮的過(guò)程。P1202、膜的功能：①物質(zhì)的識(shí)別與透過(guò)；②相界面；③反應(yīng)場(chǎng)。3、濃差極化：較高的壓力和料液濃度以及緩慢的膜面流速可造成膜表面溶質(zhì)濃度高于主體濃度，形成高濃度邊界層，使料液側(cè)膜面的滲透壓升高，有效壓差減小的現(xiàn)象。P1274、凝膠極化：是指在膜分離的過(guò)程中，由于溶質(zhì)受到膜的截留作用，不能完全通過(guò)膜，溶質(zhì)在膜表面附近濃度升高，導(dǎo)致，膜的通透量降低，當(dāng)膜表面附近的濃度超過(guò)溶質(zhì)的溶解度時(shí)，溶質(zhì)析出，并在膜的表面形成凝膠層的過(guò)程。5、超濾和微濾：是以膜兩側(cè)壓力差為推動(dòng)力，以微孔膜為過(guò)濾介質(zhì)，當(dāng)溶液流過(guò)膜表面時(shí)主要利用篩分原理將溶液中的懸浮粒子或大分子物質(zhì)截留，而使溶劑和小分子物質(zhì)透過(guò)膜，以實(shí)現(xiàn)凈化、分離與濃縮的膜分離過(guò)程。P132微濾膜：一般為均質(zhì)膜，膜阻力由總的膜厚度決定膜兩側(cè)的有效壓差減少，，微濾分布較均勻，膜孔徑為0.05~10μm，截留對(duì)象是細(xì)菌、膠體以及氣溶膠等懸浮粒子；超，孔徑大膜相比超濾膜來(lái)說(shuō)孔徑較大且孔徑濾膜：一般為不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，膜的傳質(zhì)阻力主要在表皮層，其厚度僅為1μm或更小多在0.005~0.05μm，截留對(duì)象是相對(duì)6、影響截留率的因素：⑴溶質(zhì)的分子量；⑵分子特性：①球形于荷電膜與膜相反分子質(zhì)量為103~10^6的溶質(zhì)。＞帶支鏈＞線性分子；②對(duì)電荷分子截留率低，若膜對(duì)溶質(zhì)有吸附作用，截留率高；③其他高分子溶質(zhì)存在，使截留④操作條件：當(dāng)PH=PI時(shí)，蛋白質(zhì)截留的基本原理：P139注：自己看書(shū)結(jié)合圖示總結(jié)第七章吸附與離子交換1、吸附：是指溶質(zhì)從液相或氣相轉(zhuǎn)移到固相的現(xiàn)象。P1542、活性炭：是一種非極性吸附劑，在水中的吸附能力大于在有機(jī)溶劑中的吸附能力。針對(duì)不同類型的物質(zhì)，具有一定的規(guī)律性：①對(duì)極性基團(tuán)多的化合物的吸附力大于極性基團(tuán)少化合物；②對(duì)芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物；③對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量大的化合物的吸附能力大于相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物。P1563、大孔網(wǎng)狀吸附劑：是一種非離子型共聚物，是借助于范德華力從溶液中吸附各種有機(jī)化物質(zhì)。具有選擇性好、解析容易、機(jī)械強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)、流體阻力較小、吸附質(zhì)容易脫附、吸附速度快等優(yōu)點(diǎn)。P157率增大；率Ro高；溫度升高，Ro降低。7、電滲析的

4、離子交換劑的構(gòu)成：網(wǎng)絡(luò)骨架(具有三維空間立體結(jié)構(gòu))、活性基團(tuán)和可交換的離子（與網(wǎng)絡(luò)骨架帶相反電荷）構(gòu)成。P1585、交換容量：是表征離子交換劑交換能力的主要的參數(shù)，是單位質(zhì)量的干燥離子交換劑或單位體積的濕離子交換劑所能吸附的一價(jià)離子的毫摩爾數(shù)（mmol）。P1586、影響交換速度的因素：P164⑴顆粒大小：顆粒減小無(wú)論對(duì)內(nèi)部擴(kuò)散控制或外部擴(kuò)散控制的場(chǎng)合，都有利于交換速度的提高；⑵交聯(lián)度：交聯(lián)度越低樹(shù)脂越易膨脹，在樹(shù)脂內(nèi)部擴(kuò)散越容易，當(dāng)內(nèi)擴(kuò)散控制時(shí)，降低樹(shù)脂交聯(lián)度，能提高交換速度。樹(shù)脂交聯(lián)度大，樹(shù)脂孔徑小，離子運(yùn)動(dòng)阻力大，交換速度慢；⑶溫度：溶液溫度提高，擴(kuò)散速度加快，交換速度也增加；⑷離子的化合價(jià)：離子化合價(jià)越高，離子和樹(shù)脂骨架間的庫(kù)侖力越大，擴(kuò)散速度越??；⑸離子的大小：小離子的交換速度比較快；⑹攪拌速度：當(dāng)液膜控制時(shí)，增加攪拌速度會(huì)使交換速度增加，但增大到一定程度后再繼續(xù)增加轉(zhuǎn)速，影響就比較小；⑺溶液濃度：當(dāng)溶液濃度為0.001mol/L時(shí)，一般為換速度也按比例增加。當(dāng)濃度達(dá)到0.01mol/L左右時(shí)，濃度再增加，交換速度增加的較慢。此時(shí)內(nèi)擴(kuò)散和外擴(kuò)散同時(shí)起作用，當(dāng)濃度繼續(xù)增加，交換速度達(dá)到極限值后就不再增大，此時(shí)已轉(zhuǎn)變?yōu)?、影響離子交換選擇外擴(kuò)散控制，當(dāng)溶液濃度增加時(shí)，交內(nèi)擴(kuò)散控制。性的因素：P165⑴水合離子半徑：半徑越小，親和力越大；⑵離子化合價(jià)：高價(jià)離子易于被吸附；⑶溶液PH：影響交換基團(tuán)和交換離子的解離程度，但不影響交換容量；⑷離子強(qiáng)度：越低越好；⑸有機(jī)溶劑：不利于吸附；⑹交聯(lián)度、膨脹度、分子篩：交聯(lián)度大，膨脹度小，篩分能力增大；交聯(lián)度小，膨脹度大，吸附量減少；⑺樹(shù)脂與粒子間的輔助力：除靜電力以外，還有氫鍵和范德華力等輔助力。離技術(shù)1、阻滯因素：又稱遷移率，是指一定條件下，在相同的時(shí)間內(nèi)某一組分離與流動(dòng)相本身移動(dòng)的距離之比值，常用Rf(Rf≤1)表示。P177第八章色譜分在固定2、正向色譜：是指固定相的極性高于流動(dòng)相的極性，在這種色譜過(guò)程中，非極性分子或極性小的分子比極性大的分子移動(dòng)速度快，先從柱中流出來(lái)；中，極性大的分子比相移動(dòng)的距反向色譜：是指固定相的極性低于流動(dòng)相的極性，在這種色譜極性小的分子移動(dòng)的速度快，而先從柱中流出。P1793、色譜法的分類：根據(jù)分離原理的不同分類P181可以分為：吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜4、顯色的方法：P189⑴碘蒸氣顯色；⑵紫外線顯色；⑶噴霧顯色5根據(jù)載體多糖種類的不同，多糖基離子交換劑可分為：P197過(guò)程、凝膠過(guò)濾色譜、親和色譜等。。①離子交換纖維素；②離子交換葡聚糖；③離子交換瓊脂糖。6、親和色譜原理：P206將一對(duì)能可逆結(jié)合和解離生物分子的一方作為相載體相偶聯(lián)、制成專一的親和吸附劑，再用此親和吸附劑填充色譜的混合物隨著流動(dòng)相流經(jīng)色譜柱時(shí)，親和吸附劑上的配基就有選擇地吸附能與其結(jié)合的物配基(配體)，與具有大孔徑、親水性的固柱，當(dāng)含有被分離物質(zhì)

質(zhì)，而其他的蛋白質(zhì)及雜質(zhì)不被吸附，從色譜柱中流出，使用適當(dāng)?shù)木彌_液使被分離物質(zhì)及配基解吸附，即可獲得純化的目的產(chǎn)物。7、蛋白質(zhì)A來(lái)源于金黃色葡萄球菌，蛋白質(zhì)G分離自G群鏈球菌。P2088、輔酶和磷酸腺苷：某些酶（如脫氫酶和激酶）需要在輔酶存在的情