生物分離工程復習題(第1-9填空簡答)

1、二、填空題1、Cohn方程logS=-KsI中，Ks越大，值越小，鹽析效果越好。2、固液分離的主要方法有離心和過濾。3、對發(fā)酵液進行預處理方法主要有加熱法、調(diào)節(jié)PH值、凝聚和絮凝、使用惰性助助濾劑、加入反應(yīng)劑。4、根據(jù)過濾機理的不同，過濾操作可分為澄清過濾和濾餅過濾兩種類型5、鹽析的操作方法有加入固體鹽、加入飽和溶液法、透析平衡法。6、核酸的沉淀方法主要有有機溶劑沉淀法、等電點沉淀發(fā)、鈣鹽沉淀法、溶劑沉淀法。7、蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定性主要靠蛋白質(zhì)分子間靜電排斥作用、蛋白質(zhì)周圍的水化層等因素穩(wěn)定。8、為使過濾進行的順利通常要加入惰性助濾劑。9、典型的工業(yè)過濾設(shè)備有半框壓濾機和真空轉(zhuǎn)鼓過濾機。10

2、、常用的蛋白質(zhì)沉析方法有鹽析、等電點和有機溶劑。二、填空1、常用離心設(shè)備可分為 離心沉降 和 離心過濾 兩大類；2、在一個轉(zhuǎn)子中，將粒子沉降下來的效率可以用 K系數(shù) 來描述。3、超離心法是根據(jù)物質(zhì)的 沉降系數(shù)、 質(zhì)量 和 形狀 不同，應(yīng)用強大的離心力，將混合物中各組分分離、濃縮、提純的方法。 4、密度梯度離心中，制備密度梯度的常用方法有 手工法、 梯度混合儀法、 離心形成法。5、陽離子交換樹脂按照活性基團分類，可分為 強酸型、 弱酸型 和 中等強度 ；其典型的活性基團分別有 磺酸基團 、 羧基 和 磷酸基 。7、蛋白質(zhì)分離常用的層析方法有 凝膠層析 、多糖基離子交換 、 親和層析 和 疏水層析

3、 。8、離子交換分離操作中，常用的梯度洗脫方法有 PH梯度 和 離子強度梯度。10、多糖基離子交換劑包括 葡集團離子交換劑 和 離子交換纖維素 兩大類。11、離子交換樹脂由 載體 、 活性基團 和 可交換離子 組成。12、DEAE Sepharose是 陰 離子交換樹脂，其活性基團是 二乙基氨基乙基 。13、CM Sepharose是 陽 離子交換樹脂，其活性基團是 羧甲基 。14、離子交換操作一般分為 動態(tài) 和 靜態(tài) 兩種。15、利用薄層定量測定時，一般控制待測組分的Rf在 0.2-0.5 之間。16、疏水層析是根據(jù)被分離組分分子表面的 疏水殘基 與固定相的 疏水配基 之間結(jié)合力差異進行的層

4、析分離方法。18、我國化工部規(guī)定離子交換產(chǎn)品的型號以三位阿拉伯數(shù)字組成，第一位數(shù)字代表 產(chǎn)品的分類 ，第二位數(shù)字代表 骨架的差異 ，第三位數(shù)字為 順序號 用以區(qū)別基團、交聯(lián)劑等的差異。型號前加“D”的為 大孔樹脂 。19、親和吸附劑的制備過程包括 基質(zhì)的活化 、 基質(zhì)與配體的偶聯(lián) 和 基質(zhì)與配體的選擇 三個步驟。二、填空1、反膠團的制備方法有注入法、相轉(zhuǎn)移法、溶解法。2、工業(yè)萃取所需設(shè)備主要包括 混合器、分離器、回收器三部分。3、當表面活性劑為非離子型時，體系的溫度要 加熱到濁點溫度以上 時才產(chǎn)生濁點分離現(xiàn)象，溫度在（濁點溫度以下）時為單相；當表面活性劑為兩性離子型時，體系的溫度則要降到下濁點

5、溫度以下時才產(chǎn)生濁點分離現(xiàn)象，溫度在（濁點溫度以上）時為單相。4、雙水相萃取工藝流程主要包括 目的產(chǎn)物的萃取、PEG的循環(huán)、無機鹽的循環(huán)。5、超臨界流體用于萃取的主要優(yōu)點在于其既具有液體的 溶解能力 又具有氣體的 擴散和傳質(zhì)能力。6、超臨界CO2萃取工藝流程主要有 等溫變壓、等壓變溫和吸附萃取過程。7、泡沫分離是以 泡沫 作為分離介質(zhì)，以組分之間的 表面活性差異 作為分離依據(jù)，利用氣體在溶液中的鼓泡來達到濃集物質(zhì)的一種新型分離技術(shù)。8、泡沫分離過程中，有兩個主要的傳質(zhì)過程：一個是在鼓泡區(qū)內(nèi)，傳質(zhì)是在 主題溶液與氣泡界面 進行；二是在泡沫區(qū)內(nèi)，傳質(zhì)是在 氣泡表面與氣泡間隙 進行。9、泡沫分離技術(shù)

6、中氣泡的產(chǎn)生方法有 布氣法、溶氣法 和電解法。10、泡沫分離過程中主要的設(shè)備是 泡沫塔和破沫塔。二、填空1、工業(yè)上常用的膜組件有 板式、 管式、 螺旋卷式 和 中空纖維式。2、根據(jù)膜結(jié)構(gòu)的不同，常用的膜可分為 對稱性膜、非對稱膜 和 復合膜 三類。3、1960年Loeb和Souriringan首次研制成世界上具有歷史意義的 非對稱反滲透膜，這在膜分離技術(shù)發(fā)展中是一個重要的突破，使膜分離技術(shù)進入了大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的時代。4、作為分離膜，一般具備 有兩個界面 和 膜傳質(zhì)有選擇性 兩個特性。5、微濾的分離機理可分為 膜表面層截留 和 膜內(nèi)部截取 兩大類。6、在液膜分離過程中, 組分主要是依靠在互不相

7、溶的兩相間的 選擇性透析、化學反應(yīng)、萃取 和 吸附 等機理而進行分離。7、組成液膜的主要成分有 膜溶液、表面活性劑、流動載體 和 添加劑。8、液膜的類型主要有 支撐型液膜、單滴型液膜 和 乳液型液膜 三種。9、在溶解度曲線圖中可分為 不穩(wěn)定、亞穩(wěn)定 和 穩(wěn)定區(qū) 三個區(qū)域，結(jié)晶時一般應(yīng)控制溶質(zhì)濃度在 亞穩(wěn)定 ，以得到平均粒度較大的結(jié)晶產(chǎn)品，避免產(chǎn)生過多晶核而影響最終產(chǎn)品的粒度。10、過飽和溶液的形成方式有 蒸發(fā)法、冷卻法、 化學反應(yīng)結(jié)晶法、鹽析結(jié)晶法、等電點法 和 復合法。11、在結(jié)晶操作中，工業(yè)上常用的起晶方法有 自然起晶法、晶種起晶法和刺激起晶法 三種。12、結(jié)晶包括三個過程 過飽和溶液的形

8、成、晶核的形成和警惕的生長。13、物料中所含水分可分為 結(jié)合水和非結(jié)合水 兩種；14、根據(jù)干燥曲線，物料干燥可分為恒速干燥階段和降速干燥階段兩個階段；15、結(jié)晶的前提是過飽和溶液的形成，結(jié)晶的推動力是溶液的過飽和度。三、其他題型1、什么是生物技術(shù)下游加工過程？從發(fā)酵液或酶反應(yīng)液或動植物細胞培養(yǎng)液中提取、分離、純化、富集生物產(chǎn)品的過程。2、針對分離對象而言，生物分離過程有何特點？1）發(fā)酵液或培養(yǎng)液是產(chǎn)物很低的水溶液;2）培養(yǎng)液是多組分的混合物；3）生化產(chǎn)品的穩(wěn)定性差；4）對最終產(chǎn)品質(zhì)量要求高3、生物分離工程的一般步驟是什么？各步驟中的單元操作主要有哪些？1）發(fā)酵液的預處理與固-液分離，主要操作有

9、：加熱、調(diào)節(jié)PH、沉降、過濾、錯流過濾、均質(zhì)化研磨、溶胞、萃??；2）初步純化，主要步驟：沉淀、吸附、萃取、超濾；3）高度純化，主要步驟：層析、離子交換、親和、疏水、吸附、電泳；4）成品加工，主要步驟：無菌過濾、超濾、冷凍干燥、噴霧干燥、結(jié)晶。4、生物分離過程的選擇準則是什么？1）采用步驟數(shù)應(yīng)最少，2）步驟的次序要相對合理，3）適應(yīng)產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格，4）生產(chǎn)規(guī)格，5）進料組成，6）產(chǎn)品形成，7）產(chǎn)品的穩(wěn)定性，8）物性，9）環(huán)保和安全要求，10）生產(chǎn)方式5、通過本課程的學習，談?wù)勀銓ι锛夹g(shù)下游加工過程今后發(fā)展動向的理解。將會加強基礎(chǔ)理論研究，傳統(tǒng)分離技術(shù)的提高和完善，新技術(shù)的研究與開發(fā)，生物技術(shù)下

10、游工程與上游工程相結(jié)合，強化物理化學作用的影響，生物分離過程的高效集成化，清潔生產(chǎn)。隨著商業(yè)競爭的增多和生產(chǎn)規(guī)模的擴大，產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢最終歸結(jié)為低成本和高純度，所以成本的控制盒質(zhì)量控制是生物技術(shù)下游加工過程發(fā)展的動力和方向。6、在進行產(chǎn)品的分離純化制備之前，為什么要對發(fā)酵液進行預處理？由于所需的產(chǎn)品在培養(yǎng)液和菌體中濃度很低，并與許多雜質(zhì)在一起，同時發(fā)酵液或生物溶液又屬于非牛頓性流體，所以必須進行預處理。7、什么是封頭過濾？什么是錯流過濾？一般過濾中，濾液的流動方向與濾餅基本垂直，稱為封頭過濾。如果料液給過濾介質(zhì)表面一個平行的大流量沖刷，則過濾介質(zhì)表面積積累的濾餅就會減少到可以忽略的程度，而通過

11、過濾介質(zhì)的流速則比較小，這種過濾方式稱作錯流過濾。8、發(fā)酵液預處理中，凝聚和絮凝的作用機理有何不同？凝聚指在投加化學物質(zhì)作用下，膠體脫穩(wěn)并使小粒子聚集成1mm大小狀凝聚體的過程，機理：中和粒子表面電荷、消除雙電層結(jié)構(gòu)、破壞水化膜。絮凝指在某些高分子劑存在下，絮凝劑存在下，基于架橋作用，使膠粒形成較大絮凝團的作用，機理：架橋作用。9、中性鹽沉淀蛋白質(zhì)的基本原理是什么？蛋白質(zhì)和酶均易溶于水，分子中的-COOH、-NH2和-OH等親水基團，與極性分子相互作用形成水化層，包圍于蛋白質(zhì)分子周圍形成親水膠體，削弱了蛋白質(zhì)分子之間的作用力，蛋白質(zhì)分子表面極性基團越多，水化層越厚，蛋白質(zhì)分子與溶劑分子之間的親

12、和力越大，因而溶解度也越大。10、硫酸銨是蛋白質(zhì)鹽析中最常用的鹽類，為什么？因為硫酸銨溶解度大、分離效果好，不易引起變性，有穩(wěn)定酶和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用，價格便宜，廢液不污染環(huán)境。生物分離工程復習題二（第45章）三、其他題型1、何為沉降系數(shù)？顆粒在單位離心力場中粒子移動的速度。2、差速離心和密度梯度區(qū)帶離心法的原理是什么？差速離心是采用不同的離心速度和離心時間，是沉淀速度不同的顆粒在不同的離心速度及不同的離心時間下，分配分離的方法。密度區(qū)帶離心法是樣品在一定惰性梯度介質(zhì)中進行離心沉淀或沉降平衡，在一定離心力下把顆粒分配到梯度中某些特定位置上，形成不同區(qū)帶的離心分離方法。3、工業(yè)離心沉降設(shè)備主要類型

13、有哪些？瓶式離心機，管式離心機，多室式離心機，蝶式離心機，螺旋卸料沉降離心機4、差速區(qū)帶離心法和等密度離心法有何區(qū)別？1）在原理上，差速區(qū)帶離心法依據(jù)粒子的沉降速率差異被分離，等密度離心法依據(jù)粒子本身的密度差異被分離；2）在梯度范圍上，差速區(qū)帶離心法介質(zhì)的密度小于樣品中各種粒子的密度，等密度離心法介質(zhì)的密度大于待分離樣品中各種粒子的密度；3）在時間效應(yīng)上，差速區(qū)帶離心法長時間離心，所有待分離粒子都沉淀在管底，等密度離心法長時間離心，各粒子停留在等密度形成的區(qū)帶。5、何為內(nèi)水體積？何為外水體積？內(nèi)水體積：指基質(zhì)顆粒內(nèi)部液體體積的總和，即基質(zhì)膨脹是所膨脹的體積。外水體積：指基質(zhì)顆粒之間液體體積的總

14、和。外水體積：指基質(zhì)顆粒之間液體體積的總和。6、列舉五種層析分離技術(shù)，說明其原理。1）吸附層析：組分吸附在吸附劑表面，固定相是固體吸附劑，各組分能力不同。2）分配層析：各組分在流動相和靜止相中的分配系數(shù)不同。3）離子交換層析：7、試以蛋白質(zhì)在pH梯度介質(zhì)中的移動行為說明聚焦效應(yīng)的形成原理。在流動過程中，當pH剛高于pI時，蛋白帶負電荷，與交換劑結(jié)合，移動速度顯著減慢。當pH梯度下降至使該處pH低于pI，蛋白帶正電荷，不與交換劑結(jié)合，而隨洗脫液快速移動。如此多次重復而達聚焦、分離目的。如果一種蛋白質(zhì)加到已經(jīng)形成pH梯度的層析柱上時，將迅速移動到與其等電點相同的pH處。從此位置開始，蛋白質(zhì)以緩慢的

15、速度進行吸附、解吸附，直到pH小于pI時被洗出。若在此蛋白洗出之前再加入第二份同種蛋白樣品時，后者將在洗脫液的作用下快速向前移動，而不被固定相吸附，直到其移動到近似本身等電點環(huán)境處。然后兩份樣品以同樣的速度移動，最后同時從柱底流出。8、新型的薄層層析技術(shù)有哪些？1混合薄層：兩種不同吸附劑2酸堿薄層：稀酸或稀堿代替水3絡(luò)合薄層：加入絡(luò)合劑4涂布固定液的薄層：5具有濃縮區(qū)的薄層：不同粒度。高效薄層:極細均勻的吸附劑9、蛋白質(zhì)疏水層析時，洗脫的方式有哪三種？1)降低流動相中鹽濃度2）往流動相中添加有機溶劑3）往流動相中添加去污劑10、例舉兩種新型的疏水層析技術(shù)，說明其原理。1）親硫性疏水層析 該技術(shù)

16、主要在疏水作用的基礎(chǔ)上增加了硫元素的相互作用。利用層析介質(zhì)與含硫蛋白質(zhì)和非硫蛋白質(zhì)的親硫性差異，對蛋白質(zhì)加以分離。2）疏水電荷誘導層析(HCIC) HCIC的配基中含有吡啶環(huán)，中性時不會帶有電荷，而隨著pH值的降低，吡啶環(huán)中的氮原子會帶有正電荷，這樣和帶同樣電荷的蛋白質(zhì)發(fā)生排斥，從而實現(xiàn)解吸。11、何為樹脂的有效粒徑和均一系數(shù)？1)有效粒徑是指篩分樹脂時，10%體積的樹脂顆粒通過，而90%體積的樹脂顆粒保留的篩孔直徑。2)均一系數(shù) 是指能通過60%體積樹脂的篩孔直徑與能通過10%體積的樹脂的篩孔直徑之比。12、什么是凝膠的排阻極限？指不能進入凝膠顆?？籽▋?nèi)部的最小分子的分子量。排阻極限代表一種

17、凝膠能有效分離的最大分子量，大于這種凝膠的排阻極限的分子用這種凝膠不能得到分離。生物分離工程復習題三（第67章）三、其他題型1、何為濁點現(xiàn)象？指在一定溫度范圍內(nèi)，表面活性劑易溶于水成為澄清溶液，而當溫度升高或降低一定程度時，溶解度反而減小，會在水溶液中出現(xiàn)混濁、析出、分層的現(xiàn)象。2、請解釋非離子型表面活性劑產(chǎn)生濁點現(xiàn)象的原因。非離子型表面活性劑溶于水是靠分子內(nèi)的親水基與水分子通過氫鍵結(jié)合而實現(xiàn)的。形成氫鍵是一放熱過程，因此加熱時，這種氫鍵的結(jié)合力會被減弱甚至消失，當溫度超過某一定范圍時，表面活性劑不再水合，而從溶液中析出產(chǎn)生混濁。3、什么是雙水相？某些高聚物之間或高聚物與無機鹽之間在水中以適當

18、的濃度溶解會形成互不相溶的兩水相或多水相系統(tǒng)。4、雙水相形成原因是什么？由于高聚物之間的不相容性，即高聚物分子的空間阻礙作用，相互無法滲透，不能形成均一相，從而具有分離傾向，在一定條件下即可分為二相。一般認為只要兩聚合物水溶液的憎水程度有差異，混合時就可發(fā)生相分離，且憎水程度相差越大，相分離的傾向越大。5、何為超臨界流體？當流體的溫度和壓力都出在臨界溫度和臨界壓力以上時，則稱該流體處于超臨界狀態(tài)，該流體為超臨界流體。6、雙水相萃取在蛋白質(zhì)的提取分離中具有較好的應(yīng)用潛力。請談?wù)勀銓﹄p水相萃取的局限及今后發(fā)展方向的理解。 局限：易乳化，相分離時間長，成相聚合物成本高，水溶性高聚物大多數(shù)粘度大，不易

19、定量控制，水溶性高聚物難以揮發(fā)，使反萃劑必不可少，高聚物的回收難；而且，目前對雙水相體系的雙水動力學研究，雙水相萃取設(shè)備流程研究，成相聚合物的重復利用以及普通有機物-無機物雙水相體系等方面相關(guān)文獻報道比較少，有待進一步研究和開發(fā)。發(fā)展方向：開發(fā)廉價的新型雙水相體系，雙水相分配與相關(guān)技術(shù)的集成化，雙水相萃取過程的開發(fā)，雙水相萃取相關(guān)理論的發(fā)展，親和雙水相萃取技術(shù)。7、二氧化碳超臨界流體萃取技術(shù)有何優(yōu)勢？ Pc=7.2MPa) ，可以在3540的條件下進行提取，防止熱敏性物質(zhì)的變質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì)的逸散。2）在CO2氣體籠罩下進行萃取，萃取過程中不發(fā)生化學反應(yīng)；又由于完全隔絕了空氣中的氧，因此萃取物不

20、會因氧化或化學變化而變質(zhì)。3）由于CO2無味、無臭、無毒、不可燃、價格便宜、純度高、容易獲得，使用相對安全。4） CO2容易提純與分離的，因此萃取物幾乎無溶劑殘留，也避免了溶劑對人體的毒害和對環(huán)境的污染。（5）CO2擴散系數(shù)大而粘度小，大大節(jié)省了萃取時間，萃取效率高。8、某一弱堿性生化物質(zhì)，在時，用醋酸丁酯萃取，整個萃取過程包括三級，前二級為逆流萃取，將萃余液再經(jīng)第三級萃取。已知第三級中新鮮丁酯的加入量是發(fā)酵濾液的1/10，該物質(zhì)在時的表觀分配系數(shù)為15，把最終所得的萃取液合并，測得濃縮倍數(shù)為。求經(jīng)三級萃取后的理論收率。二級逆流:單級:9、青霉素在0和時的分配系數(shù)（醋酸丁酯/水）為35。（1）

21、用1/4體積的醋酸丁酯進行二級逆流萃??；（2）二級錯流萃取，第一級用1/4體積的醋酸丁酯，第二級用1/10體積的醋酸丁酯。計算上述兩種情況下的理論收率。（1）用1/4體積的醋酸丁酯進行二級逆流萃取萃取因子為：n=2，理論收率為：（2）二級錯流萃取，第一級用1/4體積的醋酸丁酯，第二級用1/10體積的醋酸丁酯萃取因子為：n=2，理論收率為：10、設(shè)計一反膠束萃取和反萃取工藝分離細胞色素C（Mr=12384，pI=10.6）、溶菌酶（Mr=14300，pI=11.1）、核糖核酸酶（Mr=13683，pI=7.8）三種蛋白質(zhì)混合物，并說明各步驟的理由。用50M/m3AOT/異辛烷萃取這三種蛋白質(zhì)，當

22、PH<PI蛋白質(zhì)溶解度接近100%，當PH>PI是蛋白質(zhì)的溶解率急速下降，直到接近零，離子強度越大，蛋白質(zhì)溶解度越小。1）當KCL=0.1M時，三種蛋白質(zhì)的溶解率接近100%，PH=9時，細胞色素C和溶菌酶的溶解率接近100%，而核糖核酸酶幾乎不溶，所以先分離出核糖核酸酶。2）當PH=9，KCl=0.5M時溶菌酶溶解率接近100%，而細胞色素C幾乎不容而被分離出。3）在PH=11.5，KCl=2M時，溶菌酶不溶而被分離出。11、典型連續(xù)式泡沫分離過程有哪些？各自的操作特點是什么？濃縮塔：含有表面活性劑的原料液不斷地加入到塔的鼓泡區(qū)，一定量的濃縮泡沫液可以從塔頂返回，這樣的操作可以達到很高的泡沫濃度，但去污效果不夠理想。提取塔：料液從泡沫塔的頂部加入，這樣的操作可以達到很高的去污系數(shù)(原料液中金屬離子濃度/殘留液中金屬離子濃度）常可達200，此種塔相當于提取塔。復合塔：一