生物分離工程

1、緒論1、生物分離工程的定義：從發(fā)酵液或酶反應(yīng)液或動植物細(xì)胞培養(yǎng)液中分離、純化生物產(chǎn)品的過程。2、生物分離工程特點(diǎn)：1發(fā)酵液或培養(yǎng)液是產(chǎn)物濃度很低的水溶液；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)品的質(zhì)量要求高。3、生物分離工程可分為幾大部分，分別包括哪些單元操作？答：1、發(fā)酵液的預(yù)處理與固液分離，過濾(filtration)、離心(centrifugation)2、初步純化，沉淀(precipitation)、萃取(extraction)、吸附(adsorption)、膜分離(membraneseparation)3、高度純化，色譜(chromatography)、電泳(el

2、ectrophoresis)4、成品力口工，結(jié)晶(crystallization)、干燥(drying)。4、在設(shè)計下游分離過程前，必須考慮哪些問題方能確保我們所設(shè)計的工藝過程最為經(jīng)濟(jì)、可靠？答：1、產(chǎn)品價值2、產(chǎn)品質(zhì)量3、產(chǎn)物在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的位置4、雜質(zhì)在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的位置。5、產(chǎn)品和主要雜質(zhì)獨(dú)特的物化性質(zhì)6、不同分離方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。5、闡述生物分離工程的發(fā)展動向。答、1、基礎(chǔ)理論研究2、提高分離過程的選擇性3、開發(fā)分離介質(zhì)4、提高分離純化技術(shù)5、清潔生產(chǎn)6、規(guī)模化、工程化研究6、分離效率的評價：目標(biāo)產(chǎn)物的濃縮程度、分離純化程度、回收率第二章細(xì)胞分離與破碎Cellisolationa

3、nddisruption1如何預(yù)處理發(fā)酵液？答：1.高價無機(jī)離子的去除方法去除鈣離子：通常使用草酸。去除鎂離子：加入三聚磷酸鈉，與鎂離子形成絡(luò)合物。用磷酸鹽處理，也能大大降低鈣離子和鎂離子的濃度。去除鐵離子：加入黃血鹽，使其形成普魯士藍(lán)沉淀而除去。2、雜蛋白質(zhì)的除去：沉淀、吸附法、變性法、凝聚Coagulation和絮凝flocculation3.有色物質(zhì)的去除及其他：使用吸附劑去除有色物質(zhì)(離子交換劑、離子交換纖維、活性炭等)、用工業(yè)酶制劑可凈化發(fā)酵產(chǎn)物，除去干擾性渾濁物、使用惰性助濾劑、加入反應(yīng)劑2凝聚和絮凝的區(qū)別答：凝聚：向膠體懸浮液中加入電解質(zhì)，由于雙電層電位降低，使膠體體系不穩(wěn)定，膠

4、體粒子間因相互碰撞而產(chǎn)生凝集(1mm左右)的現(xiàn)象。絮凝：指在某些高分子絮凝劑存在下，在懸浮粒子之間發(fā)生架橋作用而使膠粒形成粗大(10mm)的絮凝團(tuán)的過程。絮凝劑可分為非離子型、陰離子型和陽離子型三類。3 濾餅的重量比阻rB：濾餅的重量比阻rB：表示單位濾餅厚度的阻力系數(shù)，是衡量過濾特性的主要指標(biāo)。對于不可壓縮濾餅，比阻值為常數(shù)，但對于可壓縮濾餅，rB=f(p)。4 常用固-液分離方法、設(shè)備及其特點(diǎn)答：固-液分離設(shè)備：板框式壓濾機(jī)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、過濾面積大。缺點(diǎn)：不能連續(xù)操作、勞動強(qiáng)度大、濾液澄清度不高。2.鼓式真空過濾機(jī)主要用于霉菌發(fā)酵液的過濾優(yōu)點(diǎn)：能連續(xù)操作，實(shí)現(xiàn)自動化控制，適用于

5、處理量大而固體含量較多的濾漿。缺點(diǎn)：壓差較小，不適用于濾餅阻力較大的物料。3、錯流過濾是一種新的過濾方式，與常規(guī)過濾的區(qū)別在于它的固體懸浮液流動方向與過濾介質(zhì)平行。優(yōu)點(diǎn)：過濾速度快。缺點(diǎn)：固液相的分離不太完全4.離心分離設(shè)備1）差速離心生化工業(yè)最常用的方法2）區(qū)帶離心生化研究分為差速區(qū)帶離心（沉降系數(shù)）和平衡區(qū)帶離心（密度）用于核酸、蛋白質(zhì)的分離純化。設(shè)備管式離心機(jī)、碟片式離心機(jī)、三相傾斜式離心機(jī)、含固量較多的發(fā)酵液。5常用的細(xì)胞破碎方法，了解機(jī)械破碎法所用設(shè)備答：方法：機(jī)械、物理、化學(xué)1.機(jī)械破碎高壓勻漿器、水平密閉型珠磨器、噴霧撞擊破碎器、超聲波儀第三章初級分離1常用的蛋白質(zhì)沉淀方法有哪些

6、？答：鹽析沉淀、等電點(diǎn)沉淀、有機(jī)溶劑沉淀、其他沉淀法（熱沉淀、特殊沉淀劑法、聚電解質(zhì)、某些多價金屬離子）2比較Ks鹽析法和3鹽析法答：3鹽濃度為0時，蛋白質(zhì)溶解度的對數(shù)值。與蛋白質(zhì)種類、溫度、pH值有關(guān)，與鹽無關(guān)。Ks鹽析常數(shù)，與蛋白質(zhì)和無機(jī)鹽的種類有關(guān)，與溫度、pH值無關(guān)。Ks鹽析法：在一定pH和溫度下，改變體系離子強(qiáng)度進(jìn)行鹽析的方法；3鹽析法：在一定離子強(qiáng)度下，改變pH和溫度進(jìn)行鹽析的方法。Ks鹽析法由于蛋白質(zhì)對離子強(qiáng)度的變化非常敏感，易產(chǎn)生共沉淀現(xiàn)象，因此常用于提取液的前處理。3鹽析法由于溶質(zhì)溶解度變化緩慢，且變化幅度小，因此分辨率更高，常用于初步的純化。3影響鹽析的主要因素有哪些？答：

7、1、無機(jī)鹽種類離子半徑小、電荷較多的陰離子鹽析效果較好。2、溫度和pH值。3、蛋白質(zhì)濃度4用乙醇沉淀蛋白質(zhì)時應(yīng)注意哪些事項？答：溫度：溫度越低，沉淀越完全。10C。乙醇濃度：乙醇濃度上升，蛋白質(zhì)溶解度下降。pH值：plo蛋白質(zhì)濃度：0.5%2%?。喝軇┯昧看?，回收率低，但共沉作用??；濃：節(jié)省溶劑用量，共沉作用強(qiáng)，分辨率低。6泡沫分離定義、原理和操作過程影響因素答：定義：泡沫分離是以氣泡為介質(zhì)，利用組分的表面活性差進(jìn)行分離的一種方法。原理：利用待分離物質(zhì)本身具有表面活性或能與表面活性劑結(jié)合，在泡沫柱中被吸附在氣泡表面，得以富集，氣泡上升帶出溶劑主體，達(dá)到凈化主體液、濃縮待分離物質(zhì)的目的。（泡沫柱

8、和消泡器）影響因素：A、料液性質(zhì)溶液的pH值、離子強(qiáng)度和其他添加劑.B、表面活性劑濃度不宜超過臨界膠束濃度。C、操作條件溫度應(yīng)達(dá)到表面活性劑的起泡溫度氣體流速D、泡沫柱第四章膜分離1何謂膜分離？主要有哪幾種膜分離方法？答：膜分離的定義：利用具有一定選儂透過特性的過濾介質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)的分離純化。微濾、超濾、反滲透、透析、電滲析、滲透汽化。2膜分離技術(shù)有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)：1易于操作。常溫下可連續(xù)使用，可直接放大，易于自動化。2、成本低，壽命長。維護(hù)方便，能耗少。3、效率高，特別適宜于熱敏感物質(zhì)分離濃縮。4、無相轉(zhuǎn)變，分離精度高，沒有二次污染。缺點(diǎn)：價格高、易污染、應(yīng)用受限制。3分析比較微濾、超濾和反

9、滲透的異同點(diǎn)。答：反滲透不對稱膜、復(fù)合膜1nm水壓力1-10mpa溶解或懸浮物質(zhì)超濾不對稱微孔膜1-50nm水和鹽0.1-1Mpa生物大分子膠體物質(zhì)微濾對稱微孔膜，0.1-10mm水和溶解物質(zhì)0.05-0.5Mpa懸浮物質(zhì)反滲透：定義：在溶質(zhì)濃度高的一側(cè)施加超過滲透壓的壓力，使溶劑透過膜的操作。RO膜無明顯的孔道結(jié)構(gòu)，透過機(jī)理尚不十分清楚。UF膜和MF膜有明顯的孔道結(jié)構(gòu)，主要用于截留高分子溶質(zhì)或固體微粒。超濾膜孔徑比MF膜小，用于處理不含固形成分料液，根據(jù)高分子溶質(zhì)間或高分子溶質(zhì)與小分子溶質(zhì)間分子量差別進(jìn)行分離；膜兩側(cè)滲透壓差較小，操作壓力較低。微濾膜孔徑大，用于懸浮液過濾，廣泛用于菌體分離與

10、濃縮；膜兩側(cè)滲透壓可忽略，甚至可在常壓下操作。4理解概念：膜，水通量，截留分子量，截留曲線，濃差極化，凝膠極化答：水通量：定義：在一定條件下（一般壓力為0.1MPa,溫度為20C）,單位時間透過單位膜面積的純水體積。濃度極化：定義：膜分離操作中，不能完全透過膜的溶質(zhì)受到膜的截留作用，在膜表面附近濃度升高，高于料液主體濃度的現(xiàn)象。影響：膜兩側(cè)滲透壓差增大，透過通量降低。凝膠極化：定義：當(dāng)膜表面附近的濃度超過溶質(zhì)的溶解度時，溶質(zhì)會析出，形成凝膠層。影響：產(chǎn)生附加的傳質(zhì)阻力，透過通量降低。截留曲線：膜的截留率與溶質(zhì)分子量之間關(guān)系的曲線。一般將在截留曲線上截留率為0.90的溶質(zhì)分子量定義為膜的截留分子

11、量。膜的定義：在一種流體相間有一薄層凝聚相物質(zhì)，把流體相分隔開來成為兩部分，這一薄層物質(zhì)稱為膜。膜生物反應(yīng)器定義：膜分離過程與生物反應(yīng)過程耦合的生物反應(yīng)裝置。5影響截留率、膜分離速度的因素有哪些？答：（一）截留率：1、溶質(zhì)分子量2、分子特性不同分子截留率大小順序：球形帶支鏈線性；對于荷電膜，與膜相反電荷的分子截留率較低；若膜對溶質(zhì)有吸附作用，截留率增大。其他高分子溶質(zhì)的影響其他高分子溶質(zhì)的存在使溶質(zhì)截留率增大。操作條件溫度升高，膜表面流速增大，截留率降低；pH=pI時，蛋白質(zhì)的截留率高于其他pH下的截留率。（二）膜分離速度的因素：1、操作方式傳統(tǒng)過濾操作：采用終端過濾（Dead-endfilt

12、ration）形式，即料液流向與膜面垂直。膜表面濾餅阻力大，透過通量很低。超濾和微濾操作：采用錯流過濾可大大減輕濃度極化現(xiàn)象，使透過通量維持在較高水平2、流速流速增大，傳質(zhì)系數(shù)提高，透過通量增大。流速增大，也有減弱濃度極化或凝膠極化的作用。3.壓力壓力較小時，無濃度極化現(xiàn)象發(fā)生4、料液濃度6膜分離設(shè)備按膜組件形式可分為幾種？相比較的優(yōu)缺點(diǎn)？答：膜組件定義：由膜、固定膜的支撐體、間隔物及收納這些部件的容器構(gòu)成的一個單元。管式：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，適合于處理懸浮物含量較高的料液，清洗比較容易；缺點(diǎn)：造價高，比表面積很小。平板式膜組件：特點(diǎn)：保留體積小，比表面積較大，液流穩(wěn)定。但造價較高，操作方式為間歇

13、式，主要用于小規(guī)模的分離純化。螺旋卷式膜組件：特點(diǎn)：比表面積大，結(jié)構(gòu)簡單價格較便宜，換新膜容易；處理懸浮物濃度較高的料液時易堵塞，難清洗。中空纖維（毛細(xì)管）式膜組件：特點(diǎn)：比表面積最大，可方便地進(jìn)行反洗，造價低，工業(yè)上普遍使用；易堵塞，對料液要求高。瞋組件二匕表面積m2/m3設(shè)備費(fèi)操作費(fèi)膜面吸附層控制應(yīng)用_12b.目式20-30極高高很容易UF,MF平板式400-600高低容易UF,MF,PV螺旋管式800-1000低低難RO,UF,MF毛細(xì)田600-1200低低容易UF,MF,PV中空纖維式-10000很低低很難RO,DS7膜污染有哪些途徑造成？如何有效防止和清除膜污染?答：造成膜污染的主要

14、原因：凝膠極化現(xiàn)象引起的凝膠層；溶質(zhì)在膜表面的吸附；膜孔堵塞;膜孔內(nèi)的溶質(zhì)吸附。影響：透過通量大幅度下降；降低目標(biāo)產(chǎn)物的回收率。減輕膜污染的方法：1、料液的預(yù)處理預(yù)過濾、絮凝、調(diào)節(jié)pH值2、改善膜的性質(zhì)表面極性、電荷、流體力學(xué)條件3、改變操作條件提高水溫、降低膜兩側(cè)的壓差或料液濃度。膜污染的處理與再生：1、物理方法清洗高速水洗、等壓水洗、反洗、循環(huán)清洗。2化學(xué)清洗方法起溶解作用的物質(zhì)：酸、堿、酶（蛋白酶）、螯合劑、表面活性劑、分散劑。起切斷離子結(jié)合作用的方法：改變離子強(qiáng)度、pH、電位。起氧化作用的物質(zhì)：過氧化氫、次氯酸鹽起滲透作用的物質(zhì)：磷酸鹽、次氯酸鹽。8、滲透氣化：定義：通過滲透氣化膜，在

15、膜兩側(cè)溶質(zhì)分壓差的作用下，根據(jù)溶質(zhì)間透過膜速度的不同，并在透過側(cè)發(fā)生氣化，使液體混合物得到分離的膜分離法。特點(diǎn)：溶質(zhì)發(fā)生相變，消除了滲透壓的作用，可在較低壓力下進(jìn)行，適于高濃度混合物的分離；特別適用于共沸物和揮發(fā)度相差較小的雙組分溶液的分離。9試論述反滲透在工業(yè)中的應(yīng)用。答：海水淡化、超純水制備、抗生素和氨基酸等濃縮、回收有機(jī)溶劑10、膜分離在生物產(chǎn)物分離純化方面的應(yīng)用：答：培養(yǎng)基除菌；發(fā)酵液中細(xì)胞的收集或除去；細(xì)胞破碎后碎片的除去；目標(biāo)產(chǎn)物部分純化后的濃縮或洗濾除去小分子溶質(zhì)；最終產(chǎn)品的濃縮和洗濾除鹽；制備無熱原水等。第五章萃取1 分配定律及其適用條件是什么？答：分配系數(shù)m：一定溫度、壓力下

16、，溶質(zhì)在互不相溶的兩相中達(dá)到分配平衡時，則其在兩相中的總濃度之比。分配定律：一定溫度、壓力下，溶質(zhì)在互不相溶的兩相中達(dá)到分配平衡時，如果其在兩相中的相對分子質(zhì)量相等，則其在兩相中的平衡濃度之比為常數(shù)，即分配常數(shù)Ao適用條件：（1）必須是稀溶液；（2）溶質(zhì)對溶媒之互溶沒有影響；（3）溶質(zhì)必須是同一種分子類型，不發(fā)生締合或離解。2理解概念：萃取、反萃取萃取因子、物理萃取、化學(xué)萃取帶溶劑乳化HLB多級錯流萃取多級逆流萃取答：萃?。豪萌苜|(zhì)在互不相溶兩相間分配系數(shù)的不同使溶質(zhì)得到純化或濃縮的方法。反萃取定義：調(diào)節(jié)水相條件，將目標(biāo)產(chǎn)物從有機(jī)相轉(zhuǎn)入水相的操作。萃取因子E:萃取平衡后萃取相與萃余相中目標(biāo)產(chǎn)物

17、質(zhì)量之比。物理萃取定義：溶質(zhì)根據(jù)相似相溶原理在兩相間達(dá)到分配平衡，萃取劑與溶質(zhì)間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)萃取定義：利用脂溶性萃取劑與溶質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)生成脂溶性復(fù)合分子，使溶質(zhì)向有機(jī)相分配。帶溶劑定義：能和欲提取的生物物質(zhì)形成復(fù)合物而易溶于溶劑中，此復(fù)合物在一定條件下又容易分解。乳化的定義：一種液體成細(xì)小液滴（分散相）分散在另一不相混合的液體（連續(xù)相）中形成的分散體系的現(xiàn)象。HLB親憎平衡值，表示表面活性劑的親水與親油程度的相對強(qiáng)弱。多級錯流萃取：由幾個混合-澄清器單元串聯(lián)組成,萃取劑分別加入各萃取單元，料液從第一級通入，逐次進(jìn)入下一混合器的萃取操作。多級逆流萃?。河蓭讉€單級萃取單元串聯(lián)組成，料液和萃

18、取劑分別從兩端連續(xù)加入，互成逆流接觸。3水相物理條件如何影響溶劑萃取操作？答：1）pH值物理萃取時，弱酸性電解質(zhì)的分配系數(shù)隨pH降低（即氫離子濃度增大）而增大，而弱堿性電解質(zhì)則正相反。2）溫度生化產(chǎn)物一般在室溫或較低溫度下進(jìn)行。3）無機(jī)鹽無機(jī)鹽可使產(chǎn)物在水中溶解度降低，而易于轉(zhuǎn)入有機(jī)溶劑中；還能減少有機(jī)溶劑在水中的溶解度。4）帶溶劑能和欲提取的生物物質(zhì)形成復(fù)合物而易溶于溶劑中，此復(fù)合物在一定條件下又容易分解。4發(fā)酵液乳化現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的？對分離純化產(chǎn)生何影響？如何有效消除乳化現(xiàn)象？答：1、乳化現(xiàn)象產(chǎn)生的本質(zhì)是因為表面活性物質(zhì)的存在。2、產(chǎn)生乳化后使有機(jī)相和水相分層困難，出現(xiàn)兩種夾帶：發(fā)酵廢液（

19、萃余液）中夾帶有機(jī)溶劑（萃取液）微滴，使目標(biāo)產(chǎn)物受到損失；有機(jī)溶劑（萃取相）中夾帶發(fā)酵液（萃余液），給后處理操作帶來困難。3、1）過濾和離心分離2）加熱3）稀釋4）加電解質(zhì)5）頂替法6）轉(zhuǎn)型法。雙水相萃取某些親水性高分子聚合物的水溶液超過一定濃度后可形成兩相，并且在兩相中水分均占很大比例。1理解概念：相圖雙結(jié)點(diǎn)線系線臨界點(diǎn)交錯分配法聚合物的不相溶性答：雙結(jié)點(diǎn)線位置和形狀與聚合物的分子量有關(guān)。聚合物的分子量越高，相分離所需的濃度越低；兩種聚合物的分子量相差越大，雙結(jié)點(diǎn)形狀越不對稱。雙結(jié)點(diǎn)以下為均相區(qū)，以上為兩相區(qū)。系線TB系線的長度是衡量兩相間相對差別的尺度，系線越長，兩相間的性質(zhì)差別越大，反之

20、則越小。臨界點(diǎn)當(dāng)系線長度趨向于零時，即在圖b的雙節(jié)線上C點(diǎn)，兩相差別消失，任何溶質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)均為1,因此C點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)（criticalpoint）。交錯分配法：測定蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的一種方法，在雙水相不同鹽系統(tǒng)中，分配系數(shù)與pH之間的關(guān)系曲線的交點(diǎn)即為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。聚合物的不相溶性（incompatibility）:當(dāng)兩種高分子聚合物之間存在相互排斥作用時，由于相對分子質(zhì)量較大，分子間的相互排斥作用與混合過程的嫡增加相比占主導(dǎo)地位，一種聚合物分子的周圍將聚集同種分子而排斥異種分子，當(dāng)達(dá)到平衡時，即形成分別富含不同聚合物的兩相。這種含有聚合物分子的溶液發(fā)生分相的現(xiàn)象稱為聚合物的不相溶性。

21、2雙水相體系可分為哪幾類？目前常用的體系有哪兩種？答：1、高聚物/高聚物體系（分子間斥力）聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dx）2、高聚物/無機(jī)鹽體系（鹽析作用）PEG/硫酸鹽或PEG/磷酸鹽3雙水相萃取的影響因素有哪些？答：一）聚合物的種類、濃度及平均分子量1、疏水性相差越大，越有利于兩相的分離。2成相聚合物的總濃度增加，系線越長，兩相性質(zhì)的差別增大，蛋白質(zhì)越容易分配于其中的某一相。3.當(dāng)聚合物的分子量降低時，蛋白質(zhì)易分配于富含該聚合物的相。（二）鹽的種類和濃度鹽的種類和濃度對分配系數(shù)的影響主要反映在對相間電位和蛋白質(zhì)疏水性的影響。（三）pH值1.體系pH值影響蛋白質(zhì)分子可電離基團(tuán)的離解，因而改

22、變表面電荷而影響分配系數(shù)。2. pH影響緩沖物質(zhì)磷酸鹽的離解程度，影響相間電位差，從而影響分配系數(shù)（四）溫度分配系數(shù)對溫度的變化不敏感，可在室溫下操作。液膜萃取1名詞解釋：液膜、流動載體、離子泵答：液膜分離法是一種以液膜為分離介質(zhì)、以濃度差為推動力的膜分離操作。液膜是懸浮在液體中很薄的一層乳液微粒。它能把兩個組成不同而又互溶的溶液隔開，并通過滲透現(xiàn)象起到分離的作用。流動載體在膜相中加入可溶性的萃取劑，在液膜內(nèi)選擇性遷移待分離的物質(zhì)。2液膜的組成和分類？答：組成：液膜通常是由溶劑、表面活性劑和添加劑制成。分類：1、乳狀液膜（W/O）/W（水-油-水）油膜生物分離、（O/W）/O（油-水-油）2、

23、支撐液膜3、流動液膜3流動載體必須具備的條件？答：a溶解性b絡(luò)合性c載體不與膜相的表面活性劑反應(yīng)。流動載體按電性可分為帶電載體與中性載體，一般來說中性載體的性能比帶電載體（離子型載體）好。中性載體中又以大環(huán)化合物最佳。4液膜萃取機(jī)理分類？答：單純遷移又稱物理滲透，根據(jù)料?中各種溶質(zhì)在膜相中的溶解度（分配系數(shù)）和擴(kuò)散系數(shù)的不同進(jìn)行萃取分離。反萃相化學(xué)反應(yīng)促進(jìn)遷移膜相載體輸送5、影響液膜分離效果的因素答、1、液膜體系組成的影響2液膜分離工藝條件的影響1）攪拌速度的影響2）接觸時間的影響3）乳水比的影響4）操作溫度的影響5）料液的濃度和酸度的影響6）膜內(nèi)比Roi的影響反膠團(tuán)萃取1臨界膠團(tuán)濃度、反膠團(tuán)

24、答：反膠團(tuán)的定義：兩性表面活性劑在非極性有機(jī)溶劑中親水基團(tuán)自發(fā)地向內(nèi)聚集而成的,內(nèi)含微小水滴的，空間尺度僅為納米級的集合型膠體。臨界膠團(tuán)濃度，是膠團(tuán)形成時所需表面活性劑的最低濃度，用CMC來表示，這是體系特性，與表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)、溶劑、溫度和壓力等因素有關(guān)。2反膠團(tuán)形成的條件，反膠團(tuán)和膠團(tuán)的比較答：反膠團(tuán)若將表面活性劑溶于非極性的有機(jī)溶劑中,并使其濃度超過臨界膠團(tuán)濃度(CMC),便會在有機(jī)溶劑內(nèi)形成聚集體，這種聚集體稱為反膠團(tuán)表面活性劑的極性頭朝內(nèi)，疏水的尾部向外，中間形成極性的核”膠團(tuán)：表面活性劑的極性頭朝外，疏水的尾部朝內(nèi)，中間形成非極性的核。3影響反膠團(tuán)萃取蛋白質(zhì)的主要因素答：1、水

25、相pH值對于電貫子表面活性劑、溶液的pH值需質(zhì)于蛋白質(zhì)的pl_值，反膠團(tuán)萃取才能進(jìn)行；對于陰離子表面活性劑，當(dāng)pHpI時，萃取率幾乎為零。2離子強(qiáng)度a.離子強(qiáng)度增大后，反膠團(tuán)內(nèi)表面的雙電層變薄，減弱了蛋白質(zhì)與反膠團(tuán)內(nèi)表面之間的靜電吸引,從而減少蛋白質(zhì)的溶解度；b.鹽濃度的增大，反膠團(tuán)產(chǎn)生脫水效應(yīng)，反膠團(tuán)直徑減小，空_間排阻作用增大，蛋白質(zhì)的溶解率下降;c離子強(qiáng)度增加時，增大了離子向反膠團(tuán)內(nèi)水池”的遷移并取代其中蛋白質(zhì)的傾向，使蛋白質(zhì)從反膠團(tuán)內(nèi)被鹽析出來；3、表面活性劑種類和濃度。選用有利于增強(qiáng)蛋白質(zhì)與反膠團(tuán)間的靜電作用禾口增加反膠團(tuán)大小的表面活性劑。4、其他因素有機(jī)溶劑：有機(jī)溶劑的種類影響反月

26、團(tuán)的大小。溫度:增加溫度能夠增加蛋白質(zhì)在有機(jī)相的溶解度4反膠團(tuán)萃取法的優(yōu)點(diǎn)答：1.有很高的萃取率和反萃取率并具有選擇性。2.分離、濃縮同時進(jìn)行，過程簡便。3.能解決蛋白質(zhì)在非細(xì)胞環(huán)境中易迅速失活的問題。4.可直接從完整細(xì)胞中提取蛋白質(zhì)和酶。5.成本低，溶劑可反復(fù)使用超臨界流體萃取法1超臨界流體的性質(zhì)答：超臨界流體密度接近液體，溶解能力與液體相近；低黏度、高擴(kuò)散系數(shù)易流動2理解概念：夾帶劑在純流體中加入少量與被萃取物親和力強(qiáng)的組分，以提高其對被萃取組分的選擇性和溶解度，添加的這類物質(zhì)稱為夾帶劑。3超臨界流體萃取的原理、基本過程答：在臨界點(diǎn)附近，壓力上升或溫度下降則超臨界流體的密度增加，從混合物中

27、有選擇地溶解某種組分，然后通過減壓，升溫或吸附將其分離析出。(1)依靠壓力變化的萃取分離法(等溫法)(2)依靠溫度變化的萃取分離法(等壓法)(3)用吸附劑進(jìn)行的萃取分離法(吸附法)4闡述超臨界流體萃取的優(yōu)缺點(diǎn)答：1)超臨界萃取同時具有液相萃取和精儲的特點(diǎn)。2)超臨界流體萃取的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是它的萃取能力取決于流體的密度，而密度很容易通過調(diào)節(jié)溫度和壓力來加以控制。3）超臨界流體萃取中的溶劑回收很簡便，并能大大節(jié)省能源。4）超臨界流體萃取工藝可以不在高溫下操作，因此特別適合于熱穩(wěn)定性較差的物質(zhì)。同時產(chǎn)品中無其他物質(zhì)殘留。5）超臨界流體萃取的操作壓力可根據(jù)分離對象選擇適當(dāng)?shù)妮腿┗蛱砑訆A帶劑來控制以避免

28、高壓帶來的影響。超臨界流體萃取的主要缺點(diǎn)是由于高壓帶來的高昂設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用，所以目前應(yīng)用面不寬。第六章吸附和離子交換1理解概念：吸附吸附等溫線交換容量滴定曲線穿透曲線答吸附：利用吸附劑對液體或氣體中某一組分具有選擇性吸附的能力，使其富集在吸附劑表面的過程。吸附等溫線：當(dāng)溫度一定、溶質(zhì)在液固兩相達(dá)到吸附平衡時，吸附劑上的平衡吸附質(zhì)濃度q和液相溶質(zhì)濃度c之間的函數(shù)關(guān)系交換容量表征離子交換能力的主要參數(shù)。指單位質(zhì)量干樹脂或單位體積濕樹脂所能吸附的一價離子的的毫摩爾數(shù)。穿透曲線吸附過程中吸附塔出口溶質(zhì)濃度的變化曲線。2吸附的類型？影響吸附的主要因素？大孔吸附劑在吸附溶質(zhì)與解吸時有哪些規(guī)律？答：1、

29、物理吸附、化學(xué)吸附、交換吸附。2、A吸附劑的性質(zhì)比表面積、粒度大小、孔B吸附物的性質(zhì)C溶液的pH值D溫度3、非極性吸附劑可從極性溶劑中吸附非極性溶質(zhì)；極性吸附劑可從非極性溶劑中吸附極性物質(zhì)；中等極性吸附劑兼有以上兩種能力水溶液中，同族化合物分子量大，極性弱易吸附；無機(jī)鹽促進(jìn)有機(jī)物吸附（優(yōu)點(diǎn)）?？讖脚c比表面積。解吸：最常用的是水溶性有機(jī)溶劑作解吸劑，如低級醇、酮或水溶液。對弱酸性物質(zhì)用堿解吸。對弱堿性物質(zhì)用酸解吸。吸附在高濃度鹽溶液中進(jìn)行，常用水解吸。易揮發(fā)溶質(zhì)可用熱水和蒸汽解吸。3什么是離子交換？離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)、類型、命名和工作過程？答：1、利用離子交換劑作為吸附劑，通過靜電引力將溶液中帶

30、相反電荷的物質(zhì)吸附在離子交換劑上，然后用合適的洗脫劑將吸附物從離子交換劑上洗脫下來，達(dá)到分離的目的。2、結(jié)構(gòu)具有三維空間立體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)骨架，聯(lián)接在骨架上的活性基團(tuán)活，性基團(tuán)所帶的相反電荷的活性離子（可交換離子）。類型：（1）陽離子交換樹脂：含-SO3H或-COOH（2）骨架a凝膠樹脂：吸附無機(jī)離子等b大孔樹脂：吸附大分子有機(jī)物3、命名離子交換樹脂的全名稱：分類名稱、骨架名稱、基本名稱組成4、工作過程樹脂預(yù)處理上柱交換洗脫樹脂的再生4離子交換選擇性受哪些因素影響？答：1）離子水化半徑無機(jī)離子的水化半徑越小，越易被吸附。2）離子化合價低濃度溶液中樹脂優(yōu)先吸附高價離子3）溶液的pH4）有機(jī)溶劑不利于

31、有機(jī)離子吸附，而易吸附無機(jī)離子5）樹脂物理結(jié)構(gòu)：交聯(lián)度、膨脹度與分子篩6）樹脂與交換離子之間的輔助力5膨脹床吸附EBA的操作過程？答1.膨脹床形成2.操作過程緩沖液膨脹、進(jìn)料、清洗微粒（膨脹床）、清洗可溶性雜質(zhì)、洗脫（固定床）第七章色譜1色譜法阻滯因子分離度排阻極限容量因子答：色譜法利用混合物中的溶質(zhì)在固定相和流動相之間分配行為的差別引起的隨流動相移動速度的不同進(jìn)行分離的方法。阻滯因子溶質(zhì)移動速度（距離）與流動相移動速度（距離）比值。分離度（Rs）:兩個相鄰洗脫峰之間的距離與兩個峰寬的代數(shù)平均值之比。Rs=11.5良好分離容量因子：固定相與流動相間溶質(zhì)總量之比排阻極限不能擴(kuò)散到凝膠基質(zhì)內(nèi)部的最

32、小分子的分子量。2色譜法的特點(diǎn)、分類答：特點(diǎn)分離效率高、可選操作參數(shù)多、應(yīng)用范圍廣、高靈敏度的在線快速檢測、分離過程自動化操作。分類1、流動相與固定相以流動相的相態(tài)分氣相色譜法、液相色譜法、超臨界流體色譜法。2、固定相的形狀紙色譜、薄層色譜、柱色譜。3、壓力低壓、高壓、中壓4流動相流動方向軸向流層析、徑向流層析。凝膠過濾層析GFC離子交換層析IEC反相層析RPC疏水性相互作用層析HIC3簡述凝膠色譜、色譜聚焦、羥基磷灰石色譜的工作原理？答：凝膠色譜利用凝膠粒子（凝膠過濾介質(zhì)）為固定相，根據(jù)料液中溶質(zhì)相對分子質(zhì)量的差別進(jìn)行分離的液相層析法。色譜聚焦利用蛋白質(zhì)分子或其他兩性分子等電點(diǎn)的不同，在一個

33、穩(wěn)定的、連續(xù)的、線性的pH梯度中進(jìn)行蛋白質(zhì)的分離純化。HAP色譜通常以磷酸鹽緩沖液為流動相，采用提高鹽濃度的線性梯度脫法。在中性pH環(huán)境下酸性蛋白質(zhì)（pI7）主要吸附于P點(diǎn)。利用磷酸鹽緩沖液（K2HPO4+KH2PO4）為流動相洗脫展開時，磷酸根離子在C點(diǎn)競爭性吸附，交換出酸性蛋白質(zhì)，而K+在P點(diǎn)競爭性吸附，交換出堿性蛋白質(zhì)。4 IEC操作為什么很少采用恒定洗脫？答：利用離子交換劑為固定相，根據(jù)荷電溶質(zhì)與離子交換劑之間靜電相互作用力的差別進(jìn)行溶質(zhì)分離的洗脫色譜法。原因：若采用離子強(qiáng)度不變的流動相進(jìn)行恒定洗脫，不同蛋白質(zhì)的洗脫體積相差很大，甚至分配系數(shù)大的蛋白質(zhì)很難洗脫，造成洗脫劑的大量消耗和洗

34、脫時間的大幅度增加。在同一離子強(qiáng)度下不同蛋白質(zhì)分配系數(shù)可能相差非常大；蛋白質(zhì)的分配系數(shù)對離子強(qiáng)度非常敏感，即離子強(qiáng)度的微小改變，引起分配系數(shù)的很大變化。5 HIC操作中影響疏水性吸附的因素有哪些？答：HIC利用表面偶聯(lián)弱疏水性基團(tuán)的疏水性吸附劑為固定相,根據(jù)蛋白質(zhì)與疏水性吸附劑之間的弱疏水性相互作用的差別進(jìn)行蛋白質(zhì)類生物大分子分離純化的洗脫層析法。因素：離子強(qiáng)度及種類、破壞水化作用的物質(zhì)、表面活性劑、溫度6、凝膠特性參數(shù)排阻極限分級范圍分級范圍空隙體積溶脹率床體積第八章親和色譜1、影響親和作用的因素答：1.離子強(qiáng)度2.pH3.抑制氫鍵形成的物質(zhì)4.溫度5.離液離子6.螯合劑2配基特異性洗脫與非

35、特異性洗脫凝集素答：配基一般將被固定的分子稱為其親和結(jié)合對象的配基（ligand）,用L表示。凝集素（lectin）是與糖特異性結(jié)合的蛋白質(zhì)（酶和抗體除外）的總稱。特異性洗脫利用含有與親和配基或目標(biāo)產(chǎn)物具有親和結(jié)合作用的小分子化合物溶液為洗脫劑，通過與親和配基或目標(biāo)產(chǎn)物的競爭性結(jié)合，脫附目標(biāo)產(chǎn)物。非特異性洗脫通過調(diào)節(jié)洗脫液的pH值、離子強(qiáng)度、離子種類或溫度等理化性質(zhì)降低目標(biāo)產(chǎn)物的親和吸附作用，是使用較多的洗脫方法3親和色譜操作步驟答進(jìn)料雜質(zhì)清洗目標(biāo)產(chǎn)物洗脫色譜柱再生4親和吸附劑的制備方法1.澳化睛活化法2.環(huán)氧基活化法3.硅膠的活化4.間隔臂5膜親和過濾方法的兩個分支及原理？1）親和膜分離技術(shù)親和膜是利用親和配基修飾的膜。親和膜分離是以親和膜為親和吸附介質(zhì)純化目標(biāo)產(chǎn)物的分離方法，是親和色譜的變型。2）親和錯流過濾親和錯流過濾ACFF）又稱親和過濾或親和超濾是生物親和相互作用與膜分離相結(jié)合的生物大分子的分離純化技術(shù)。第九章電泳1聚丙烯酰胺凝膠電泳的分子篩效應(yīng)答凝膠中的大分子分離取決于它的電荷、尺寸和形狀。凝膠的這種用于分離不同尺寸分子的特性是由于它的尺寸篩分能力（sizesievingcapacity）,這種現(xiàn)象被稱為分子篩效應(yīng)。2SDS-PAGE的原理答：蛋白質(zhì)分子的解聚SDS是一種陰離子去污劑，作為變性劑和助溶性試劑，能斷裂分