生物分离工程部分习题和答案Word文档格式.docx

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3>

原料液中常伴有降解目标产物的杂质——各种蛋白酶降解基因工程蛋白产物，

应快速分离。

4>

原料液中常伴有与目标产物性质非常相近的杂质——高效纯化技术进行分离。

5>

生物产品稳定性差——严格限制操作条件，保证产物活性。

6>

分离过程常需要多步骤操作，收率低，分离成本高——提高每一步的产物收得

率，尽可能减少操作步骤。

7>

各批次反应液性质有所差异——分离技术具有一定的弹性。

2生物分离工程在生物技术中的地位

生物技术的主要目标产物是生物物质的高效生产，而分离纯化是生物产品工程的重要环节，而且分离工程的质量往往决定整个生物加工过程的成败，因此，生物分离纯化过程在生物技术中极为重要。

3分离效率评价的主要标准有哪些各有什么意义（ppt）

答：

根据分离目的的不同，评价分离效率主要有3个标准：

以浓缩为目的：

目标产物浓缩程度（浓缩率m）

以纯度为目的：

目标产物最终纯度（分离因子a）

以收率为目的：

产品收得率（%）

4生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作（简述或图示分离工程一般流程及基本操作单元）

生物分离工程分四大部分：

<

、发酵液预处理与液固分离。

基本操作单元：

过滤、离心

、初步纯化。

根据产品性质而定

、高度纯化。

根据产品性质而定，技术要有高度选择性

、成品加工。

结晶、干燥

5在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠（ppt）

、目标产物性质及其共存杂质的特性<

、充分考虑目标产物商业价值

、考虑生物加工过程自身规模<

、采用步骤次序相对合理

、尽可能采用最少步骤<

、产品稳定性与物性

、产品规格与型式<

8>

、生产过程中废水等排放

6下游加工过程的发展趋势有哪些方面（ppt）

成本控制和质量控制

7纯化生物产品的得率是如何计算的若每一步纯化产物得率为90%，共6步纯化得到符合要求产品，其总收率是多少

得率=产品中目标产物总量/原料中目标产物总量

总收率=（90%）6=%

第二章发酵液预处理

凝聚：

在中性盐作用下，由于双电层排斥电位降低使胶体体系不稳定的现象。

絮凝：

在絮凝剂高分子聚合分子的作用下，基于架桥作用，胶体颗粒和聚合物交连成网，形成10mm大小的絮凝团过程。

是一种以物理集合为主的过程。

凝聚剂：

让不稳定的胶体微粒（或者凝结过程中形成的微粒）聚合在一起形成集合体的过程中所投加的试剂的统称。

过滤：

利用多孔介质（如滤布、微孔膜、致密膜）截流悬浮液中的固体粒子，进行液固分离的过程。

离心：

在离心力作用下，利用固体和液体之间的密度差达到沉降分离目的。

细胞破碎：

利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术

包含体：

指细胞或细菌中高表达的蛋白质（也可以汇同其他细胞成分）聚集而成的不溶性颗粒。

1为什么要进行发酵液的预处理常用处理方法有哪几种

提高过滤速度与过滤质量改变发酵液性质（黏度↓、颗粒?

、颗粒稳定性↓）

去除部分杂质使产物转入到易处理的相中（通常是液相）

方法：

加热、调节、pH凝聚、絮凝

2凝集与絮凝过程有何区别如何将两者结合使用常用的絮凝剂有哪些

凝集：

机制：

破坏双电层、水化层解体胶体吸附、氢键结合等。

絮凝剂种类：

A、阳离子类：

如聚丙烯酰胺（+）、聚苯烯酸二烷基胺乙酯、聚二烯丙基四胺；

B、阴离子类：

如聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸、聚丙烯酰胺（-）；

C、非离子类：

如聚丙烯酰胺（0）、环氧化乙烯。

3发酵液预处理中凝聚剂主要起什么作用絮凝机理是什么

絮凝剂主要起中和电荷、架桥和网络作用（范德华力、氢键）。

4细胞破碎的方法包括哪几类工业上常用的方法有哪些为什么

机械法：

固体剪切法（珠磨法、压榨法、撞击法）液体剪切法（高压匀浆法、超声波破碎）

非机械法：

酶溶胞作用、化学溶胞作用（酸碱法、表面活性剂法、抗生素）、物理溶胞作用（有机溶剂膨胀法、渗透冲击、冻融、激光、高速切相流撞击、冷冻喷射）、干燥处理

工业常用方法：

高压匀浆法、高速珠磨法

5沉降与离心的异同

沉降：

溶液中的颗粒或溶质在重力或离心力作用下发生沉淀的现象。

的结果使发生。

可利用在（或）中的固体颗粒下沉而与流体。

利用悬浮的固体本身的而获得分离的称做。

利用悬浮的固体颗粒的作用而获得分离的称做。

离心力（rω2）大小对固液分离度很有影响，细胞悬浮液和其他颗粒尺寸多不大，并且液体黏度通常较大，因此要通过增大离心力来提高分离效果。

6离心设备可分为哪两大类按分离因子Fr不同，离心机一般分为哪几类

管式离心机（最简单，可供较大离心力；

可用冷却水冷却；

悬浮液由管底进，澄清液由管口出），蝶片式离心机（流速与碟片数、微粒与转鼓轴间距离有关）

按分离因子不同，可分：

1）、常速离心机2）、高速离心机3）、超速离心机

7常用的离心沉降设备有哪些常用的过滤设备有哪些

离心沉降设备：

管式离心机、多室离心机（管式离心机的变形）、碟式离心机（人工排渣式、喷嘴排渣式、活塞排渣式等）、螺旋卸料沉降离心机、离心过滤机、三足式离心机

过滤设备可分：

加压过滤设备（板框过滤机、加压叶滤机）

减压过滤设备（转鼓真空过滤器、圆盘真空过滤器、带式真空过滤器）

重力过滤设备（离心过滤机）

8固-液分离主要包括哪些方法和设备

1、过滤（重力过滤、加压过滤、减压过滤）

2、离心沉降（各种离心机）

3、重力沉降

4、气悬浮

过滤设备类型：

加压过滤设备：

板框过滤机、加压叶滤机

减压过滤设备：

转鼓真空过滤器、圆盘真空过滤器、带式真空过滤器

重力过滤设备：

离心过滤机

离心设备：

生物工业所用的离心机多为高速离心机。

离心机主要包括以下几类：

管式离心机：

多室离心机（管式离心机的变形）

碟式离心机：

（人工排渣式、喷嘴排渣式、活塞排渣式等）

螺旋卸料沉降离心机

三足式离心机

9试比较固液分离中过滤和离心分离技术的特点。

过滤在结晶体类、颗粒相对较大时（非粘性物料）的处理时较好用。

离心在颗粒细微（最小可达到纳米级别），或是粘性物料处理时比较合适。

10高压匀浆与高速珠磨破碎法各有哪些优缺点

高压匀浆：

优点是细胞经历了高速造成的剪切、碰撞、高压到常压的变化，从而造成细胞破碎。

缺点是较容易造成堵塞的丝状真菌、放线菌以及较小的G+菌不适合用本法。

•能耗：

蛋白质与酶的失活主要是由于匀浆过程中产生热所至。

将温度控制在35?

C以下，损失可以忽略不计。

•高压匀浆一般需多级循环操作，每次循环前需要进行级间冷却。

•压力可提高细胞破碎效果，但同时需要增加能耗和带走热量付出的代价。

•主要能耗是高压和维持低温操作能量消耗。

高速珠磨破碎法：

破碎率与能耗成正比。

增加装珠量或延长破碎时间或增加转速均可提高破碎率，但同时能量消耗和产热增加，提高了制冷费和总能源消耗量。

当破碎率≥80%，能耗急剧增加。

11比较工业常用的过滤设备优缺点。

离心与过滤各有什么优缺点

板框过滤机的优点是过滤面积大、过滤压力可较大幅度调整和耐受较高压力差，应用范围广；

结构简单，价廉，动力消耗少；

缺点是不能连续操作，劳动强度大，卫生条件差，非生产周期长。

加压叶滤机：

在密闭条件下操作，适应无菌过滤；

机械装卸简单，清洗容易；

价高，更换过滤介质困难。

转鼓真空过滤机：

能连续操作和自动化生产；

压差小，主要适应于霉菌发酵液。

离心法分离液体和固体的优点是技术容易掌握，分离结果重复性好，通过增加转速和延长离心时间可以使得一些难以过滤的物质（细胞碎片等）沉降下来，但缺点是难以除去一些密度较小的物质。

生产投资较高，噪声较大等。

过滤技术难以掌握，影响因素很多，常出现颗粒泄漏和膜堵塞等问题，生产中稳定性不如离心好，常需要有经验的工人从事操作。

但如果分离介质选择恰当和掌握好技术，对于一些密度差小离心难以分离的颗粒物质常可全部除去。

第3章沉淀与结晶

沉淀:

由于物理环境变化（加入试剂、加热等），改变溶剂和溶质的能量平衡来降低溶质溶解度，使溶质生成固体颗粒沉降析出的现象。

结晶:

从均匀液相或气相形成一定形状、大小的分子、原子或离子有规则排列的固体颗粒的过程。

（工业结晶一般以液相为主）

盐析:

蛋白质在高离子强度溶液中溶解度降低产生沉淀的现象。

盐溶:

低盐离子强度下，随着离子强度增加蛋白质溶解度升高的现象。

盐析结晶:

在高离子强度溶液中,蛋白质形成一定形状、大小的分子、原子或离子有规则排列的固体颗粒的过程。

盐析沉淀:

由于溶液中离子的加入试剂，改变溶剂和溶质的能量平衡来降低溶质溶解度，使溶质生成固体颗粒沉降析出的现象。

硫酸铵饱和度:

指在100g硫酸铵溶液中硫酸铵在溶液中所占质量分数。

晶种:

在结晶法中，通过加入不溶的添加物即晶种，形成晶核，加快或促进与之晶型或立体构型相同的对映异构体结晶的生长。

晶核：

晶体的生长中心。

晶型：

饱和溶液：

如果向溶剂中加入足够量的固体溶质，一定时间后溶剂中的溶质浓度不再升高，溶质在固液之间达到平衡，此时溶液中的浓度称为溶解度或饱和浓度；

该溶液称为饱和溶液。

过饱和溶液：

一定温度、压力下，当中的浓度已超过该温度、压力下溶质的，而溶质仍不析出的现象叫过饱和现象，此时的溶液称为过饱和溶液。

饱和度：

某种溶液的饱和度是指在100g该溶液中溶质在溶液中所占质量分数。

1根据加入沉淀剂的不同沉淀分离主要包括哪几类

沉淀分离的主要方法：

1）盐析沉淀法

2）有机溶剂沉淀法

3）|pH水–pI|Value调节法

4）亲水聚合物沉淀法

5）聚电解质絮凝法

6）高价金属离子沉淀法

7）亲和沉淀法

2常用的蛋白质沉淀方法有哪些有机溶剂沉淀蛋白质的机理什么用乙醇沉淀蛋白质时应注意哪些事项

①常用的蛋白质沉淀方法有：

蛋白质盐析沉淀、蛋白质等电点沉淀、有机溶剂沉淀法及运用沉淀动力学沉淀法等。

②有机溶剂沉淀蛋白质的机理是：

向蛋白质溶液中加入有机溶剂，水的活度降低。

随着有机溶剂溶度的增大，水对蛋白质分子表面荷电基团的水化程度降低，液体的介