生物分离工程总复习题.docx
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生物分离工程总复习题
第一章绪论复习题
1、生物分离工程在生物技术中得地位？
在生物技术领域,一般将生物产品得生产过程称为生物加工过程,包括优良生物物种得选育、基因工程、细胞工程、生物反应过程（酶反应、微生物发酵、动植物细胞培养等）及目标产物得分离纯化过程,后者又称为下游加工过程。
生物产物得特殊性、复杂性与对生物产品要求得严格性。
因此导致下游加工过程得成本往往占整个生物加工过程成本得大部分。
生物分离工程研究得根本任务:
设计与优化分离过程,提高分离效率,减少分离过程步骤,缩短分离操作时间,达到提高海口收率与活性、降低生产成本得目得。
生物分离工程得特点就是什么？
1.产品丰富产品得多样性导致分离方法得多样性
2.绝大多数生物分离方法来源于化学分离
3.生物分离一般比化工分离难度大
3、生物分离工程可分为几大部分,分别包括哪些单元操作？
生物分离过程一般分四步:
1、固-液分离（不溶物得去除）
离心、过滤、细胞破碎
目得就是提高产物浓度与质量
2、浓缩（杂质粗分）
离子交换吸附、萃取、溶剂萃取、反胶团萃取、超临界流体萃取、双水相萃取
以上分离过程不具备特异性,只就是进行初分,可提高产物浓度与质量。
3.纯化
色谱、电泳、沉淀
以上技术具有产物得高选择性与杂质得去除性。
4.精制结晶、干燥
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得工艺过程最为经济、可靠？
（1）产品价值
（2）产品质量
（3）产物在生产过程中出现得位置
（4）杂质在生产过程中出现得位置
（5）主要杂质独特得物化性质就是什么？
（6）不同分离方法得技术经济比较
上述问题得考虑将有助于优质、高效产物分离过程得优化。
5、生物分离效率有哪些评价指标？
目标产品得浓缩程度——浓缩率m
2.目标产物得分离纯化程度——分离因子或分离系数α
3.回收率REC
第二章细胞分离与破碎复习题
1.简述细胞破碎得意义
一、细胞破碎得目得
由于有许多生化物质存在于细胞内部,必须在纯化以前将细胞破碎,使细胞壁与细胞膜受到不同程度得破坏（增大通透性）或破碎,释放其中得目标产物,然后方可进行提取。
细胞破碎方法得大致分类
破碎方法可归纳为机械破碎法与非机械破碎法两大类,非机械破碎法又可分为化学（与生物化学）破碎法与物理破碎法。
1.机械破碎
处理量大、破碎效率高速度快,就是工业规模细胞破碎得主要手段。
细胞得机械破碎主要有高压匀浆、研磨、珠磨、喷雾撞击破碎与超声波破碎等。
2.化学（与生物化学）渗透破碎法
（1）渗透压冲击法（休克法）
（2）增溶法（3）脂溶法（4）碱处理（5）酶溶（酶消化）法
3.物理破碎法
1）冻结－融化法（亦称冻融法）
（2）干燥法
空气干燥法真空干燥法冷冻干燥法喷雾干燥法
化学渗透法与机械破碎法相比有哪些优缺点？
化学渗透破碎法与机械破碎法相比优点:
化学渗透破碎法比机械破碎法得选择性高,胞内产物得总释放率低,特别就是可有效地抑制核酸得释放,料液得粘度小,有利于后处理过程。
化学渗透破碎法与机械破碎法相比缺点:
化学渗透破碎法比机械破碎法速度低,效率差,并且化学或生化试剂得添加形成新得污染,给进一步得分离纯化增添麻烦。
第三章初级分离复习题
1.常用得蛋白质沉淀方法有哪些？
盐析沉淀,等电点沉淀,有机溶剂沉淀,热沉淀
影响盐析得主要因素有哪些？
1）离子强度:
Ks与β值,强度越大,蛋白质溶解度越小;
（2）蛋白质得性质:
因相对分子质量与立体结构而异,结构不对称、相对分子质量大得蛋白质易于盐析;
（3）蛋白质得浓度:
蛋白质浓度大,盐得用量小,共沉作用明显,分辨率低;蛋白质浓度小,盐得用量大,分辨率高;2、5%～3、0%时最适合;
（4）pH值:
通常调整到pI附近,盐浓度较大会对等电点产生较大影响,pH对不同蛋白质得共沉影响;
（5）温度:
低盐浓度下,温度升高蛋白质溶解度升高;高盐浓度下,温度升高,多数蛋白质与肽溶解度反而下降。
对于特定得蛋白质,影响蛋白质盐析得主要因素就是:
无机盐得种类、浓度、温度与pH值。
何谓中性盐得饱与度？
硫酸铵得饱与度就是指饱与硫酸铵溶液得体积占混合后溶液总体积得百分数。
盐析操作中,中性盐得用量（40%硫酸铵饱与度）如何计算？
要达到某一饱与度所需加入饱与硫酸铵溶液得体积可按下式计算:
V=V0（S2－S1）/（1－S2）
V—所需加入饱与硫酸铵溶液得体积;
V0——待盐析溶液得体积;
S1——待盐析溶液得原始饱与度;
S2—所需达到得硫酸铵得饱与度。
简述盐析得原理。
水溶液中蛋白质得溶解度一般在生理离子强度范围内（0、15~0、2mol/Kg）最大,而低于或高于此范围时溶解度均降低。
蛋白质（酶）等生物大分子物质在高离子强度得溶液中溶解度降低,产生沉淀得现象称为盐析
（盐析就是在高浓度得中性盐存在下,蛋白质（酶）等生物大分子物质在水溶液中得溶解度降低,产生沉淀得过程。
）
简述有机溶剂沉析得原理。
1.降低了溶质得介电常数,使溶质之间得静电引力增加,从而出现聚集现象,导致沉淀。
2.由于有机溶剂得水合作用,降低了自由水得浓度,降低了亲水溶质表面水化层得厚度,降低了亲水性,导致脱水凝聚。
乙醇:
沉析作用强,挥发性适中,无毒常用于蛋白质、核酸、多糖等生物大分子得沉析;
丙酮:
沉析作用更强,用量省,但毒性大,应用范围不广;
特点:
（1）介电常数小,60%乙醇得介电常数就是48,丙酮得介电常数就是22
（2）容易获取
简述等电点沉析得原理。
蛋白质就是两性电解质,当溶液pH值处于等电点时,分子表面净电荷为0,双电层与水化膜结构被破坏,由于分子间引力,形成蛋白质聚集体,进而产生沉淀。
第四章膜分离复习题
1.膜分离技术得概念
利用膜得选择性（孔径大小）,以膜得两侧存在得能量差作为推动力,由于溶液中各组分透过膜得迁移率不同而实现分离得一种技术
膜得概念
在一种流体相间有一层薄得凝聚相物质,把流体相分隔开来成为两部分,这一薄层物质称为膜。
1.膜本身就是均一得一相或由两相以上凝聚物构成得复合体。
可就是固态或液态或气态。
2.被膜分开得流体相物质就是液体或气体。
3.膜得厚度应在0、5mm以下,否则不能称其为膜。
根据膜孔径大小,膜分离技术得分类
在生物分离领域应用得膜分离法包括微滤（Microfiltration,MF）、超滤（U1trafiltration,UF）、反渗透（Reverrseosmosis,RO）、纳滤（Nanofiltration,NF）、透析（Dialysis,DS）、电渗析（E1ectrodialysis,KD）与渗透气化（Pervaporation,PV）
基本得膜材料有哪些？
1.天然高分子材料膜2.合成高分子材料膜3.无机（多孔）材料膜
5.常用得膜组件有哪些？
要有管式、平板式、螺旋卷式与中空纤维（毛细管）式等四种
何谓反渗透？
实现反渗透分离得条件就是什么？
其特点有哪些？
二、超滤与反渗透
目得:
将溶质通过一层具有选择性得薄膜,从溶液中分离出来。
分离时得推动力都就是压差,由于被分离物质得分子量与直径大小差别及膜孔结构不同,其采用得压力大小不同。
反渗透膜得操作压力高达10MPa
1.超滤与反渗透操作中得渗透压
由于超滤与反渗透过程都就是用一种半透膜把两种不同浓度得溶液隔开（淡水或盐水）,因此都存在渗透压。
渗透压得大小取决于溶液得种类、浓度与温度;
一般说来,无机小分子得渗透压要比有机大分子溶质得渗透压高得多。
2.实现超滤与反渗透得条件
超滤:
需要增加流体得静压力,改变天然过程得方向,才可能发生含有低分子量化合物得溶剂流通过膜,此时得推动力就是流体静压力与渗透压得压差;
pp——操作压p0——渗透压patm——大气压
反渗透:
过程类似于超滤,只就是纯溶剂通过膜,而低分子量得化合物被截留。
因此,操作压力比超滤大得多。
因此,超滤与反渗透通常又被称之为“强制膜分离过程”
强制膜分离得概念？
超滤与反渗透通常又被称之为“强制膜分离过程”
电渗析得工作原理？
电渗析操作所用得膜材料为离子交换膜,即在膜表面与孔内共价键合有离子交换基团,如磺酸基（—SO3H）等酸性阳离子交换基与季铵基（—N+R3）等碱性阴离子交换基团。
键合阳离子交换基得膜称作阳离子交换膜,在电场作用下,选择性透过阳离子;键合阴离子交换基得膜称作阴离子交换膜,在电场作用下,选择性透过阴离子。
膜污染得主要原因就是什么？
常用得清洗剂有哪些？
如何选择？
1.凝胶极化引起得凝胶层,阻力为Rg
2.溶质在膜表面得吸附层,阻力为Ras
3.膜孔堵塞,阻力为Rp;
4.膜孔内得溶质吸附,阻力为Rap
膜得清洗一般选用水、盐溶液、稀酸、稀碱、表面活性剂、络合剂、氧化剂与酶溶液等为清洗剂
具体采用何种清洗剂要根据膜得性质（耐化学试剂得特性）与污染物得性质而定,即使用得清洗剂要具有良好得去污能力,同时又不能损害膜得过滤性能。
膜分离在生物产物得回收与纯化方面得应用有哪些方面？
（1）细胞培养基得除菌;
（2）发酵或培养液中细胞得收集或除去;
（3）细胞破碎后碎片得除去;
（4）目标产物部分纯化后得浓缩或洗滤除去小分子溶质;
（5）最终产品得浓缩与洗滤除盐;
（6）制备用于调制生物产品与清洗产品容器得无热原水。
第五章萃取复习题
1、什么就是萃取过程？
利用溶质在互不相溶得两相之间分配系数得不同而使溶质得到纯化或浓缩得方法称为萃取。
萃取就是利用液体或超临界流体为溶剂提取原料中目标产物得分离纯化操作。
液－液萃取从机理上分析可分为哪两类？
有机溶剂萃取（溶剂萃取）、双水相萃取、液膜萃取与反胶团萃取。
常见物理萃取体系由那些构成要素？
溶质:
被萃取得物质
原溶剂:
原先溶解溶质得溶剂
萃取剂:
加入得第三组分
何谓萃取得分配系数？
其影响因素有哪些？
溶质在两相中得总浓度之比表示溶质得分配平衡
pH
（2）温度（3）无机盐
何谓超临界流体萃取？
其特点有哪些？
有哪几种方法？
超临界流体（SupercriticalFluid,简称SCF或SF）:
当一种流体处于其临界点得温度与压力之下,称为超临界流体。
超临界流体萃取（SCFextraction）:
利用超临界流体作为萃取剂得萃取操作。
FHV超临界流体得特点:
（a）密度接近液体－－萃取能力强
（b）黏度接近气体－－传质性能好
等温变压法、等压变温法以及吸附法
何谓双水相萃取?
常见得双水相构成体系有哪些？
双水相萃取又称双水相分配法:
利用物质在不相溶得、两水相间分配系数得差异进行萃取得方法。
1.高聚物－高聚物两水相。
2.高聚物－盐两水相3.非离子表面活性剂水胶束两水相体系。
4.阴阳离子表面活性剂两水相体系5.醇盐两水相体系
7、反胶团得构成以及反胶团萃取得基本原理
表面活性剂得极性头朝内,疏水得尾部向外,中间形成极性得“核”（亲水空腔）
利用表面活性剂在有机溶剂中形成得反胶团,从而在有机相内形成分散得亲水微环境,使生物分子在有机相（萃取相）内存在于反胶团得亲水微环境中,消除了生物分子,特别就是蛋白质类生物活性物质难溶解在有机相中或在有机相中发生不可逆变性得现象。
第六章吸附分离技术与理论复习题
吸附、吸附过程、离子交换
吸附:
吸附就是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附得能力,使其富集在吸附剂表面得过程。
或就是溶质从液相或气相转移到固相得现象。
吸附过程通常包括:
待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。
离子交换:
离子交换吸附简称离子交换。
吸附作用力为静电引力,所用吸附剂为离子交换剂,离子交换剂表面含有离子基团或可离子化得基团,通过静电引力吸
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