1、 1名词解释 1.凝聚: 气 体 由 稀 变 浓 或 变 成 液 体2.絮 凝 :是指水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固液分 离 的 目 的 。3.扩 散 双 电 层 :胶核由于吸附或电离作用，并为带电的胶核，由于静电引力，吸引介质中持相 反 电 荷 的 离 子 ， 形 成 双 电 层 ， 由 于 静 电 作 用 与 扩 散 作 用 两 种 作 用 同 时 存 在 ， 两 种 作 用 达 到 平衡 后 ， 双 电 层 的 返 离 子 不 是 整 齐 的 排 在 胶 核 表 面 ， 而 是 呈 一 个 扩 散 状 态 分 布 在 溶 液 中 ， 这 样 的双 电
2、层 称 为 扩 散 双 电 层 。4.凝 聚 价 或 凝 聚 值 :电解质的凝聚能力，可用凝聚值来表示使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度(毫 摩 尔 每 升 )称 为 凝 聚 值 。5.过 滤 :过滤就是用机械方法使某一液体穿过多孔物质，使该液体的固相部分与液相部分分开。6.滤 饼 过 滤 :滤饼过滤是使用织物、多孔材料或膜作为过滤介质只是起着支撑滤饼的作用， 过 滤 介 质 的 孔 径 不 一 定 要 小 于 最 小 颗 粒 的 粒 径 。7.深 层 过 滤 :深 层 过 滤 是 指 当 颗 粒 尺 寸 小 于 介 质 孔 道 直 径 时 ， 不 能 在 过 滤 介 质 表 面 形 成 滤
3、饼 ， 这 些 颗 粒 便 进 入 介 质 内 部 ， 借 惯 性 和 扩 散 作 用 趋 近 孔 道 壁 面 ， 并 在 静 电 和 表 面 力 的 作 用 下 沉 积下 来 ， 从 而 与 流 体 分 离 。8.错 流 过 滤 :是 在 泵 的 推 动 下 ， 料 液 平 行 于 膜 面 流 动 。9.离心分离: 借 助 于 离 心 力 ， 使 比 重 不 同 的 物 质 进 行 分 离 的 方 法 。10. 离 心 分 离 因 数 :离心分离机所转鼓内的悬浮液或乳浊液在离心力场中所受的离心力与其重 力 的 比 值 ， 即 离 心 加 速 度 与 重 力 加 速 度 的 比 值 。11.沉
4、 降 系 数 :用 离 心 法 时 ， 大 分 子 沉 降 速 度 的 量 度 ， 等 于 每 单 位 离 心 场 的 速 度 。12. 离心过滤:以 离 心 力 作 为 推 动 力 ， 在 具 有 过 滤 介 质 的 有 孔 转 鼓 中 加 入 悬 浮 液 ， 固 体 粒 子 截 留在 过 滤 介 质 上 ， 液 体 穿 过 滤 饼 层 而 流 出 ， 最 后 完 成 滤 液 和 滤 饼 分 离 的 过 滤 操 作 。13. 差 速 离 心 :根 据 颗 粒 大 小 和 密 度 的 不 同 ， 存 在 的 沉 降 速 度 差 别 ， 分 级 增 加 离 心 力 ， 从 试 样 中依 次 分
5、离 出 不 同 组 分 的 方 法 。14. 密度梯度区带离心法( 区带离心法):是将样品加在惰性梯度介质中进行离心沉降或沉降平衡 ， 在 一 定 的 离 心 力 下 把 颗 粒 分 配 到 梯 度 中 某 些 特 定 位 置 上 ， 形 成 不 同 区 带 的 分 离 方 法 。15. 等密度区带离心法:当 不 同 颗 粒 存 在 浮 力 密 度 差 时 ， 在 离 心 力 场 下 ， 颗 粒 或 向 下 沉 降 ， 或 向上 浮 起 ， 一 直 沿 梯 度 移 动 到 它 们 密 度 恰 好 相 等 的 位 置 上 ， 形 成 区 带 ， 称 为 等 密 度 离 心 法 。16. 差速区带
6、离心法:将 样 品 置 于 平 缓 的 预 先 制 好 的 密 度 梯 度 介 质 上 ， 进 行 离 心 ， 较 大 的 颗 粒将 比 较 小 的 颗 粒 更 快 地 沉 降 。 通 过 梯 度 介 质 ， 形 成 几 个 明 显 的 区 带 。17.沉 淀 :将 溶 液 中 的 目 的 产 物 或 主 要 杂 质 以 无 定 形 固 相 形 式 析 出 ， 再 进 行 分 离 的 单 元 操 作 。18.盐 析 :是 指 在 蛋 白 质 水 溶 液 中 加 入 中 性 盐 ， 随 着 盐 浓 度 增 大 而 使 蛋 白 质 沉 淀 出 来 的 现 象 。19. 盐 溶 :在 蛋 白 质 水
7、 溶 液 中 加 入 少 量 的 中 性 盐 ， 如 硫 酸 钠 、 氯 化 钠 等 ， 会 增 加 蛋 白 质 分 子 表 面的 电 荷 ， 增 强 蛋 白 质 分 子 与 水 分 子 的 作 用 ， 从 而 使 蛋 白 质 质 在 水 溶 液 中 的 溶 解 度 增 大 。20. 有机溶剂沉淀法:利用水与互溶的有机溶剂( 如甲醇，乙醇，丙酮等) 能使蛋白质在水中的溶 解 度 显 著 降 低 ， 而 沉 淀 的 方 法 。21. 等电点沉淀法: 是 利 用 蛋 白 质 在 等 电 点 时 溶 解 度 最 低 ， 而 各 种 蛋 白 质 又 具 有 不 同 等 电 点 的 特点 ， 进 行 分
8、 离 的 方 法 。22.热 沉 淀 :利 用 热 化 学 溶 液 在 空 气 中 遇 冷 沉 淀 来 降 低 高 渗 透 率 ， 低 含 油 饱 和 度 区 的 渗 透 率 。23. 膜分离:以 天 然 或 人 工 合 成 的 薄 膜 为 介 质 ， 以 外 界 能 量 或 化 学 为 差 为 推 动 力 ， 对 双 组 分 或 多组 分 的 组 分 溶 质 和 溶 剂 进 行 分 离 、 提 纯 和 浓 缩 的 方 法 。24.浓 差 极 化 : 是指分离过程中料液中的溶液在压力驱动下透过膜，溶质被截留，在膜与本2体 溶 液 界 面 或 临 近 膜 界 面 区 域 浓 度 越 来 越 高
9、； 在 浓 度 梯 度 作 用 下 ， 溶 质 又 会 由 膜 面 向 本 体 溶 液扩 散 ， 形 成 边 界 层 ， 使 流 体 阻 力 与 局 部 渗 透 压 增 加 ， 从 而 导 致 溶 剂 透 过 通 量 下 降 。25. 膜 组 件 :由 膜 、 固 定 膜 的 支 撑 体 、 间 隔 物 以 及 收 纳 这 些 部 件 的 容 器 构 成 的 一 个 单 元 称 为 膜 组件 或 膜 装 置 。26. 膜 污 染 :在 膜 过 滤 过 程 中 ， 水 中 的 微 粒 、 胶 体 粒 子 或 溶 质 大 分 子 由 于 与 膜 存 在 物 理 化 学 相 互作 用 或 机 械 作
10、 用 而 引 起 的 在 膜 表 面 膜 孔 内 吸 附 、 沉 积 造 成 膜 孔 径 变 小 或 堵 塞 ， 使 膜 产 生 透 过 流量 与 分 离 特 性 的 不 可 逆 变 化 现 象 。27.萃 取 :是 利 用 系 统 中 组 分 在 溶 剂 中 有 不 同 的 溶 解 度 来 分 离 混 合 物 的 单 元 操 作 。28.反萃取: 与 萃 取 过 程 相 反 ， 被 萃 取 物 从 有 机 向 返 回 水 相 的 过 程 。29. 固 体 浸 取 :(固相萃取)利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干 扰 化 合 物 分 离 ， 然 后 再 用 洗 脱 液
11、 洗 脱 或 加 热 解 吸 附 达 到 分 离 和 富 集 目 标 化 合 物 的 目 的 。30. 双 水 相 萃 取 : 双水象萃取是利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。31. 液 液 萃 取 :又 称 溶 剂 萃 取 或 抽 提 。 指 用 溶 剂 分 离 和 提 取 液 体 混 合 物 中 的 组 分 的 过 程 。32.超临界流体: 是 温 度 、 压 力 都 高 于 其 临 界 状 态 的 流 体 。33.吸 附 : 一 种 物 质 的 分 子 、 原 子 或 离 子 能 自 动 地 附 着 在 某 固 体 表 面 上 的 现 象 。34. 物 理 吸 附
12、 :也 称 范 德 华 吸 附 ， 是 通 过 物 理 方 法 将 酶 直 接 吸 附 在 水 不 溶 性 载 体 表 面 上 而 使 酶 固定 的 方 法 。35. 化学吸附:吸 附 质 分 子 与 固 体 表 面 原 子 发 生 电 子 的 转 移 、 交 换 或 共 有 ， 形 成 吸 附 化 学 键 的 吸附。36. 离子交换:借 助 于 固 体 离 子 交 换 剂 中 的 离 子 与 稀 溶 液 中 的 离 子 进 行 交 换 ， 以 达 到 提 取 或 去 除溶 液 中 某 些 离 子 的 目 的 ， 是 一 种 属 于 传 质 分 离 过 程 的 单 元 操 作 。37. 吸 附
13、 平 衡 :在 一 定 的 温 度 和 压 力 下 ， 吸 附 剂 与 吸 附 质 充 分 接 触 ， 最 后 吸 附 质 在 两 相 中 的 平 分布 达 到 平 衡 的 过 程 。38. 吸附等温线:在 一 定 温 度 下 ， 溶 质 分 子 在 两 相 界 面 上 进 行 的 吸 附 过 程 达 到 平 衡 时 ， 他 们 在 两相 中 浓 度 之 间 的 关 系 曲 线 。填空题1、凝聚的机理是，中和粒子表面电荷，消除双电层结构，絮凝的机理是，架桥作用2、 扩 散 双 电 层 是 指 发 酵 液 中 细 胞 或 菌 体 带 有 负 电 荷 ， 由 于 静 电 引 力 的 作 用 使 溶
14、 液 中 带 有 相 反电 荷 的 粒 子 被 吸 附 在 其 周 围 ， 在 界 面 上 形 成 了 双 电 层 即 吸 附 层 和 扩 散 层3、细胞絮凝的方法，按有自身絮凝 絮凝剂絮凝4、絮凝技术应用在，污水处理上的应用，连续发酵中的应用，生物产品分离中的应用4、 细 胞 破 碎 是 分 离 胞 内 物 质 的 基 础 与 细 胞 种 类 ， 生 理 状 态 ， 目 标 产 品 性 质 ， 破 碎 的 规 模 ， 方法 、 费 用 、 程 度 等 有 关5、细胞破碎阻力主要来自细胞壁 就最大破碎阻力成分而言，细菌细胞来自 肽聚糖，使得格兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌坚固，酵母均来自葡萄糖层和
15、甘露聚糖层，霉菌细胞来自几丁质和葡聚糖6、 机 械 破 碎 中 ， 细 胞 大 小 和 形 状 以 及 壁 厚 度 和 聚 合 物 的 交 联 程 度 是 影 响 破 碎 难 易 程 度 的 重 要因 素 ， 个 体 小 球 型 壁 厚 聚 合 物 胶 粘 程 度 高 的 细 胞 最 难 破 碎7、 细 胞 破 碎 方 法 可 分 成 三 大 类 ， 机 械 法 ， 非 机 械 法 ， 两 者 结 合8、机械破碎常用方法，珠磨法，高压均质法，超声破碎法，撞击破碎法 喷雾撞击法9、非机械法的常用方法，酶溶法，化学渗透法 渗透压法 冻结融化法 干燥法10、酶溶法细胞破碎可分为外加酶法和自溶法两种3
16、11、微生物细胞的自溶法，常采用加热法或干燥法12、 化 学 渗 透 法 中 ， 某 些 化 学 试 剂 （表 面 活 性 剂 、 有 机 溶 剂 、 变 性 剂 、 抗 生 素 、 金 属 整 合 剂 等）可 改 变 细 胞 壁 或 膜 的 通 透 性 ， 而 使 细 胞 内 物 质 有 选 择 的 渗 透 出 来13、珠磨法的破碎时，延长研磨时间 增加珠体装量，提高转速和温度 等都可有效的提高细胞破碎率14、常用过滤方法，传统过滤 板框过滤 和 转股是真空过滤15、对于一定的细胞存在适宜的微珠粒径 使细胞破碎率 最高，通常选用的微珠粒径与目标细胞直径比在 30100 之间16、高压均质中影
17、响细胞破碎的因素有压力，循环操作次数 和温度17、破碎细胞的目的是要得到目标产物 在细胞内存在的许多物质中选择性释放目标产物， 使其他物质尽量少的释放出来，并尽量降低细胞的破碎程度 对下游分离纯化操作的顺利实施非常重要18、 超 声 波 热学机理， 超 声 波 机 械 机 制 和 超 声 波 空 化 作 用 ， 是 超 声 波 协 助 浸 取 的 三 大 理 论 依据19、超临界流体密度接近液体 粘度接近气体 比液体小的多， 扩散系数接近气体和液体之间20、 在 临 界 点 附 近 ， 压 力 和 温 度 的 变 化 可 引 起 超 临 界 流 体 密度急 剧 变 化 ， 相 应 的 使 溶
18、质 在 超临 界 流 体 中 的 溶 解 度 发 生 急 剧 变 化 ， 因 而 可 利 用 压 力 与 温 度 的 改 变 来 实 现 萃 取 和 分 离21、一超临界流体萃取过程的特殊性来分类可分为 常规萃取 夹带剂萃取 喷射萃取等22、 依 超 临 界 流 体 萃 取 过 程 的 解 析 方 式 的 不 同 ， 可 分 为 等 温 法 ， 等 压 法 ， 吸 附 法 ， 多 级 解 压1.生物产品的分离包括 不 溶 物 的 去 除 ， 产 物 分 离 ，纯 化 和精制。2.发 酵 液 常 用 的 固 液 分 离 方 法 有 离心 和 过滤 等。3.离心设备从形式上可分为 管 式 ， 套
19、筒 式 ， 碟片式 等型式。4.膜 分 离 过 程 中 所 使 用 的 膜 ， 依 据 其 膜 特 性 （孔径） 不 同 可 分 为 微 滤 膜 ， 超 滤 膜 ， 纳 滤 膜和 反 渗 透 膜 ；5.多糖基离子交换剂包括 葡 聚 糖 离 子 交 换 剂 和 离 子 交 换 纤 维 素 两大类。6.工业上常用的超滤装置有 板 式 ， 管 式 ，螺旋卷式 和 中 空 纤 维 式7.影 响 吸 附 的 主 要 因 素 有 吸 附 剂 的 性 质 ， 吸 附 质 的 性 质 ， 温 度 ， 溶 液 pH 值 ， 盐 浓 度 ， 吸附 物浓度 和 吸 附 剂 用 量8.离子交换树脂由 载 体 ，活 性
20、 基 团 和 可 交 换 离 子 组成。9.电 泳 用 凝 胶 制 备 时 ， 过 硫 酸 铵 的 作 用 是 引 发 剂 ； 甲 叉 双 丙 烯 酰 胺 的 作 用 是 交 联 剂 ；TEMED 的作用是 增速剂；10.影响盐析的因素有 溶 质 种 类 ， 溶 质 浓 度 ，pH 值 和 温 度 ；11.在 结 晶 操 作 中 ， 工 业 上 常 用 的 起 晶 方 法 有 自 然 起 晶 法 ， 刺 激 起 晶 法 和 晶 种 起 晶 法 ；12.简 单 地 说 ， 离 子 交 换 过 程 实 际 上 只 有 外 部 扩 散 ， 内 部 扩 散 和 化 学 交 换 反 应 三个步骤；13.
21、在 生 物 制 品 进 行 吸 附 或 离 子 交 换 分 离 时 ， 通 常 遵 循 Langmuir 吸 附 方 程 ， 其 形 式 为 Qq0C/(k+C)14. 反相高效液相色谱的固定相是 非 极 性 的 ， 而 流 动 相 是 极性 的 ； 常用的固定相有 C 18 和 C8； 常 用 的 流 动 相 有 甲 醇 和 乙 睛 ；15.超 临 界 流 体 的 特 点 是 与 气 体 有 相 似 的 粘度（ 扩 散 系 数 ） ，与液体有相似的 密 度 ；16.离子交换树脂的合成方法有 共 聚 （加 聚 ） 和 均 聚 （缩聚） 两大类；17.常用的化学细胞破碎方法有 渗 透 压 冲 击
22、 ，增 溶 法 ， 脂 溶 法 ， 酶 消 化 法 和 碱 处 理 法 ；18.等 电 聚 焦 电 泳 法 分 离 不 同 蛋 白 质 的 原 理 是 依 据 其 等 电点（pI ）的不同；19.离 子 交 换 分 离 操 作 中 ， 常 用 的 洗 脱 方 法 有 pH 梯度 和 离 子 强 度 （盐）梯 度 ；420.晶体质量主要指 晶 体 大 小 ，晶 体 性 状 和 晶 体 纯 度 三个方面；4. 亲和吸附原理包括 吸附介质的制备，吸附 和 洗脱 三步。11. 根据分离机理的不同，色谱法可分为 吸 附 色 谱 ，分配色谱，离子交换色谱 和 凝 胶 色 谱 。12. 盐 析 实 验 中
23、用 于 关 联 溶 质 溶 解 度 与 盐 浓 度 的 Cohn 方 程 为 lgS KsI；当 保 持 体 系 温 度 、pH 值 不 变 ， 仅 改 变 溶 液 离 子 强 度 进 行 的 盐 析 操 作 称 为 Ks 盐 析 法 ； 当 保 持 离 子 强 度 不 变 ， 改 变 温 度 、 pH 值 进 行 的 盐 析 操 作 称 为 盐 析 法 。13. 过 饱 和 溶 液 的 形 成 方 式 有 ： 热 饱 和 溶 液 冷 却 ， 蒸 发 溶 剂 ， 真 空 蒸 发 冷 却 ， 化 学 反 应 结 晶和 盐 析 。14. 蛋白质分离常用的色谱法有 金 属 螯 合 色 谱 ， 共 价
24、 色 谱 ， 离 子 交 换 色 谱 和 疏 水 作 用色 谱 。17. SDS PAGE 电 泳 制 胶 时 ， 加 入 十 二 烷 基 磺 酸 钠 （ SDS） 的目的是消除各种待分离蛋白的 电和 分 子 形 状 差 异 ， 而 将 分子量 作 为 分 离 的 依 据 。19. 高 效 液 相 色 谱 分 离 方 法 中 ， 液 -液 色 谱 是 以 液体 作 为 流 动 相 ； 以 固 定 在 固 相 载 体 表 面 的液体 作为固定相。20. 常用的蛋白质沉析方法有 盐 析 ， 等 电 点 沉 析 和 有 机 溶 剂 沉 析 。1、滤设备分：重力过滤、加压过滤、真空过滤、离心过滤。2、
25、常用过滤设备：板框压滤机、垂直叶片式硅藻土过滤机、真空转鼓过滤机。4、离心设备分两类：离心沉降设备、离心过滤设备 。5、常用的离心沉降设备：管式离心机、碟片式离心机。6、常用的离心过滤设备：三足式离心机、卧式刮刀卸料离心机、螺旋卸料离心机。7、 常 用 的 细 胞 破 碎 方 法 ： （1 ）化 学 法 ： 渗 透 冲 击 法 、 增 溶 法 、 脂 溶 法 、 酶 消 化 法 、 碱 处 理 法 。（2 ） 机 械 法 ： 匀 浆 法 （片 型 、 孔 型 ） 、 研 磨 法 、 超 声 波 法 、 珠 磨 破 碎 法 。8、 液 液 萃 取 从 机 理 上 分 为 两 类 ： 物 理 萃
26、取 和化 学 萃 取 。9、 常 见 物 理 萃 取 体 系 由 构 成 要 素 ： 溶 质 、 萃 取 剂 、 原 溶 剂10、吸附的类型有：物理吸附、化学吸附、交换吸附。11、常用的吸附剂种类有：活性炭、活性纤维、球形炭化树脂、大孔网状聚合物吸附剂。12、常用的吸附单元操作方式：13、 离 子 交 换 树 脂 的 分 类 ： 阳 离 子 交 换 树 脂 、 阴 离 子 交 换 树 脂 、 新 型 离 子 交 换 树 脂 、 两 性 树 脂 、 螯合 树 脂 、 多 糖 基 离 子 交 换 树 脂 。14、 用 于 蛋 白 质 提 取 分 离 的 离 子 交 换 剂 的 特 殊 要 求 ：
27、良 好 的 亲 水 性 、 具 有 较 大 的 均 匀 网 格 结 构 、粒 度 越 小 分 辨 率 越 高 。 骨 架 种 类 ： 离 子 交 换 纤 维 素 、 交 联 葡 聚 糖 、 交 联 琼 脂 糖 、 聚 乙 烯 醇类 。15、色谱分离技术的分类：吸附色谱法、分配色谱法、离子交换色谱法、凝胶色谱法。16、 蛋 白 质 分 离 的 常 用 色 谱 方 法 ： 免 疫 亲 和 色 谱 法 、 疏 水 作 用 色 谱 法 、 金 属 螯 合 色 谱 法 、 共 价作 用 色 谱 法 。17、对于膜材料的基本要求：耐压、耐高温、耐酸碱、化学相容性、生物相容、成本低。18、膜分离过程：微滤、
28、超滤、纳滤、反渗透、电渗析。19、膜的分类按功能分：离子交换膜、渗析膜、超滤膜、渗透气化膜、反渗透膜等。20、 可 以 构 成 双 水 相 的 体 系 有 ： 离 子 型 高 聚 物 非 离 子 型 高 聚 物 （分 子 间 斥 力 ） PEGD EXTRAN21、高聚物相对低分子量化合物（盐析作用）PEG硫酸铵。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 。5第一章 生物分离工程思考题 1.生物分离工程的定义，其主要研究哪些内容？ 定
29、义 ： 指 从 微 生 物 、 动 植 物 细 胞 及 其 生 物 化 学 产 品 中 提 取 、 分 离 、 纯 化 出 有 用 物质的过程。也称生物工程下游技术。 研 究 内 容 ： 新 的 分 离 过 程 和 技 术 的 研 究 与 开 发 ； 分 离 技 术 的 集 成 化 ； 生 物反应与生物分离过程的耦合；分离设备的更新和现代化； 2.简述生物分离工程的发展进程 产 业 部 门 利 用 生 物 分 离 技 术 至 今 已 有 几 百 年 的 历 史 。 从 鲜 花 与 香 草 中 提 取 天 然 香 料 从 牛 奶 中 提 取 奶 酪 发 酵 制 酒 精 以 及 有 机 酸 分 离
30、 提 取 大 规 模 深 层 发 酵 生 产 抗 菌 素 基 因 工 程 菌 生 产 人 造 胰 岛 素 ， 人 与 动 物 疫 苗 等3.生物分离工程的特点有哪些？ 答：发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液； 培养液是多组分的混合物； 生化产品的稳定性差； 对最终产品的质量要求高 4.生物分离操作的一般流程是什么？包括哪些单元操作？ 6.简述生物分离的效率评价 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) 6以收率为目的:产品收得率(%) 7.叙述生物分离技术的原理 答 ： 生 物 分 离 的
31、 原 理 有 很 多 ， 主 要 是 依 据 离 心 力 、 分 子 大 小 (筛 分 )、 浓 度 差 、 压 力差 、 电 荷 效 应 、 吸 附 作 用 、 静 电 作 用 、 亲 和 作 用 、 疏 水 作 用 、 溶 解 度 、 平 衡 分 离 等原 理 对 原 料 或 产 物 进 行 分 离 、 纯 化 。 第二章 1.常 用 细 胞 破 碎 方 法 (珠 磨 法 、 高 压 均 质 法 、 超 声 破 碎 法 、 酶 溶 法 、 化 学 渗 透 法 ) 的原 理 、 特 点 及 适 用 性 。 珠 磨 法 ， 工 作 原 理 :进 入 珠 磨 机 的 细 胞 悬 浮 液 与 极
32、细 的 玻 璃 小 珠 、 石 英 砂 、 氧化 铝 等 研 磨 剂 (直 径 小 于 1mm)一 起 快 速 搅 拌 或 研 磨 ， 研 磨 剂 、 珠 子 与 细 胞 之 间 相互 剪 切 、 碰 撞 ， 使 细 胞 破 碎 ， 释 放 出 内 含 物 ; 特 点 :一 般 可 以 达 到 较 高 的 破 碎 率 ， 但 同 时 为 控 制 温 度 ， 冷 耗 能 耗 较 高 ， 成 本 亦 随 之 增 加 ; 适 用 范 围 :微生物(细菌) 与植物细胞。 高速匀浆法，工作原理:利用高压使细胞悬浮液通过针性阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破裂; 特点:破碎程度较高，而其机械剪切力对
33、生物大分子的破坏较少，处理量大;适用范围:较柔软、易分散的组织细胞。 超 声 破 碎 法 ， 工作原理:声 频 高 于 15-20kHz 的 超 声 波 在 高 强 度 声 能 输 入 下 可 以进 行 细 胞 破 碎 ， 破 碎 机 理 不 详 ， 可 能 与 空 化 现 象 引 起 的 冲 击 波 和 剪 切 力 有 关 ， 空 化现 象 是 在 强 声 波 作 用 下 ， 气 泡 形 成 、 胀 大 和 破 碎 的 现 象 ; 特 点 :多采用短时多次处理样品，且由于过程产热较多，常在冰浴中进行超声;处理少量样品，操作简便 ， 液 量 损 失 少 ; 适用范围:微 生 物 细 胞 。 酶
34、 溶 法 ， 又 分 为 外 加 酶 和 自 溶 两 种 ， 外 加 酶 原 理 :用 生 物 酶 将 细 胞 壁 核 细 胞 膜消 化 溶 解 ; 特 点 :具 有 选 择 性 释 放 产 物 、 核 酸 泄 露 少 、 细 胞 外 形 完 整 ， 但 价 格 较高 、 通 用 性 差 。 自溶法原理:控 制 一 定 条 件 ， 诱 发 微 生 物 细 胞 产 生 过 剩 的 溶 胞 酶或 激 发 溶 胞 酶 活 力 ， 使 细 胞 自 溶 ;特 点 :对 不 稳 定 的 微 生 物 ， 易 引 起 所 需 蛋 白 质 的变性。 化 学 渗 透 法 ， 原 理 :某 些 有 机 溶 剂 、
35、表 面 活 性 剂 、 抗 生 素 等 化 学 药 品 都 可 以 改 变 细胞 壁 或 膜 的 通 透 性 ， 使 内 含 物 有 选 择 的 渗 透 出 来 ; 特 点 :对 产 物 释 放 有 一 定 的 选择 性 ， 细 胞 外 形 保 持 完 整 ， 浆 液 黏 度 低 ， 但 反 应 时 间 长 ， 效 率 低 ， 有 毒 。 2、选择合适的破碎方法需要考虑下列因素: 细 胞 的 数 量 , 所 需 要 的 产 物 对 破 碎 条 件 (温 度 化 学 试 剂 、 酶 等 )的 敏 感 性 , 要 达 到 的 破 碎 程 度 及 破 碎 所 必 要 的 速 度 , 尽 可 能 采
36、用 最 温 和 的 方 法 ， 具 有 大 规模应用潜力的生物产品应选择适合于放大的破碎技术。 3.破 碎 技 术 与 上 、 下 游 过 程 相 结 合 提 高 破 碎 率 的 机 理 。 （ 破 碎 技 术 发 展 方 向 ） 答 ： 与 上 游 过 程 相 结 合 ： 发 酵 培 养 过 程 中 ， 培 养 基 、 生 长 期 、 操 作 参 数 等 因 素 都 对 细胞 壁 、 膜 的 结 构 与 组 成 有 一 定 影 响 。 在 生 长 后 期 ， 加 入 某 种 能 抑 制 或 阻 止 细 胞 壁 物 质合 成 的 抑 制 剂 ， 继 续 培 养 一 段 时 间 后 ， 新 生
37、成 的 细 胞 壁 有 缺 陷 ， 利 于 破 碎 ， 可 提 高 破碎 率 。 与 下 游 操 作 相 结 合 : 细 胞 破 碎 和 固 液 分 离 密 切 相 关 ， 对 于 可 溶 性 产 品 而 言 ， 碎片必须除净，否则会造成曾吸住超滤膜阻塞，缩短设备使用寿命。 74、 影响固液分离的因素 发酵液中，通常粒子越小，分离难度越大，费用也越高。 细胞培养液的黏度是另一重要影响因素。 发酵液PH，温度和加热时间都会影响固液分离。 5、生物分离中杂蛋白的去除方法 等电点沉淀溶剂沉淀法盐析法加热法吸附法其他方法 盐析法原理： 如 果 向 胶 体 系 统 中 加 人 电 解 质 ， 随 着 体
38、 系 的 离 子 强 度 增 大 ， 蛋 白 质 表 面 的 双 电 层 厚度 就 会 降 低 ,静 电 排 斥 作 用 减 弱 ,同 时 也 使 得 蛋 白 质 某 些 疏 水 区 的 水 化 层 脱 落 ， 疏水区域暴露,容易发生凝聚，从而沉淀。 6、过滤前生物物料预处理的目的及方法 目 的 ： 改 变 发 酵 液 的 物 理 性 质 ， 促 进 从 悬 浮 液 中 分 离 固 形 物 的 速 度 ， 提 高 固 液 分离 器 的 效 率 。 尽 可 能 使 产 物 转 入 便 于 后 处 理 的 某 一 项 中 （多数为液相） 。 去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作 方 法 ： 加
39、 热 ， 调 节 悬 浮 液 的 PH 值 ， 助 滤 剂 上 的 吸 附 ， 凝 聚 和 絮 凝 ， 杂 蛋 白 的 去除方法等。 6、细胞的絮凝机理 胶体理论高聚物架桥理论双电层理论 7、影响过滤的因素 悬浮液的性质：悬浮液的黏度会影响过滤的速率,黏度越大,过滤越困难。 过滤推动力：有重力、真空、加压及离心力。 过滤介质与滤饼的性质： 过 滤 介 质 及 滤 饼 对 过 滤 产 生 阻 力 。 过 滤 介 质 的 性 质 对过滤速率的影响很大。 过滤分离设备和技术： 采 用 不 同 的 过 滤 技 术 ,其 分 离 效 果 不 同 ;采 用 同 一 过 滤 技术，选用的设备结构、型号不同，
40、其分离效果也不同。 8、提高过滤速率和效果般可采取以下措施 对 被 分 离 的 物 料 进 行 适 当 的 预 处 理 ， 改 善 料 液 的 性 能 ， 如 降 低 黏 度 、 絮 凝 和 凝聚 调 节 pH、 加 助 滤 剂 等 ; 选 择 合 适 的 过 滤 介 质 ; 增 加 过 滤 的 表 面 积 ; 适 当 增加过滤的推动力加压、减压或离心。 9、过滤设备分类 答：重力过滤，加压过滤，真空过滤，离心过滤 10、沉淀技术的种类及其应用特点 11、一般沉淀操作的过程 8第四章 萃取技术 1、液液萃取的基本原理及一般过程 原 理 ： 液 液 萃 取 是 向 液 体 混 合 物 （稀 释
41、剂 ） 中 加 入 某 些 适 当 溶 剂 （萃取剂） ， 两者 混 合 后 分 成 两 层 ， 上 层 为 萃 取 相 ， 下 层 为 料 液 相 。 由 于 溶 质 在 两 相 的 溶 解 度 不同 ,料 液 中 的 溶 质 逐 渐 向 萃 取 相 扩 散 ,其 浓 度 不 断 降 低 ， 而 萃 取 相 中 的 溶 质 浓 度 不 断升 高 。 在 萃 取 过 程 中 ,萃 取 剂 应 对 溶 质 有 较 大 溶 解 能 力 ， 但 与 稀 释 剂 应 不 互 溶 或 部 分互 溶 。 一般过程：混合，分离，溶剂回收 2、影响有机溶剂萃取的因素 PH 的影响温度乳化和破乳化盐析作用溶剂的
42、选择 3、溶剂的选择： 选择萃取剂应遵守下列原则:萃取剂的萃取能力强,分配系数应尽可能大,若分配 系 数 未 知 ,则 可 根 据 相 似 相 溶 的 原 则 ， 选 择 与 目 的 产 物 结 构 相 近 的 溶 剂 ; 选 择分 离 因 素 大 于 1 的 溶 剂 ; 萃 取 剂 和 萃 余 液 的 互 溶 度 尽 可 能 小 ， 黏 度 低 ， 便 于 两 相分 离 ; 萃 取 剂 毒 性 应 低 ,工 业 上 常 用 的 溶 剂 为 乙 酸 乙 酯 ,乙 酸 戊 酯 和 丁 醇等;萃取剂的化学稳定性要高，腐蚀性低，价廉易得,来源方便,便于回收。 3、萃取设备选择考虑的因素： 对于工业装
43、置，在选择萃取设备时,应考虑设备的负荷流量范围、两相流量比变化 时 设 备 内 的 流 动 情 况 ， 以 及 对 污 染 的 敏 感 度 、 最 大 的 理 论 级 数 、 防 腐 、 建 筑 高度与面积等因素。 4、浸取的影响因素有哪些？工艺过程可分为哪几类? 因素： 1、浸取温度 2、浸取时间 3、浓度差 4、溶液的 PH 5、浸取压力、6、浸取溶液的选择（相似相溶原理） 分类：1、单级浸取工艺 2、单级回流浸取工艺 3、单级循环浸取工艺 4、多级浸取工艺 5、半逆流多级浸取工艺 6、连续逆流浸取工艺 5、超临界流体的特性有哪些？ （a） 密度接近液体萃取能力强 （b） 黏度接近气体传质
44、性能好 （c） 对 于 工 业 装 置 ， 在 选 择 萃 取 设 备 时 ,应 考 虑 设 备 的 负 荷 流 量 范 围 、 两 相 流 量比 变 化 时 设 备 内 的 流 动 情 况 ， 以 及 对 污 染 的 敏 感 度 、 最 大 的 理 论 级 数 、 防 腐 、 建筑 高 度 与 面 积 等 因 素 。 （d） 流 体 在 临 界 点 附 近 的 压 力 或 温 度 的 微 小 变 化 都 会 导 致 流 体 密 度 有 相 当 大 的变化，从而使溶质在流体中的溶解度也发生相当大的变化。 5、超临界萃取基本原理： 利 用 超 临 界 流 体 的 溶 解 能 力 与 其 密 度
45、关 系 ， 即 利 用 压 力 和 温 度 对 超 临 界 流 体 溶 解能力的影响而进行的。 96、超临界流体的选择原则？ 化学性质稳定，对设备无腐蚀。 临界温度应接近室温或操作温度不能太高，也不能太低。 操作温度应低于被萃取组分的分解、变质温度。 临界压力应较低(降低压缩动力)。 对被萃取组分的溶解能力高，以降低萃取剂的消耗。 选择性较好，易于得到纯品。 7、 超 临 界 流 体 萃 取 具 有 如 下 优 点 : 萃 取 速 度 高 于 液 体 萃 取 ， 特 别 适 合 于 固 态 物质 的 分 离 提 取 ; 在 接 近 常 温 的 条 件 下 操 作 ， 能 耗 低 于 一 般 的
46、 精 馏 法 ,适 于 热 敏 性物质和易氧化物质的分离;传热速率快,温度易于控制;适合于非挥发性物质的分离。 8、双水相萃取的特点及原理？ 特点：用两种不互相溶的聚合物，如聚乙二醇和葡聚糖进行萃取,而不用常规的有机溶剂为萃取剂。因为所获得的两相,均有很高的含水量，-般达 70%90 %， 故称双水相系统(aqueous two phase system,ATPS)。 原 理 ： 对 于 大 分 子 的 混 合 而 言 ， 两 种 因 素 相 比 ,分 子 间 作 用 力 占 主 导 地 位 ,由 其 决定 混 合 的 效 果 。 如 果 两 种 混 合 分 子 间 存 在 空 间 排 斥 作
47、 用 力 ， 它 们 的 线 团 结 构 无 法 相互 渗 透 ,具 有 强 烈 的 相 分 离 倾 向 ,达 到 平 衡 后 就 有 可 能 分 为 两 相 ， 两 种 聚 合 物 分 别进人其中一相，形成双水相。 9、生物萃取与传统萃取的特殊性： 生 物 工 程 不 同 于 化 工 生 产 ， 主 要 表 现 在 生 物 分 离 往 往 需 要 从 浓 度 很 稀 的 水 溶 液 中 除去 大 部 分 的 水 ， 而 且 反 应 液 中 存 在 多 种 副 产 物 和 杂 质 ， 使 生 物 萃 取 具 有 特 殊 性 ：成分复杂传质速率不同相分离性能不同产物的不稳定性萃取过程有选择性能与
48、其它步聚相配合通过相转移减少产品水解适用于不同规模传质快周期短便于连续操作毒性与安全环境问题 10、萃取分离的原理： 通过溶质在两种互不相溶的溶剂中，溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中，经过反复萃取，将绝大部分的化合物提取出来。 第五章 膜分离 1、膜的性能评价： 孔道特征：孔道特征是膜的重要性质 分离、透过性能：不同膜分离过程中脉的分离性能表示方法有所不同。 物化特性：分离膜的物理、化学稳定性主要是由膜材料的化学特性决定的。 2、简述膜分离的概念及优点？ 概 念 ： 用 天 然 或 人 工 合 成 的 薄 膜 ， 以 外 界 能 量 或 化 学 位 差 为 推
49、动 力 ， 对 双 组 分 或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法，统称为膜分离。 优 点 ： 1、 通 常 无 相 变 ， 能 保 持 物 料 原 有 的 风 味 ， 能 耗 降 低 102、可在室温或低温条件下操作，特别适用于热敏性物质，如抗生素、果汁、酶、蛋白的分离。 3、无化学变化，同时有利于节约资源和环境保护。 4、选择性好，可在分离、浓缩的同时达到部分纯化目的 5、选择合适的膜和操作参数，可得到较高的回收率 6、设备易于放大，处理规模和能力可在很大范围内变化 7、适应性强，处理规模可大可小，工艺简单、操作方便，可频繁启停， 易于自控和维修。 8、系统可密闭循环，防止外来污染 9、易于和其他分离工程相结合，实现过程耦合和集成，大大提高分离效率。 3、膜材料的特性？ (1)机械强度好:膜 孔 径 小 ， 要 保 持 高 通 量 就 必 须 施 加 较 高 的 压 力 ,一 般 膜 操 作 的压 力 范 围 在 0.10.5 MPa,反 渗 透 膜 的 压 力 更 高 ,为 110 MPa。 (2)耐 高
