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生物分离与纯化复习题 第一章1、生物分离纯化技术的概念？以生物物质原料为基础，对目标产物进行提取、纯化、加工制备的生产技术。2、生物物质与生物产品的区别？生物物质：生物物质是指存在于生物体内的所有生物活性物质的总称。生物物质的制成品统称为生物产品。生物产品：在产业中的生物物质的制成品。3、生物分离纯化技术的原理和特点？基本原理：利用混合物中不同组分间物理、化学和生物学性质的差别来实现组分间的分离或纯化。技术原理：选用能够识别这些差别的分离介质或扩大这些差别的分离设备来实现组分间的高效分离。特点：环境复杂、分离纯化困难含量低、工艺复杂 稳定性差、操纵要求严格 目标产物最终的质量要求很高 终极产品纯度的均一性与化学分离上纯度的概念并不完全相同 终极产品纯度的均一性与化学分离上纯度的概念并不完全相同4、发酵生物产品分离纯化的生产工艺？原材料的预处理颗粒性杂质的去除可溶性杂质的去除和目标产物的初步纯化目标产物精制目标产物的成品加工5、生物分离技术的应用？食品添加剂 药物 第二章6、预处理的目的？使目标产物最大限度的转移到溶液中。7、改变发酵液过滤特性的基本方法？降低液体黏度（常用加水稀释法和加热法）调整pH（改变物质的电离度和电荷性质）加入反应剂（沉淀杂质）加入助滤剂（不可压缩的多孔微粒，使滤饼疏松，增大滤速）凝聚和絮凝8、对发酵液相对纯化的基本方法？高价无机离子（Ca2+、Mg2+、Fe2+）Ca2+ 草酸钠草酸钙沉淀（回收草酸）Mg2+ 三聚磷酸钠三聚磷酸钠镁络合物Fe2+ 黄血盐普鲁士蓝沉淀杂蛋白沉淀变性 加热大幅度调解pH 加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂吸附法9、凝聚和絮凝的作用原理？凝聚原理：加入电解质，中和胶体粒子的电性，夺取胶体粒子表面的水分子，破坏其表面的水膜，使胶体粒子能聚集起来絮凝原理：（絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物）通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附胶粒，形成较大的絮团10、离心分离的基本原理？当物体围绕一中心轴做圆周运动时，运动物体就受到离心力的作用。旋转的速度越高，运动物体所受到的离心力越大。在相同转速条件下，不同运动物体所受到的离心力大小不同，表现出不同的沉降速度。11、离心分离的常用方法及特点？差速离心法速率区带离心法 最大的梯度密度低于最小密度的沉降样品在最高的沉降物质 达到管底前停止，短时间，低速度 等密度离心法 最大的梯度密度大于密度最大的沉降样品 使各组分沉降到其平衡的密度区，长时间，高速度11、离心分离的常用设备类型及特点？根据其离心力大小，可分为低速离心机、高速离心机和超离心机；按型式可分为管式、碟片式等；按作用原理不同可分为过滤式离心机和沉降式离心机两大类。按出渣方式可分为人工间歇出渣和自动出渣等方式。 第三章13、微生物、植物细胞壁组成和结构特点？细菌：肽聚糖，网状结构；酵母细胞壁：葡聚糖和甘露聚糖的交联霉菌细胞：几丁质或纤维素的状结构，其强度比细菌和酵母菌的细胞壁有所提高。 14、常用的细胞破碎方法？直接测定法：适当稀释，血球计数板计数；目标产物测定法测定导电率16、沉析分离的依据是什么？通过加入某种试剂或改变溶液条件，使目标产物以固体形式从溶液中沉降析出的分离纯化技术。17、盐析法的原理是什么？在高浓度中性盐存在的情况下，蛋白质等生物大分子在水溶液中的溶解度降低并沉淀析出的现象称为盐析。18、影响盐析的因素有哪些？盐饱和度的影响蛋白质浓度的影响pH的影响温度的影响19、盐析法分离蛋白质的特点？优点：经济、安全、操作简便、应用范围广缺点：盐析法分辨率不高20、常用的蛋白质沉淀方法有哪些？盐析法有机溶剂沉淀法等电点沉淀法选择性变性沉淀法有机聚合物沉淀法21、有机溶剂沉析原理和特点？原理：有机溶剂加入使溶液介电常数减小，溶质之间静电作用增加。有机溶剂破坏溶质的水化层，使溶质间的作用力增加。优点：分辨能力比盐析法高；有机溶剂沸点低，易挥发除去，不会残留于成品中，产品更纯净，沉淀物与母液间的密度差较大，分离容易。缺点：有机溶剂沉淀法易使蛋白质等生物大分子变性，操作需在低温下进行；需要耗用大量有机溶剂，成本较高；有机溶剂一般易燃易爆，所以贮存比较困难或麻烦。22、等电点沉析原理和特点？原理：两性电解质处于等电点时，分子表面净电荷为0，双电层和水化膜结构被破坏，溶解度降低。特点：等电点沉淀法只适用在等电点时溶解度很低的两性生化物质23、有机聚合物沉析原理和特点？利用生物大分子与某些有机聚合物形成沉淀而析出的分离技术称为有机聚合物沉析。P5224、结晶操作的原理是什么？当溶液处于过饱和状态时，分子间的分散或排斥作用小于分子间的相互吸引作用。 结晶是一个以过饱和度为推动力的质量与能量的传递过程。25、过饱和溶液形成的方法有哪些？将热饱和溶液冷却将部分溶剂蒸发化学反应结晶解析法26、稳定、亚稳定和不稳定区溶液的特征？稳定区溶液稳定。亚稳定区加入晶核，晶体成长不稳定区溶液自发形成结晶27、常用的起晶方法有哪些？自然起晶法刺激起晶法晶种起晶法28、结晶操作中3个主要过程的特点？过饱和溶液的形成 晶核的形成：晶核是在过饱和溶液中最先析出的微小颗粒。晶核的大小通常在几个纳米到几十个纳米。晶体的生长：溶液主体的溶质传递到晶体表面，溶质进入适当的晶格位置，结晶产生的热量传导到溶液中 第四章29、色谱分离技术的概念利用不同组分在固定相和流动相中的物理化学性质的差别，使各组分在两相中以不同的速率移动而进一步分离的技术。30、色谱分离系统的组成色谱分离系统包括两个相：固定相，流动相。31、色谱分离技术的分类根据分离时一次进样量的多少分类分析规模(小于10mg)半制备规模(1050mg)制备规模(0.110g)生产规模(10g)根据流动相的相态不同分类气相色谱以气体作流动相液相色谱以液体作流动相超临界流体色谱流动相是在接近它的临界温度和压力下工作的液体根据固定相的附着方式分类：纸色谱液体固定相涂在纸上薄层色谱固定相涂敷在玻璃或金属板上柱色谱固定相装在圆柱管中按分离机理不同分类吸附色谱法分配色谱法离子交换色谱法凝胶色谱法亲和色谱法根据操作压力的不同分类低压色谱：操作压力0.5MPa中压色谱：操作压力0.54.0MPa高压色谱：操作压力4.040MPa32、色谱法的特点分离效率高灵敏度高分析速度快应用范围广缺点：处理量小；操作周期长；不能连续操作。33、吸附色谱分离技术的要点吸附法的关键是选择吸附剂和展开剂34、离子交换树脂的基本结构三维空间网状骨架骨架上连接官能团官能团携带相反电荷的离子35、离子交换树脂的分离原理36、离子交换树脂分离的工艺过程离子交换树脂的选择离子交换树脂的预处理离子交换操作条件的选择离子交换过程洗脱过程树脂的再生树脂交换操作第五章1、过滤技术的概念及过滤的原理 概念：过滤技术是将固体颗粒与液体进行分离的一种技术，是溶解物与不容物的分离。原理：利用多孔性介质截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法称为过滤（推动力：重力、压力和离心力）2、过滤的目的：获得清净的液体产品，也可能是为了得到固体产品3、过滤分类：按料液流动方向：常规过滤、错流过滤按操作压力：常压过滤、减压过滤和加压过滤按过滤方式：表面过滤和深层过滤4、过滤的介质过滤的介质应由惰性材料制成；耐酸耐碱耐热适用于各种溶液的过滤；过滤阻力小，滤速快，反复利用，易清洗；具有足够的机械强度，廉价易得5、常用的过滤介质：滤纸、脱脂棉、织物介质、微孔滤膜等6、过滤装置普通漏斗、垂熔玻璃滤器、砂滤棒、板框式压滤机、微孔滤膜过滤器7、常用的过滤方法深层过滤（深层过滤有滤芯和滤膜两种）筛式过滤（过滤分离取决于滤片基质孔径的大小） 系列膜过滤（使用圆盘夹膜式滤器，依次降低所用膜的孔径）8、影响过滤的因素混合物中悬浮微粒的性质和大小混合液的黏度操作条件助滤剂的使用9、膜分离技术的概念是指利用天然或人工合成的具有选择透过性的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分体系进行分离、分级、提纯或富集的过程10、膜的分类按膜孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳米过滤膜按膜的结构：对称性膜、不对称性膜 、复合膜按材料分：无机材料膜、高分子合成聚合物膜11、膜的性能耐压、耐温、耐酸碱 性、化学相容性、生物相容性、低成本12、膜分离技术的特点处理效率高、设备易于放大；可在室温或低温操作化学与机械强度小、减少失活 无相变、节能选择性好、 可达到部分纯化目的回收率较高 13、膜组件 的定义由膜、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膜组件或膜装置 14、膜组件的形式管式、螺旋卷式、毛细管式、中空纤维式、平板式15、微滤技术的概念及原理概念：利用辩分原理截留直径为0.0510微米大小的粒子的膜分离技术原理：利用微孔滤膜的筛分作用，在静压差推动下，将滤液中尺寸大于0.110微米的微生物粒子截留下来 ，以实现溶液的净化、分离和浓缩的技术。16、微滤的操作方式死端微滤和错流微滤17、微滤膜的特性孔径的均一性空隙率高滤材薄 18、超滤的定义凡是能截留相对分子质量在500以上的高分子的膜分离过程称为超滤19、超滤的原理膜表面无数微孔截留住了分子直径大于孔径的溶质和颗粒从而达到分离的目的20、超滤的特点和影响因素 特点：膜材料无毒无害 膜有较好的耐酸碱耐溶剂性能 低压操作 超滤装置无污染 成本低、回收率高影响：溶质的分子性质、溶质的浓度、温度、压力21 、超滤前的准备：充分了解超滤膜的性能 、正确安装超滤装置、超滤膜清洗消毒处理后的检测、对加工溶液的要求、洗滤、超滤操作参数的优化、超滤膜的清洗储存（作为了解）22 、超滤设备搅拌式超滤、无搅拌式超滤、中空纤维超滤 23、透析技术 透析是一种扩散控制的，一浓度梯度为驱动力的分离方法。24、反渗透技术一种只能透过溶剂而不能透过溶质的膜一般称为理想的半透膜 第六章 1、萃取的概念根据混合物中不同组分在溶剂中的溶解度不同，将所需的组分分离出来，这个操作过程称为萃取2、萃取的分类 根据参与溶质分配的两相不同分类液液萃取 液固萃取 组分数目不同分类多组元体系 三元体系有无化学反应分类物理萃取 化学萃取 萃取剂的种类和形式分类双水相萃取 溶剂萃取反胶团萃取 凝胶萃取 超临界萃取 3、萃取的特点萃取过程具有选择性能与其他需要的纯化步骤相配合分离效率高，生产能力大 传质速速快，生产周期短4、萃取的 原理萃取是一种扩散分离操作，不同溶质在 两相中分配平衡的差异实现萃取分离5、工艺流程 混合分离回收 6、影响溶剂萃取的主要因素PH、温度、盐析作用 、溶剂性质7、双水相的定义两种不相容的亲水性高分子 聚合物在水溶液中形成的两相双水体系形成的原因 ：由于较强的斥力或空间位阻，相互之间无法渗透，在一定条件下，即可形成双水相体系亲水性聚合物水溶液和一些无机盐相混时 ，也因盐析作用会形成双水相体系8、双水相萃取原理溶质在两相中的溶解能力不同，遵守分配定律K=上相平衡总浓度/下相平衡总浓度9、双水相萃取的特点：相混合能耗低达到萃取平衡所需时间短易进行工业放大易实现连续操作步骤简便、通用性强适于易失活的蛋白质酶的提取纯化 10、双水相萃取的工艺流程目的产物的萃取PEG的循环无机盐的循环11、影响 双水相萃取的影响成相高聚物浓度的影响 成相高聚物的分子量的影响盐的影响PH的影响温度的影响 12、 双水相萃取技术的应用基因工程药物的分离与提取酶工程药物的分离与提取抗生素 的分离与提取天然植物药用有效成分的分离与提取13、当三相成平衡态共存的点 称三相点14、液气两相成平衡状态的点叫临界点15、处于临界温度临界压力以上的流体叫做超临界流体16、萃取原理在温度不变的条件下，压力增加，其密度增加，其溶解度随之增加；压力不变的情况下， 温度升高，密度降低，溶解度随之降低17、超临界流体萃取的基本方法等温法、等压法、吸附法18、超临界流体萃取的特点萃取和分离合二为一压力和温度都可以调节萃取过程的参数萃取的温度低临街CO2常态下是气体无毒超临界流体的极性可改变20、超临界流体萃取的应用细胞破碎、催化作用、去除杂质、杀菌作用第七章1、浓缩的目的作为结晶和干燥的预处理 提高产品质量减少产品的体积和重量增加产品的储藏 时间2、浓缩的原理 指总固形物与溶剂部分分离的过程，使生物制品原料中水浓度降低到复合工艺要求的过程3、蒸发浓缩的 定义蒸发是溶液 表面的溶剂分子获得的动能超过了溶液内溶剂分子的吸引力而脱离液面逸向空间的过程4、常用浓缩技术蒸发浓缩、膜浓缩、冷冻浓缩、凝胶浓缩5、冷冻干燥的过程预冻初级干燥次级干燥（冷冻温度为-10-50C） 6、干燥的定义 ：浓缩物料脱水的过程热干燥技术：指将物料加于湿物料并排除挥发性湿分，获得一定湿含量固体产品的过程7、冷冻干燥技术原理 通过升华从冻结的生物中去掉水分的过程8、干燥曲线在恒定的干燥条件下，以干燥时间为横坐标 ，物料湿含量为纵坐标可得干燥曲线（预热阶段恒速干燥阶段、降速干燥阶段）