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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date生物分离工程复习题第一章 名词解释 第一章 名词解释1、凝集指在投加的化学物质（铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成mm 大小块状凝聚体的过程。2、絮凝指使用絮凝剂（天然的和合成的大分子量聚电解质）将胶体粒子交联成网，形成10mm大小絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。3、吸附：当气体或液体与某些固体接触时，气体或液体的分子会积聚在固体表面上，
2、这种现象称之为吸附4、离子交换法：通过溶液中带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换，利用其静电作用力的差异而达到分离纯化的方法。其特点是分辨率高、工作容量大且易于操作。5、色谱流出曲线和色谱峰：由检测器输出的信号强度对时间作图，所得曲线称为色谱流出曲线。曲线上突起部分就是色谱峰。6、基线：在实验操作条件下，色谱柱后没有样品组分流出时的流出曲线称为基线，稳定的基线应该是一条水平直线。7、峰高：色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以（h）表示。8、死时间tM：不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进样到出现峰极大值所需的时间称为死时间。9、保留时间tR：试样从进样到柱后出现峰极大点时所经
3、过的时间，称为保留时间。10、调整保留时间tR：某组分的保留时间扣除死时间后，称为该组分的调整保留时间，即tR=tR-tM 11、死体积V0：指色谱柱在填充后，柱管内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间的总和。12、保留体积VR：指从进样开始到被测组分在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。13、标准偏差as-即0.607倍峰高处色谱峰宽的一半。14、半峰宽Y1/2-即峰高一半处对应的峰宽。它与标准偏差的关系为Y1/2=2.354as15、峰底宽度Y-即色谱峰两侧拐点上的切线在基线上截距间的距离。它与标准偏差的关系是Y = 4a16、分配系数K：分配色谱的
4、分离是基于样品组分在固定相和流动相之间反复多次的分配过程，而吸附色谱的分离是基于反复多次的吸附-脱附过程。这种分离过程经常用样品分子在两相间的分配来描述，而描述这种分配的参数称为分配系数K。K=溶质在固定相中的浓度/ 溶质在流动相中的浓度= Cs/Cm 17、分配比 k：分配比又称容量因子，它是指在一定温度和压力下，组分在两相间分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的物质的量比。分配系数K与分配比 k 的关系K = kVS/VM =k .（其中称为相比，它是反映各种色谱柱柱型特点的又一个参数）。18、滞留因子Rs:分配比k值可直接从色谱图测得。设流动相在柱内的线速度为u，组分在柱内线速度为us，
5、由于固定相对组分有保留作用，所以usu此两速度之比称为滞留因子Rs。Rs=us/u =tm/tr.19、色谱分离（Chromatographic Resolution，CR）：利用多组分混合物中各组分物理化学性质（如吸附力、分子极性、分子形状和大小、分子亲合力、分配系数等）的差别，使各组分以不同程度分布在固定相和流动相中。当多组分混合物随流动相流动时，由于各组分物理化学性质的差别，而以不同的速率移动，使之分离。20、固定相: 在色谱法中，将填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（固体或液体）。21、流动相: 推动固定相上待分离的物质朝着一个方向移动（一般是气体或液体）22、色谱柱: 装有固定相的
6、管子（玻璃管或不锈钢管）。23、凝胶色谱以凝胶为固定相，是一种根据各物质分子大小不同而进行分离的色谱技术，又称为分子筛色谱（Molecular Sieve Chromatography，MSC）、空间排阻色谱或尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography，SEC）。凝胶色谱主要用于脱盐、分级分离及分子量的测定。24、沉淀分离法：加入沉淀试剂，改变溶液条件，使溶质的溶解度降低，生成不定形固体或者是晶体从溶液中分出的操作技术称为固相析出分离法。析出物为晶体时称为结晶；析出物为无定形固体称为沉淀法。固相析出法主要有盐析法，有机溶剂沉淀法，等电点沉淀法，结晶法等。25、盐析
7、：利用各种生物分子在浓盐溶液中溶解度的差异，通过向溶液中引入一定数量的中性盐，使目的物或杂蛋白以沉淀析出，达到纯化目的的方法。26、萃取技术：用一种溶剂将目的物从另一种溶剂中或固体中提取出来的方法。27、浊点萃取法(cloud point extraction，CPE)：它以中性表面活性剂胶束水溶液的溶解性和浊点现象为基础，改变实验参数引发相分离，将疏水性物质与亲水性物质分离。是近年来出现的一种新兴的液液萃取技术，它不使用挥发性有机溶剂，不影响环境。28、双水相萃取：利用物质在互不相溶的 两水相分配系数的差别来进行萃取的方法29、超临界萃取法：超临界流体萃取分离法是利用超临界压力和超临界温度以
8、上一些溶剂流体所具有的特异增加物质溶解性能力来进行分离纯化的技术,流体萃取剂在两相之间进行的一种萃取方法30、膜分离：以压力为运动动力，依靠膜的选择性，将液体各组分进行分离的方法。31、透析：利用多孔膜两侧溶液的浓度差使溶质从浓度高的一侧通过膜孔扩散到浓度低的一侧从而得到分离的过程。32、沉降系数：颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度。S实际上时常在10-13秒左右，故把沉降系数10-13秒称为一个Svedberg单位，简写S，单位为秒。即：1S= 10-13秒33、沉降速度：沉降速度是指在强大离心力作用下，单位时间内物质运动的距离。34、浓缩：浓缩是低浓度溶液通过除去溶剂(包括水)变为高浓度溶
9、液的过程。35、干燥：是从湿的固体生化药物中除去水分和溶剂而获得相对或绝对干燥制品的工艺过程。36、蒸发：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间的吸引力而脱离液面而逸向空间的过程。 第二章 简答题1、生物分离工程的一般流程答：1、发酵液的预处理（过滤、离心）2、产物的提取（沉淀、吸附、萃取、超滤）3、产物的精制（层析、离子交换、亲和色谱、 吸附色谱、电色谱）4、成品的加工处理（浓缩、结晶、干燥）2、生物分离纯化工过程的选择依据答：1、生产成本要低2、工艺步骤要少3、操作程序要合理4、适应产品的技术规格5、生产要有规模6、产品具有稳定性7、环保和安全要求8、生产方式3、生物分离
10、过程的特点答：1、生物分离过程的体系特殊原料液的特点对产物的要求2、生物分离过程的工艺流程特殊工艺设计单元操3、生物分离过程的成本特殊 4、传统生物产品与基因工程产品回收方法的比较答：传统产品：(1)小分子（少数工业用粗酶）(2)理化性质清楚(3)易于放大基因产品：(1)大分子(2)胞内(3)不稳定(4)放大困难5、生物分离的流程与单元操作答： 细胞回收技术: 絮凝，离心，过滤，微过滤。 细胞破碎技术: 球磨，高压匀浆，化学破碎技术 初步纯化技术: 吸附剂，离子交换，沉淀（盐析法，有机溶剂沉淀，等电点，沉淀剂），溶剂萃取，两水相萃取，超临界萃取，逆胶束萃取，膜分离技术 高度纯化技术: 各类层析
11、，亲和，疏水，聚焦，离子交换，结晶 成品加工：浓缩，除菌与热原，喷雾干燥，气流干燥，沸腾干燥，冷冻干燥6、发酵液的预处理和固液分离答：微生物或动植物细胞在合适的培养基，p值，温度和通气搅拌（或厌气）等发酵条件下进行生长和合成生物活性物质，因为在其培养（发酵）液中包含了菌（细胞）体，胞内外代谢产物，胞内的细胞物质及剩余的培养基残分等。不管人们所需要的产物是胞内的还是胞外的或是菌体本身，都首先要进行培养液的预处理和菌体回收，只有将固、液分离开，才能从澄清的滤液中采用物理、化学的方法提取代谢产物，或从细胞出发进行破碎、碎片分离和提取胞内产物。7、 发酵液预处理的要求主要有三个8、 答：改变发酵液的物
12、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一相中（多数是液相）；去除发酵液中的部分杂质，以利于后续各步操作。9、凝集和絮凝的概念答：1、凝集指在投加的化学物质（铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成mm 大小块状凝聚体的过程。2、絮凝指使用絮凝剂（天然的和合成的大分子量聚电解质）将胶体粒子交联成网，形成10mm大小絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。10、扩张床吸附技术答：扩张床亦称膨胀床是发展中的吸附分离技术。九十年代初，英国剑桥大学的H.A.Chase等通过对吸附剂本身物理性质的改进及对层析柱和流体分布器的精心设计，得到
13、了稳定、返混小的扩张床。扩张床吸附集澄清、浓缩和初步纯化于一体的分离纯化技术。可以减少离心或过滤等单元操作步骤，节约操作周期。提高目标产物的收率，降低了分离纯化的成本，被称为近几十年来出现的第一个新的单元操作。11、细胞破碎的条件答：1目标产物不在发酵液中，而是存在于生物体中。2尤其是由基因工程菌产生的大多数蛋白质在细胞内沉积。3产物包裹在生物体内，属胞内产物。胞内产物与培养液的隔离是由于细胞壁和细胞膜等4屏障引起的，细胞破碎就是要除去此屏障，释放胞内产物。12、细胞破碎的方法答：机械破碎法、化学渗透法、酶溶法、物理破碎法等。机械破碎法主要有高压匀浆法、珠磨法、撞击破碎和超声波破碎。1机械破碎
14、法特点：处理量大，破碎效率高，速度快；机械破碎中细胞所受的机械作用力主要有压缩力和剪切力。；2化学渗透法包括酸碱法、盐法、表面活性剂处理、有机溶剂法、变性剂法等；3酶溶法是利用生化试剂（酶）改变细胞壁或细胞膜的结构，增大胞内物质的溶解速率。或者完全溶解细胞壁，形成原生质体后，在渗透压作用下使细胞膜破裂而释放胞内物质；4物理破碎法包括冻融法和低温玻璃化法13、选择破碎方法的依据答：(1)细胞的处理量(2)细胞壁的强度和结构(3)目标产物对破碎条件的敏感性(4) 破碎程度（PS适宜的操作条件应从高的产物释放率，低的能耗和便于后步提取这二方面进行权衡）14A离子交换剂的结构组成答：(1) 惰性不溶性
15、载体（骨架）(2) 功能基团或活性基团（与骨架相联）(3) 平衡离子或活性离子（与功能基团所带电荷相反的可移动的离子）15、离子交换操作过程答：树脂预处理、离子交换吸、洗脱16、离子交换剂的分类答：1阳离子交换剂：交换阳离子，活性基团为酸性；根据具有离子交换能力的pH范围不同，分为强酸性和弱酸性阳离子交换剂；2阴离子交换剂：交换阴离子，活性基团为碱性。又根据具有离子交换能力的pH范围不同，分为强碱性和弱碱性阴离子交换剂。17、色谱法研究的核心：选择最适合的色谱体系和条件、在最短的时间达到最佳的分离效果。18、对于生物分子的一些分离依据答：对于蛋白质、酶、核酸等生物大分子，由于它们分子量大、易失
16、活以及具有生物专一和亲合性等特点，选用多糖基质（如纤维素、葡聚糖、琼脂糖等）离子交换色谱、疏水作用色谱、凝胶色谱和亲合色谱等；对于生物小分子的代谢物，由于它们分子量小、结构和性质比较稳定、操作条件不太苛刻，采用吸附、分配和离子交换色谱进行分离较为适宜。（PS：氨基酸、有机酸、核苷酸等一些离子型化合物的生产多用离子交换色谱分离；抗生素、生物碱、萜类、色素等次级代谢产物多采用吸附色谱或反相分配色谱分离。）19、常用的离子交换树脂答：1、强酸性阳离子交换树脂这类树脂的交换反应如下：RSO3H+NaCl 可逆 RSO3Na+HCl交换能力与pH无关2、弱酸性阳离子交换树脂功能团可以为羧基-COOH，-
17、OH (酚羟基）这类树脂的电离程度小，其交换性能和溶液的pH有很大关系。在酸性溶液中，这类树脂几乎不能发生交换反应，交换能力随溶液的pH增加而提高。 这类树脂的典型交换反应如下：RCOOH+NaOH 可逆 RCOONa+H2O对于羧基树脂，应该在pH 7的溶液中操作，而对于酚羟基树脂，溶液的pH应9。 3、 强碱性阴离子交换树脂RN(CH3)3Cl+NaOH 正反应 RN(CH3)3OH+NaCl4、弱碱性阴离子交换树脂RNH3OH+HCl可逆 RNH3Cl+H2O和弱酸性树脂一样，其交换能力随pH变化而变化，pH越低，交换能力越大。生成的盐RNH3Cl很易水解。这类树脂和 OH离子结合能力较
18、强，故再生成羟型较容易，耗碱量少。19、从色谱流出曲线中，可得许多重要信息：(i) 根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含 组分的最少个数；(ii) 根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析；(iii) 根据色谱峰的面积或峰高，可以进行定量分析；(iv) 色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据；(v) 色谱峰两峰间的距离，是评价固定相（或流动相）选择是否合适的依据。20、生物分离的流程与单元操作21、常用的盐析用盐的选择依据1.盐析作用要强，一般多价阴离子的盐析作用强，但多价阳离子反而使盐析的作用降低。2.盐析用盐要有足够的溶解度。而且盐的溶解度受温度的影响尽可能的小，尤其是低温提取
19、不会造成盐结晶。3.盐析用盐在生物学上应当为惰性，不影响蛋白质等生物分子的活性。4.来源丰富、经济。21、阴离子盐析效果 ：柠檬酸PO43- SO42- CH3COO- Cl- NO3-SCN-阳离子盐析效果：NH4+ K+Na+ 高价阳离子22、影响盐析的因素答：1.溶质（蛋白质）的种类2.溶质（蛋白质）的原始浓度3.PH对盐析的影响：一般认为蛋白质所带的净电荷越多它的溶解度就越大，当外界环境使其表面净电荷为零时，这个溶解度就达到最底值。所以调节溶液的PH值或者加入与蛋白质分子表面极性集团结合的离子，就可以改变其溶解度。4.盐析盐离子的类型23、 盐析沉淀实验步骤：（1）料液冷冻到0度（2）
20、.按计算加入盐。沉淀老化（3）.分离沉淀。（4）.测定24、有机溶剂沉淀法中有机溶剂的选择 答：.溶剂的选择要求：（）介电常数小。（）对生物分子变性小。（）毒性小、挥发性适中。（）能与水无限混溶。2.常用的溶剂：乙醇：具有上述的特点；丙酮：沉淀作用大于乙醇，时可减少，但是沸点比乙醇低，对肝脏有一定的毒害作用。着火点低；甲醇：沉淀作用与乙醇相当，但对蛋白质的变性作用比乙醇、丙酮小，由于口服毒性大，限制其使用；其他：二甲基亚砜、乙睛、二甲基甲酰胺。25、有机溶剂沉析的特点 答：优点：分辨能力比盐析高,即一种生物分子或其他溶质只在一个比较窄的有机溶剂浓度范围内沉析；沉析不用脱盐，过滤比较容易。缺点：
21、是某些具有生物活性的大分子容易引起变性失活，操作需在低温下进行。26、萃取的分类：物理萃取法：基本理论为分配定律；化学萃取法：基本理论为化学平衡规律；双水相萃取法：基本原理利用物质在互不相溶两水间 的分配系数的差异。超临界流体萃取:利用超临界压力和温度下,流体萃取剂在两相之间进行的一种萃取方法。27、 萃取的影响因素：1.PH；2.温度和时间；3.盐析作用；4.溶剂种类、用量28、乳化的相关知识：1）乳化剂的作用：A.能将不相溶的油相和水相连在一起;B.能够降低表面张力。2）影响乳液稳定性的因素为：界面膜的形成、界面电荷的影响、介质的粘度。 3）去乳的方法：离心分离、提高温度、稀释、电解质破乳
22、、吸附、转型。 29、萃取剂的要求：分配系数大；与物料的互溶性好；安全30、双水相萃取法特点：1.能保护提取物的活性；2.可以连续化操作，成本低；体系有生物亲和性；3.与在提取酶等生物活性物质中常用的亲和层析相比,双水相萃取能够在较少的溶液量和较短的操作时间内获得较高产量的产品。4.操作能够容易、精确地按比例放大31、影响双水相萃取的因素：1. 成相聚合物浓度和分子量分子量M: 若降低聚合物的M，则pro分配于富含该聚合物的相中。2.成相高聚物浓度-界面张力3.盐的影响电化学分配4.疏水效应5.生物亲和分配6.温度及其他32、超临界流体的特点：1.密度较大。与液体相仿所以它与溶质分子的作用力很
23、强，像大多数液体一样，很容易溶解其他物质。2.粘度较小。接近于气体，所以传质速率很高；加上表面张力小，容易渗透固体颗粒，并保持较大的流速，可使萃取过程在高效、快速又经济的条件下完成。3.扩散系数介于气体和液体之间33、表面活性剂的应用：表面活性剂在药剂中有着广泛的应用，阳离子型表面活性剂可直接用于消毒、杀菌和防腐，其他类型表面活性剂常用于难溶性药物的增溶、油的乳化、混悬微粒的润湿与助分散、促进药物吸收等方面。1.增溶；2、乳化；3、润湿；4、起泡与消泡；5、去污。34、透析的应用：大分子纯化、溶质组分分离、pH调节、蛋白浓缩、污染物清除、脱盐。35、离心机的分类：按转速的大小(机头的额定最高转速)分为:低速离心机：30103rmin -