天津科技大学 生物分离工程总结

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天津科技大学 生物分离工程总结

生物分离工程复习资料

https://www.360docs.net/doc/38145015.html,

一、绪论

从发酵液、反应液和培养液中分离、精制有关产品的过程称为生物分离工程(Bio-Separations Engineering)亦称下游技术(Downstream Processing)

生物产品的成本构成

?传统液体混合物产品(分离成本约10%)

?啤酒、葡萄酒等发酵饮料(简单固液分离和无菌处理)

?小分子生物产品(分离成本约30%,分离、精制部分的投资占整个投资的60% )

?酒精,丙酮,丁醇,抗生素,有机酸,核酸,酶制剂,单细胞蛋白

?生物活性产品(分离成本约占整个生产费用的80%-90%)

?动物细胞培养

?植物细胞培养

?基因工程发酵产品

如:疫苗、单克隆抗体(规模小,纯度要求高)

原料及产品特性:成分复杂(细胞、代谢物、培养基残余物)目标产物浓度低(1%---10%,杂质含量高)收率低易失活不稳定性

收率计算:由于起始浓度低,杂质多,而产品要求纯度高,因此常需好几步操作,其结果使得生物产品的收率较低。例:假设每步操作的收率为90%,若包含3步操作,则总收率为(0.9)=72.9%,若包含6步操作,则总收率真为53.1%。生物分离过程设计的原则:时间短(放罐后必须尽快提取) 温度低PH适中清洁卫生,勤清洗消毒。生物安全(bio-safety)问题,要在密闭状态下将菌体排放到指定位置防止菌体扩散。

生物下游技术的一般操作流程:发酵液→预处理→固液分离→固:细胞(液:发酵液)→细胞破碎→细胞碎片分离→初步纯化→高度纯化(精制)→成品加工

工业应用的生物分离技术

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,化学破碎技术超声波酶

初步纯化技术: 沉淀,离子交换,萃取,膜分离技术,盐析法,有机溶剂沉淀

高度纯化技术:离子交换,结晶,重结晶,各类层析如:亲和,疏水,聚焦,离子交换,凝胶等

成品加工喷雾干燥,气流干燥,沸腾干燥,冷冻干燥,结晶

细胞碎片的分离(与细胞液比重相差不大,故较难分离):膜分离、梯度离心、双水相萃取

提取方法:吸附、沉淀、萃取、超滤、结晶

精制方法:重结晶、离子交换、色谱分离、膜分离

成品加工方法:浓缩、干燥、无菌过滤、成型

分离效率的评价:评价一个分离过程的效率主要有三个标准。即:目标产物浓缩程度(concentration factor) 分离纯化程度(separation factor) 回收率(recovery rate)

C-浓度 、F-流速 下标:T-目标产物、X -杂质、c-原料、p-产品、w-废料 例如C TC :指原料中目标产物的浓度 Fc Fp

原料 分离器

产品

C TC C TX C TP C XP

F W C TW C XW

废料

m T =C TP /C TC m X = C XP /C XC α= (C TP /C TC )/( C XP /C XC )=m T /m X =A P /A C

R=F P C TP /F C C TC ×100% R=V P C TP /V C C TC ×100% C 、P 、W 分别表示原料、产品和浓缩率m

二、预处理

预处理的目的:有利于固液分离;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(改善发酵液过滤特性);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。

发酵培养液的特性:成分复杂;目标产物浓度低;浮物颗粒小,(相对)密度与液相相差不大,故较难分离;可压缩性大,粘稠,非牛顿流体,流变行为复杂;性质不稳定,随时间发生变化。含有大量杂质。

由于所需的产品在培养液和菌体中浓度很低,并与许多杂质夹杂在一起,同时发酵液或生物溶液又属于非牛顿型流体,所以必须进行预处理。

常用的改善发酵液过滤特性的方法及原理:加水稀释 降低液相粘度提高过滤速率。 升温 降低液相粘度提高过滤速率。 调整PH 改变电荷性质和温度,使两性物质溶解度下降,产生絮凝,继而沉淀。凝聚与絮凝 采用凝聚与絮凝,促使胶体物质分离。 加入助滤剂 改变固相可压缩性,助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒,主要使滤饼疏松,滤速加大。 加入反应剂 使某些物质沉淀或分解。

若加水一倍,则稀释后液体的粘度必须下降50%以上才能有效提高过滤速率。

凝聚:是指在电解质作用下,由于胶粒之间双电层排斥电位的降低而使胶体体系不稳定的现象。 胶体脱稳后粒子相互聚集成1 mm 大小块状凝聚体的过程。

絮凝:是指在某些高分子絮凝剂存在下,基于桥架作用,使胶粒形成较大絮凝团的过程。 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。可见絮凝颗粒大于凝聚颗粒

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/升),称为凝聚值。

在发酵液中加入具有高价阳离子的电解质,由于能降低ζ电位和脱除胶粒表面的水化膜,就能导致胶粒间的凝聚作用。 菌体和蛋白质表面一般带负电荷,吸引正电荷而形成双电层,加入电解质后,双电层被破坏,使菌体或蛋白质脱稳的过程叫异电离作用。

反离子的价数越高,凝聚值就越小,即凝聚能力越强,阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序为A13+>Fe 3+>H +>

Ca 2十>Mg 2+>K +>Na +>Li +

絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物,当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上,产生桥架联接时,就形成较大的絮团,这就是絮凝作用。聚丙烯酰胺类絮凝剂有毒,有时絮凝时还加入助凝剂。

根据来源不同常用絮凝剂有: 有机高分子聚合物 无机高分子聚合物 天然有机高分子絮凝剂 微生物絮凝剂

根据活性基团在水中解离情况不同,可分为非离子型、阴离子型(含有羧基)和阳离子型(含有胺基)三类。

对于带负电荷的菌体或蛋白质来说,采用阳离子高分子絮凝剂,同时具有降低胶粒双电层电位和产生吸附桥架的双重机理,所以可单独使用。

对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂,则主要通过分子间引力和氢键作用产生吸附桥架,所以它们常与无机电解质凝聚剂搭配使用。首先加入电解质,使悬浮粒子间的双电层电位降低,脱稳,凝聚成微粒,然后再加入絮凝剂絮凝成较大的颗粒,无机电解质的凝聚作用为高分子絮凝剂的架桥创造了良好的条件,从而大大提高了絮凝的效果。这种包括凝聚和絮凝机理的过程,称为混凝

助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒,主要使滤饼疏松,滤速加大。使用助滤剂后,悬浮液中大量的细微胶体粒子被吸附到助滤剂的表面上,从而改变了滤饼结构,它们可压缩性下降了,过滤阻力降低了,常用的助滤剂有:硅藻土、纤维素、石棉粉、珍珠岩、白土、炭粒、淀粉等,最常用的是硅藻土

助滤剂的使用方法:一种是在过滤介质表面预涂助滤剂;另一种是直接加入发酵液。直接加入发酵液时,需要一个带搅拌器的混合槽,充分搅拌混合均匀,防止分层沉淀。

加入反应剂(目的:消除杂质,使杂质沉淀,作为助滤剂,防止菌丝结块)

发酵液的相对纯化:发酵液中杂质很多,这些杂质一方面影响产品质量和收得率,另一方面对后继提取和精制有很大的影响。高价无机离子的存在,在采用离子交换法提取时,会影响树脂对生物物质的交换容量。可溶性蛋白质的存在。

a.在采用离子交换和吸附法提取时会降低其交换容量和吸附能力。

b.在有机溶剂法或双水相萃取时,易产生乳化现象,使两相分离不清。

c.在常规过滤或膜过滤时,易使过滤介质堵塞或受污染,影响过滤速率。

发酵液中主要的无机离子有Ca2+、Mg2+、Fe3+等。

去除钙离子,宜加入草酸。但草酸溶解度较小,故用量大时,可加入其可溶性盐,如草酸钠。反应生成的草酸钙还能促使蛋白质凝固,提高滤液(也称为原液)质量。但草酸价格较贵,应注意回收。

草酸的回收:在废液中加入硫酸铅,在60℃下反应生成草酸铅。后者在90一95℃下用硫酸分解,经过滤、冷却、结晶后可以回收草酸。

草酸镁的溶解度较大,故加入草酸不能除尽镁离子。要除去镁离子,可以加入三聚磷酸钠Na5P3O10,它和镁离子形成可溶性络合物:Na5P3O10+Mg2+ →MgNa3P3O10+2Na+

用磷酸盐处理,也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。

要除去铁离子,可加入黄血盐,使形成普鲁士蓝沉淀:4Fe3+ + 3K4Fe(CN)6→Fe4[Fe(CN)6]3↓+ 12K+

杂蛋白质的除去:沉淀法;变性法;吸附法

三、固液分离

固液分离的方法很多,在生物工业中常用的有如下几种:分离筛、重力沉降、浮选分离、离心分离、介质过滤。重点掌握的是离心分离和过滤分离

重力沉降:利用重力作用,使重于液体的固体沉淀而分离。特点:①不能获得较干的固体,常用于大量料液的浓缩②适用于固体颗粒大,液固比重差大的场合③运转费用少,占地面积大④添加凝聚剂可帮助沉淀。

实例:①培养基沉清——如酵母厂糖蜜处理②味精厂采用等电点法从发酵液中提取谷氨酸③酶制剂厂用盐析未能提取酶蛋白。

浮选分离:在悬浮液中通气,使固体颗粒附着于气泡表面而除去。悬浮液——>细小颗粒附着于气体表面——>刮去气泡→通入空气

适应性:用于液固比重差小,颗粒约5-30um的场合。实例:酒精糟液二级分离,污水处理等。

离心分离:利用离心力使固液分离。离心沉降——分离1um-1mm之间的颗粒;离心过滤——分离大于100 um的颗粒。介质过滤:利用介质拦截或吸附颗粒物重力过滤——重力真空过滤——真空力加压过滤——外在压力

固体中水分除去方法的能耗:介质过滤离心浓缩传导干燥对流干燥能耗逐渐增加

过滤分离:按过滤原理的不同,过滤方法基本上可分为两种:澄清过滤——过滤介质起主要的过滤作用;滤饼过滤——滤饼起主要的过滤作用

澄清过滤:藻土过滤机原理:悬浮液通过过滤层时,固体颗粒被阻拦或吸附在滤层颗粒上而得以澄清。

悬浮液——>通过颗粒滤层——.阻拦或吸附作用——>澄清适应性:固形物含量少<0.1%(v)),颗粒直径在5-100um的悬浮液。如污水、麦芽汁、酒类饮料等。

滤饼过滤:原理:当悬浮液通过滤布时,料液中的固体颗粒被阻拦,而逐渐形成滤饼,滤饼至一事实上厚度时即起过滤作用,使悬浮液得以澄清。悬浮液——>通过滤布——>形成滤饼——>澄清

过滤设备的选择,选择过滤设备时,要充分研究各方面的条件,然后决定最经济的过滤机,一般情况下,主要从以下几方面考虑:①被过滤液的固形物含量②生产规模③操作条件④操作要求

①被过滤液的固形物含量

A.固形物含量>20%。在数秒钟内即可成50mm以上厚度的滤饼。

大型生产——连续真空过滤机,带式过滤机小型生产——吸滤槽

B.固形物含量10-20%,在30秒到几分钟内形成50mm厚的滤饼。

大型生产——连续真空转鼓过滤机,圆盘式过滤机小型生产——吸滤槽、板框过滤机

C.固形物含量1-10%,多采用间歇式板框过滤机

D.固形物含量0.1-1%,预涂助滤剂的间歇式过滤设备

E.固形物含量<0.1%,采用澄清过滤

②生产规模:大规模生产——连续式小规模生产——间歇式

③操作条件挥发性,有毒物料——封闭式温度高,产蒸气较多时——不宜采用真空过滤

④操作要求料液的腐蚀性(PH,含氯离子等)通常真空过滤机的耐磨蚀问题比加压过滤机更难处理,加工制作复杂。过滤介质的种类很多,主要有以下几种:①颗粒:砂,颗粒活性碳、硅藻土、铁矿砂等。充填于过滤器内作澄清过滤。

②成型颗粒:烧结或粘结的金属、塑料、硅砂等。做成圆柱形成板状用于澄清过滤。③天然或合成纤维织布:棉、化纤、玻璃纤维的织成品,用于滤饼过滤。④金属织布:不锈钢丝等织布,主要用于预涂助滤剂的场合。⑤无纺品:石棉板,下班纤维纸等,用于精密过滤。

过滤有两种基本方式,即恒压过滤与恒速过滤,而实际生产中的过滤方式大多为逐渐升高压力,且允许滤速下降的所谓变压差、变滤速的过程,这种过滤过程较为复杂,在设计计算中,一般都按一个等效的恒压差过程来计算。

恒压过滤——压差一定,滤速逐渐下降恒速过滤——滤速一定,压差逐渐上升

变压差,变滤速过滤——前期压力逐渐升高,后期滤速逐渐下降等效的恒压差过滤——按恒压差过滤计算

常用过滤设备:①板框过滤机②真空转鼓过滤机③硅藻土过滤机

离心分离:与介质过滤比较,离心分离具有如下特点:①适应性广,可分离液—液,液—固,淮—液—固系统②滤液澄清度较好③对粘性悬浮液和可压缩滤饼有较好的适应性④固相干度较差⑤不适于液固比重差较少的场合。⑥能耗高,设备投资较大

离心分离因素:离心加速度与重力加速度比称为离心分离因素。f=n2R/g

式中:R——旋转半径(m)n——转速(1/s)g——重力加速度f 增大——>离心力增大——>分离效果增加

离心机的分类①按分离因素:常速离心机f<3000,一般为600-1200 高速离心机f=3000-50000 超速离心机f>50000

②按作用原理:离心过滤:过滤式离心沉降:沉降式、分离式

③按操作方式:间歇式、连续式、半连续式

④按卸料方式:手动、自动、半自动

⑤按放置方式:立式、卧式

⑥常用的离心机(沉降机)

离心机的选择:①固相与液相的相对比重当固液比重差>3%,可采用沉降式当固液比重差≤3%,可采用过滤式

②固相颗粒大小颗粒半径<1um时,用高速离心机,如宫,沉降式颗粒半径为10um左右时,普通沉降式离心机颗粒半径>10um时,沉降式或过滤式

③颗粒可压缩性(滤饼比阻)结晶体不可压缩颗粒,用过滤式纤维状胶状等可压缩颗粒用沉降式

④分离目的要求滤渣干度高,用过滤式要求滤渣澄清度高,用沉降式

四、微生物细胞破碎

细胞破碎的目的是破坏细胞外围使胞内物质释放出来。

细菌细胞壁的功能主要有:①固定细胞外形;②协助鞭毛运动;③保护细胞免受外力的损伤;④为正常细胞分裂所必需;⑤阻拦大分子物质进入细胞(如革兰氏阴性细菌细胞壁可阻拦分子量超过800的抗生素透入):⑥与细菌的抗原性、致病性(如内毒素)和对噬菌体的敏感性密切相关。细胞壁的构造和成分较复杂,

细菌:细胞壁位于细胞最外层。厚实、坚韧,主要由肽聚糖构成,有固定外形和保护细胞等多种功能。

革兰氏阴性细菌特有的脂多糖(LPS)脂多糖要维持其结构的稳定性需要足量Ca2+的存在。如果用螯合剂除去Ca2+,LPS就解体。这时,革兰氏阴性细菌的内壁层肽聚糖就暴露出来,因而就可被溶菌酶所水解。

革兰氏阳性细菌所特有的磷壁酸

酵母菌细胞壁:细胞壁的化学成分外层主要是甘露聚糖,内层主要是葡聚糖,中间一层主要是蛋白质。

酵母的葡聚糖(酵母纤维素)是一种不溶性的有分支聚合物,主链以β-1,3糖苷键结合,支链以β-1,6糖苷键结合,占面包酵母细胞壁干重的30-35%。

甘露聚糖(酵母的粘性物质)也是一种有分支的聚合物,主链以α-1,6糖苷键结合,而支链以α-1,2或α-1,3糖苷键结合,约占细胞壁干重的30%。

用蜗牛或玛瑙螺的胃液制成的蜗牛消化酶限制性水解酵母细胞的细胞壁可以将细胞壁除去,得到有一层薄薄的细胞膜包裹的裸露的、球形原生质体。

霉菌细胞壁:主要为多糖(80-90%)组成,其次含有较少的蛋白质和脂类。大多数多糖壁是由几丁质和萄聚糖组成的。破碎方法可规纳为机械法和非机械法两大类:

机械破碎法又可分为高压匀浆破碎法(homogenization)高速搅拌珠研磨破碎法(fine grinding)超声波破碎法(ultrasonication)

高压匀浆法适用的范围:酵母和大多数细菌细胞的破碎。料液细胞浓度可达到20%左右。☆团状和系状菌易造成高压匀浆器的堵塞,不宜使用高压匀浆法。

破碎属于一级反应速度过程,被破碎的细胞分率符合如下公式:ln[1/(1-R)]=KNPɑ式中R —破碎率,为N次循环后,蛋白质的释放量Rn与最大释放量Rm之比;K -与温度有关的速度常数;N -悬浮液通过匀浆器的次数;P -操作压力,MPa;ɑ-与微生物种类有关的常数

影响破碎的主要因素:压力、温度、通过均浆器阀的次数(成正比)

破碎作用是相对于时间的一级反应速度过程,符合下列公式:

ln[1/(1-R)]=Kt 其中R —破碎率;K一一级反应速度常数;t一时间。

一级反应速度常数K与许多操作参数有关,如如搅拌转速、细胞悬浮液的浓度和循环速度、玻璃小珠的装量和珠体的直径,以及温度等。

非机械方法很多:⑴酶解、⑵渗透压冲击、⑶冻结和融化、⑷干燥法、⑸化学法溶胞其中酶法和化学法溶胞应用最广。溶菌酶(lysozyme)适用于革兰氏阴性菌细胞的分解,应用于革兰氏阴性菌时,需辅以EDTA使之更有效地作用于细胞壁。

细胞破碎率定义为被破碎细胞的数量占原始细胞数量的百分比数,即:Y(%)=[(N0-N)/N0]×100

N0-原始细胞数量N-经t时间操作后保留下来的未损害完整细胞数量

目前N0和N主要通过下面的方法获得:直接计数法、间接计数法

破碎方法的选择依据:1)处理量高压匀浆和珠磨机处理量大,速度快,适用于工业生产。

2)产物对破碎条件(温度、化学试剂、酶等)的敏感性以及产物在细胞中的位置、生化物质的稳定性、细胞的数量和细胞壁的强度、破碎程度、提取分离的难易。

总之,适宜的细胞破碎条件应该从高的产物释放率、低的能耗和便于后续提取这三方面进行权衡。

五、萃取

萃取(Extraction)可指任意两相之间的传质过程。

原理:利用化合物在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数[1]的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。(课件上的解释:其原理是利用一种溶质组分在两个互不混溶的液相(如水相和有机溶剂相)中竞争性溶解和分配性质上的差异来进行分离提取的。)

单级萃取:

多级错流萃取:多级逆流萃取:

介电常数是一个化合物摩尔极性程度的量化,如果已知介电常数,就能预测该化合物是极性还是非极性的。

物质的介电常数,可通过测定该物质在电容器二极板间的静电容量C来决定。若C。为无介质时的同一电容器的电容。

则0

C C =ε,P85,溶剂的介电常数表。 介电常数越大,极性越强 介电常数越大,极性越弱。 分配定律:K ,分配系数:萃余相的浓度

萃取相的浓度==21C C K , 应用前提条件(1) 稀溶液(2) 溶质对溶剂互溶没有影响(3) 必须是同一分子类型,不发生缔合或离解

分离因素(β)如果原来料液中除溶质A 以外,还含有溶质B ,则由于A 、B 的分配系数不同,萃取相中A 和B 的相对含量就不同于萃余相中A 和B 的相对含量。如A 的分配系数较B 大,则萃取相中A 的含量(浓度)较B 多,这样A 和B 就得到一定程度的分离。萃取剂对溶质A 和B 分离能力的大小可用分离因数(β)来表征:B A B A B A K K C C C C ==

2211//β 弱电解质的分配定律:

对于弱酸性电解质:[][]+

+

+=H K H K K p

0;对于弱碱性电解质:[]++=H K K K K p p 0 弱酸性电解质的解离平衡为:+-+?H A AH ;弱碱性电解质的解离平衡为:+++?H B BH

影响萃取过程的因素:pH 、温度、盐析、带溶剂(离子对)

①PH 影响分配系数K 选择性 青霉素在PH=2萃取时,醋酸丁酯萃取液中青霉烯酸可达青霉素含量的12.5%,PH=3时,降至4%。 PH 应选择在使产物稳定的范围内。

②温度 影响目标产物的稳定性,一般在室温或低温下进行。影响分配系数:温度通过影响溶质的化学位而影响其在两相中的分配。

③盐析 无机盐类如:硫酸铵、氯化钠等。一方面:可降低产物在水中的溶解度,而使其更易于转入有机溶剂相中。 另一方面:还能减小有机溶剂在水相中的溶解度。注意:加入的盐要适量,过量使杂质转入溶剂相,考虑经济性,注意回收。

④带溶剂 为提高分配系数K ,常添加带溶剂。带溶剂:是指这样一种物质,它们能和产物形成复合物,使产物更易溶于有机溶剂相中,该复合物在一定条件下又要容易分解。

溶剂选择:

①较大K 值,β 值( β1

)K 值升高,则溶剂用量降低 值升高,意味着杂质分离效果提高。 极性相似——>溶解

度大 介电常数升高——>极性也提高

②溶剂与溶液的关系 a.互溶度小b.粘度小c.有一定比重差,如果比重太大,则混合不易,如果比重太小,则分离不易。 ③毒性低(酯类物质)

一个良好的溶剂应满足的条件:a.萃取容量大 b.选择性好,只萃取产物不萃取杂质 c.与被萃取的液相互溶度小 d.易回收与再生 e.稳定性好,不易分解 f.经济性好,价廉 g.安全无毒

操作流程:过程 —— 间歇、连续;级数 —— 单级、多级(多级错流、多级逆流)

单级萃取几个概念:萃取因素E 、未被萃取的分率φ、理论收得率1-φ

溶质在萃余相中的浓度

溶质在萃取相中的浓度==21C C K ;11212+=?+??=E C V C V C V R L L ? 理论收得率1-φ:11+=

E φ;11+=-E E φ 多级错流萃取:第一级的萃余液进入第二级作为料液,并加入新鲜萃取剂进行萃取。第二级的萃余液再作为第三级的料液,也同样用新鲜萃取剂进行萃取。此法特点在于每级中都加溶剂,故溶剂消耗量大,而得到的萃取剂平均浓度较

稀,但萃取较完全。

经n 级萃取后,未被萃取的分率为n Φ,若S1=S2=…=Sn 而F=R1=R2=…=Rn 则E1=E2=…=En

理论收率1-n Φ,n

n n E E )1(1)1(1+-+=Φ-,n n E )1(1+Φ= 多级错流萃取特点:收率高、溶剂用量大——>加收费用高

多级逆流萃取:在第一级中加入料液,并逐渐向下一级移动,而在最后一级中加入萃取剂,并逐渐向前一级移动。料液移动的方向和萃取剂移动的方向相反,故称为逆流萃取。在逆流萃取中,只在最后一级中加入萃取剂,故和错流萃取相比,萃取剂之消耗量较少,因而萃取液平均浓度较高。 未被萃取的分率:111--=+n n E E ?;理论收率:1

111--=-++n n n E E E ? 特点:收率较高(比错流低)、溶剂的用量小,回收费用低工业中大多数操作为逆流萃取。

六、膜分离

膜分离的概念:利用膜的选择性(孔径大小),以膜的两侧存在的能量差作为推动力,由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

常见膜分离过程:①微滤(Microfiltration ,MF )②超滤(Ultrafiltration ,UF )③反渗透(Reverse osmosis ,RO )④纳滤(Nano- Filtration )⑤透析(Dialysis ,DS )⑥电渗析(Electrodialysis ,ED )

微过滤(Micro-Filtration )——截留0.02~10μm 的悬浮物,使悬浮液澄清,(无菌空气的制备)

超过滤(Ultra- Filtration )——截留1~20nm 的大分子溶质,可对含有大分子溶质的溶液进行浓缩、提纯和分级,(酶、细胞反应器)

反渗透:当外加一个大于渗透压的压力时,水分子从浓盐一侧向稀盐一侧渗透。 反渗透(Reverse Osmosis )——可截留0.1~1nm 的溶质,可分离小分子有机物和无机盐,(某些食品的脱盐,酶、啤酒的不加热浓缩)

纳滤(Nano- Filtration )——纳滤是间于超滤与反渗透之间的一种膜过滤,于20世纪80年代初开发,当时称之为低压反渗透。——纳滤能截留分子量为200~1000之间的有机物质及高价无机离子。

透析(Dialysis )——从大分子溶液中透析除去中小分子、无机盐或更换溶剂。

电渗析是利用分子的荷电性质和分子大小的差别进行分离的膜分离法。可用于小分子电解后(例如氨基酸、有机酸)的分离和溶液的脱盐。

膜分离过程比较

截留分子量:本意为膜所能截留的最小分子量。通常所说的截留分子量是指截留率为95%时的分子量。

除溶质的分子大小外,截留率还与下列因素有关?:(1)分子形状:线性分子的R 值低于球形分子。(2)吸附作用:膜对溶质的吸附作用使R 值上升。(3)桥架作用:两种或两种以上高分子溶质的存在,其R 值比单一高分子时会有所提高。(4)温度升高,粘度降低,吸附作用减少,R 值下降。(5)进料速度加大,切向流的剪切作用增大,浓差极化减少,R 值下降。(6)pH 、离子强度等会影响生物大分子的构象和形状,因而影响R 值。

影响膜污染的主要因素:1)膜的特性:(2)蛋白质种类与沉淀pH:(3)无机盐;(4)温度:(5)颗粒杂质的影响:膜的清洗方法—根据污染途径选择,除此之外:膜的化学特性:耐酸碱性、耐温性、耐氧化性、耐化学试剂特性。污染物特性:可溶解性(温度、pH、离子、溶剂)、可氧化性、可酶解性等。

(1)机械清洗法:冲洗、擦洗、脉冲、超声波等。

(3)化学清洗法:溶解作用:酸、碱、酶、螯合剂、表面活性物质等;切断离子结合作用:改变离子强度、pH双电层电位等;氧化作用:过氧化氢、次氯酸盐;渗透作用:磷酸盐、聚磷酸盐;

*膜清洗后,如暂不使用,应加适量甲醛用清水浸泡,以防细菌生长。

衡量膜的标准:(性能参数?)对膜的基本要求:(1)透过速度快(孔穴密、厚度小);(2)选择性好(孔径分布集中);(3)机械强度好;(4)耐热、耐酸碱,化学惰性;(5)不易被污染,易于清洗和再生;(6)价格低廉,易于制造。

上述条件有一些是相互矛盾的,但对某一具体场合并不要求全满足。因而膜的品种较多、性能各异,应根据具体情况选择合适的膜

膜的应用举例:

中空纤维膜:将制膜材料纺成空心丝即为中空纤维,内径一般为0.8~1.4mm,外径为1.4~2.3mm。

中空纤维的特点:

(1)单位容积设备的过滤面积非常大;

(2)不需支撑物,设备简单,造价低;

(3)动力消耗低;

(4)不能处理带颗粒物料,内流型不能处理悬浮物料。

(5)操作压力较低,一般<0.5M Pa,因而不能用于反渗透。

内流式中空纤维:外流式中空纤维

酶浓缩

第七章:离子交换

离子交换(ion exchange ):利用离子交换剂(无机或有机离子交换剂)作为吸附剂,将溶液中的待分离组分,依据其电荷差异,依靠库仑力吸附在交换剂上,然后利用合适的洗脱剂将吸附质从交换剂上洗脱下来,达到分离的目的。

离子交换剂是一类能与其他物质发生离子交换的物质。

无机离子交换剂(如沸石)有机离子交换剂(合成材料),离子交换树脂

离子交换法的基本应用方式①产品提纯;②产品提取;③产品分离

离子交换树脂的分类:按活性基团分类,可分为阳离子交换树脂(cation exchange)(含酸性基团)和阴离子交换树脂(anion exchange)(含碱性基团)。

具体又可以分为:强酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂:活性基团是-SO3H(磺酸基)和-CH2SO3H(次甲基磺酸基);

弱酸性阳离子交换树脂:活性基团有-COOH, -OH等弱酸性基团;

强碱性阴离子交换树脂:活性基团为季铵基团,如三甲胺基或二甲基-β-羟基乙基胺基;

弱碱性阴离子交换树脂:活性基团为伯胺或仲胺,碱性较弱;

其它离子交换树脂类型

两性树脂:同时含有酸、碱两种基团的树脂;

均孔型离子交换树脂:主要是阴离子型凝胶离子交换树脂,孔径均匀,交换容量高、机械强度好;

螯合树脂:树脂上含有具有螯合能力的集团,既可以形成离子键,又可以形成配位键;主要用于脱除金属离子;

多糖基离子交换树脂:固相载体为多糖类物质,亲水性强、交换空间大、对生物大分子物致变性作用

适用范围:离子交换——分离极性化合物(离子型); 萃取——分离非级性或弱极性化合物。

密度:树脂的密度有干真密度、湿真密度、视密度。干真密度无实用意义;湿真密度指湿树脂重量与体积比;视密度是指树脂充分膨胀后的堆积密度。

交换容量:单位重量干树脂或单位体积湿树脂吸附一价离子毫麾尔数。

总交换容量:是指单位质量(体积)的树脂中可以交换的化学基团的总数,也称理论交换容量。

工作交换容量:树脂在某一定条件下的离子交换能力,它与具体工作条件如溶液的组成等有关。

再生交换容量:表示在一定再生条件下取得的再生树脂的交换容量,表明原有化学基团再生复原程度。

离子交换机理(步骤):A+自溶液中扩散到树脂表面

A+从树脂表面进入树脂内部的活性中心

A+与RB在活性中心上发生复分解反应

解吸附离子B+自树脂内部扩散至树脂表面

B+离子从树脂表面扩散到溶液中

交换速度的控制步骤是扩散速度,不同的分离体系可能由内部扩散或外部扩散控制

影响交换速度的因素:(1)颗粒大小:愈小越快;(2)交联度:交联度小,交换速度快(3)温度:越高越快

(4)离子化合价:化合价与高,交换越快(5)离子大小:越小越快(6)搅拌速度:在一定程度上,越大越快(7)溶液浓度:当交换速度为外扩散控制时,浓度越大,交换速度越快

(重点)溶液浓度:(1)、当溶液浓度为0.001mol/L时,外扩散控制,浓度↗,扩散速度正比例↗;(2)、当浓度=0.01mol/L 时左右时,浓度↗,交换速率↗较慢,此时内外扩散同时起作用;(3)、浓度为0.1~1.0mol/L时,交换速度达极限,就不在↗,此时转为内扩散控制。

搅拌速度:速度↗→交换速率↗。

树脂强弱:与活性基团电离程度有关。

树脂填充的松紧度:松→扩散容易→交换容易。

复合床?混合柱?

离子交换树脂的应用:离子交换长期以来应用于水处理和金属的回收。在生物工业中,主要应用在抗生素、氨基酸、有机酸等小分子的提取分离上。近年来在蛋白质等生物大分子的分离提取也有应用。

第八章结晶与干燥

结晶的概念:溶液中的溶质在一定条件下,因分子有规则的排列而结合成晶体,晶体的化学成分均一,具有各种对称的晶体,其特征为离子和分子在空间晶格的结点上呈规则的排列。

重结晶:经过一次粗结晶后,得到的晶体通常会含有一定量的杂质。此时工业上常常需要采用重结晶的方式进行精制。重结晶是利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同,将晶体用合适的溶剂再次结晶,以获得高纯度的晶体的操作。

结晶用途:结晶过程广泛应用于氨基酸、有机酸、抗生素、维生素、核酸等产品的精制。

特点:(1) 选择性高;(2) 纯度高;(3) 设备简单,操作方便;(4) 影响因素多

结晶基本原理:溶液的饱和与过饱和度、溶解度、饱和溶液、过饱和溶液

饱和溶液:当溶液中溶质浓度等于该溶质在同等条件下的饱和溶解度时,该溶液称为饱和溶液;

过饱和溶液:溶质浓度超过饱和溶解度时,该溶液称之为过饱和溶液;

溶质只有在过饱和溶液中才能析出;

饱和曲线与过饱和曲线干燥速率曲线(预热→恒速阶段→降速阶段)

结晶过程:(1) 过饱和溶液的形成(2) 晶核生成(3) 晶体的生长

结晶的步骤:过饱和溶液的形成、晶核的形成、晶体生长。

其中,溶液达到过饱和状态是结晶的前提;过饱和度是结晶的推动力。

结晶与溶解度之间的关系:

晶体产量取决于溶液与固体之间的溶解—析出平衡;固体溶质加入未饱和溶液——溶解;

固体溶质加入饱和溶液——平衡(Vs=Vd);固体溶质加入过饱和溶液——晶体析出。

过饱和溶液的形成方法(1) 冷却(2) 溶剂蒸发(3) 改变溶剂性质(4) 化学反应产生低溶解度物质

晶核的形成(1) 初级成核:过饱和溶液中的自发成核现象

a 均相成核:没有外来表面的均相溶液中

b 非均相成核:外来表面的溶液中

(2) 二次成核:向介稳态过饱和溶液中加入晶种,会有新晶核产生

机理: 附着在晶体表面的微小晶体受到剪切作用或碰撞而脱离晶体,形成新的晶核。

晶体纯度计算β—分离因素Ep—结晶因素,晶体中P的量与其在滤液中的量的比值Ei—结晶因素,晶体中杂质的量与其在滤液中的量的比值

饱和曲线

晶种控制:晶种起晶法中采用的晶种直径通常小于0.1mm;晶种加入量由实际的溶质附着量以及晶种和产品尺寸决定。影响晶体生长速度的因素

杂质:改变晶体和溶液之间界面的滞留层特性,影响溶质长入晶体、改变晶体外形、因杂质吸附导致的晶体生长缓慢;搅拌:加速晶体生长、加速晶核的生成;

温度:促进表面化学反应速度的提高,增加结晶速度;

干燥(Drying)

干燥概念:用热能加热物料,使物料中水分蒸发而干燥或者用冷冻法使水分结冰后升华而除去的单元操作;通常是生物产品分离的最后一步。

干燥的基本流程:新鲜空气→过滤器→鼓风机→加热器

排放←引风机←二次除尘←一次除尘←干燥器←湿料

产品

物料内水分的种类

化学结合水:水分与物料的离子型结合和结晶型分子结合(结晶水),结晶水的脱除必将引起晶体的崩溃;

物化结合水:包括吸附、渗透和结构水分,其中吸附水分结合力最强;

机械结合水:毛细管水、湿润水分、孔隙水份。

湿基含水量(ω):%

100

?

=

湿物料的总质量

湿物料中水分质量

ω;干基含水量(χ):%

100

?

=

质量

湿物料中绝对干物料的

湿物料中水分质量

X

i

p

E

E/

=

β

可能涉及的英文部分:

生物分离工程:Bio-Separation Engineering

生物工业下游技术:Downstream Processing of Bio-industry

预处理:pre-treatment

固液分离:solid-liquid separation

分离因子:separation factor

浓缩率:Concentration factor

离心:Centrifugation

超离心:Ultracentrifugation

微生物细胞破碎:Disruption of Microorganisms

过滤:filtration

萃取:Extraction

双水相萃取:two aqueous phase extraction

超临界萃取:supercritical fluid extraction

膜分离:membrane separation(膜过滤:membrane filtration)微滤(Microfiltration,MF)

超滤(Ultrafiltration,UF)

反渗透(Reverse osmosis,RO)

纳滤(Nano- Filtration )

透析(Dialysis,DS)

电渗析(Electrodialysis,ED)

离子交换:Ion exchange

阳离子交换树脂:cation exchange

阴离子交换树脂:anion exchange

截留分子量(Molecular Weight Cut-off,MWCO)

结晶:crystallization

重结晶:recrystallization

纯化:Purification

干燥:Drying

生物分离工程答案1

《生物分离工程》练习题一(第1~3章) 一、选择题 1、下列物质不属于凝聚剂的有( C )。 A、明矾 B、石灰 C、聚丙烯类 D、硫酸亚铁 2、发酵液的预处理方法不包括(C ) A. 加热B絮凝 C.离心 D. 调pH 3、其他条件均相同时,优先选用那种固液分离手段(B ) A. 离心分离B过滤 C. 沉降 D.超滤 4、那种细胞破碎方法适用工业生产( A ) A. 高压匀浆B超声波破碎 C. 渗透压冲击法 D. 酶解法 5、为加快过滤效果通常使用( C ) A.电解质B高分子聚合物 C.惰性助滤剂 D.活性助滤剂 6、不能用于固液分离的手段为( C ) A.离心B过滤 C.超滤 D.双水相萃取 7、下列哪项不属于发酵液的预处理:( D ) A.加热 B.调pH C.絮凝和凝聚 D.层析 8、能够除去发酵液中钙、镁、铁离子的方法是( C ) A.过滤B.萃取C.离子交换D.蒸馏 9、从四环素发酵液中去除铁离子,可用( B ) A.草酸酸化B.加黄血盐C.加硫酸锌D.氨水碱化 10、盐析法沉淀蛋白质的原理是( B ) A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷,破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 11、使蛋白质盐析可加入试剂( D ) A:氯化钠;B:硫酸;C:硝酸汞;D:硫酸铵 12、盐析法纯化酶类是根据( B )进行纯化。 A.根据酶分子电荷性质的纯化方法 B.调节酶溶解度的方法 C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法 D.根据酶分子专一性结合的纯化方法 13、盐析操作中,硫酸铵在什么样的情况下不能使用( B ) A.酸性条件B碱性条件 C.中性条件 D.和溶液酸碱度无关 14、有机溶剂沉淀法中可使用的有机溶剂为( D ) A.乙酸乙酯B正丁醇 C.苯 D.丙酮 15、有机溶剂为什么能够沉淀蛋白质( B ) A.介电常数大B介电常数小 C.中和电荷 D.与蛋白质相互反应 16、蛋白质溶液进行有机溶剂沉淀,蛋白质的浓度在( A )范围内适合。 A. 0.5%~2%B1%~3% C. 2%~4% D. 3%~5% 17、生物活性物质与金属离子形成难溶性的复合物沉析,然后适用( C )去除金属离子。 A. SDS B CTAB C. EDTA D. CPC 18、单宁沉析法制备菠萝蛋白酶实验中,加入1%的单宁于鲜菠萝汁中产生沉淀,属于( D )沉析原理。 A盐析B有机溶剂沉析C等电点沉析D有机酸沉析 19、当向蛋白质纯溶液中加入中性盐时,蛋白质溶解度( C )

天津科技大学第二学期高等数学(一二)期末试卷A 答案

一、单项选择题(每小题3分,共15分) 1. 函数),(y x f z =在点),(000y x P 处的两个偏导数)(y x f x ,'及 )(y x f y ,'存在是函数),(y x f z =可微的( B )条件. (A )充分; (B )必要; (C )充分且必要; (D )即非充分又非必要. 2.曲线积分2(1)()L xy dx yf x dy ++? 与积分路径无关,且(0)1f =,则可微函数 ()f x =( B ). (A)21x +; (B) 2 1x +; (C) 21xy +; (D) 2 1x y +. 3.已知区域{} 22 (,):1, 0D x y x y y =+≤≥,则用极坐标化二重积分 (,)D f x y dxdy ??为二次积分是( C ). (A) 21 0(cos ,sin )d f r r rdr π θθθ??; (B) 1 (cos ,sin )d f r r dr π θθθ? ?; (C) 10 (cos ,sin )d f r r rdr π θθθ? ?; (D) 21 (cos ,sin )d f r r dr π θθθ? ?. 4. 下列级数中,绝对收敛的是( D ) (A) 1 (1)n n n ∞=-∑ (B) 1 n n ∞ =(C) 1 1 n n -∞ = (D) 1 n n -∞ = 5. 微分方程4816(1)x y y y x e '''-+=-的特解形式是( C )

(A )*4()x y ax b e =+; (B )*4()x y x ax b e =+; (C )*24()x y x ax b e =+; (D )*24()x y ax bx c e =++. 二、填空题(每小题3分,共15分) 1. 设函数sin z x y =, 则 z y ?=?cos x y . 2. 2 2 4z x y =--在点(0,0)取到极大值. 3. 已知曲线22 :1L x y +=,则曲线积分 4L ds =?8π. 4. 已知级数 n n n a x ∞ =∑在3x =收敛,那么级数 2n n n a ∞ =∑绝对收敛. (填“收敛”“绝对收敛”“发散”“不确定”) 5. 微分方程() 24 ,(),0F x y y ''=的通解中含有2个独立任意常数. 三、多元函数微分学计算题(每小题6分,共12分) 1.若函数(,)z z x y =由方程22 2x y z z ++=确定,求 z x ??. 解:方程两端同时对x 求偏导 (2分) 得22z z x z x x ??+=??, (5分) 212z x x z ?∴=?- (6分) 2.若函数(,)z f x y =有一阶偏导数,设2 2 (,)z f xy x y =+,求 z y ??. 解:1z f x y ?'=? (3分)22f y '+ (6分) 四. 多元积分学计算题(每小题7分,共14分)

天津科技大学电子信息与自动化学院

天津科技大学电子信息与自动化学院 2019年招收攻读硕士学位研究生 复试通知书(全日制调剂) 复试序号:姓名: 考生编号:复试专业类别(学术型/专业型) 复试专业代码:复试专业名称: 具体安排如下: 一、报到:2019年3月29日(星期五)或2019年4月1日(星期一)8:30-17:30(在河西校区16-320教室验证) 1.考生到天津科技大学查验准考证(研招网打印,学院留存)身份证(留存复印件),确认资格,《复试通知书》盖章。 2.考生在本教室进行交费,考务费90元。 查验材料:1.复试通知书、本人居民身份证原件、准考证及复印件。2.本人学生证原件及复印件、《教育部学籍在线验证报告》及复印件(应届生),本科毕业证书、学位证书原件及复印件、《教育部学历证书电子注册备案表》及复印件(往届生)。3.在校历年成绩单(学校教务部门或存档部门盖章)。 4.档案所在单位人事或政工审核盖章的《思想政治考核表》。 5.英语测试证书原件及复印件、其他相关获奖材料。 6.少数民族高层次骨干计划调剂考生需提交由各省教育厅主管部门审核通过的《报考少数民族高层次骨干人才硕士计划考生登记表》一份。 7.“退役大学生士兵专项硕士研究生招生计划”考生须提供本人的《入伍批准书》和退役部队签发的《退出现役证》,学院留存复印件一份。(请考生务必按要求准备好) 二、专业综合笔试+英语笔试: 2019年4月2日(星期二)9:00-11:30 天津科技大学河西校区18号楼203、204教室 三、面试(含英语面试): 2019年4月2日(星期二)13:00开始 天津科技大学河西校区16号楼321教室前(具体安排请以当天白板公布名单为准) 四、请同学们认真阅读通知书,填写好后在面试时将复试通知书和准考证交还给相关负责老师。

《生物分离工程》复习内容提要

2009级《生物分离工程》复习内容提要 第一章绪论:重点节:第二节、第三节 1、生物分离工程的一般流程Page4 2、生物分离纯化工艺过程的选择依据Page5 3、生物分离过程的特点Page6 第二章发酵液的预处理:重点节:第一节 1、发酵液的一般特性Page9 2、发酵液预处理的要求Page10-11 3、发酵液预处理的方法Page11-16 4、凝集&絮凝Page11-12 5、转筒真空过滤机的结构和工作原理Page27-28 第三章细胞分离技术:重点节:第二节

1、差速离心&密度梯度离心Page31 2、比较不同细胞破碎方法(机械法、化学法、物理法和酶溶法)的原理和优缺点Page34-39 3、比较珠磨法、高压匀浆法和超声波细胞破碎法的优缺点Page34-36 4、细胞破碎的方法主要有哪些?选择破碎方法时应考虑哪些因素?(自己总结) 5、蛋白质复性及其主要复性方法(稀释与透析、色谱、反胶束)Page41-45 第四章沉淀技术:重点节:第三节 1、盐析的原理Page51 2、K s和β分级盐析法Page52 3、什么是饱和度?盐析沉淀操作曲线的制作实验步骤Page54 4、盐析操作计算Page53-54 5、主要的沉淀方法(盐析、有机溶剂、等电点、变性沉淀等)及其优缺点比较Page27-28

第五章萃取技术:重点节:第二节(二)、第三节(二、三)、第四节(一、二、四)、第六节(一、二)、第八节(一、二、三、四) 1、萃取分配系数、相比、萃取分离系数Page65 2、单级萃取、多级逆流萃取、多级错流萃取理论收率和萃余率的计算Page67-70 3、物理萃取&化学萃取Page72-73 4、水相条件如何影响有机溶剂萃取过程Page73-74 5、有机溶剂萃取剂的选择原则Page74 6、解释双水相相图Page81 7、常用的双水相系统有哪些?Page80-81 8、什么是道南电位Page82,试述道南平衡理论在双水相萃取、纳滤膜分离机制和离子交换 树脂分离机制解释中的应用。(自己总结) 9、影响双水相分配系数的主要因素有哪些?Page83-84

天津科技大学软件工程期末考试试题(样卷)

天津科技大学软件工程期末考试试题 (样卷) 一、单项选择题 1.程序设计属于软件开发过程( C )阶段。 A.设计B.编程 C.实现D.编码 2. 产生软件危机的原因主要与两个方面的问题有关:( C ) A.软件在计算机中很难识别,存在磁盘中也看不到。 B.软件设计对人的智商要求很高,也要求很高的资金投入。 C.软件产品本身的特点与其它工业产品不一样,而且在软件的开发和 维护过程中用的方法不正确。 D.软件很难理解,硬件也很复杂。 3.结构设计是一种应用最广泛的系统设计方法,是以( A )为基础、自顶向下、逐步求精和模块化的过程。 A.数据流B.数据流图 C.数据库D.数据结构 4. 下列关于瀑布模型的描述正确的是( C )。 A. 瀑布模型的核心是按照软件开发的时间顺序将问题简化。 B. 瀑布模型具由于良好的灵活性。 C. 瀑布模型采用结构化的分析与设计方法,将逻辑实现与物理实现分开。 D. 利用瀑布模型,如果发现问题则修改的代价很低。 5.在软件结构化设计中,好的软件结构设计应该力求做到( B )。

A.顶层扇出较少,中间层扇出较高,底层模块低扇入 B.顶层扇出较高,中间层扇出较少,底层模块高扇入 C.顶层扇入较少,中间层扇出较高,底层模块高扇入 D.顶层扇入较少,中间层扇入较高,底层模块低扇入 6. 需求分析阶段,分析人员要确定对问题的综合需求,其中最主要的是( A ) 需求。 A.功能B.性能 C.数据D.环境 7.软件结构图的形态特征能反映程序重用率的是( C )。 A.深度B.宽度 C.扇入D.扇出 8. 在数据流图中,○(椭圆)代表( C )。 A.源点B.终点 C.加工D.模块 9.为了提高模块的独立性,模块内部最好是( C )。 A.逻辑内聚B.时间内聚 C.功能内聚D.通信内聚 10.软件需求分析的主要任务是准确地定义出要开发的软件系统是( C )。A.如何做B.怎么做 C.做什么D.对谁做 11.软件的( A )设计又称为总体结构设计,其主要任务是建立软件系统的总体结构。 A.概要B.抽象 C.逻辑D.规划

生物分离工程

(最好能有时间过过ppt) 生物分离工程第一章绪论 1.定义:生产粗原料的过程及其之后的目标产物的分离纯化过程,即下游加工过程; 2.下游加工过程:目标产物的分离纯化。包括目标产物的提取、浓缩、纯化及成品化等 3.特点及其重要性:(1)发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液; (2)培养液是多组分的混合物;(3)生化产物的稳定性差——易引起产物失活;(4)对最终产品的质量要求很高。 4.下游加工过程的一般流程:(1)下游加工过程的一般流程;(2)初步纯化;(3)高度纯化与精制;(4)成品加工 5.分离效率的评价:目标产品的浓缩程度/分离纯化程度/回收率 6.提高回收率的方法:(1)提高每步回收率 ,(2)减少操作步骤;(3)开发新型高效的分离方法 第二章发酵液预处理和固液分离 首先要进行培养液的预处理和固液分离,才能进行后续操作: 对于胞外产物,可先将菌体或其他悬浮杂质去除,才能从澄清的滤液中提取代谢产物。 对于胞内产物,首先富集菌体,再进行细胞破碎和碎片分离,然后提取胞内产物。 1.发酵液的基本特性:发酵产物浓度较低,大多为1-10%; 悬浮物颗粒小,细胞的相对密度与培养液相似;固体粒子可压缩性大;液相粘度大,大多为非牛顿型流体,不易过滤;悬浮状态稳定:双电层、水化膜、布朗运动成分复杂,杂质较多。 2.预处理的目的:促进从悬浮液中分离固形物的速度,提高固液分离的效率:⑴改变发酵液的物理性质,包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸,降低液体黏度;⑵相对纯化,去除发酵液中的部分杂质(高价无机离子和杂蛋白质),以利于后续各步操作; ⑶尽可能使产物转入便于后处理的一相中(多数是液相)。 3.预处理手段:絮凝与凝聚处理过程就是将化学药剂预先投加到悬浮液中,改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态,破坏其稳定性,使其聚集起来,增大体积以便固液分离。常用于菌体细小而且黏度大的发酵液的预处理中。其余手段:加热,调节pH。 凝聚:胶体粒子在中性盐促进下脱稳相互聚集成大粒子(1mm), 机理:1)中和粒子表面电荷; 2)消除双电层结构;3)破坏水化膜。 胶体双电层结构:发酵液中菌体表面带有负电荷,由于静电引力使溶液中反离子被吸附在其周围,在界面上形成了双电层。正离子同时受到使它们均匀分布的热运动影响,具有离开胶粒表面的趋势。对带负电性菌体的发酵液,高价阳离子的存在,可压缩扩散层的厚度,促使ζ电位迅速降低,而且化合价越高,这种影响越显著。 电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示,使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度(毫摩尔/升),称为凝聚价或凝聚值。Schulze-Hardy法则(叔采-哈代):反离子的价数越高,凝聚价越小,即凝聚能力越强。 絮凝:使用絮凝剂(天然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。絮凝剂主要起架桥作用。机理:架桥作用。 4.加热作用:发酵液预处理最简单最常用的方法。加热能改善发酵液的操作特性。只适用于对热较稳定的液体。注意加热温度与时间,不影响产物活性和细胞的完整性。 5.影响发酵液固液分离的因素:1)发酵液中悬浮粒子的大小; 2)发酵液的黏度viscosity,粘度越大,固液分离越困难。 6.板框压滤机:其过滤推动力来自泵产生的液压或进料贮槽中的气压。1)广泛应用于培养基制备的过滤及霉菌、放线菌、酵母菌和细菌等多种发酵液的固液分离。适合于固体含量1-10%的悬浮液的分离。 2)板框式压滤机在过滤时,悬浮液由离心泵或齿轮泵经滤浆通道打人框内,滤液穿过滤框两侧滤布,沿相邻滤板沟槽流至滤液出口,固体则被截留于框内形成滤饼。滤饼充满滤框后停止过滤。 3)优点:过滤面积大,结构简单,价格低,动力消耗少,对不同过滤特性的发酵液适应性强。它最重要的特征是通过过滤介质时产生的压力降可以超过0.1MPa,这是真空过滤器无法达到的。 4)缺点:不能连续操作,设备笨重,劳动强度大,卫生条件差,非过滤的辅助时间较长。 7.错流过滤原理:液体的流向和滤膜相切。在压力推动下,悬浮液以高速在管状滤膜的内壁作切向流动,利用流动的剪切作用将过滤介质表面的固体(滤饼)移走,而附着在滤膜上的滤饼很薄,因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度。目前适用于小分子的分离。 特点:收率高(97-98%)、质量好、减少处理步聚、染菌罐也能进行处理、介质阻力大、不能得到干滤饼、需要大的膜面积。

天津科技大学包装与印刷工程学院

天津科技大学包装与印刷工程学院 2019年招收攻读硕士学位研究生 复试通知书 姓名:考生编号: 复试专业类别:学术型()复试专业代码及名称:082200 轻工技术与工程()专业型()085221 轻工技术与工程() 包装与印刷工程学院复试时间为2019年3月27日—28日,地点为河西校区,详见学院网站通知,具体安排如下: 一、报到:3月27日上午9:00—9:30 1.考生到河西校区16号楼215室查验身份证,确认资格,《复试通知书》盖章。 2.考生到河西校区16号楼215室交费,考务费90元,备好零钱。 查验材料:1.准考证(登陆研招网打印)、复试通知书(贴照片)、本人居民身份证原件及复印件。2. 本人学生证原件及复印件、《教育部学籍在线验证报告》及复印件(应届生),本科毕业证书、学位证书原件及复印件、《教育部学历证书电子注册备案表》及复印件(往届生)。3.在校历年成绩单(学校教务部门或存档部门盖章)。4.相关部门审核盖章的《思想政治考核表》。5.英语测试证书原件及复印件、其他相关获奖材料。6.少数民族高层次骨干计划调剂考生需提交由各省教育厅主管部门审核通过的《报考少数民族高层次骨干人才硕士计划考生登记表》一份。7. “退役大学生士兵专项硕士研究生招生计划”(简称“大学生士兵计划”)考生须提供本人的《入伍批准书》和退役部队签发的《退出现役证》,学院留存复印件。 二、专业综合笔试: 时间:3月27日下午13:40入场(笔试时,携带复试通知书、身份证) 地点:河西校区12号楼301教室 注意:复试通知书和考试试卷一起交给监考老师。 三、面试安排: 注:同等学历需要加试的考生,务必联系刘老师,地点:16号楼213室

天津科技大学微生物学与生物化学大纲

804微生物学 一、基础: 1.了解微生物及微生物的五大共性。 2.了解微生物学的研究内容和根本任务。 3.了解微生物发展史上和主要代表人物的贡献。 二、原核生物的形态、构造和功能: 1.了解细菌的形态、大小、结构与功能(包括细胞壁,细胞膜,细胞质、内含物和核质体这些一般构造,芽孢,糖被,鞭毛,菌毛和性毛等特殊构造)、繁殖方式、菌落特征、食品发酵工业中有重要用途细菌的菌名和用途。 2.理解G+和G-菌细胞壁的组成、构造及革兰氏染色的机理;溶菌酶与青霉素的作用机制;了解4类缺壁细菌的形成、特点和实际应用。 3.理解液态镶嵌模型、芽孢的耐热机制。 4.了解放线菌的形态构造、繁殖方式、菌落特点和有重要用途放线菌的菌名和用途。 5.了解古生菌的主要类群,在进化途径和细胞结构上的特点。 6.了解蓝细菌、支原体、衣原体和立克次氏体的主要特点。 三、真核生物的形态、构造和功能: 1.了解菌物、真菌、酵母菌、霉菌和蕈菌的范畴;了解真核微生物的细胞构造及原核生物与真核微生物的不同。 2.了解酵母菌的形态和大小、繁殖方式、生活史、菌落特征、食品发酵工业中有重要用途酵母菌的菌名和用途。 3.了解霉菌菌丝和菌丝体的类型、特化结构、霉菌的繁殖方式、菌落特征、食品发酵工业中有重要用途霉菌的菌名和用途;熟悉根霉、毛霉、梨头霉、青霉、曲霉的菌体形态和菌落形态。 四、病毒和亚病毒: 1.掌握病毒的特性;了解病毒粒的构造、成分、对称机制;病毒核酸的类型。 2.熟悉噬菌体与宿主的关系。 3.理解病毒的复制周期(烈性噬菌体的裂解性生活史);一步生长曲线3个时期的特点,潜伏期、裂解量的计算;病毒基因组表达与复制的特点;噬菌体效价的测定方法。 4.理解温和噬菌体的存在形式、溶源性细菌的特性和溶源转变的现象和本质。 5.了解噬菌体侵染与异常发酵。 6.了解病毒多角体的实际应用。 7.了解类病毒,拟病毒,朊病毒。 五、微生物的营养和培养基: 1.了解微生物所需营养物的种类及功能(六大营养要素;生长因子的种类)。 2.了解微生物的营养类型(以能源和碳源来划分)。 3.掌握配制培养基的原则;了解四大类微生物常用的培养基、培养基的分类(根据对培养基成分的了解分类;根据物理状态分类;根据用途分类:选择性培养基,加富培养基,鉴别性培养基);理解选择性培养基、加富培养基和鉴别性培养基的应用原理及在特定微生物筛选、鉴别中的应用。 4.了解特定微生物的筛选方法(选择性培养基,选择性培养条件) 5.了解营养物质进入细胞的4种方式的特点。 六、微生物的新陈代谢: 1.理解化能异养微生物产能方式和微生物发酵类型的多样性。

表面活性剂在细胞破碎的应用

学校代码:__11059__学号:1302021035 Hefei University 下游处理技术 XIAYOUC HULIJIS HUZONGS HU 论文题目:表面活性剂在细胞破碎的应用 学位类别:本科 学科专业:生物技术 作者姓名:刘壮 导师姓名:于宙 完成时间:2016.4.29

表面活性剂在细胞破碎的应用 摘要 表面活性剂的结构中有一个亲水基团,通常是离子;一个疏水基团,通常是烃基。表面活性剂的结构特性赋予了其既能和水也能和脂类作用的特性。表面活性剂是一类具有表面活性的物质,溶于溶液后,能显著降低液体表面张力,并能改变溶液的增溶能力。细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖,同时也含有蛋白质和脂质。用表面活性剂处理后可增大细胞壁的通透性[1],这就是表面活性剂在细胞壁的破碎的原理。而细胞破碎是提取胞内产物的必由之路。本文将重点讲述表面活性剂在细胞破碎的应用。 关键词:表面活性剂;cmc;原理 沿革 在工业生产中有些目标产物不再发酵液中,而在生物体中,尤其是基因工程菌产生的大多数蛋白质不会被分分泌到发酵液中,而是在细胞内乘积。脂类物质和一些抗生素也是包含在细菌体中。这时就需要进行细胞破碎。 细胞破碎的方法很多,但是他们适用的范围和破碎效率不同。许多方法仅适合与实验室和小规模破碎。目前工业上生产应用最广泛的是高压匀浆法和珠磨法,由于他们处理量大,速度非常快而备受青睐。但是由于消耗机械能而产生大量的热量,使料液温度升高,容易造成生物活性的丧失容易造成活性物质的破坏[2]。化学方法如增溶法,通过添加表面活性剂,溶解细胞壁的脂,造成细胞壁通透性的改变,从而达到细胞破碎的目的。通过添加表面活性剂要比上述两种方法相对温和。表面活性剂处理制成细胞悬液后可用离心分离除去细胞碎片,在用其他方法如吸附柱或萃取剂分离制得产品。

生物分离工程总结2

1,生物分离工程:是指从发酵液,酶反应液或动植物细胞培养液中分离,纯化生物产品的过程。它描述了生物产品的分离,纯化过程的原理,方法和设备,因为它处于整个生物产品生产过程的后端,所以也称为生物工程下游技术。2,凝集:通过加入无机盐,在无机盐作用下,发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成块状絮凝体的过程。3,絮凝:指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用,使胶粒形成粗大絮凝团的过程。4,离心分离:是指在离心场的作用下,将悬浮液中的固相和液相加以分离的方法。5,过滤:发酵液通过一种多孔介质,固体颗粒被截留的过程。6,滤饼过滤:固体颗粒沉积于过滤介质表面形成滤渣层。7,深层过滤:固体颗粒进入并沉积于多孔孔道内,溶液经孔道缝隙流过滤渣。8,细胞破碎:是采用一定的方法,在一定程度上破坏细胞壁和细胞膜,使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术,是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质的基础。9,机械破碎法:通过机械运动产生的剪切力使组织细胞破碎。10,物理破碎法:通过各种物理因素作用,使组织细胞的外层结构破坏,使细胞破碎。生物分离工程(下游加工过程)11,化学破碎法:通过各种化学试剂对细胞膜的作用,使组织细胞的外层结构破坏,使细胞破碎。12,通过细胞本身酶系或外加酶催化剂的催化作用,使外层结构破坏。13,超声破碎法:在超声波作用下,液体发生空化作用,空穴的形成,增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力,使细胞破碎。14,空化作用:指存在于液体中的微气核空化泡在声波作用下发生变化,声压达到一定值,在声波纵向传插负压区,空泡化增大,在声波传播的正压区,空泡闭合,在反复增大,闭合中,空泡化崩溃,崩溃的瞬间,产生巨大的剪切力。15,酶解法:利用溶解细胞壁的酶处理菌体细胞,使细胞壁受到破坏后,再利用渗透压冲击等方法破坏细胞膜。16,酶解—自溶作用:利用生物体自身产生的酶来溶胞,而不需要外加其他酶。17,自溶作用:改变其生长环境,可诱发产生过剩的这种酶或激发产生其他的自溶酶,以达到自溶作用。18,包含体:一种蛋白质不溶性聚集体,包括目标蛋白,菌体蛋白等。目标蛋白的一级结构是正确的但立体结构是错误的,所以没有生物活性。19,沉淀:是指溶液中加入沉淀剂使溶质溶解度降低,生成无定形固体从溶液中析出的过程。20,盐析法:蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低,以至于从溶液中沉淀出来的方法。21,等电点沉淀法:利用蛋白质在pH等于其等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀。22,萃取:利用溶质在互不相溶的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法。23,分配定律:在恒温恒压下,溶质在互不相溶的;两相中分配,达到分配平衡后,如果其在两相中的相对分子质量相等,则其在两相中的平衡浓度之比为一常数,称为分配系数k。k=a/c2=萃取相中的浓度/翠余相的浓度。24,超临界流体:是指物质处于其临界温度和临界压力以上而形成的一种特殊状态的流体。25,超临界流体萃取:也叫气体萃取,流体萃取,稠密气体萃取或蒸馏萃取。作为一种分离过程的开发和应用,是基于一种溶剂对固体和液体的萃取能力和选择性在超临界状态下较之在常温常压下可获得极大的提高。它是利用超临界流体,即温度和压力略超过或靠近临界温度和临界压力,介于气体和液体之间的流体,作为萃取剂,从固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分,以达到分离和纯化的目的。26,膜分离过程:是具有选择透过性的天然或合成薄膜为分离介质,在膜两侧的推动力作用下,原料液体混合物或气体混合物中的某个或某些组分选择性地透过膜,使混合物达到分离,分级,提纯,富集和浓缩的过程。27,水通量:指纯水在一定温度,压力下(,25℃),单位时间,单位膜面积透过的水的量。 28微滤:以压力差为推动力,截留水中粒径在~ 10m之间的颗粒物的膜分离技术。29,超滤:在压力差的驱动下,用可以阻挡不同大小分子的滤板或滤膜将液体过滤的方法。30,纳滤:以压力差为推动力,介于反渗透和超滤之间的截留水中粒径为纳米级颗粒物的一种膜分离技术。

《生物分离工程》复习题(解答版)说课讲解

《生物分离工程》复习题(解答版)

《生物分离工程》复习题 《绪论细胞分离》 1.在细胞分离中,细胞的密度ρS越大,细胞培养液的密度ρL越小,则细胞沉降速率越大。 2.表示离心机分离能力大小的重要指标是 C 。 A.离心沉降速度 B.转数 C.分离因数 D.离心力 3.过滤中推动力要克服的阻力有介质阻力和滤饼阻力,其中滤饼占主导作用。 4.简答:对微生物悬浮液的分离(过滤分离),为什么要缓慢增加操作压力? 5.判断并改错:在恒压过滤中,过滤速率会保持恒定。(×)改:不断下降。 6.简答:提高过滤效率的手段有哪些? 7.判断并改错:生长速率高的细胞比生长速率低的细胞更难破碎。(×)改:更易破碎。 8.简答:采用哪种方法破碎酵母能达到较高的破碎率? 9.简答:蛋白质复性收率低的主要原因是什么? 10.简答:常用的包含体分离和蛋白质复性的工艺路线之一。 11. B 可以提高总回收率。 A.增加操作步骤 B.减少操作步骤 C.缩短操作时间 D.降低每一步的收率 12.重力沉降过程中,固体颗粒不受 C 的作用。 A.重力 B.摩擦力 C.静电力 D.浮力 13.过滤的透过推动力是 D 。 A.渗透压 B.电位差 C.自由扩散 D.压力差 14.在错流过滤中,流动的剪切作用可以 B 。 A.减轻浓度极化,但增加凝胶层的厚度 B.减轻浓度极化,但降低凝胶层的厚度

C.加重浓度极化,但增加凝胶层的厚度 D.加重浓度极化,但降低凝胶层的厚度 15.目前认为包含体的形成是部分折叠的中间态之间 A 相互作用的结果。 A.疏水性 B.亲水性 C.氢键 D.静电 16.判断并改错:原料目标产物的浓度越高,所需的能耗越高,回收成本越大。(×)改:原料目标产物的浓度越低。 17.菌体和动植物细胞的重力沉降操作,采用 D 手段,可以提高沉降速度。 A.调整pH B.加热 C.降温 D.加盐或絮状剂 18.撞击破碎适用于 D 的回收。 A.蛋白质 B.核酸 C.细胞壁 D.细胞器 19.重力沉降过程中,固体颗粒受到重力,浮力,摩擦阻力的作用,当固体匀速下降时,三个力的关系重力=浮力+摩擦阻力。 20.为了提高最终产品的回收率:一是提高每一级的回收率,二是减少操作步骤。 21.评价一个分离过程效率的三个主要标准是:①浓缩程度②分离纯化程度③回收率。 22.区带离心包括差速区带离心和平衡区带离心。 23.差速区带离心的密度梯度中最大密度 B 待分离的目标产物的密度。 A.大于 B.小于 C.等于 D.大于或等于 24.简答:管式和碟片式离心机各自的优缺点。 25.单从细胞直径的角度,细胞越小,所需的压力或剪切力越大,细胞越难破碎。 《沉淀》 1.防止蛋白质沉淀的屏障有蛋白质周围的水化层和双电层。

天津科技大学微生物重点笔记

微生物复习重点 第一章绪论 细菌学、微生物学的奠基人及其贡献; 微生物的五大共性;真细菌和蓝细菌之间的差别;原核生物的六大类:三菌三体; 第二章 细菌、放线菌、酵母菌、霉菌的比较 1、形态特征、大小 细菌:球菌、杆菌、螺旋菌 2、细胞结构(酵母菌、霉菌重点把握,细胞器水平)相区别之处 细菌细胞结构: 细胞壁的组成、结构、G+和G-细胞壁的区别(重点)。G染色重点掌握,G染色的原理、操作步骤、注意事项。 G+菌-------溶菌酶 常见菌的G分类(大肠杆菌、枯燥芽孢杆菌等);及其染色结果。 细胞壁缺陷的几类细胞,以及在生产中的应用。(重点) 3、细菌的外部结构:荚膜(成分、染色方法)、鞭毛(观察方法:拴菌、穿刺) 芽孢(抗逆性强、抗热机制:渗透调节皮层膨胀学说)-----------筛选方法:80度水浴芽孢的结构 芽孢染色:孔雀绿;G染色(结果不染色) 细菌(100*10)、酵母菌(40*10)、霉菌(10*10或40*10)的观察方法。 4、繁殖方式: 细菌:二分裂放线菌(产生抗生素):产生无性孢子、菌丝断裂 酵母:有性-----形成子囊和子囊孢子的方式 无性-----芽殖;裂殖;产生无性孢子(节孢子、掷孢子、厚垣孢子)霉菌:有性-----担子菌(担子) 无性-----根霉(孢子囊孢子)、毛霉(孢子囊孢子)、青霉(分生孢子)、曲霉(分生孢子) 酵母:单倍-----八孢裂殖酵母 双倍-----路德类酵母 单、双倍-----酿酒酵母 酿酒酵母的生活史(重点) 5、菌落特征(细菌、放线菌、酵母菌、霉菌的区别) 6、典型工业用菌,拉丁名,功能: 枯草芽孢、E.coli、酿酒酵母、乳酸菌、黑曲霉、黑根霉、桔青霉、总状毛霉、犁头霉 补充: 抗生素------链霉菌属; 霉菌菌丝的种类与构造; 菌丝体功能及特化形式(菌核、厚垣孢子); 三体的差别; 蓝细菌-----异形胞------功能(固氮) 第三章病毒 噬菌体:即原核生物的病毒,包括噬细菌体、噬放线菌体和噬蓝细菌体等。

生物分离工程考试重点

第一章绪论(5分) P8思考题:1、5、6 1、生物分离工程:是指从发酵液、酶反应液或动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。P1 2、生物分离纯化过程的一般流程可分为几大部分?分别包括哪些单元操作?P4 答:一、发酵液的预处理(固液分离):单元操作:过滤和离心; 二、产物的提取(初纯化):单元操作:沉淀、吸附、萃取、超滤; 三、产物的精制(高度纯化):单元操作:层析(包括柱层析和薄层层析)、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱; 四、成品的加工处理:单元操作:浓缩、结晶和干燥; 第二章发酵液的预处理(2分) 1、发酵液预处理的方法:凝集和絮凝、加热法、调节PH法、加水稀释法、加入助滤剂法、加吸附剂法或加盐法、高价态无机离子去除的方法、可溶性杂蛋白质去除的方法、色素及其他杂质去除的方法。P11 2、凝集:指在投加的化学物质(如水解的凝集剂、铝、铁的盐类或石灰等)作用下,发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。P11 3、絮凝:指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用,使胶粒形成粗大絮凝团的过程。P12 4、具体方法中常采用的物质试剂:P14~15 调节PH法:一般采用草酸等有机酸或某些无机的酸碱; 高价态无机离子去除的方法: ①、Ca2+的去除:常采用的酸化剂为草酸; ②、Mg2+的去除:采用加入磷酸盐,是Mg+生成磷酸镁沉淀的方法; ③、Fe3+的去除:采用加入黄血盐,生成普鲁士蓝沉淀的方法。 5、影响发酵液过滤的因素:P17 一、菌种:决定发酵液中各种悬浮粒子的大小和形状; 二、发酵液黏度:通常发酵液黏度越大,分离速度越慢 影响其因素有:①发酵条件、②放罐时间、③发酵染菌、④发酵液的PH、温度 6、错流过滤:料液流动方向与过滤介质平行的过滤,常用的过滤介质为微孔滤膜或超滤膜,主要适用于悬浮粒子细小的发酵液,如细菌发酵液的过滤。P18

生物分离工程答案

生物分离工程答案 【篇一:生物分离工程答案卷】 -解吸…),达到分离的目的。 生物本科函授《生物分离工程》考试试卷 命题人:沈洁审核人: 二、选择(每题1分,共20分。) 1.hplc是哪种色谱的简称(c)。 a.离子交换色谱 b.气相色谱 c.高效液相色谱 d.凝胶色谱 2.针对配基的生物学特异性的蛋白质分离方法是( c )。 a.凝胶过滤 b.离 子交换层析 c.亲和层析 d.纸层析 3.盐析法沉淀蛋白质的原理是( b ) a.降低蛋白质溶液的介电常 数 b.中和电荷,破坏水膜 c.与蛋白质结合成不溶性蛋白 d.调节蛋白 质溶液ph到等电点 4.适合小量细胞破碎的方法是( b ) 高压匀浆法 b.超声破碎法 c.高速珠磨法 d.高压挤压法 5.基因工 程药物分离纯化过程中,细胞收集常采用的方法( c ) a.盐析 b. 超声波 c.膜过滤 d.层析 6.氨基酸的结晶纯化是根据氨基酸的( a )性质。 a.溶解度和等 电点 b.分子量 c.酸碱性 d.生产方式 7.人血清清蛋白的等电点为4.64,在ph为7的溶液中将血清蛋白 质溶液通电,清蛋白质分子向(a) a.正极移动; b.负极移动; c.不移动; d.不确定。 8.凝胶色谱分离 的依据是( b )。 a.固定相对各物质的吸附力不同 b.各物质分子大小不同 c.各物质在流动相和固定相中的分配系数不同 d.各物质与专一分子 的亲和力不同 9.用来提取产物的溶剂称( c )。 a.料液 b.萃取 液 c.萃取剂 d.萃余液。 一、名词解释(每题2分,共20分) 1.凝聚:在电解质作用下,破坏细胞菌体和蛋白质等胶体粒子的分 散状态,使胶体粒子聚集的过程。 2.过滤:是在某一支撑物上放过滤介质,注入含固体颗粒的溶液, 使液体通过,固体颗粒留下,是固液分离的常用方法之一。 3.萃取过程:利用在两个互不相溶的液相中各种组分(包括目的产物)溶解度的不同,从而达到分离的目的 4.反渗析:当外加压力大于渗透压时,水将从溶液一侧向纯水一侧 移动,此种渗透称之为反渗透。

生物分离工程完整版

一、选择题: 1、生物分离过程的一般步骤包括___D____。 A、预处理和固液分离 B、初步纯化 C、高度纯化和成品加工 D、A,B和C 2、生物悬浮液常用的预处理方法有:____D_____。 A、加热法 B、调节悬浮液的pH值的大小 C、凝聚和絮凝 D、A,B和C 3、有机溶液沉淀是利用亲水性的有机溶剂______A____,从而降低溶质的溶解度来实现的。 A、降低水的活度 B、降低溶质的浓度 C、增加水化层厚度 D、提高介质的介电常数 5、反胶团萃取是利用两性表面活性剂在____B___有机溶剂中亲___C___性基团自发向内形成反微团的的原理而实现的。 A、极性 B、水 C、非极性 D、脂 6、双水相萃取是利用_________B_________的原理。 A、物质在互不相溶的两相间的分配系数的差异 B、物质在互不相溶的两水相间的分配系数的差异 C、物质在互不相溶的两相间的溶解度的差异 D、物质在互不相溶的两水相间的溶解度的差异 7、反渗透膜分离的原理是______B________。 A、利用反渗透膜,使溶液中的水能通过而使溶质浓缩的过程 B、利用渗透膜,使溶 液中的水能通过而使溶质浓缩的过程C、利用渗透膜,使溶液中的溶质能通过而水分子被截留的过程D、利用反渗透膜,使溶液中的溶质能通过而水分子被截留的过程 8、电泳分离是利用物质的__B__差异进行分离的方法。 A、在力场中沉降速度 B、在电场中泳动速度 C、pI D、相对分子质量 9、细胞的化学破碎的推动力为____B_______。 A、胞内外的蒸汽压差 B、胞内外的渗透压差 C、机械力 D、浓度差 二、填空题

生物分离工程练习题二(第4-5章)

《生物分离工程》练习题二(第4~5章) 一、选择题(22分) 1、以下哪项不是在重力场中,颗粒在静止的流体中降落时受到的力(B) A.重力 B. 压力 C.浮力 D. 阻力 2、颗粒与流体的密度差越小,颗粒的沉降速度( A ) A.越小 B.越大 C.不变 D.无法确定 3、等密度区带离心的密度梯度中最大密度( A )待分离的目标产物的密度。 A.大于 B.小于 C.等于 D.以上均可 4、差速区带离心的密度梯度中最大密度( B )待分离的目标产物的密度。 A.大于 B.小于 C.等于 D.以上均可 5、以下各物质可用于密度梯度离心介质的是( D )。 A.蔗糖 B.聚蔗糖 C.氯化铯 D.以上均可 6、当两种高聚物水溶液相互混合时,二者之间的相互作用不可能产生(D) A. 互不相溶,形成两个水相 B. 两种高聚物都分配于一相,另一相几乎全部为溶剂水 C. 完全互溶,形成均相的高聚物水溶液 D.形成沉淀 7、超临界流体萃取中,如何降低溶质的溶解度达到分离的目的(C) A.降温 B升高压力 C.升温 D.加入夹带剂 8、物理萃取即溶质根据(B)的原理进行分离的 A.吸附 B.相似相溶 C分子筛 D 亲和 9、超临界流体萃取法适用于提取(B ) A、极性大的成分 B、极性小的成分 C、离子型化合物 D、亲水性成分 10、在萃取液用量相同的条件下,下列哪种萃取方式的理论收率最高(C) A.单级萃取 B.三级错流萃取 C.三级逆流萃取 D.二级逆流萃取 11、关于萃取下列说法正确的是(C) A. 酸性物质在酸性条件下萃取 B碱性物质在碱性条件下萃取 C. 两性电解质在等电点时进行提取 D. 两性电解质偏离等电点时进行提取 12、液一液萃取时常发生乳化作用,如何避免(D) A.剧烈搅拌 B低温 C.静止 D.加热 13、在葡聚糖与聚乙二醇形成的双水相体系中,目标蛋白质存在于(A) A.上相 B下相 C.葡聚糖相 D.以上都有可能 14、超临界流体萃取中,如何降低溶质的溶解度达到分离的目的(C) A.降温 B升高压力 C.升温 D.加入夹带剂 15、关于反萃取的概念,下列说法正确的是:(A)。 A、溶质从萃取剂转移到反萃剂的过程; B、萃取时,反向加入溶剂的方法; C、萃取时,反向加入料液的方法; D、以上都不对。 16、萃取剂对溶质分离能力的大小不可用下列哪种参数表示:(D)。 A、分配系数; B、分离因子; C、活度的比值; D、分离时间。 17、表面活性剂的亲水与亲油程度的相对强弱,在工业上常用HLB数来表示。下列说法正确的是:(B)。 A、HLB数越小,亲水性越强; B、HLB数越大,亲水性越强; C、HLB数越大,亲酯性越强; D、以上说法都不对。 18、在生化工程中得到最广泛应用的双水相体系主要有:(D)。

生物分离工程计算

三、问答题 1、什么是生物技术下游加工过程? 从发酵液或酶反应液或动植物细胞培养液中提取、分离、纯化、富集生物产品的过程。 2、针对分离对象而言,生物分离过程有何特点 (1)发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液:发酵液中生物产品的浓度很低,而杂质含量却很高,如发酵液 (0.1-10g/L) 或培养液(5-50mg/L),青霉素(4.2%)、庆大霉素(0.2%)、干扰素(<50ug/ml,0.005%)胰岛素0.002%。这使分离所需能量以及产品价格大大提高。 (2)培养液是多组分的混合物:培养液是一个复杂的多相体系,含有菌体、未消耗尽的固体培养基等固体成分和大量的液相;未消耗完的培养基成分,包括各种无机盐和有机物;除所需产物外,还含有其他副产物以及色素等杂质,有些杂质的性质与产物很接近。很难通过单一手段将产物分离和纯化。 (3)生化产品的稳定性差:许多发酵产品具有生理活性,很容易变性失活,如原料液中常存在降解目标产物的蛋白酶、菌体也可能自溶、容易被杂菌污染:遇热、极端pH 值、有机溶剂会引起失活或分解,特别是蛋白质的生物活性与一些辅因子、金属离子的存在和分子的空间构型有关。甚至剪切力也会影响空间构型和使分子降解,对蛋白质的活性有很大影响,因此,分离过程中的pH值、温度和搅拌等条件必须特别注意。发酵液放罐后,应及时快速操作,要求采用快速的分离纯化方法除去影响目标产物稳定性的杂质。 (4)对最终产品的质量要求高:对产物的要求:保持生物产物的活性、纯度要求高,当生物技术产品是食品或药物时,要求无污染物、无对映体、无病毒、无热原、无致敏原等。 3、生物分离工程的一般步骤是什么?各步骤中的单元操作主要有哪些? 一般包含四个步骤,如图所示。 预处理中有加热、调pH、絮凝等单元操作;细胞分 离中有沉降、离心、过滤、错流过滤等操作步骤;细胞破 碎中有均质化、研磨、溶胞等单元操作;细胞碎片分离中 有离心、萃取、过滤、错流过滤等单元操作;初步纯化中 有沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作;高度纯化中有层 析、离子交换、亲和、疏水、吸附、电泳等单元操作;成 品加工中有无菌过滤、超滤、冷冻干燥、喷雾干燥、结晶等单元操作。 4、生物分离过程的选择准则是什么?

天津科技大学08-09-1生物化学实验试卷A-答案

被有效分离开。

2. (20分)SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的的四个不连续性是什么?浓缩效应是如何形成的?请分析说明。 四个不连续性是: 缓冲液的离子成分不连续 pH值不连续 电位梯度不连续 凝胶层(浓度)不连续 浓缩效应的形成: 1.缓冲液成分及 2.pH的不连续性 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳系统中两种缓冲液的离子成分不连续,浓缩胶为Tris-HCl缓冲系统, 电极缓冲液为Tris-Gly缓冲系统,同时电泳系统中的pH值也是不连续的,浓缩胶pH为6.7,电极缓冲液pH为8.3。由于Gly的等电点为6.0,所以在电极缓冲液pH为8.3的环境下可以很好地解离并带有负电荷,而在浓缩胶pH值为6.7即与甘氨酸等电点很相近的缓冲环境下,甘氨酸虽然也解离带有负电荷,但解离程度和带负电荷的程度都很弱,而在浓缩胶pH值为6.7的同样环境下,蛋白质的解离度大于甘氨酸,盐酸的解离度更大于蛋白质,于是有解离度:αCl> α蛋> αGly,在浓缩胶的凝胶中Cl-为快离子,Gly-为慢离子。 3.电位梯度的不连续性 电泳开始后,由于快离子泳动率最大,在快离子后面形成一个离子浓度低的低电导区,产生较高的电位梯度,使蛋白质样品被进一步浓缩,蛋白质和慢离子加速移动。 4.凝胶层的不连续性 蛋白质从“-”极向“+”极移动,样品进入浓缩胶时有一个堆积浓缩效应,随着电泳的进行,样品从浓缩胶进入分离胶,又有一个堆积浓缩效应。

5. (15分)考马斯亮蓝G-250测定蛋白质含量的原理是什么? 染料与蛋白质结合后引起染料最大吸收光的改变,从465变为595nm。蛋白质染料复合物具有高的消光系统,因此大大提高了蛋白质测定的灵敏度(最低检出量为1微克)。染料与蛋白质的结合是很迅速的过程,大约只需要2分钟,结合物的颜色在1小时内是稳定的。一些阳离子等物质不干扰测定,而大量的去污剂如SDS等严重干扰测定,少量的去污剂可通过用适当的对照而消除。染料结合法简单迅速,干扰物质少,灵敏度高,广泛用于蛋白质含量的测定。

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