生化分离技术第一章预处理技术

第一节发酵液的预处理技术
用磷酸盐处理,也能大大降低Ca2+ ,Mg2+离子的浓度, 此法可用于环丝氨酸的生产.对于发酵液中的铁离子,可加入黄血盐,使其形成普鲁士蓝沉淀而除去.反应如下: 3K4Fe(CN)6+4Fe3+====Fe4[Fe(CN)6]3↓+12K+
2.杂蛋白的去除
利用各种沉淀方法,可以去除液相中各种蛋白质.常用的有等电点沉淀法,变性沉淀法,盐析法,有机溶剂沉淀法,反应沉淀法等.这些沉淀方法既可以作为除杂质的方法,也可以作为提取目标产物的技术手段.有关沉淀法除蛋白质详见第五章沉淀技术.
第一节发酵液的预处理技术
助滤剂的使用方法有两种:一种是将助滤剂在支持介质 (滤布)的表面上预涂助滤剂薄层1～2 mm,以保护支持介质的毛细孔道在较长时间内不被悬浮液中的固体粒子所堵塞, 从而提高或稳定过滤速度.另一种方法是将助滤剂分散在待过滤的悬浮液中,使形成的滤饼具有多孔性,降低滤饼的可压缩性,以提高过滤速度和延长过滤操作周期.前者会使滤速降低,但滤液透明度明显增加;后一种方法主要是助滤剂的加入量,一般助滤剂的用量若等于悬浮液中固体含量时, 过滤速度最快,另外在使用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.生产上也可两种方法同时兼用.选择和使用助滤剂时要考虑以下几个方面:
第一节发酵液的预处理技术
2.调整pH 调整pH
pH直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质, 适当调节pH可改善其过滤特性.对于氨基酸,蛋白质等两性物质作为杂质存在于液体中时,常采用调pH至等电点使两性物质沉淀.另外,在膜分离中,发酵液中的大分子物质易与膜发生吸附,常通过调整pH,改变易吸附分子的电荷性质,以减少吸附造成的堵塞和污染.此外,细胞,细胞碎片及某些胶体物质等在某个pH下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒,有利于固液分离.
5.加入反应剂
有时加入某些不影响目的产物的反应剂,可消除发酵液中某些杂质对过滤的影响,从而提高过滤速率.
第一节发酵液的预处理技术
加入反应剂和某些可溶性盐类发生反应生成不溶性沉淀, 如CaSO4 ,AlPO4等.生成的沉淀能防止菌丝体粘结,使菌丝具有块状结构,沉淀本身可作为助滤剂,并且能使胶状物和悬浮物凝固,从而改善过滤性能.如在新生霉素发酵液中加入氯化钙和磷酸钠,生成磷酸钙沉淀可充当助滤剂,另一方面可使某些蛋白质凝固.又如环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸处理,生成磷酸钙沉淀,能使悬浮物凝固,多余的磷酸根离子还能除去钙,镁离子,并且在发酵液中不会引入其它阳离子,以免影响环丝氨酸的离子交换吸附.
第一节发酵液的预处理技术
二,发酵液的相对纯化 1. 无机离子的去除
发酵液中主要的无机离子有Ca2+ ,Mg2+ ,Fe2+ 等. Ca2+的去除主要采用草酸,但由于草酸的溶解度小,不适合用量较大的场合.当发酵液中Ca2+离子浓度较高时,可采用可溶性盐,如草酸钠等.反应生成草酸钙还能促使蛋白质凝固,改善发酵液过滤性能.Mg2+离子的去除一般采用加入三聚磷酸钠,它和Mg2+形成可溶性络合物后,即可消除对离子交换的影响. Mg2+ + Na5P3O10====MgNa3P3O10 +2Na+
第一节发酵液的预处理技术
升高温度可有效降低液体粘度,从而提高过滤速率,常用于粘度随温度变化较大的流体.另外,应用加热法的同时, 可控制适当温度和受热时间,使蛋白质凝聚形成较大颗粒, 进一步改善发酵液的过滤特性.如链霉素发酵液,调酸至 pH3.0后,加热至70℃,维持半小时,液相粘度下降至1/6, 过滤速率可增大10～100倍.使用加热法时必须注意:①加热的温度必须控制在不影响目的产物活性的范围内;②对于发酵液,温度过高或时间过长,可能造成细胞溶解,胞内物质外溢,而增加发酵液的复杂性,影响其后的产物分离与纯化.
第一节发酵液的预处理技术
(2)絮凝作用絮凝作用是利用带有许多活性官能团的高分子线状化合物吸附多个微粒的能力,通过架桥作用将许多微粒聚集在一起,形成粗大的松散絮团的过程.所利用的高分子化合物称为絮凝剂.絮凝剂一般具有长链状结构,实现絮凝作用关键在于其链节上的多个活性官能团, 包括带电荷的阴离子(如—COOH)或阳离子(如—NH2)基团以及不带电荷的非离子型基团.它们通过静电引力,范德华力或氢键作用,强烈地吸附在胶粒表面.
第一节发酵液的预处理技术
当采用预涂助滤剂的方法时,间歇操作助滤剂的最小厚度为2mm;连续操作则要根据所需过滤速率来确定.当助滤剂直接加入发酵液时,一般采用的助滤剂用量等于悬浮液中固形物含量,其过滤速率最快,如用硅藻土作助滤剂时,通常细粒用量为500g/m3;中等粒度用量为700g/ m3;粗粒用量为(700～1000)g/m3.
第一节发酵液的预处理技术
③粒度选择助滤剂的粒度及粒度分布对过滤速率和滤液澄清度影响很大.当粒度一定时,过滤速率与澄清度成反比,过滤速率大,澄清度差;过滤速率小,则澄清度好.助滤剂的粒度必须与悬浮液中固体粒子的尺寸相适应, 如颗粒较小的悬浮液应采用较细的助滤剂.商品硅藻土助滤剂有多种规格,粒度分布不同,因此使用前应针对不同料液的特性和过滤要求,通过实验,确定其最佳型号. ④用量的确定助滤剂的用量必须适宜.用量过少, 起不到有效的助滤作用;用量过大,不仅浪费,而且会因助滤剂成为主要的滤饼阻力而使过滤速率下降.
固液分离技术
第一章固液分离技术
第一章
第一章
固液分离技术
第一节发酵液的预处理技术
第二节固液分离
第一节发酵液的预处理技术
一,预处理的原理及方法 1.降低液体粘度 .
由流体力学基本知识可知,滤液通过滤饼的速率与液体的粘度成反比,可见降低液体粘度可有效提高过滤速率.降低液体粘度常用的方法有加水稀释法和加热法. 加水稀释法可有效降低液体粘度,但会增加悬浮液的体积,使后处理任务加大,并且只有当稀释后过滤速率提高的百分比大于加水比时,从经济上才能认为有效.
第一节发酵液的预处理技术
3.多糖的去除
酶解法可将混合液中的不溶性多糖物质酶解,使其转化为溶解度较大的单糖,从而改变流体的流动特性,提高过滤速率.例如万古霉素用淀粉作培养基,发酵完成后, 发酵液中多余的淀粉使混合液粘度较大,当加入0.025%的淀粉酶后,搅拌30min,再加2.5%助滤剂(硅藻土),可使过滤速率提高5倍.
第一节发酵液的预处理技术
根据絮凝剂所带电性的不同,分阴离子型,阳离子型和非离子型三类.对于带有负电性的微粒,加入阳离子型絮凝剂, 具有降低离子排斥电位和产生吸附架桥作用的双重机制;而非离子型和阳离子型絮凝剂,主要通过分子间引力和氢键等作用产生吸附架桥.影响絮凝作用的主要因素有: ①高分子絮凝剂的性质和结构线性结构的有机高分子絮凝剂,其絮凝作用大,而成环状或支链结构的有机高分子絮凝剂的效果较差.絮凝剂的分子量越大,线性分子链越长, 絮凝效果越好;但分子量增大,絮凝剂在水中的溶解度降低, 因此要选择适宜分子量的絮凝剂.
第一节发酵液的预处理技术
常用的凝聚剂有AlCl36H2O,Al2(SO4)318H2O, K2SO4Al2(SO4)324H2O,FeSO47H2O,FeCl36H2O, ZnSO4和MgCO3等.电解质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(mmol/L)称为凝聚值.根据Schuze-Hardy法则,阳离子的价数越高,该值就越小,即凝聚能力越强.阳离子对带负电荷的发酵液胶体粒子凝聚能力的次序为: Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+.
第一节发酵液的预处理技术
①根据目的产物的性质选择助滤剂品种当目的产物存在于液相时.要注意目的产物是否会被助滤剂吸附,是否可通过改变pH来减少吸附;当目的产物存在于固相时,一般使用淀粉,纤维素等不影响产品质量的助滤剂. ②根据过滤介质和过滤情况选择助滤剂品种当使用粗目滤网时易泄漏,采用石棉粉,纤维素,淀粉等作助滤剂可有效地防止泄漏.当使用细目滤布时,宜采用细硅藻土,若采用粗粒硅藻土,则料液中的细微颗粒仍将透过助滤层而到达滤布表面,从而使过滤阻力增大.当使用烧结或粘结材料制成的过滤介质时,宜使用纤维素助滤剂,这样可使滤饼易于剥离,并可防止堵塞毛细孔.
第一节发酵液的预处理技术
3.凝聚和絮凝 .
凝聚和絮凝的主要作用为增大混合液中悬浮粒子的体积, 提高固液分离速度,同时可除去一些杂质. (1)凝聚作用凝聚作用是指在某些电解质作用下,使胶体粒子聚集的过程.这些电质称为凝聚剂.胶体粒子能保持分散状态的原因是其带有相同电荷和扩散双电层的结构.当分子热运动使粒子间距离缩小到使它们的扩散层部分重叠时, 即产生电排斥作用,使两个粒子分开,从而阻止了粒子的聚集.双电层电位越大,电排斥作用就越强,胶粒的分散程度也越大,发酵液越难过滤.
第一节发酵液的预处理技术
②絮凝操作温度当温度升高时,絮凝速度加快,形成的絮凝颗粒细小.因此絮凝操作温度要合适,一般为20℃～ 30℃. ③pH 溶液pH的变化会影响离子型絮凝剂功能团的电离度,因此阳离子型絮凝剂适合在酸性或中性的pH环境中使用, 阴离子型絮凝剂适合在中性或碱性的环境中使用. ④搅拌速度和时间适当的搅拌速度和时间对絮凝是有利的,一般情况下,搅拌速度为(40～80)r/min,不要超过 100r/min;搅拌时间以(2～4)min为宜,不超过5min.
第一节发酵液的预处理技术
胶粒能稳定存在的另一个原因是其表面的水化作用, 使粒子周围形成水化层,阻碍了胶粒间的直接聚集.凝聚剂的加入可使胶粒之间双电层电位下降或者使胶体表面水化层破坏或变薄,导致胶体颗粒间的排斥作用降低,吸引作用加强,破坏胶体系统的分散状态,导致颗粒凝聚.影响凝聚作用的主要因素是无机盐的种类,化合价及无机盐用量等.

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《生物分离技术》教学大纲

《生物分离技术》教学大纲课程编号：0241005课程性质：专业特色课学时/学分：32/2适用专业：生物工程；生物制药一、课程简介《生物分离技术》是一门研究生物分离过程基本原理及规律的学科，是生物工程专业中的一门重要的技术基础课程。

生物分离技术主要研究生化工程中生物制品的分离和纯化，课程主要讲授传质与生化分离工程的原理和应用，以及生化分离过程中一些主要的分离单元操作和分离工程领域的研究进展及其动态。

《生物分离技术》的教学内容，以不溶物去除、粗分离、纯化和精制的四个阶段来展示生物分离过程的基本原理与应用实践，主要教学内容涉及发酵液的预处理、细胞破碎、萃取法、离子交换法、吸附法、层析分离法、膜分离法、结晶和干燥等单元操作原理及其在生物工程技术领域的应用。

Bioseparation Technology is a course related to the basic principles and rules of bio-separation processes,which is a fundamental course for the students of bioengineering.Bioseparation technology mainly focus on separation and purification of bioproducts from bioprocesses.This course covers theories related to bioseparation engineering and its applications,unit operations, and recent advances in bioseparation engineering area.The content of Bioseparation Technology includes four parties,such as removal of insoluble substances,crude separation,purification and refining.All of them demonstrate the details of bioseparation process and its application practices,including pretreatment of fermentation broth, cell disruption,solvent extraction,ion exchange,adsorption,chromatography,membrane separation,crystallization and drying unit operation.二、教学目的与要求课程的目的通过理论学习，扩大学生对生物分离技术的认识，培养生物提取和分离方面具有一定工程知识的生物工程技术专业人才。

生化预处理工艺

生化预处理工艺生化预处理工艺是指在生物学和生物化学领域中，对生物样本（如细胞、组织、血液等）进行处理的一系列步骤。

这些步骤旨在提取、处理和保护生物样本中的分子、蛋白质、核酸等生物大分子，以便后续的分析、检测、测序或其他实验操作。

以下是一般的生化预处理工艺步骤：1.采集样本：生物样本的采集是整个生化预处理工艺的第一步。

样本的采集应当在符合规范的条件下进行，以确保后续分析的准确性和可靠性。

2.样本分离：样本中可能包含多种生物大分子，如细胞、细胞器、蛋白质、核酸等。

生化预处理的第二步是通过离心、过滤或其他分离技术将这些组分分离出来。

3.细胞破碎或组织破碎：对于细胞或组织样本，通常需要进行破碎以释放其中的细胞器、蛋白质和核酸。

这可以通过机械方法（如超声波破碎、刀具破碎）、化学方法（如酶解）或其他物理化学方法来实现。

4.提取蛋白质：对于蛋白质的分析，需要采用合适的提取方法。

这可能包括蛋白质沉淀、蛋白质抽提液（如RIPA缓冲液）等步骤，以得到可用于后续分析的蛋白质样品。

5.提取核酸：对于核酸（DNA、RNA）的研究，需要进行核酸的提取。

常用的方法包括酚氯仿提取、离心柱法、磁珠法等。

6.样本保存：在进行生化预处理后，样本需要以适当的方式保存，以防止生物大分子的降解。

通常使用冷冻、冷藏或添加保存液等方式。

7.测量和分析：处理后的生物样本可以用于各种分析，包括蛋白质电泳、质谱分析、核酸测序、PCR等。

8.数据解释和结果呈现：最后，通过对测量和分析得到的数据进行解释，并呈现最终的结果。

总体而言，生化预处理工艺是生物学和生物化学实验的基础，其质量和准确性对于后续的实验结果至关重要。

在进行生化预处理时，需要根据实验的具体目的和样本的性质选择合适的方法和步骤。

《生化分离工程》思考题与答案

第一章绪论1、何为生化分离技术？其主要研究那些容？生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。

2、生化分离的一般步骤包括哪些环节及技术？一般说来，生化分离过程主要包括4个方面：①原料液的预处理和固液分离，常用加热、调PH、凝聚和絮凝等方法；②初步纯化(提取)，常用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；③高度纯化(精制)，常选用色谱分离技术；④成品加工，有浓缩、结晶和干燥等技术。

3、生化分离工程有那些特点，及其重要性？特点：1、目的产物在初始物料（发酵液）中的含量低；2、培养液是多组分的混合物，除少量产物外，还有大量的细胞及碎片、其他代物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等；3、生化产物的稳定性低，易变质、易失活、易变性，对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面力等非常敏感；4、对最终产品的质量要求高重要性：生物技术产品一般存在于一个复杂的多相体系中。

唯有经过分离和纯化等下游加工过程，才能制得符合使用要求的产品。

因此产品的分离纯化是生物技术工业化的必需手段。

在生物产品的开发研究中，分离过程的费用占全部研究费用的50％以上；在产品的成本构成中，分离与纯化部分占总成本的40～80％；精细、药用产品的比例更高达70～90％。

显然开发新的分离和纯化工艺是提高经济效益或减少投资的重要途径。

4、生物技术下游工程与上游工程之间是否有联系？它们之间有联系。

①生物工程作为一个整体，上游工程和下游工程要相互配合，为了利于目的产物的分离与纯化，上游的工艺设计应尽量为下游的分离纯化创造条件，例如，对于发酵工程产品，在加工过程中如果采用液体培养基，不用酵母膏、玉米浆等有色物质为原料，会使下游加工工程更方便、经济；②通常生物技术上游工程与下游工程相耦合。

发酵-分离耦合过程的优点是可以解除终产物的反馈抑制效应，同时简化产物提取过程，缩短生产周期，收到一举数得的效果。

生化分离工程

错流过滤研磨错流过滤超滤吸附喷干
憎水结晶
电泳
基本定义
生化分离工程的定义：
为提取生物产品时所需的原理、方法、技术及相关硬件设备的总称，指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、富集生物产品的过程 (Downstream Processing)。
1）、在设计前，首先要掌握的产物物化性质，主要包括：
(1)、溶解度及影响因素，包括温度、pH值、有机溶剂和盐等； (2)、分子量和分子形状。对于高分子物质非常有意义； (3)、沸点和蒸汽压。对于热稳定的小分子物质非常有意义； (4)、极性大小； (5)、分子电荷及影响因素，包括pH值和盐等； (6)、功能团。功能团为萃取剂和特异性吸附的选择提供依据； (7)、免疫原性。设计亲和色谱； (8)、稳定性及其影响因素，包括温度、pH值、毒性试剂等(如青霉素
6)、提供产品竞争力的关键技术之一。WTO，降低生产成本、提高产品标准。
7)、环境污染的治理（慢性铅中毒）
作业：检阅文献，谈谈分离科学的作用
刊原：
1)、纯分离分析期刊：Bioassay(IF = 6.227); Anal. Chem.(IF = 4.650); Separ. Purif Method(IF = 3.600); Electrophoresis(IF = 3.465); Adv. Chromatogr (IF = 3.067); J Chromatogr A(IF = 2.768); LC GC-Mag Sep Sci(IF = 2.393); J Chromatogr B(IF = 1.867)。调研论文数/月、本学科国际发展的速度
1）、凝胶 2）、亲和色谱 3）、离子交换

药物分离纯化前的预处理技术介绍

五、生物制药中的细胞破碎
细胞破碎的目的：破坏细胞外围，使胞内物质释放出来。 1.细胞破碎方法及原理按照是否使用外加作用力，可分为机械法和非机械法两大类。各种细胞破碎方法、作用机理及适用范围见P17 2.常用的细胞破碎方法及设备 1.）高压匀浆器高压匀浆适用于酵母和大多数细菌细胞的破碎，料液细胞浓度可达到20%左右影响高压匀浆器细胞破碎效果的主要因素有压力、温度和通过匀浆器的次数等。操作压力50~70MPa,温度上升约2~3 º c/10MPa。 2.）高速珠磨机 3.）化学渗透法几种常用的化学试剂：表面活性物质、有机溶剂（甲苯、苯、氯仿、二甲苯及高级醇等）、EDTA螯合剂 4.）酶解法利用生物酶能分解破坏细胞壁和细胞膜上特殊键的作用，达到消化溶解细胞壁的方法。
3.盐析法：在高盐浓度下，盐浓度增加反而使蛋白质的溶解度降低，当达到某一浓度时，蛋白质可从溶液中析出。影响盐析沉淀的因素：盐析剂的性质和加入量、pH值、蛋白质类化合物的性质、蛋白质类化合物溶液的浓度、温度加入盐析剂的两种方式：一种是直接加入固体粉末；另一种是加入盐的饱和溶液。 4.有机溶剂沉淀法：利用与水互溶的有机溶剂能使蛋白质在水中的溶解度显著降低而沉淀的方法。影响有机溶剂沉淀的主要因素如下：有机溶剂的选择、温度的控制、pH值、离子强度 5.反应沉淀法：根据预处理液中所含杂质的特点，加入某些不影响目的药物的化学反应试剂，使其与杂质发生反应，生成不溶性沉淀的方法。生产中常用的反应沉淀试剂：金属盐类、有机酸类、表面活性剂、离子型或非离子型的多聚物、变性剂及其他一些化合物。
4.）助滤剂的使用两种方法：一种是在过滤介质表面预涂助滤剂；另一种是直接加入到混合液中；也可两种方法同时兼用。选择和使用助滤剂时应考虑几方面：根据目的药物的性质选择、根据过滤介质和过滤情况选择、粒度选择、用量的确定、固液分离设备和技。 3.固液分离设备常用的有真空转鼓过滤机、碟片式离心机等。 1.）真空转鼓过滤机特点：自动化程度高、操作连续、处理量大 2.）碟片式离心机分离因数为1000~20000，适合于含细菌、酵母菌、放线菌等多种微生物细胞的悬浮液及细胞碎片悬浮液的分离。 4.常见问题 1.）对工艺改进和新工艺了解少 2.）操作条件不合理 3.）关键部件的选择不科学 4.）对新技术和新设备的应用持观望态度

《生化分离工程》教案

第三章细胞的分离与破碎
第三节细胞破碎
1固-液分离设备及其特点（重点）（35min）
2细胞破碎概述细胞壁的结构和化学组成（10min）
3常用的细胞破碎方法（重点）及其原理（难点）、机械破碎法所用设备（30min）
4细胞破碎率的测定（5min）
5细胞破碎研究方向（5min）
6小结及思考题（5min）
3滤饼的重量比阻rB
教后小结
学生对絮凝以及凝聚概念有清楚的理解，对发酵液的预处理基本掌握。
教案1
课时安排
4学时
教学次序
第3次课
授课题目
第二章细胞分离与破碎
第三节细胞破碎
1固-液分离设备
2细胞破碎概述细胞壁的结构和化学组成
3常用的细胞破碎方法及其原理、机械破碎法所用设备
4细胞破碎率的测定
5细胞破碎研究方向
2.严希康著，《生化分离工程》，化学工业出版社，北京，2001年2月
3.孙彦著，《生物分离工程》，化学工业出版社，北京，2005年3月
4.欧阳平凯，胡永红著，《生物分离原理及技术》，化学工业出版社，北京，2006年2月
5.谭天伟著，《生物分离技术》，第二版，化学工业出版社，北京，2007年8月
6.朱志强著，《超临界流体萃取技术原理》，化学工业出版社，北京，2001年8月（2）相关专业网站：
小木虫学术科研第一站：/
食品伙伴网：/
食品商贸网：/
食品工业网：/
食品科技网：/
教学难点
凝聚和絮凝的区别、滤饼的重量比阻rB
教学方法
讲授法、谈话法。多媒体辅助教学。
教学过程设计
第二章细胞的分离与破碎
第一节发酵液的预处理第二节固液分离
1发酵液预处理的目的（15min）和具体方法（重点30min）

生物分离技术：Chapter 1 生物分离工程概述

表1 通过发酵法生产的生物产品类别
Molecular type
Antibiotics Amino acids
Enzymes Organic acids and
solvents Vitamins, yeast, growth
factors, nucleotides Miscellaneous-dextrans,
学时 3学时 3学时 3学时 2学时 4学时 4学时 4学时 3学时 2学时 2学时
教材及参考书目
▪ 教材《新编生物工艺学》下册
俞俊棠
▪ 《生物分离原理及技术》
欧阳平凯
▪ 《生物分离工程》
孙彦
▪ 《生化分离工程》
严希康
▪ 《现代生物分离工程》
曹学君
▪ 《生物分离技术》
谭天伟
▪ 《Bioseparation Process Science》 Antonio
表2生物分离方法与化工分离方法的比较分离技术分离方法原理应用离心离心过滤离心沉降离心力筛分菌体泡沫分离泡沫分离汽液平衡细胞碎片膜分离微滤超滤纳滤反渗透压差筛分细胞萃取有机溶剂萃取双水相萃取超临界流体萃取液液平衡抗生素色谱凝胶色谱反相色谱离子交换色谱亲和色谱筛分分配平衡静电作用蛋白质电泳凝胶电泳等电点电泳筛分电荷核酸蛋白质结晶沉淀溶液结晶等电点沉淀液固平衡有机酸多肽大约80的化工分离方法可应用于生物分离技术中
时，还必须关注特定杂质的去除；
与传统的化学试剂的纯度概念不同，生物产物对有害物质有严格的控制，生产过程也要求有严格的管理，在最终产品中往往不允许有极微量的有害杂质存在。
表 2 生物分离方法与化工分离方法的比较
分离技术分离方法
原理
应用
离心泡沫分离

生化分离工程知识点总结归纳

生化分离工程知识点归纳第一章绪论1、生物物质分离工程：在工业规模上，通过适当的分离纯化技术与装备并消耗一定的能量和分离介质来实现生物物质（产品）制备的过程，是生物产业的一个重要组成部分。

2、生物工程下游加工过程的特点：（1）成分复杂：固体成分、液体成分（2）悬液中的目标产物浓度低（3）稳定性差：化学（温度和pH值）或微生物引起的降解（4）生物产品质量要求高：纯度、卫生、生物活性3、下游加工过程的一般流程（4个阶段）：发酵液的预处理与固液分离、初步纯化（提取）、高度纯化（精制）、成品加工。

4、某一具体产品的分离提取工艺设计中应考虑的问题：①产物本身的性质；②是胞内产物还是胞外产物；③原料中产物和主要杂质浓度；④产物和主要杂质的理化特性及差异；⑤产品用途和质量标准；⑥产品的市场价格；⑦不同分离方法的技术经济比较及废液的处理方法等。

第二章发酵液的预处理与过滤1、发酵液的预处理发酵液的预处理的方法：（1）加热：最简单、最经济的预处理方法是加热，降低料液黏度，也可以对其进行灭菌。

但加热变性的方法只适合于对热稳定性的产物。

（2）调节料液的pH值：促进全细胞聚集。

（3）凝聚和絮凝：凝聚是指通过加入简单电解质降低了胶体粒子间的排斥电位，从而使得范德华引力起主导作用，聚合成较大的胶粒，粒子的密度越大，越易分离。

常用凝聚剂多为阳离子型如明矾、三氯化铁。

絮凝是指预处理时加入絮凝剂（通常指天然或合成的生物大分子聚电解质）既能降低排斥电位，又吸附了周围的微粒，形成桥架作用，促使胶粒形成粗大，密度低的絮凝团。

这些絮凝团很容易被过滤得到。

主要絮凝剂：聚丙烯酰胺、聚苯乙烯、多聚胺衍生物。

（4）使用惰性助滤剂：硅藻土、珍珠岩。

2、真空过滤器的优点：连续自动操作,节省人力，生产能力大。

真空过滤器的缺点：附属设备多，投资费用高，推动力小适用于量大易过滤的料液。

3、压滤器的优点：过滤推动力大，过滤面积大。

压滤器的：缺点：板框压滤机劳动强度大，投资、维护费用高。

生化分离原理与技术思考题答案

生物分离原理与技术知识点汇总第一章绪论1、各类分离纯化技术分别利用了生物分子的哪些特性来实现分离？利用这些性质进行分离的方法有哪些？⑴形状和大小:凝胶过滤、超滤、透析;⑵电荷性质:离子交换层析、电泳（除SDS）; ⑶极性（疏水性）:疏水层析、反相层析;⑷生物功能或特殊化学基团:亲和层析;⑸等电点 pI:层析聚焦、等电聚焦、等电点沉淀;⑹溶解性:盐析、有机溶剂提取、结晶;⑺密度、大小:超离心、SDS-PAGE。

2、一个完整的分离纯化操作有哪些基本步骤？各个阶段所用的分离方法分别侧重哪些指标？生化分离基本步骤：（1）选材: 来源丰富，含量相对较高，杂质尽可能少。

（2）提取（预处理）：将目的物从材料中以溶解状态释放出来，方法与存在部位及状态有关（3）分离纯化: 核心操作，须根据目的物的理化性质，生物学性质及具体条件确定。

（4）浓缩、结晶、干燥。

（5）保存。

整个过程应有快速灵敏准确的分析方法来衡量效果（收率、纯度）。

第二章生物样品的预处理1、简述常用细胞破碎的主要方法、原理、特点、适用范围及细胞破碎今后的发展方向。

机械法:(1)胞捣碎法。

原理：机械运动产生剪切力，适用于动植物组织。

（2）高速匀浆法。

破碎程度较上法好，且机械剪切力对生物大分子的破坏较小，处理量大。

原理：利用高压使细胞悬浮液通过针型阀，由于突然的减压和高速冲击撞击环使细胞破碎。

适用于：较柔软、易分散的组织细胞。

（3）研磨法和珠磨法。

由陶瓷的研钵和研杆组成，加入少量研磨剂（如精制石英砂、玻璃粉、硅藻土。

适用于微生物与植物细胞。

（4）挤压法。

微生物细胞在高压下通过一个狭窄的孔道高速冲出，因突然减压而引起一种空穴效应，使细胞破碎。

适用于细菌（G - ）。

物理法:（1）超声破碎。

频率为20kHz 以上的波，超过人耳可听范围。

其对细胞的破碎与空穴的形成有关。

一般样品浓度、声强、频率、介质的离子强度、pH、处理时间都对破碎有影响。

（2）反复冻融动物材料。