生化工艺
生化提取工艺技术
生化提取工艺技术生化提取工艺技术是一种重要的工艺方法，用于从生物体中提取有效的化学物质。
它主要通过采用生物体中的酶、微生物或其他生物材料将目标化合物从混合物中提取出来。
生化提取工艺技术广泛应用于食品、药品、化妆品等行业，对于提高产品品质和增加产品附加值有着重要的作用。
一种常用的生化提取工艺技术是酶解法。
酶是一种具有高度选择性和效率的生物催化剂，能够与底物特异性结合并催化底物的反应。
通过选择合适的酶，可以将目标化合物与其他成分区分开来。
酶解法通常采用以下步骤进行：首先，选择和筛选合适的酶，如蛋白酶、纤维素酶等；然后，将酶添加到混合物中，使之与目标化合物发生特异性反应；最后，通过调节温度、pH值等条件，使酶催化作用最大化，并分离出目标化合物。
此外，微生物工程也是一种常用的生化提取工艺技术。
微生物是一类可以在特定条件下生长和繁殖的生物体，具有代谢途径、合成酶等特性。
通过选择和改造合适的微生物，可以达到提取目标化合物的目的。
微生物工程通常包括以下步骤：首先，选择和改造合适的微生物，使之具有生产目标化合物的能力；然后，将微生物培养在特定的培养基中，提供必需的营养物质和环境因素；最后，收集培养液中的微生物或其产物，提取目标化合物。
生化提取工艺技术具有许多优点。
首先，生化提取工艺技术对环境友好，大部分工艺过程中产生的废物可以通过生物降解得到处理。
其次，生化提取工艺技术可以避免使用一些有害的有机溶剂和化学药品。
此外，生化提取工艺技术可以实现目标化合物的高效率提取，同时保留其活性和稳定性。
然而，生化提取工艺技术也存在一些挑战。
首先，生化提取工艺技术的操作条件较为严苛，需要控制温度、pH值等因素，以确保酶或微生物的活性。
其次，生化提取工艺技术的提取效率有限，通常需要多次操作才能达到理想的提取效果。
此外，生化提取工艺技术的成本较高，需要投入大量资源进行研发和应用。
总之，生化提取工艺技术是一种重要的工艺方法，对于提取生物体中的目标化合物具有重要的应用价值。
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。
生化工艺说明图
水解酸化、接触氧化工艺说明
二沉池出水用水泵抽到水解酸化、接触氧化系统，首先进入预调节池，通过pH自动控制系统调整pH值在6.5～8.5范围内，并投加高效阻垢污剂和优质配比营养物质，给细菌提供部分营养，以利于细菌的生长。
系统分水解酸化和接触氧化两个阶段（序号①～○16表示水流方向）：
①～⑥池是水解酸化部分：厌氧生物经过水解、酸化、产乙酸和产甲烷四个阶段，将废水中的难降解的有机物，分解成易降解的、小分子的有机物，并将一部分有机物转化为新的细胞物质，停留时间:6h。
经过水解酸化，废水COD Cr可降低至100mg/L以下，COD Cr 去除率28%～35%。
⑦～○16池是接触氧化部分：好氧及兼氧生物将废水中的易降解的有机物、N、P 等物质，做细胞合成底物，形成新的细胞物质，进一步降低废水中所有可生化的有机物，能很好地降解COD，废水走到第○12池，其COD Cr已经能达到80mg/L以下，出水时N、P、COD Cr 等各项都能稳定达标。
接触氧化停留时间:18h。
生化工艺 第七章 典型产品生产工艺 第二节有机酸的生产工艺
第七章
典型产品生产工艺
第一节 抗生素生产工艺 第二节 有机酸生产工艺 第三节 氨基酸生产工艺 第四节 啤酒生产工艺 第五节 其他产品的生产工艺 第六节 发酵过程经济评价
第二节 有机酸的生产工艺
有机酸发酵工业是生物工程领域中的一个重要且较 为成熟的分支,在世界经济发展中,占有一定的地位。有 机酸在传统发酵食品中早已得到广泛应用,以微生物发酵 法生产且达到工业生产规模的产品已有十几种。
（2）柠檬酸的提取 从柠檬酸发酵液制备结晶柠檬酸一般 包括三个步骤：
①去除菌丝和其它固形物得到滤液； ②用各种物理和化学方法处理滤液，得到初步纯化的柠 檬酸溶液； ③初步纯化的柠檬酸溶液经精制后浓缩得到结晶柠檬酸。
第二节 有机酸的生产工艺
柠檬酸的提取方法有五种：钙盐法、溶剂萃取法、 电渗析法、液膜法和逆向渗透法。
表7-1 一些常用发酵法生产的有机酸的来源和用途
有机酸名称 柠檬酸 乳酸
来源
黑曲霉、酵母等 德氏乳杆菌、赖氏乳杆菌、米根菌等
用途
食品工业和化学工业的酸味剂、 增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、除 腥脱臭剂、鳌合剂、纤维媒染剂、 助染剂等 食品工业的酸味剂、防腐剂、还 原剂、制革辅料等
醋酸 葡萄糖酸
衣糠酸 苹果酸
用微生物发酵法生产有机酸,以代替从水果和蔬菜等 植物中提取有机酸,是近年来由于社会及市场的需要而开 发出的方法。由于食品、医药、化学合成等工业的发展， 有机酸需求骤增，发酵法生产有机酸逐渐发展成为近代 重要的工业领域。
第二节 有机酸的生产工艺
一、有机酸的来源与用途
柠檬酸、乳酸、醋酸、葡萄糖酸、衣糠酸和苹果酸等有 机酸是重要的工业原料，在食品工业、化学工业等领域有重 要的作用。在现代有机酸的生产过程中，发酵法生产有机酸 占有重要的地位，表7-1是一些常用发酵法生产的有机酸的 来源和用途。
污水的生化处理工艺
污水的生化处理工艺
污水的生化处理工艺主要包括生物膜反应器、曝气法、好氧/厌氧处理法等。
1. 生物膜反应器（MBBR）
生物膜反应器是一种基于移动床生物反应器和生物过滤器的组合系统。
它利用生物膜将废水中的有机物质降解成二氧化碳和水。
该工艺的优点是处理效率高、反应器设计灵活、占地面积小等。
2. 曝气法
曝气法是利用氧气和微生物将有机物氧化成二氧化碳和水的方法。
在曝气池中通过注入高压氧气来增加水的氧含量，进而促进微生物分解有机物所利用的生物膜的生长和微生物的代谢活动。
该工艺的缺点是能耗高、占地面积大。
3. 好氧/厌氧处理法
好氧/厌氧处理法是通过好氧阶段和厌氧阶段的交替来处理污水。
在好氧条件下，微生物通过对氧气的利用将污水中的有机物分解成二氧化碳和水，而在厌氧条件下，微生物缩合有机物，进而将有机物完全氧化成水和二氧化碳。
该工艺的优点是处理效率高，但是需要多阶段反应器，这就要求系统的设计和管理较为复杂。
生化工艺——第二章细胞破碎
²
第二节
细胞壁的破碎
一、珠磨破碎 破碎原理：利用在高速搅拌作用下， 破碎原理：利用在高速搅拌作用下，细胞和微球相 被破碎。 互磨擦碰撞而受剪切力被破碎。 破碎作用遵循一级动力学定律： 破碎作用遵循一级动力学定律：
1 ln = kt 1− x
特点：适用范围较广；但有效能量利用率很低， 特点：适用范围较广；但有效能量利用率很低，设 计操作时应充分考虑冷却系统的热交换能力； 计操作时应充分考虑冷却系统的热交换能力；影响破碎 率的操作参数较多，过程优化设计较复杂。 率的操作参数较多，过程优化设计较复杂。
1 − x = exp( − kt )
影响因素：细胞种类、浓度和超声波的能量等。 影响因素：细胞种类、浓度和超声波的能量等。 特点：是很强烈的破碎方法；适用范围广； 特点：是很强烈的破碎方法；适用范围广；但有效 能量利用率极低，对冷却要求相当苛刻，不易放大， 能量利用率极低，对冷却要求相当苛刻，不易放大，多 在实验室使用。 在实验室使用。
细胞壁的破碎方法总结
方法 机 械 法 技术 原理 效果 成本 举例 动物组织及 动物细胞 匀浆法（片型） 匀浆法（片型） 细胞被搅拌器 劈碎 研磨法 超声波法 细胞被研磨物 磨碎 用超声波的空 穴作用使细胞 破碎 适中 适中 适中 便宜 适中 昂贵 细胞悬浮液 小规模处理 细胞悬浮液 大规模处理
匀浆法（孔型） 匀浆法（孔型） 须使细胞通过 的小孔， 的小孔，使细 胞受到剪切力 而破碎 珠磨破碎法 细胞被玻璃珠 或铁珠捣碎
总结 A、在大规模cell破碎中，高压匀浆机和珠 磨机用得最多; B、高压匀浆机最适合于酵母和细菌; C、珠磨机适用范围较广，可用于酵母和细 菌，但对真菌菌丝和藻类更合适.
三、超声波破碎 破碎原理：超声波作用下液体发生空化作用， 破碎原理：超声波作用下液体发生空化作用，产生 使细胞破碎。 极大的冲击波和剪切力，使细胞破碎。 ²
好氧生化工艺种类
好氧生化工艺种类好氧生化工艺是一种用于处理废水的技术，通过生物活性物质的作用，将废水中的有机物质转化为无害的物质。
根据不同的处理方式和应用场景，好氧生化工艺可以分为多种类型。
1. 活性污泥法活性污泥法是一种常见的好氧生化工艺，通过将废水与含有微生物的污泥混合，利用微生物的代谢作用将有机物质降解为二氧化碳和水。
这种工艺可以有效处理各种有机废水，具有处理效果好、投资成本低的优点。
2. 曝气法曝气法是一种将废水与空气充分接触以促进氧化反应的好氧生化工艺。
通过将空气通过喷头或气泡带入废水中，增加废水中的氧含量，从而提高微生物生化降解的效率。
曝气法广泛应用于城市污水处理厂和工业废水处理中，可以有效去除废水中的有机物质和氨氮。
3. 顺流曝气法顺流曝气法是一种将废水顺流通过曝气池，利用气泡和水的接触面积增大，提高氧化反应效率的好氧生化工艺。
顺流曝气法适用于处理高浓度有机废水，可以有效降解废水中的有机物质，提高处理效果。
4. 潜污法潜污法是一种将废水通过曝气池底部的曝气装置向上流动，利用气泡和水的接触面积增大，提高氧化反应效率的好氧生化工艺。
潜污法适用于处理高浓度有机废水和高浓度氨氮废水，具有处理效果好、占地面积小的优点。
5. 厌氧-好氧联合法厌氧-好氧联合法是一种将废水先经过厌氧处理，再经过好氧处理的生化工艺。
厌氧处理可以去除废水中的易降解有机物质，减少好氧处理的负荷，提高处理效果。
这种工艺广泛应用于高浓度有机废水的处理，如餐饮废水和酿酒废水。
6. 生物膜法生物膜法是一种利用生物膜附着在固体载体上进行废水处理的好氧生化工艺。
生物膜可以提供大量的微生物附着面积，增加废水中有机物质的降解速度。
生物膜法适用于处理高浓度有机废水和高浓度氨氮废水，具有处理效果好、运行稳定的优点。
总结起来，好氧生化工艺种类繁多，每种工艺都有其适用的特定场景和处理效果。
选择合适的好氧生化工艺可以提高废水处理效率，降低环境污染。
随着科技的不断进步，好氧生化工艺也在不断创新和发展，为环境保护做出更大的贡献。
好氧生化工艺种类
好氧生化工艺种类
好氧生化工艺是一种常见的污水处理方法，根据处理过程和工艺特点的不同，可以分为多种类型。
以下是几种常见的好氧生化工艺种类：
1.活性污泥法（ActivatedSludgeProcess，简称ASP）：这是一种广泛应用的好氧生化工艺。
污水与具有活性菌群的污泥混合，在好氧条件下进行有机物的降解和氮磷的去除。
通常包括曝气池、二沉池等单元。
2.好氧生物膜法（BiofilmProcess）：该工艺利用载体材料或填料支撑生物膜，通过将污水流经生物膜，使底物在生物膜上进行生物降解。
常见的好氧生物膜法包括旋转生物接触氧化法（RotatingBiologicalContactor，简称RBC）和固定床生物反应器法（FixedBedBiofilmReactor，简称FBBR）等。
3.曝气活性滤池法（OxidationDitch）：该工艺是将污水连续循环引入大型槽中，在槽内进行好氧条件下的有机物降解和氮磷去除。
曝气装置提供氧气供菌群进行降解反应。
4.顺流式活性污泥法（SequentialBatchReactor，简称SBR）：这种工艺中，污水在不同的处理阶段按批次顺序处理，包括进水、好氧降解、沉淀、排放等步骤。
每个阶段之间通过控制操作进行切换。
5.好氧消化法（AerobicDigestion）：该工艺是将污泥在好氧条件下进行进一步降解，以减少污泥量和增加稳定度。
常见的好氧消化方式包括好氧消化池和好氧消化塔。
这些好氧生化工艺种类具有不同的适用范围和工艺特点，可根据实际情况选择合适的工艺来进行污水处理。
在实际应用中，常常会结合多种工艺来构建复合系统以达到更好的处理效果。
生化工艺重点
生化工艺重点名词解释：1、动物细胞培养：在人工条件下（一定的PH、温度溶解氧发酵工艺等）在动物细胞反应器中，高密度大量的培养有用的动物细胞，以生产珍贵生物制品的技术。
2、植物细胞培养：在离体条件下，培养植物细胞的方法。
3、芽孢;某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形，厚壁遮光性强，含水量低，抗逆性强的休眠构造。
4、发酵热：在发酵过程，释放出的引起温度变化的净热量。
5、生化生产上游过程：在生化产品生厂过程中，一般将微生物发酵酶反应过程，或者动植物大量培养成为上游过程。
6、前体;某些化合物加到培养基中，能直接被微生物在生化合成过程结合到产物分子中去，而其自身结构并没有多大变化，但产物的量却因此有较大的提高。
7、机械消泡;靠机械强烈震动和压力变化，促使气泡破裂，或借助于机械力排除出气体中的液体加以分离回收，从而达到消泡的作用。
8、生化生产的下游过程：在生化生产中，对产物的回收，粗分离、纯化及加工等后续过程。
9、连续培养;浆细胞种子和培养液，一起加入反应器中进行培养。
一方面新鲜的培养液不断加入反应器内，另一方面又将反应液连续不断的取出，是反应条件处于恒定状态。
10、分批培养：现将细胞和培养液一次性的装入反应器中进行培养，细胞不断生长，同时产物也不断生成，经过一段时间的培养后，终止培养。
11、灌注培养; 把细胞接种后进行培养，一方面连续往反应器中注入新鲜的培养基，同时又连续不断的去除等量的培养基，但是细胞仍留在反应器中，使细胞出入一种营养不断的状态。
12、倍增时间;细胞浓度每增加一倍所需的时间。
13、葡萄糖值;工业上表示淀粉的含糖量，液化液或糖化液中的还原糖含量占干物质的百分率。
14、单克隆抗体：有杂交瘤细胞系产生的针对某一种抗原决定簇的单一型抗体。
15、摄氧率：单位体积培养液每小时消耗的氧的量。
16、菌种的退化：生产菌种或选育过程中，筛选出来的较优良菌株，由于移种传代或保藏之后，群体中某些生理特征和形态特征逐渐减退或完全丧失的现象。
生化工艺对比选择
7、MSBR(改良型SBR)MSBR 是80 年代后期发展起来的技术，目前其中的专利技术归美国芝加哥附近的Apua AEROBIC SYSTEM .Inc 所有。
MSBR 是连续进水、连续出水的反映器，其实质是A/A/O 系统后接SBR，因此具有A/A/O 的生物脱氮除磷功能和SBR 的一体化、流程简洁、控制灵活等优点。
MSBR系统原理图见图5.1.3.3-6。
现将MSBR 系统的运营原理简介如下：污水进入厌氧池，回流活性污泥在这里进行充足放磷，然后污水进入缺氧池进行反硝化。
反硝化后的污水进入好氧池，有机物在这里被好氧分解、活性污泥充足吸磷后再进入起沉淀作用的SBR 池，澄清后的污水被排放，此时另一边的SBR 在1.5Q 回流量的条件下进行反硝化、硝化，或起静置预作用。
活力污泥一方面进入浓缩区进行浓缩，上清液直接进入好氧池，而浓缩污泥则进入缺氧池，一方面可以进行反硝化，另一方面为先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐，为随后的厌氧释磷提供更为有利的条件。
在好氧池与缺氧池之间有1.5Q 的回流量，以便进行反硝化。
图5.1.3.3-6 MSBR 工艺流程图由其工作原理可以看出，MSBR 是具有同时进行生物除磷及生物脱氮的污水解决工艺。
采用MSBR 工艺时需注意以下几个问题：（1）设备的运用率较低，这是SBR 工艺的通病，MSBR 工艺虽经多次改善，设备的运用率仍仅有74%。
（2）污水厂成功业绩欠缺，特别是大型污水厂采用MSBR 工艺的更少，国内投入运营的MSBR 工艺的污水厂较少。
（3）MSBR 工艺中污泥浓缩池，工艺计算中规定在30min 内将污泥浓度提高近3 倍（例如从2.4g/L 浓缩到7g/L），由于浓缩池底部布置欠妥，污泥堆积无法避免，因此池内MLSS 浓度无法平衡。
（4）进入好氧池有4Q，其中1.5Q 回流至缺氧池，1.5Q 通过SBR 池回流至污泥浓缩池，1.0Q 通过SBR 池沉淀排出，因此好氧池内流向较紊乱，如何控制1.0Q 从沉淀段排出是有问题的。
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生化工艺学：是探讨生物产品的生产制备的一门学科，通过发酵、细胞组织培养、酶反应转化以或直接从动植物体中提取等方式制备生物产物都属于生化工艺学的研究范畴生物分离：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生化分离过程特点（第6页）：① 生物材料成分复杂，产物浓度低，分离难度大；② 产物稳定性差，分离纯化过程的操作条件要求严格；③ 产物易变质，难保存，分离过程必须快速高效；④ 质量要求高 （药品或食品）。
分离纯化方法的选择依据： 原料的组成及产物与杂质的性质差异：分配系数、相对分子量、离子电荷性质、挥发性、极性、稳定性等分离纯化原则：1 分离与纯化的步骤要尽量少；2 尽量采用低成本且可靠的材料和设备；③ 各种分离纯化方法的使用程序合理安排；4 优先选择能缩短分离时间分离工艺；5 根据产品的技术规范设计分离工艺。
、生化分离的工艺流程及常用方法（第9页五）预处理的目的：①改善发酵液的物理性质：流变性质、颗粒粒度2 去除部分杂质：杂蛋白、多糖、高价无机离子等凝聚是在高价无机盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理的集合为主的过程。
凝聚和絮凝技术常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理中盐析是在高浓度中性盐条件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。
改善过滤的方法1）助滤剂：能改善过滤操作的质地坚硬不可压缩性固体机理：表面吸附胶体及不可压缩型格子结构使用方法：a 预先制成滤饼b 助滤剂混入悬浮液中一起过滤常用助滤剂：硅藻土，珍珠岩，活性炭2）改善操作条件（温度,pH）和混合液黏度3)错流过滤高压匀浆法是利用高压迫使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环造成细胞破裂高压匀浆法特点：（1）破碎率较高（2）适合大规模细胞破碎（3）碎片细小，胞内物质释放完全（4）不适合霉菌和格兰氏阳性菌影响因素：（1）操作压力（50～70MPa）。
（2）细胞浓度（20％）。
（3）温度。
（4）循环次数(2~5)珠磨法是将细胞悬浮液与玻璃小珠、石英砂或氧化铝一起快速搅拌或研磨，使达到细胞的某种程度破碎。
珠磨法特点：①破碎率较高 ②适合大规模细胞破碎 ③碎片较小，胞内物质释放完全④温度容易急剧上升，需要良好的降温配套设备 ⑤相对与酵母和细菌，珠磨法更适合真菌菌丝和藻类影响细胞破碎的因素：①搅拌速度（700～1450r/min）②料液的循环速度（50～500L/h）③细胞浓度（0.3～0.5g/mL）④珠粒大小和填充量（0.45～1mm；70％～90％)冻结-撞击法（X-press法）：一种改进的高压方法是将浓缩的菌体悬浮液冷却至-25˚C至-30 ˚C形成冰晶体，利用50MPa以上的高压冲击，冷冻细胞从高压阀小孔中挤出。
细胞破碎是由于冰晶体的磨损，包埋在冰中的微生物的变形所引起的该法的优点是适用的范围广，破碎率高，细胞碎片的粉碎程度低以及活性的保留率高• 超声波法细胞的破碎是由于超声波的空穴作用，从而产生一个极为强烈的冲击波压力，由它引起的粘滞性旋涡在介质中的悬浮细胞上造成了剪切应力，促使细胞内液体发生流动，从而使细胞破碎。
对于不同菌种的发酵液、超声波处理的效果不同，杆菌比球菌易破碎、革兰氏阴性菌细胞比革兰氏阳性菌细胞容易破碎，对酵母菌的效果极差。
该法不适于大规模操作，因为放大后，要输入很高的能量来提供必要的冷却，这是困难的。
化学法优点：对产物的释出选择性好，细胞外形较完整，碎片少，核酸等胞内杂质释放少，便于后步分离、不需要专门设备等优点，故使用较多。
缺点：易导致活性物质破坏、化学试剂的加入，常会给随后产物的纯化带来困难总结：①酸碱容易造成产物水解或变性，慎用；②表面活性剂以及丁酯、丁醇、丙酮等有机溶剂适合于绝大部分非蛋白类的物质；㈠酶解法利用酶反应，分解破坏细胞壁上特殊的键，从而达到破壁的目的。
优点：专一性强，发生酶解的条件温和。
缺点：酶水解费用较贵，一般只适用于小规模的实验室研究。
溶菌酶是应用最多的酶，它能专一地分解细胞壁上糖蛋白分子的α-1，4糖苷键，使脂多糖解离，经溶菌酶处理后的细胞移至低渗溶液中使细胞破裂冻结-融化法将细胞放在低温下突然冷冻和室温下融化，反复多次而达到破壁作用破碎方法的选择：①细胞的量——有些方法适合大规模细胞破碎②破碎条件——目标产物对破碎条件的敏感性③破碎目标——待破碎细胞的机械强度④成本 ⑤后处理工艺破碎率（被破碎细胞的数量占原始细胞数量的百分比）的测定：1.直接测定法：细胞计数2.测定释放的蛋白质量或酶的活力或相对电导率：细胞破碎后释放出的物质与细胞破碎率成正比盐析：在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程盐析法机理：（1）破坏水化膜，分子间易碰撞聚集（2）破坏水化膜，暴露出憎水区域（3）中和电荷，减少静电斥力盐析的影响因素（重点）：1.盐浓度对盐析效果的影响 2.pH值对盐析的影响3 温度对盐析的影响4 蛋白质浓度对盐析的影响饱和度（Saturation）的概念：某一温度和压力下使单位体积液体达到100%饱和度所需的盐的质量以硫酸铵为例：250C时，硫酸铵的饱和溶解度是767g/L定义为100%饱和度有机溶剂沉淀法：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出优点在于：1）分辨能力比盐析法高，即蛋白质等只在一个比较窄的有机溶剂浓度下沉淀；2）沉淀不用脱盐，过滤较为容易；缺点是1）对具有生物活性的大分子容易引起变性失活，2）操作要求在低温下进行。
3）成本高有机溶剂沉淀法机理：A 降低溶剂介电常数B 破坏水化膜C 相反力：疏水基团暴露并有机溶剂疏水基团结合形成疏水层常用的有机溶剂沉析剂：①水溶性要好②介电常数要小③致变性作用要小（甲醇）④毒性要小、挥发性适中⑤容易获取有机溶剂沉淀法的影响因素1、温度2、pH值3、样品浓度4、中性盐浓度选择性变性沉淀法：选择一定的条件使溶液中存在的某些杂蛋白等杂质变性沉淀下来，而与目的物分开各种沉淀方法应用范围： 盐析法：多用于各种蛋白质和酶的分离纯化。
有机溶剂沉淀法：多用于生物小分子、多糖及核酸产品的分离纯化，也可用于蛋白质沉淀等电点沉淀法：用于氨基酸、蛋白质等两性物质的沉淀。
但单独应用较少，多与其它方法结合使用。
有机聚合物沉淀法：用于分离生物大分子。
选择性沉淀（热变性或酸碱变性沉淀）：多用于除去某些不耐热的和在一定pH值下易变性的杂蛋白结晶与沉淀相比 ：析出速度慢，溶质分子有足够时间进行排列，粒子排列有规则特点：只有同类分子或离子才能排列成晶体，因此结晶过程有良好的选择性。
结晶过程具有成本低、设备简单、操作方便，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。
影响结晶的因素：①溶液溶度②样品纯度③溶剂④pH⑤温度固定相：在色谱分离中固定不动、对样品产生保留的一相。
流动相：与固定相处于平衡状态、带动样品向前移动的一相保留时间：开始洗脱到峰值出现的时间保持时间：开始洗脱到峰值出现手机洗脱液的体积Rf=溶质的移动速率/流动相得移动速率正相色谱：固定相极性大于流动相反相色谱：固定相极性小于流动相离子交换剂的构成：水不溶性聚合物载体（载体骨架）共价结合在载体上的带电基团（固定电荷）静电结合在固定电荷上的反离子（交换离子）离子交换色谱原理：离子交换色谱是以离子交换剂为固定相，洗脱液为流动相的色谱分离操作，由于不同物质电荷性质、数量、强弱等不同，因而与离子交换剂的固定电荷静电吸引力不同，使得其在固定相、流动相分配不同，因此迁移速率不同而实现对混合物的分离影响离子交换选择性的因素：（1） 离子电荷数（化合价） （2） 离子水合半径（3） 离子电荷强弱离子交换剂预处理阴离子交换剂：酸－碱－酸 或 碱－酸阳离子交换剂：碱－酸－碱 或 酸－碱微滤基本原理：利用微孔滤膜的筛分作用，在膜两侧压力差的推动下，将悬浮液中尺寸大于0.1～10μm的不容性颗粒截留从而实现溶液的净化。
操作方式：常规过滤与错流过滤微滤膜的特性①孔径均一、过滤精度高；②孔隙率高、滤膜薄过滤速度快；③无介质脱落，卫生条件好。
超滤技术：基本原理与微滤相同操作方式：错流过滤超滤膜的特性：超滤膜的孔径不均一截留率：在透过的单位体积的溶剂中，未透过的溶质的量与这部分溶剂中溶质总量之比。
电渗析主要用于污水中重金属离子的去除、海水淡化、无盐水生产及蛋白脱盐微滤技术主要用于溶液的澄清、过滤出菌、菌微生物的检测超滤适用范围：蛋白质等生物大分子的分离和浓缩在微滤操作过程中，悬浮颗粒在膜表面沉积，造成膜的透过性能下降的现象称为膜污染引 起 膜 污 染 的 原 因 及 相 应 防止措施：a. 严重的浓差极化导致溶质在膜面析出沉淀————增大料液循环速度、或降低浓缩倍数b. 料液中的某些杂质能与膜表面通过氢键、疏水、静电等作用吸附在膜面或膜孔————预处理去除污染物；调节pH、加无机离子或溶剂消除作用力c. 微生物在膜表面生长，产生的代谢物粘附在膜表面————加防腐剂或抗生素抑制微生物生长微滤膜污染的防治改善膜的性能：采用亲水性好的膜减少蛋白的吸附；采用不对称膜，减少膜孔堵塞；料液进行预处理，去除污染物；采用错流过滤浓差极化：浓差极化：膜分离过程中，由于有溶剂透过膜，膜表面的浓度增高形成边界层，使得溶剂透过速度减缓的现象萃取——利用在互不相溶的两相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同实现不同物质分离的方法。
分配系数：在恒温恒压条件下，溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，在两相中的平衡浓度之比为常数k即分配系数。
萃取因子：分配在萃取相中的产物总量与萃余相中产物的比分配定律：反萃取：改变水相条件是蛋白质等大分子和小分子从有机相回到水相相比：萃取相的体积比上萃余相得体积。
多级错流萃取特点：回收率较高、但溶剂用量大、产物浓度低、能耗较大多级逆流萃取特点：萃取效率高，萃取相中目标产物浓度高单级萃取特点：操作简单、但对分配系数不大的产物分离时回收率低影响溶剂萃取的因素：（一）水相条件的影响（pH值、无机盐、溶剂性质、温度）（二） 有机溶剂的选择 （三）乳化现象乳状液——一种液体以细小液滴分散在另一种互不相溶的液体中所构成的分散体系，也称乳浊液。
类型——油包水（W/O）型和水包油（O/W ）型两大类去乳化方法：加热 稀释 离心 过滤 电解质 转型双水相萃取——利用生物物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行分离的过程特点(1) 条件温和，保留产物活性(2) 大分子及小分子萃取(3) 易于放大(4) 影响因素复杂(5) 成本高双水相体系的形成——高聚物不相容性1. 相图上方任意一点代表某一双水相体系的总的组成，配制双水相体系时按总组成配置，系线与双节线的交点分别表示上下相的组成2. 系线根据杠杆原则确定，不同的系线大致平行，因此确定一条系线后，可预测任意一种双水相的相比3. 同一系线上的点所表示的双水相体系，相比不同，但上下相组成相图，因此同一种蛋白在这些双水相体系中分配系数相同影响分配的因素1聚合物分子量:成相聚合物分子量越大，蛋白质在该聚合物中分配越少(2) 聚合物浓度影响（3）盐与缓冲液 A 盐离子的不均匀分配改变两相间电位差B 高盐浓度引起盐析效应 （4） pH（5） 温度的影响双水相萃取条件的摸索（1）绘制相图（浊点滴定）——确定体系组成与相比的关系 （2）固定一种聚合物浓度，改变另一种聚合物浓度，萃取目标蛋白，测定不同组成的双水相体系中蛋白的分配系数，确定分配系数最佳的体系（3） 维持体系不变，改变体系pH、无机盐浓度，选择最佳萃取的pH及无机盐浓度（4）根据相图，维持分配系数不变，调节相比超临界流体即温度高于Tc，压力大于Pc，而形成的一种特殊状态超临界流体特点：1. 密度与其液体状态接近，因而溶解能力好；2. 超临界流体温度高于临界温度，本质上还是气态，因而扩散快、黏度小；3. 物质在临界点附近密度随压力的变化非常剧烈，因而超临界流体溶解能力受压力调控超临界流体萃取特点：1.由于可被溶解物质分别释放，分离能力强 2.易于控制 3.能耗低 4.产物、溶剂容易回收 5.物溶剂残留 6.设备昂贵夹带剂的作用： 添加夹带剂即辅助溶剂，可增加物质的溶解度和萃取选择性反胶团萃取的特点：①成本低②选择性高③操作方便④放大容易⑤萃取剂 (反胶团相 )可循环利用⑥蛋白质不易变性等优点反胶团的形成过程及萃取原理： 将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，并使其浓度超过临界胶束浓度(CMC)，便会在有机溶剂内形成聚集体，这种聚集体称为反胶团在反胶束中，表面活性剂的非极性基团在外与非极性的有机溶剂接触，而非极性基团在内形成一个极性核，蛋白质及其他亲水性物质可进入此极性核被保留下来。