实验室常用分离技术原理及操作共23页文档
09生物工艺学第九章生物产品分离及纯化技术
超离心机
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9.4微生物细胞的破碎与分离
分类 珠磨法
机械法
作用机理 固体剪切作用 液体剪切作用
适应性 可达较高破碎率，可较大规模操 作，大分子目的产物易失活 可达较高破碎率，可较大规模操 作，不适合丝状菌和革兰氏阳性菌
要分离和提取胞内产物，就必须进行细胞破 对酵母菌效果较差，破碎过程升温 超声破碎法 液体剪切作用 碎，使目标产物释放转入液相，然后进一步分离、 剧烈，不适合大规模操作 纯化。细胞破碎的方法很多，一般按是否使用外 具有高度专一性，条件温和，浆液 酶溶法 酶分解作用 加力分为机械法和非机械法两类。 易分离，溶酶价格高，通用性差
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•9.1.2生物物质分离的一般步骤 生物分离技术笼统的四步骤：
◊ 预处理和固液分离：过滤和离心操作常用于此过程。 如果产物在细胞内，收集细胞后就还要进行细胞的破碎 和细胞碎片的分离。 ◊ 杂质粗分(初步分离)：用吸附和溶剂萃取等方法。 ◊ 纯化：通常利用色谱法、膜过滤法等。 ◊ 精制：获得最终产品，通常采用结晶法。大部分产品 还必须进行干燥处理。
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•9.23调节pH
pH值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值便可改变其过滤特性。蛋白质属两性电解质， 两性电解质在溶液中的pH值处于等电点时分子表面净电荷为 零，导致赖以稳定的双电层及水化膜的消弱或破坏，分子间 引力增加，溶解度最小。因此，调节溶液的pH，使两性溶质 的蛋白质溶解度下降析出。如味精生产中就是利用等电点 (pI＝3.22)沉淀法提取谷氨酸的。
国家十一五规划教材《生物工艺学》（邱树毅主编）配套课件
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• • • • • • • • • • 第一章 绪论 第二章 工业微生物菌种选育、制备与保藏 第三章 工业培养基及其设计 第四章 生物工艺过程中的无菌技术 第五章 生物反应动力学 第六章 发酵过程原理 第七章 生物反应器及生物工艺过程的放大 第八章 生物反应过程参数检测与控制 第九章 生物产品分离及纯化技术 第十章 生物产品工艺学及应用
精馏装置原理
精馏装置原理精馏是一种重要的化学分离技术，它在广泛的应用中起着重要的作用。
精馏的原理是利用不同成分在特定温度和压力下的升华和凝聚来分离混合物中的组分。
精馏通常通过特定的装置来实现。
一般而言，精馏可分为简单精馏和复杂精馏。
这两种方法主要的区别在于它们的原理和操作上的差异，以及其中复杂精馏具有更好的分离效果和应用范围。
以下是具体的原理及操作介绍。
1. 简单精馏原理简单精馏是最基础的精馏方法，它适用于分离具有较小沸点差异的混合物。
原理是将混合物加热并使其升华，然后在冷凝器中冷却并使其凝结。
这样就可以将混合物中的不同成分根据其沸点进行分离。
简单精馏要求混合物的沸点差异不能太大，一般应在25℃以下。
2. 简单精馏操作步骤简单精馏的操作步骤如下：（1）将混合物倒入精馏瓶中，并添加适量木炭或活性炭以减少杂质的影响。
（2）将精馏瓶连同冷凝器、配件和鼓风机装置等连接在一起。
（3）将精馏瓶内的混合物加热并使其升华，利用鼓风机将升华的气体引入冷凝器中。
（4）在冷凝器中通过冷却液使升华的气体冷却并凝固，分离出不同成分。
（5）将分离出的组分逐一收集，保存并进行后续检测。
3. 复杂精馏原理相比简单精馏，复杂精馏需要更加先进的设备和技术，可以分离不同沸点差异更大的混合物。
在现代工业及实验室中广泛使用的复杂精馏方法主要包括气相色谱法、液相色谱法、毛细管电泳法等。
这些方法都依赖于不同升华和凝聚速度的成分表现出不同的行为。
4. 复杂精馏操作步骤由于不同的精馏方法和设备有其固有的特征，因此复杂精馏方法的具体操作方法也略有不同。
以下是通用的几个步骤：（1）首先将混合物装入特定的精馏装置。
（2）启动加热器升温，并在适当的温度下保持一段时间。
（3）如果需要进行软件和硬件调整，则在采集过程中把控温度和压力等因素。
（4）根据需要，考虑使用特定的分离方法，例如液相色谱法、气相色谱法或毛细管电泳法，以获得更好的分离效果。
（5）根据原材料和需要目的，进行必要的分离收集。
配位化合物分离技术实验——了解配位化合物的分离与纯化技术及应用
了解配位化合物在 化学、生物和环境 等领域的应用
学会利用配位化合 物分离技术进行实 验操作和数据分析
理解配位化合物分 离技合物分离技术实验所需的材料包括：分离剂、吸附剂、洗脱剂等。 实验材料的选择应根据分离对象的不同而有所差异。 实验材料的质量和纯度对实验结果的影响至关重要。 在实验过程中，应严格控制实验材料的使用量和配比，以确保实验结果的准确性和可靠性。
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数据分析：对实验数据进行了统计 分析，得出了配位化合物的热力学 稳定性、反应速率常数等重要参数。
结论总结：根据实验结果，总结出 配位化合物分离技术的优缺点，以 及在实际应用中的适用范围。
实验结果：分离出 目标配位化合物， 数据记录准确
结果分析：通过对 比实验数据，分析 分离效果与影响因 素
催化剂：配位化合物可用作催化剂，加快化学反应速率，提高产物的选择性。
药物合成：配位化合物可用于药物合成中，控制药物的释放和吸收，提高药物的疗效和降低副 作用。
环保领域：配位化合物可用于处理工业废水中的重金属离子，降低其对环境的危害。
药物分析：配位化合物分离技术用于分离和检测药物中的微量元素
生物成像：利用配位化合物分离技术提取生物体内的标记物，实现生物成像 疾病诊断：通过配位化合物分离技术检测生物样本中的标志物，辅助疾病诊断
实验结果分析：对实 验结果进行分析，比 较不同分离方法的优 缺点，总结实验经验。
实验过程中应及时记录数据 数据应准确无误，避免涂改 实验结束后，对数据进行整理和分析 数据处理时应注意误差分析和统计方法的使用
实验数据记录：准确记 录实验过程中的各项数 据，包括配位化合物的 含量、分离效率等。
结果处理：对实验数 据进行处理和分析， 计算分离效率、回收 率等指标。
常见病原菌分离方法
常用的几种典型的病原菌分离方法1．斑点病原菌的分离从病斑部分切取每边3～5 mm的小块组织，在70％酒精中浸数秒钟后，移入0.1％的升汞水溶液中处理3～5 min，以灭菌水冲洗3次，移置培养皿的培养基中，然后培养。
2．维管束组织内病原菌的分离从根茎维管束组织分离病菌，可先将寄主病部表面用70％酒精擦拭消毒，将表皮组织用灭菌的解剖刀削去，然后切取其中小块变色的维管束组织，用升汞或漂白粉液消毒后。
，用灭菌水冲洗几次，移置培养基面上。
3．根腐病病原菌的分离根腐或基腐病的分离，由材料的大小决定。
材料小的可仿照斑点病的分离法，材料大的则可以用维管束组织内病原的分离法。
4．肉质组织中病原菌的分离多肉的根、茎及果实等，可以采用维管束组织内病菌分离法除去表面组织，切取小块病组织分离。
如有杂菌感染可采用“直接接种”法，待出现症状后，用此法再行分离。
5．种子内病原菌分离将整个种子或者种子的一部分进行表面消毒(升汞或漂白粉)，用灭菌水洗涤后，移置培养基上。
6．孢子分离法能产生大量孢子的病菌如青霉素、链格孢等，则可配制成孢子悬浮液以稀释法或划线法分离之。
7、土壤带菌分离法为了研究一些真菌在土壤中存活和分布的情形，从有病的土壤中分离它们是必要的。
分离方法是将土壤取出少许，配制成悬浮液，然后用稀释法或划线法分离。
附录2 真菌单孢子分离技术一、目的要求了解单孢分离技术的基本原理，掌握简便实用的单孢分离方法。
二、基本原理单孢分离的方法很多，如振落法、稀释法和直接挑取法。
振落法和稀释法的共同点都是采用某种方法，使真菌孢子较稀疏地分散在水琼脂平板上，然后在显微镜下检查寻找在水琼脂平板表面的单个孢子，一旦找到理想的单个孢子，就通过无菌操作将其(连同一部分培养基)移植到PDA斜面培养基上，置适温下培养，形成的菌落即为单孢系菌株。
直接挑取法是在实体解剖镜下直接挑取单个孢子进行分离纯化的方法。
三、材料、用具与仪器1．材料(依本地资源情况进行选择，下列材料供参考)(1) 稻瘟病叶、病节、病穗颈(Pyricolaria oryzae)。
蛋白质核酸沉淀分离技术
优点
操作简便，成本低。
缺点
分辨率较低，只能分离一种核酸。
聚合物沉淀法
原理
利用高分子聚合物将核酸从蛋白质等其他细胞组分中沉淀 出来。
优点
操作简便，对设备要求不高。
步骤
将细胞破碎后的混合物加入离心管，然后加入聚合物溶液 ，进行离心或搅拌，核酸会与聚合物结合形成沉淀，而蛋 白质等其他组分则留在上清液中。
将细胞破碎后的混合物加入离 心管，然后加入氯化铯溶液， 形成密度梯度，进行离心，核 酸会沉降到管底，而蛋白质等 其他组分则浮在上方。
分辨率高，可同时分离多种核 酸。
操作复杂，需要精密的设备。
密度梯度离心法
原理
利用连续的密度梯度将核酸与蛋白质等其他细胞组分分开。
步骤
将细胞破碎后的混合物加入离心管，然后加入密度梯度介质，进行离 心，核酸会沉降到管底，而蛋白质等其他组分则浮在上方。
样品特性
考虑样品的性质和组成，如蛋白质和核酸的分子 量、电荷密度和溶解度等。不同分离方法对不同 特性的蛋白质和核酸的分离效果可能有所不同， 因此需要根据实际情况进行选择。
实验条件
考虑实验室的条件和资源，如设备、空间和预算 等。如果实验室具备离心机和适当的离心管，则 可以选择离心法；如果实验室空间较为紧张，则 可能需要选择操作更为简便的方法。
总结词
其他不常用的蛋白质沉淀分离技术。
详细描述
除了上述三种常用的蛋白质沉淀分离技术外，还有一些不常用的蛋白质沉淀分离技术，如等电点沉淀 法、金属离子沉淀法、免疫沉淀法等。这些方法各有特点，但使用时需根据具体情况选择合适的分离 技术。
03
核酸沉淀分离技术
氯化铯不连续梯度离心法
原理
步骤
【生物化学】第八章 蛋白质的分离纯化
㈤、凝胶过滤层析技术
⒈ 基原理
概念（排阻层析，分子筛层析）： 当生物大分子通过装有凝胶颗粒 的层析柱时，根据它们分子大小 不同而进行分离的技术。 原理：凝胶颗粒内部具有多孔网 状结构，被分离的混合物流过层 析柱时，比凝胶孔径大的分子不 能进入凝胶孔内，在凝胶颗粒之 间的空隙向下移动，并最先被洗 脱出来； 比网孔小的分子能不同程度的自 由出入凝胶孔内外，在柱内经过 的路程较长移动速度较慢，最后 被洗脱出来。
⒊ 分配纸层析
纤维素吸附的水是固定相，展层用的有 机溶剂是流动相
层析时混合氨基酸在这两相中不断分配， 使他们分布在滤纸的不同位置上。
此项技术可用于氨基酸成分的定量定性 测定。
⒊ 分配纸层析
操作：点样→展层→显 色用茚三酮显色时，得到 一个滤纸层析谱。 定义：原点到氨基酸停 留点的距离与原点至溶剂 前沿之比称为Rf值。 只要把溶剂系统、温度、 滤纸型号等条件确定，则 每一种氨基酸的Rf值是一 个确定值。
⒊ 分析型超速离心机
XL-A分析型超速离 心机 主要技术指标： 检测波长范围 200nm800nm 转子最大转速 40000RPM
什么是酶的活性中心？ 三维结构上比较接近的少数特异的氨基酸残基参与底物的 结合与催化作用，这一与酶活力直接相关的区域称酶的活 性部位。 在很多酶的活性中心均有His残基参与，原因是什么? 酶蛋白分子中组氨酸侧链咪唑基pK值为6.0-7.0，在生理条 件下，一半解离，一半不解离，因此既可以做质子供体，也 可以做质子受体，可以作为广义酸碱共同催化反应。 胰凝乳蛋白酶活性中心的催化三联体是指哪三种氨基酸？
⑵ 按两相所处的状态分类 流动相有两种状态：
*液体作为流动相 *气体作为流动相 固定相也有两种状态： *固体吸附剂作为固定相 *以吸附在固体上的液体作为固定相
实验室常用分离技术原理及操作
实验室常用分离技术原理及操作实验室中常用的分离技术包括离心法、层析法、电泳法、过滤法和蒸馏法等。
下面对这些常用的分离技术原理及操作进行详细介绍。
1.离心法离心法是利用离心机的离心力，将混合物中的组分按照不同密度分离开来的一种分离技术。
其原理是根据组分的密度差异来分离。
操作步骤如下：(1)将待分离的混合物均匀地倒入离心管中。
(2)将离心管盖紧，并放入离心机中。
(3)启动离心机，使之以一定的转速旋转一定时间。
(4)停止离心机并取出离心管。
(5)将管内上清液或下沉物取出即可。
2.层析法层析法是基于不同物质在固定相和移动相之间分配系数不同而实现分离的方法。
原理是通过移动相在固定相上的运动，使不同成分在两相之间分配，从而分离出不同组分。
操作步骤如下：(1)准备好层析柱，并充填固定相。
(2)将待分离的混合物溶解于适当的移动相中。
(3)在层析柱中加入适当的移动相，待流速稳定后，开始加样。
(4)加样后，根据不同组分的分配系数，它们在固定相和移动相之间的分配程度不同，从而实现分离。
(5)收集流出的组分，并进行后续分析或操作。
3.电泳法电泳法是将带电粒子在电场作用下进行运动而实现分离的方法。
根据带电粒子的运动方式和性质的不同，电泳法可以分为凝胶电泳、毛细管电泳和等电点电泳等不同类型。
以凝胶电泳为例，操作步骤如下：(1)准备好电泳槽和凝胶。
(2)在凝胶中形成电泳孔。
(3)将样品与适当的电泳缓冲液混合后，加载在电泳孔中。
(4)打开电源，开启电场，使带电的样品分子在电场作用下进行运动。
(5)根据带电粒子的大小和电荷以及凝胶孔道的大小，不同的组分将以不同的速度迁移，从而实现分离。
4.过滤法过滤法是通过孔隙较小的过滤介质，如滤纸、滤膜或滤芯等，将混合物中的固体颗粒或大分子物质与溶液分离的方法。
操作步骤如下：(1)准备好过滤介质并装入过滤设备中。
(2)将混合物倒入过滤设备中。
(3)混合物中的液体部分通过过滤介质，而固体颗粒或大分子物质被截留在过滤介质上。
实验三十四植物叶绿体色素的提取、分离、表征及含量测定
实验三十四植物叶绿体色素的提取、分离、表征及含量测定摘自王尊本主编,综合化学实验(第二版),第226-244页,北京:科学出版社,2007年9月。
实验三十四植物叶绿体色素的提取、分离、表征及含量测定[1-27]一、叶绿体色素的提取(一) 实验目的1)掌握有机溶剂提取叶绿体色素等天然化合物的原理和实验方法。
2)了解皂化-萃取提取胡萝卜素的原理。
3)了解1,4-二氧六环沉淀法提取叶绿素的原理。
(二) 实验原理植物光合作用是自然界最重要的现象,它是人类所利用能量的主要来源。
在把光能转化为化学能的光合作用过程中,叶绿体色素起着重要的作用。
高等植物体内的叶绿体色素有叶绿素和类胡萝卜素两类,主要包括叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素四种。
它们所呈现的颜色和在叶绿体中含量大约比例见表34.1。
表34.1 高等植物体内叶绿体色素的种类、颜色及含量项目叶绿素类胡萝卜素叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素叶黄素颜色蓝绿色黄绿色橙黄色黄色在叶绿体内各色素含量比例 3 1 2 13 1 叶绿素chlorophylls是叶绿酸的酯,它在植物进行光合作用中吸收可见光,并将光能转变为化学能。
叶绿素是植物进行光合作用所必需的催化剂。
在绿色植物中叶绿素主要以叶绿素a(C55H72O5N4Mg)和叶绿素b(C55H70O6N4Mg)两种结构相似的形式存在,其差别仅是叶绿素a中一个甲基被叶绿素b中的甲酰基所取代。
叶绿素的基本结构见图34.1。
在叶绿素分子结构中含有四个吡咯环,它们由四个甲烯基联结成卟啉环,在卟啉环中央有一个镁原子,它以两个共价键和两个配位键与4个吡咯环的氮原子结合成内配盐,形成镁卟啉。
在叶绿素分子中还有两个羧基,其中一个与甲醇酯化成COOCH3,另一个与叶绿醇酯化成COOC20H39长链。
类胡萝卜素carotenoids是一类不饱和的四萜类碳氢化合物(例如胡萝卜素,carotenes,或它们的氧化衍生物(例如叶黄素类,xanthophylls。