生化分离工程期末考试复习资料

生化分离工程期末考试复习资料

第一章

1、什么是生物分离工程？生化分离工程：也称生物技术下游加工过程（Downstream Processing），从发酵液或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。

2、生物产品不同于化工产品的特点（发酵液特点）。A:①产物浓度低的水溶液②组分复杂③产物稳定性差，大分子，小分子④质量要求高

3、生化分离下游加工过程的一般流程及各流程所包含单元操作。①发酵液的预处理与固液分离（絮凝，离心，过滤，微过滤）②细胞破碎技术（球磨，高压匀浆，冷冻破碎、化学破碎技术）③初步纯化技术（产物提取）（盐析法，有机溶剂沉淀，化学沉淀，大孔吸附树脂，膜分离技术）④高度纯化技术（产物精制）（各类层析，亲和，疏水，聚焦，离子交换，凝胶层析）⑤成品加工（喷雾干燥，气流干燥，沸腾干燥，冷冻干燥，结晶）

4、生物下游加工过程的选择准则

①步骤少②次序合理：a应选择不同分离纯化机理的方法联合使用：b应首先选择能除去含量最多杂质的方法：c应尽量选择高效的分离方法：；d应将最费时、成本最高的分离纯化方法安排在最后阶段

③产品规格：用成品中各类杂质的最低存在量来表示，它是确定纯化要求的程度及由此而产生的下游加工过程方案选择的主要依据（注射，非注射，去除热原质）；

④生产规模：琼脂糖凝胶、冷冻干燥

⑤物料组成：丝状菌——适合过滤，不适合中空纤维膜

⑥产品形式：固体适当结晶；液体适当浓缩

⑦产品稳定性：调节操作条件，使由于热、pH值或氧化所造成的产品降解减少到最低程度。如蛋白质的巯基容易氧化，使用抗氧化剂；

⑧物性：溶解度、分子电荷、分子大小、功能团、稳定性、挥发性

⑨危害性：溶剂萃取；基因工程菌发酵；干燥过程的防护和粉尘排放；固定化过程溴化氰。

⑩废水处理：BOD、COD

第二章

1、发酵液为什么要预处理（目的）？有哪些方法？以及各方法的原理。A、促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率：?改变发酵液的物理性质降低液体黏度；?相对纯化，去除发酵液中的部分杂质以利于后续各步操作；?尽可能使产物转入便于后处理的一相中（1）加热法a）加热降低液体粘度；b）加热使蛋白质变性凝固，去除杂蛋白

（2）调节悬浮液的pH值pH值直接影响发酵液中某些物质的电荷性质，适当调节pH值可改善其过滤特性。（3）加入惰性助滤剂a) 助滤剂是一种颗粒均匀，质地坚硬，

不可压缩的粒状惰性物质；b)在发酵液中加入固体助滤剂，则菌体可吸附于助滤剂微粒上，助滤剂就作为胶体粒子的载体，均匀地分布于滤饼层中，降低了滤饼的可压缩性，使滤饼疏松，减小了过滤阻力，使过滤介质堵塞现象得减轻，易于过滤。c)既能使悬浮液中幼小颗粒状胶态物质截留在格子骨架上，又能使清液有流畅的沟道，能大大提高过滤能力和生产效率，改善滤液澄清度，降低过滤成本。（4）加入反应剂加入某些不影响目标产物的反应剂，可消除发酵液中的一些杂质对过滤的影响，从而提高过滤速度。（5）发酵液的相对纯化A高价无机离子（Ca2+、Mg2+、Fe2+）Ca2+ ——草酸、草酸钠→形成草酸钙沉淀（注意回收草酸）；Mg2+——三聚磷酸钠→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物；Fe2+ ——黄血盐，→普鲁士兰沉淀B杂蛋白：沉淀法；变性法；吸附法（6）凝聚和絮凝①凝聚：胶体粒子在中性盐促进下脱稳相互聚集成大粒子（1mm）大小块状凝聚体的过程。②絮凝：大分子聚电解质将胶体粒子交联成网状，形成10mm 大小的絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。

2、什么是絮凝、混凝？常用的絮凝、混凝剂有哪些？答：见上

A）混凝：首先加入无机电解质，使悬浮粒子脱稳而凝聚，然后，再加入絮凝剂。凝聚作用为絮凝剂的架桥创造了良好的条件，从而提高了絮凝效果。这种包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。B）常用絮凝剂：按来源可分为四类：人工合成有机高分子聚合物；天然有机高分子聚合物；无机高分子聚合物；微生物絮凝剂

根据活性基团在水中解离情况不同：阴离子型（含有羧基) ；阳离子型（含有胺基）；

非离子型。凝聚剂：硫酸铝 Al

2(SO

4

)

3

?18H

2

O（明矾）；氯化铝 AlCl

3

?6H

2

O;三氯化铁 FeCl

3

;

硫酸亚铁 FeSO4·7H2O ；石灰；ZnSO

4；MgCO

3

3、固液分离的方法有哪些？过滤操作的一些基本设备及其原理，离心分离碟片机工作原理答：固液分离方法主要是过滤和离心。1）按操作方式分类：间歇过滤机、连续过滤机

按操作压强差分类：压滤、吸滤和离心过滤2）典型过滤设备：a实验室用抽滤装置：压差作为推动力b板框压滤机（间歇操作）：板框压滤机的过滤推动力来自泵产生的液压或进料贮槽中的气压；c真空过滤机（连续操作）：真空过滤设备以大气与真空之间的压力差作为过滤操作的推动力。d过滤式离心机：(转动离心)3）碟片式离心机工作原理（好好看看）

悬浮液由位于转鼓中心的进料管加入转鼓，从碟片外缘进入碟片间隙内缘流动。由于碟片的高速旋转，便产生了惯性离心力，其中密度较大的固体颗粒在离心力作用下沉降到碟片上形成沉渣（或液层）。沉渣沿碟片表面滑动而脱离碟片并积聚在转鼓内直径最大的部位。液体则由于密度小，在后续液体的推动下沿着碟片的隙道向转子中心流动，然后沿中心轴上升，从套管中排出，达到分离的目的。

第三章

1、细菌细胞壁的基本结构？哪些易破碎？答：

2、一般的细胞破碎方法及其原理，和基本特点（并且适用于何情况）？

3、什么是包含体？包含体的分离、纯化路线？答：A、（1）包含体形成的原因：主要是高水平表达的结果①在高水平表达时，新生肽链的聚集速率一旦超过蛋白正确折

叠的速率就会导致包含体的形成。（（2）包涵体表达形式的优点：a能简化外源基因表达产物的分离操作

b能在一定程度上保持表达产物的结构稳定性c使宿主细胞免受有毒性的外源蛋白的伤害。

B、包含体获取路线1、机械破碎→离心提取包涵体→加变性剂溶解→除变性剂复性

2、机械破碎→膜分离获得包涵体→加变性剂溶解包涵体→除变性剂复性

3、化学破碎（加变性剂）→离心除细胞碎片→除变性剂复性

第四章

1、什么是膜分离技术？答：利用膜的选择性，以膜的两侧存在的能量差作为推动力，允许某些组分透过而保留混合物中其它组分，从而达到分离目的的技术。

2、膜的分类（根据膜结构）答：a、对称性膜：又称为均质膜，各向同性膜，膜两侧截面的结构及形态相同，且孔径与孔径分布也基本一致的膜。b、不对称膜：指膜的化学结构或物理结构随膜的部位而异，即各向异性的膜。c、复合膜：：在多孔支撑层上覆盖一层不同材料的致密皮层构成。复合膜也是一种对称膜

3、膜技术分类（根据推动力不同），各分类里单元操作概念答：根据推动力不同，分为

以静压力差为推动力的过程：微滤、超滤、纳滤、反渗透；以蒸气分压差为推动力的过程：膜蒸馏、渗透蒸发；以浓度差为推动力的分离过程：渗析；以电位差为推动力的膜分离过程：电渗析。

4、膜过滤装置类型？各自特点是什么？答：①平板式：优点: 结构紧凑、简单，能承受高压；保留体积小，你通过能稳定，工艺简单缺点: 投资费用大，浓差极化严重，易堵塞，单位体积中所含过滤面积较小②卷式（螺旋式）：优点: 单位体积中所含过滤面积大，换新膜容易，价格低缺点: 料液需预处理，压力降大,易污染,清洗困难③管式：优点：易清洗，无死角，耐高压，适宜于处理含固体较多的料液，单根管子可以调换缺点: 保留体积大，单位体积中所含过滤面积较小，压力降大，成本高④中空纤维式:优点: 保留体积小，单位体积所含过滤面积大，可以逆洗，操作压力较低，动力消耗较低，价格低缺点: 料液需要预处理，单根纤维损坏时需调换整个模件，易堵塞，不易清洗

5、表征膜性能的参数有哪些？答：a水通量：一定条件下（一般压力为0.1MPa，温度为20℃）通过测量透过一定纯水所需的时间测定。b孔的性质（孔径、孔分布、孔隙度）c截断分子量（MMCO）：相对于一定截留率(通常为90％或95％)的分子量d抗压能力e pH适用范围

f对热和溶剂的稳定性

6、什么是浓差极化？什么是凝胶极化？答：1、浓差极化：在分离过程中，料液中溶剂在压力驱动下透过膜，大分子溶质被带到膜表面，但不能透过，在膜表面与临近膜面区域浓度越来越高，产生膜面到主体溶液之间的浓度梯度，形成边界层，这种膜面溶质浓度高于主体浓度的现象称为浓差极化。2、凝胶极化：当膜表面的溶质浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层；当分离含有菌体、细胞或其他固形成分的料液时，也会在膜表面形成凝胶层，这种现象称为凝胶极化。

7膜污染是怎么造成的？如何清除和有效防止膜污染？答：A、（1）膜的污染大体可分为沉淀污染、吸附污染、生物污染（2）处理物料中的微粒，胶体或溶质大分子与膜存在物理化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附，沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。（浓差极化加剧了膜污染）B、减轻膜污染的方法①预处理：预先处理使膜发生变化的因素。②选择合适的抗污染

的膜材料，改变膜的性质③改善操作条件④开发抗污染的膜C、膜污染的清洗方法物理清洗(①机械刮除; ②冲洗及浸泡)：借助液体流动产生的机械力将膜面上的污染物冲刷掉。化学清洗：根据所形成的附着层的性质，采用合适的化学试剂清洗。选择化学清洗剂要注意三点：1．要尽量判别是何种物质引起污染；2．清洗剂要不致于对膜或装置有损害，

8、膜分离操作方式，各自特点？答：1、开路式操作：料液一次性通过组件，透过液的体积非常少，回收率低，要求非常大的膜。仅用于浓差极化效应忽略不计和流动速率要求不高的情况。2、间歇式操作：截留需回流进料罐中，以达到循环的目的。这是

浓缩一定量物质的最快方法。要求的膜面积小，在整个操作时间内的平均浓度要低得多，平均通量较高，所需膜面积较小，装置简单，成本较低。但需要较大的储槽，适用于规模较小，药物和生物制品中。3、进料和排放式操作（连续式操作）特点：产品在系统

中停留时间较短，对热敏或剪切力敏感的产品有利，容易实现自动化，主要用于大规模生产，如奶制品工业中。连续操作中，级数愈多，则所需的总膜面积就愈小。

第五章

1、萃取、反萃取等的基本概念答：①萃取：利用溶质在互不相溶的两相之间分配

系数的不同而使溶质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中，从而得到纯化或浓缩的方法。

②反萃取：溶质从萃取剂转移到反萃剂的过程。③料液：在溶剂萃取中，被提取的溶液；

④溶质：其中欲提取的物质；⑤萃取剂：用以进行萃取的溶剂；⑥萃取液：经接触分离后，大部分溶质转移到萃取剂中得到的溶液；⑦萃余液：被萃取出溶质的料液。

2、什么是分配定律？其使用条件？答：分配定律：是指在一定温度、压力下，溶

质分子分布在两个互不相溶的溶剂里，达到平衡后，如果其在两相中的相对分子质量相等，则它在两相中的平衡浓度之比为一常数Ko，这个常数称为分配常数，即： K o＝萃取相浓度/萃余相浓度＝X／Y

注：液液萃取是以分配定律为基础。分配系数表征萃取剂对溶质的萃取能力。

应用条件：(1)稀溶液；(2)溶质对溶剂之互溶度没有影响；(3)必须是同一种分子

类型，即不发生缔合或离解。

3、pH对弱电解质萃取的效率有何影响？答：水相pH值对弱电解质分配系数具有

显著影响。物理萃取时，弱酸性电解质的分配系数随pH值降低而增大，弱碱性电解质

随pH值降低而减少。

4、发酵液乳化现象产生原因及影响？如何消除？②发酵液中的乳化现象主要是由

蛋白质和其它固体颗引起的乳化，构成型式为o/w型。这一方面是由于蛋白质分散在两相界面，形成无定形黏性膜起保护作用，另一方面，发酵液中存在着一定数量的固体粉末，对已产生的乳化层也有稳定作用。在形成乳化的过程中，一定存在某种表面活性物

质③HLB亲水亲油平衡值：表示表面活性剂亲水性的一个参数，可理解为表面活性剂分子中亲水基和憎水基之间的平衡数值。a、HLB=（亲水基部分的相对分子质量/表面活性剂的相对分子质量）*100/5b、HLB=3-6油包水型乳化剂；LB=8-15水包油型乳化剂。④影响：两种夹带,a发酵液废液中（萃余相）夹带有机溶剂微滴，造成发酵单位的损失，使目标产物受到损失。b溶剂相（萃取相）中夹带发酵液微滴，给以后的精制造成困难。

5、什么是液膜萃取？包括哪些组成？答：①它是一种以具有选择透过性的液态膜

为分离介质,以浓度差为推动力的液体混合物的膜分离操作。它与溶剂萃取的传质机理

虽然不同，但都属于液-液系统的传质分离过程。②液膜分离涉及三种液体：a、通常将含有被分离组分的料液作连续相，称为外相；b、接受被分离组分的液体，称为内相；c、成膜的液体处于两者之间，称为膜相。在液膜分离过程中，被分离组分从外相进入膜相，再转入内相，浓集于内相。

6、液膜分离的机理是什么？液膜分离有哪些类型？答：A液膜分离的传质机理，

按液膜渗透中有无流动载体分为两类：无流动载体液膜分离机理；有载体液膜分离机理1、无流动载体液膜①选择性渗透：即单纯靠待分离的不同组分在膜相液中的溶解度和

扩散系数的不同导致透过膜的速度不同来实现分离的。②滴内化学反应（Ⅰ型促进迁移）：2、载体液膜分离①膜相化学反应（Ⅱ型促进迁移）：在膜相加入可与目标产物发生可逆化学反应的萃取剂S，目标产物与该萃取剂在膜相的料液一侧发生正向反应生成中间产物。此中间产物在浓差作用下扩散到膜相的另一侧，释放了目标产物。载体输送分为两种：反向迁移（即供能物质与目标溶质迁移方向相反）；同向迁移（即供能物质与目标溶质迁移方向相同。）

7、液膜分离的基本操作过程有哪些？答：1、制备液膜： 2、液膜萃取3、澄清分离4、破乳： a、化学破乳 B、静电破乳

8、什么是胶束、反胶束？什么是反胶束萃取？反胶束萃取的影响因素有哪些？答：

A、胶束：表面活性剂的极性头朝外，疏水的尾部朝内，中间形成非极性的“核心”。

在此核心可以溶解非极性物质。反胶束：向有机溶剂中加入表面活性剂，当表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度时，其在有机溶剂中也会形成胶束。是两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水性基团自发地向内聚集而成的，内含微小水滴的，空间尺度仅为纳米级的集合型胶体——反胶团。B、反胶团萃取的本质仍是液-液有机溶剂萃取，但与一般有机溶剂萃取所不同的是，反胶团萃取利用表面活性剂在有机相中形成的反胶团，从而在有机相内形成分散的亲水微环境；使生物分子在有机相（萃取相）内存在于反胶团的亲水微环境中，消除了生物分子，特别是蛋白质类生物活性物质难于溶解在有机相中或在有机相中发生不可逆变性的现象。C、影响因素：1、水相pH值对萃取的影响；2、盐浓度；3、盐种类对萃取的影响；4、表面活性剂种类的影响；5、表面活性剂浓度的影响；6、助表面活性剂的影响；7、有机溶剂的影响；8、温度的影响

9、什么是超临界流体？它有哪些性质？简述超临界萃取的原理。答：1、超临界流体：当一种流体处于其临界点以上的的温度和压力时，物质处于既非液体也非气体的超临界状态，称之为超临界流体。a、超临界流体具有气体和液体之间的性质，且对许多

物质均具有很强的溶解能力，分离速率远比液体萃取快，可以实现高效的分离过程。b、特点：密度接近液体－－萃取能力强；粘度接近气体－－传质性能好2、用SCF作萃取

剂时，是在临界点附近，压力和温度微小的变化都可以引起流体密度很大的变化，并相应地表现为溶解度的变化。因此，可以利用压力、温度的变化来实现萃取和分离的过程。在较高压力下，将溶质溶解于流体中，然后降低流体溶液的压力或升高流体溶液的温度，使溶解于超临界流体中的溶质因密度下降，溶解度降低而析出，从而实现特定溶质的萃取。

10、超临界萃取的主要流程。答：超临界流体萃取的过程是由萃取阶段和分离阶段组合而成的。

11、什么是双水相萃取？它有哪些优点？包括哪些类型？答： 1、双水相的形成：双水相现象是当两种聚合物或一种聚合物与一种盐溶于同一溶剂时，当聚合物或无机盐浓度达到一定值时，就会分成不互溶的两相。2、双水相萃取与水-有机相萃取的原理相似,都是依据物质在两相间的选择性分配。①当萃取体系的性质不同时,物质进入双水相体系后,使其在上、下相中的浓度不同。K= C上/ C下；其中K为分配系数，C上和C 下分别为被分离物质在上、下相的浓度。②分配系数K等于物质在两相的浓度比,由于各种物质的K值不同,可利用双水相萃取体系对物质进行分离。3、优点①使固液分离和纯化两个步骤同时进行，一步完成；②操作条件温和；③生物活性蛋白质在两相中不会失活，且以一定比例分配于两相中。④两相的界面张力小，两相易分散，分相时间短,⑤目标产物有较高的收率。⑥双水相分配技术易于连续化操作，处理量大，适合工业应用。4、双水相体系的类型A、两种非离子型聚合物B、非离子型聚合物-聚电解质C、两种聚电解质D、聚合物-无机盐

第六章

1、蛋白质胶体稳定的原因有哪些？答：①水化层：由于胶粒表面的水化作用，形成了水化层，也能阻碍直接聚集。水化膜主要是伴随胶粒带电而引起，一旦ζ电位降低或消失，水化层也会随之减弱或消失。②静电排斥：产生电排斥作用，阻止了粒子的聚集。ζ电位越大，电排斥作用就越强，胶粒的分散程度也越大。

2、常用的蛋白质陈定方法有哪些？各自有什么原理？答：（1）盐析：1.高浓度盐离子使蛋白质表面双电层厚度降低，静电排斥作用减弱，从而相互靠拢；2.中性盐比蛋白质具更强的亲水性，因此将与蛋白质争夺水分子，使蛋白质脱去水化膜，疏水区暴露，由于疏水区的相互作用导致沉淀；

（2）等电点沉淀：当溶液pH值为蛋白质的等电点时，分子表面的净电荷为零，导致蛋白质表面双电层和水化膜的削弱或破坏，分子间引力增加，形成蛋白质聚集体，进而产生沉淀。（3）有机溶剂沉淀：1、降低了溶质的介电常数，使溶质之间的静电引力增加，从而出现聚集现象，导致沉淀。2、由于有机溶剂的水合作用，降低了自由水的浓度，降低了亲水溶质表面水化层的厚度，降低了亲水性，导致脱水凝聚。（4）非离子型聚合物沉淀法：①聚合物的作用认为与有机溶剂相似，能降低水化度，使蛋白质沉淀。②聚合物的空间排斥作用使蛋白质被迫挤靠在一起而引起沉淀。（5）聚电解质沉淀法：①低分子量聚电解质：蛋白质分子的相反电荷与聚电解质结合，形成一个多分子络合物，当络合物超过游离蛋白质的溶度极限值时，就发生沉淀；②高分子量聚电解质：加入聚电解质的作用和絮凝剂类似，是在蛋白质之间起架桥作用，同时还兼有一些

盐析和降低水化等作用。（6）高价金属离子沉淀法：一些高价金属离子对沉淀蛋白质很有效。某些金属离子可与蛋白质分子上的某些残基发生相互作用而使蛋白质沉淀。（7）热沉淀法：在较高温度下，热稳定性差的蛋白质将发生变性沉淀。利用这一现象，可根据蛋白质间的热稳定性的差别进行蛋白质的热沉淀，分离纯化热稳定性高的目标产物。

第七章

1、吸附的类型有哪些？各自有何特点？答：吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。

①物理吸附：特点：选择性差、吸附快，所需活化能低、单层或多层②化学吸附；特点：选择性较高，吸附慢，所需活化能高，单层③离子交换吸附：特点：在吸附剂与溶液间发生离子交换，即吸附剂吸附离子后，它同时要放出等当量的离子于溶液中，离子的电荷是交换吸附的决定因素，离子所带电荷越多，它在吸附剂表面的相反电荷点上的吸附力就越强，电荷相同的离子，其消化半径越小，越易被吸附。

2、常用的吸附剂有哪些种类？答：天然吸附剂：如硅藻土、白土、天然沸石等；人工制作吸附剂：如活性炭、活性氧化铝、硅胶、合成沸石分子筛、有机树脂吸附剂等。

3、什么是吸附等温线？常见到吸附等温线有哪几种？答：A、当固体吸附剂与溶液中的溶质达到平衡时，其吸附量m应与溶液中溶质的浓度和温度有关。当温度一定时，吸附量只和浓度有关，即 q*= =f(c)——吸附等温线。表示平衡吸附量，并可用来推断吸附剂结构、吸附热和其他理化特性。B、1、亨利型（Henry）吸附平衡：2、弗兰德里希（Freunlich）经验方程：3、朗格谬尔（Langmuir）吸附等温方程：

4、什么是离子交换树脂？常用的有哪些？各自的适用范围？答：1、离子交换树脂是能在水溶液中交换离子的固体，其分子可以分成二部分：

①不能移动的多价高分子基团，构成具有三维空间立体结构的网络骨架，不溶于酸、碱和有机溶媒，化学稳定性良好；②联接在骨架上的功能基团，功能基团上携带有可移动的离子，称为活性离子，它们在树脂骨架上自由进出，可以与溶液中的同性离子因为与树脂的亲和力不同而发生离子交换现象。注：功能基团和活性离子带有相反电荷（活性离子——反离子） 2、常用的离子交换树脂：①强酸性阳离子交换树脂：活性基团是强酸性基团，如-SO3H（磺酸基）、-CH2SO3H（次甲基磺酸基）；特点：由于是强酸性基团，电离程度不受外界溶液pH的影响，使用时没有限制。②弱酸性阳离子交换树脂：

活性基团是强酸性基团，如-COOH, -OCH

2COOH, C

6

H

5

OH等弱酸性基团；特点：电离程度

小，其交换性能和溶液的pH有很大关系。在酸性溶液中几乎不能发生交换反应，交换能力随pH升高而增加。③强碱性阴离子交换树脂：活性基团为强碱性基团。特点：由于是强碱性基团，电离程度不受外界溶液pH的影响，使用时没有限制。④弱碱性阴离子交换树脂：活性基团为弱碱性基团，如伯胺-NH2或仲胺=NH，碱性较弱；

特点：交换性能受pH的影响较大，通常在pH小于7的溶液中使用。

5、两种类型树脂答：按骨架材料不同：①聚苯乙烯树脂：骨架都是合成树脂的多孔弹性颗粒，通常是苯乙烯和二乙烯苯共聚而成的聚苯乙烯树脂。

主要应用在无机离子交换（水处理、金属回收）和有机酸、氨基酸、抗生素等生物小分子的回收、提取方面。不适用于蛋白质等生物大分子的分离提取。原因：由于其疏

水性高，可使蛋白质变性；交联度大、孔隙小，阻碍大分子物质的进入。②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、对生物大分子无致变性作用。

6、常用的吸附单元操作有哪些？各优有缺点？答：1、固定床吸附操作。优点：流体在介质层中基本上呈平推流，返混小，柱效率高。缺点：无法处理含颗粒的料液，因会堵塞床层，造成压力降增大而最终使操作无法进行。2、膨胀床吸附操作。与固定床相比，膨胀床吸附可直接处理菌体发酵液或细胞匀浆液，回收其中的目标产物，从而可节省离心或过滤等预处理过程，提高目标产和收率，降低分离纯化成本。3、流化床吸附操作。优点：A压降小，可处理高黏度或固体颗粒的粗料液；B不需要特殊吸附剂，设备操作简单。缺点：床内的固相与液相的返混剧烈特别，是高径比较小的流化床，因此吸附剂利用效率远低于固定床和扩张床4、模拟/移动床吸附操作。这种设备的生产能力和分离效率比固定吸附床高，又可避免移动床吸附剂磨损、碎片或粉尘堵塞设备或管道以及固体颗粒缝间的沟流。5、搅拌釜吸附操作

第八章

1、按分离机理，色谱分离分几类？答：概念：色谱法是根据混合物中，溶质在互不相溶的两相之间作用力的差别（分配、吸附、离子交换等），引起移动速度的不同而进行分离的方法。1、按机理分有以下几种（溶质与固定相之间的相互作用机理不同）①吸附色谱：固定相为吸附剂，利用样品组分在吸附剂上的吸附能力的差别而分离。②分配色谱：固定相为液态，利用样品组分在固定相与流动相中的溶解度不同造成的分配系数差别而分离。③离子交换色谱：固定相为离子交换树脂。利用样品离子与固定相的可交换基团交换能力的差别而分离。④空间排阻色谱：固定相为凝胶，利用高分子样品的分子尺寸与凝胶的孔径间的关系即渗透系数差别而分离。⑤亲和色谱：利用蛋白质与固定相表面上配基的生物亲和力而进行分离。

2、疏水色谱、凝胶色谱、离子交换色谱、亲和层析色谱的原理和特点？答：①疏水作用层析原理：是根据蛋白质分子表面疏水区域与固定相上的疏水性基团相互作用力的差异，对蛋白质和多肽等生物大分子进行分离的一种较为常用的方法。特点：a疏水性吸附作用与配基的疏水性 (疏水链长度)和配基密度成正比;b疏水性高的配基应较疏水性低的配基修饰密度低。c一般配基修饰密度在l0-40 mol/cm3之间。d配基修饰密度过小则疏水性吸附作用不足，密度过大则洗脱困难。②凝胶过滤层析原理：利用凝胶粒子为固定相，根据料液中溶质相对分子质量的差别进行分离的液相层析法。凝胶介质像分子筛一样，将大小不同的分子进行分离，因而又叫体积排阻色谱，又称尺寸排阻色谱。③离子交换色谱原理：离子交换层析是以离子交换剂为固定相，以特定的含离子溶液为流动相，利用离子交换剂与待分离的各种离子结合力的差异，而将混合物中不同离子进行分离的层析技术。特点：a料液处理量大，具有浓缩作用，可在较高流速下操作；b应用范围广泛，优化操作条件可大幅度提高分离的选择性，所需柱长较短，并可在较高流速下操作；c吸附作用机理明确，非特异性吸附小，产品回收率高；d商品化的离子交换剂种类多，选择余地大，价格也远低于亲和吸附剂。④亲和色谱原理：生物体中有许多大分子化合物具有与其结构相对应的专一分子可逆结合的特性，如抗原与抗体，

酶与底物或酶抑制剂，激素与受体等，这种结合往往是专一性的而且是可逆的，生物分

子间的这种结合能力称为亲和力。亲和层析的分离原理就是通过将具有亲和力的两个分

子中一个固定在不溶性基质（也称载体）上，作为固定吸附剂。当含有混合组份的样品（流动相）通过此固定相时，只有和固定相分子有特异亲和力的物质，才能被固定相吸

附结合，其它没有亲和力的无关组份就随流动相流出。特点：a纯化过程简单、迅速，且分离效率高；b特别适用于分离纯化一些含量低、稳定性差的生物大分子；c纯化倍

数大，产物纯度高；d必须针对某一分离对象制备专一的配基及寻求稳定的层析条件, 因此应用范围受到一定的限制.

3、一些基本术语概念，诸如配体，固定相等