生物工程下游技术参考资料(生物分离工程)
生物工业下游技术
1.生物分离工程：由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术，称为分离工程，也称为下游技术或下游工程。
主要内容包括预处理、提取（初步分离）、精制（高度纯化）、成品制备。
不确定2.生物产品特点：（1）粗料发酵：酒精、柠檬酸、酶制剂等。
（2）产物浓度低；（3）组分复杂；（4）产物稳定性差（化学微生物降解）；（5）质量要求高（食品或药品）；（6）分批操作，生物变异性大。
3.生物分离过程的选择准则（1）步骤少（2）次序合理（例如盐析、离子交换）（3）产品规格（注射、非注射）（4）生产规模（5）物料组成（6）产品形式（固体适当结晶，液体适当浓缩）（7）产品稳定性（8）物理性质：溶解度、分子电荷、分子大小、功能团、挥发性等（9）危害性（10）废水处理具体：（1）尽可能简单、低耗、高效、快速。
（2）分离步骤尽可能少。
（3）避免相同原理的分离技术多次重复出现。
比如，分子筛和超滤技术按分子量大小分离，重复应用两次以上，意义就不大了。
（4）尽量减少新化合物进入待分离的溶液。
A)引起新的化学污染；B)蛋白质的变性失活（5）合理的分离步骤次序。
原则是：先低选择性，后高选择性；先高通量，后低通量；先粗分，后精分；先低成本，后高成本。
（6）要掌握的产物物化性质：(A)溶解度及影响因素(温度、pH值、有机溶剂和盐等)；(B)分子量和分子形状(高分子物质)；(C)沸点和蒸汽压(对于热稳定的小分子物质) ；(D)极性大小；(E)分子电荷及影响因素，包括pH值和盐等；(F)功能团(萃取剂和特异性吸附的选择) ；(G)免疫原性,设计亲和色谱；(I)稳定性及其影响因素(温度、pH值、毒性试剂)；(J)等电点pI；7）成品规格（或产品质量标准）（8）物料的组成和性质(A)目的产物的浓度。
高？低？(B)物料中的与目的产物相近物质组成的物理化学性质。
生物工程下游技术
d. 对于含有半胱氨酸的蛋白，在增溶时应 加入还原剂（如DTT、GSH、β-ME）打开蛋 白质中所有二硫键，对于没有二硫键的目 标蛋白有时也应使用还原剂，因为含二硫 键的杂蛋白会影响包涵体的溶解。 e. 同时还应加入金属螯合剂，如EDTA或 EGTA，用来螯合Cu2+、Fe3+等金属离子以 防止其与还原状态的巯基发生氧化反应。
优点： ① 一定的选择性； ② 细胞外形完整，核酸释放少，有利于进一 步分离过程 缺点：（只能用于实验室） ① 产物抑制造成效率低下； ② 溶酶价格高； ③ 通用性差， 不易确定最佳条件；
6、微波加热法
• 机理：微波加热导致细胞内极
性物质，尤其是水分子吸收微波 能，产生大量热量，使胞内温度 迅速上升，液态水汽化产生的压 力将细胞膜和细胞壁冲裂，形成 微小孔洞，进一步加热可导致细 胞内部和细胞壁水分减少，细胞 收缩，表面出现裂纹。
缺点：复性活性回收率低，而且难与杂蛋白分
离。稀释法大大增加溶液体积，不利于后续的
分离纯化，且处理量太大，不利于工业放大 ；
透析法耗时长，易形成无活性蛋白质聚集体； 超滤法在膜上聚集变性，易造成膜污染。
2、高蛋白浓度下的复性方法：
（一个成功的复性过程在于能够在高蛋白浓度下仍
能得到较高的复性率。）
①缓慢地连续或不连续地将变性蛋白加入到 复性缓冲液中,使得蛋白质在加入过程中或 加入阶段之间有足够的时间进行折叠复性。 因为完全折叠的蛋白通常不会与正在折叠 的蛋白一起聚集。
团状、丝状真菌、 几乎所有的微生物 较小革兰阳性菌不 细胞，包括含有包 宜，包含体不宜 含体的基因工程菌 的破壁
X-Press挤压机，把浓缩的细胞悬液冷却 至-25～-30℃，形成冰晶，用500MPa以上
生物分离工程PPT课件
的分离纯化。
无论是以浓缩还是以分离为目的操作过程， 目标产物均应以较大的比例回收：
R FPCTP 100% FcCTC
生物分离操作多为间歇过程（分批操作）， 若原料液和产品溶液的体积分别为VC和VP 则回收率为
RVPCTP 100% VcCTC
分离效率的评价
• 浓缩程度 • 分离纯化程度 1. 回收率
上图表示一个连续稳态的分离过程，其中F表示流 速，c表示浓度；下标T和X分别表示目标产物和杂 质，C、P和W分别表示原料、产品和废料。
浓缩程度一般用浓缩率(concentration factor)表达， 是一个以浓缩为目的的分离过程的最重要指标。
•机械分离
分离操作
•传质分离。 传质分离的对象主要是均相物系，又分输送分离扩散分离。 输送分离根据溶质在外力作用下产生的移动速度的差异实 现分离，又称速度分离法，其传质推动力主要有压力差、 电位梯度和磁场梯度等，如超滤、反渗透、电渗析、电泳 和磁泳等。扩散分离根据溶质在两相中分配平衡状态的差 异实现分离，又称平衡分离法，传质推动力为偏离平衡态 的浓度差，如蒸馏、蒸发、吸收、萃取、结晶、吸附和离 子交换等。
• 物理性质 力学性质：重力、离心力、筛分； 热力学性质：状态变化、相平衡； 传质性质：粘度、扩散、热扩散； 电磁性质：电泳、电渗析、磁化。
• 化学性质 化学热力学：化学平衡； 反应动力学：反应速率； 光化学性质：激光激发、离子化。
• 生物学性质 分子识别：生物亲和作用、生物学识别； 输送性质：生物膜输送， 反应、响应、控制：酶反应、免疫系统。
为了得到一定纯度的生物产品， 下游加工过程需要采用多种方法、实行多步 分离操作，整个下游加工过程的总回收率为
生物分离工程复习笔记
生物分离工程复习笔记生物分离工程内容：1.生物分离工程概念、特点、操作流程等；2.生物分离中常用到的分离操作方法，其概念、原理、特征、适用对象、注意事项、优缺点、使用实例等；3.常用方法的比较；基本知识点（一）一．生物分离工程概述1，生物分离工程（P1）生物分离工程是指从发酵液、反应液或动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。
它描述了生物产品分离、纯化过程的原理、方法和设备，又称为生物工程下游技术。
特征：应用面广;种类繁多，结构功能复杂，生物活性各异;目的产物在初始物料中的含量低;原料中目标产物浓度越低，所需能耗越高，分离过程成本越大;始物料成分复杂,常需多个步骤,产品总收率低;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、表面张力等非常敏感；产品的质量要求高，尤其是药品等2.传统生化产品和基因工程产品在提取和精制上的差异（P1）（了解）1）传统生化产品都为小分子(工业用酶除外，但它们对纯度要求不高、提取方法较简单)．其理化性能(如平衡关系等)数据都为已知，因此放大比较有根据；基因工程产品大多为大分子，必要数据缺乏，放大多凭经验。
2）由于第一代基因工程产品都以E.coli作为宿主，表达产品处于胞内，提取前需将细胞破碎，细胞内物质释放出来，给提取增加了很多困难；而发酵液中的产物，浓度较低，杂质又多，且一般大分子较小分子不稳定(易失活，如对剪切力)，故提取较困难。
3）大分子(蛋白质)的分离主要困难在于杂蛋白的分离，由于蛋白质都内氨基酸所构成，所以性质相似，分离主要依靠高分辨力的精制方法，如色谱分离等。
3.生物技术下游加工过程的一般流程和单元操作（P4）1）一般工艺流程一般来说，下游加工过程含培养液（发酵液）的预处理和固液分离；初步纯化（提取）；高度纯化（精制）；最后纯化。
第1 页共1 页生物分离工程2）具体过程1发酵液预处理和固液分离○过滤和离心是预处理最基本的单元操作。
生物工程下游分离与纯化
本课程解决的问题-下游技术
生物分离的一般过程
发酵液/天 然动/植物
预处理
粉碎/加热 溶解/调pH 絮凝或凝聚 再凝聚等
胞外产物
固液分离
沉降 过滤 离心
细胞破碎
均质 超声 研磨 溶胞
细胞碎 片分离
离心分离 萃取 过滤
初步纯化
沉淀 吸附 萃取 膜过滤
高度纯化
吸附色谱 分配色谱 离子交换 凝胶色谱 亲和色谱 液相色谱
生物工程下游分离过程的特点
• ↗满足维持生物物质活性的要求 • ↗满足快速分离的要求 • ↗满足纯度和杂质去除的要求 • ↗满足高效分离的要求 • ↗满足成本优化的要求
生物分离的经济性
• (1) 生物分离至少占总成本50% • (2) 降低废物排放（有时甚至产品：废物=1:3250) • (3) 工艺改造
80%乙腈 洗脱
紫
大孔吸附树脂 杉
脱色提取
醇 粗
提
物
8-12h
或纳滤浓缩
收 集
45℃减压蒸发
有
机
物
严谨而复杂的分离纯化过程！
实例二 血液透析
是急慢性肾功能衰竭患者肾脏替代治疗方式之一。它通过将体内血液引流 至体外，经一个由无数根空心纤维组成的透析器中，血液与含机体浓度相似的 电解质溶液（透析液）在一根根空心纤维内外，通过弥散/对流进行物质交换 ，清除体内的代谢废物、维持电解质和酸碱平衡；同时清除体内过多的水分， 并将经过净化的血液回输的整个过程称为血液透析。
严谨而复杂的清除代谢废物过程！
从以上两个实例：从复杂的体系中分离纯化出目的 产物或者分离清除出代谢废物的过程至关重要！
生物技术专业还开设一门课称为《生物过程下游工艺》
生物工程下游技术 细胞分离与破碎
2.1.1 悬浮液的预处理
2.1.1.1 生物悬浮液
生物细胞培养液指固体颗粒度在10-5cm以上的固液分散体系。其 中大部分是水，其次是微生物和动、植物或碎片及少量未用完的 培养基，约占培养液体积的20%左右。第三部分是代谢产物。
2.1.1.2生物悬浮液的基本特性
①具有水的特性 (极性、粘性、表面张力) ②细胞的相对密度与培养液相似 ③可压缩性，粘稠，非牛顿流体，流变学复杂 ④悬浮状态稳定
2.1.2.2过滤的基本原理
Fluid mechanics for filtration Darcy’s law （Darcy方程）for incompressible cake, simplest case（适用于不可压缩和简单的可压 缩滤饼）for compressible cake, common for bio-separations（普遍 使用于生物分离过程。） Darcy’s law（达西定律） 滤饼比阻：单位滤饼厚度的阻力 rB=r(△P)m
2.1.2发酵液过滤法
2.1.2.1过滤的基本概念 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。 Filtration separates solid from a liquid by forcing the liquid through a solid support or filter medium. This is a straight forward procedure for well defined crystals.
2.1.2.4 固液分离设备
板框
鼓式真空过滤机
错流过滤 离心机 平抛式 管式 管式 多室 蝶式 螺旋式
生物工程下游技术膜分离技术
生物工程下游技术小综述姓名：宋媛媛班级：B110709班学号：B11070902生物工程下游技术小综述——膜分离技术的研究现状与应用一、概述膜分离技术是利用具有一定选择性透过特性的过滤介质对物质进行分离纯化的技术。
近代工业膜分离技术的应用始于20世纪30年代利用半透性纤维素膜分离回收苛性碱，60年代以后，不对称性膜制造技术取得了长足的进步，各种膜分离技术也迅速发展，在包括生物物质在内的分离过程中得到越来越广泛的应用，成为最重要的分离技术之一。
膜分离技术已被国际上公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前途的重大生产技术。
西方发达国家都已将膜分离技术列入21世纪优先发展的高新技术，甚至可以说，凡是物料以流体状态运行的生产过程，膜技术都有用武之地。
所以，1987年，在日本东京召开的国际膜与膜过程会议指出：“在21世纪的多数工业中，膜过程扮演着战略角色。
”二、膜分离技术原理及特点1. 原理膜分离是指用半透膜作为障碍层,借助于膜的选择渗透作用,在能量、浓度或化学位差的作用下对混合物中的不同组分进行分离提纯。
由于半透膜中滤膜孔径大小不同,可以允许某些组分透过膜层,而其它组分被保留在混合物中,以达到一定的分离效果。
分离膜具有选择透过特性，它可以使混合物质有的透过、有的被截留，但是不同的膜分离过程，它们使物质透过、截留的原理则不尽相同，总的来说，分离膜之所以能使混在一起的物质分开，不外乎两种手段，即根据混合物物理性质的不同或者化学性质的不同。
2. 特点2.1 膜分离过程的分离效率比较高，并且大多数可以在较温和的条件下进行，操作的温度和压强比较低，适合生物活性物质的分离，可以最大限度的保存产品的生物活性。
2.2 膜分离过程的耗能一般较低。
这是由于其分离过程条件温和，加热或者冷却的耗能较小，另外，膜分离过程一般不涉及相变，而相变潜热很大。
2.3 膜分离过程在密闭空间内进行，污染小。
在过程中不用添加任何外来的化学物质,透过液可以循环使用,从而降低了成本,并可以减少环境污染。
生物工程下游技术第3章 发酵液的预处理和固液分离方法
等密度离心
等密度离心(isopycniccentrifugation)又叫做平 衡离心(equilibrium centrifugation)。样品被置 样品被置 于一个较陡峭的密度梯度中沉降， 于一个较陡峭的密度梯度中沉降，该梯度的最 大密度高于样品混合物的最大密度， 大密度高于样品混合物的最大密度，梯度的最 小密度低于样品混合物的最小密度， 小密度低于样品混合物的最小密度，当样品颗 粒沿梯度运动到与颗粒的浮力密度相同的密度 层时，就停止运动，这样经过一段较长时间的 离心，样品中所有不同密度的颗粒就都将在各 自的等密度区域中停止运动，从而分布在不同 的密度梯度区域，即颗粒根据各自的浮力密度 进行分级分离。由于这种离心是将样品颗粒沉 降到介质中与其浮力密度相等的密度梯度区， 故名之等密度离心或平衡离心。这种方法适用 于分离大小相近而密度不同的样品。
第2章 发酵液的预处理及固液分离 章
重点：预处理的作用及常用方法 凝聚与絮凝的原理及异同点 杂蛋白、高价无机离子的去除方法 典型固液分离设备的工作原理及特 点、影响过滤的因素
生化分离工程的工艺流程： 一.生化分离工程的工艺流程： 生化分离工程的工艺流程
二.发酵液的预处理技术： 发酵液的预处理技术：
六 高价无机离子的去除
发酵液中杂质很多，其中对提炼影响最大的是 ＋ ＋ ＋ 高价无机离子（ 高价无机离子（Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋）等。 高价无机离子的存在，会影响树脂 影响树脂对生化 高价无机离子的存在 影响树脂 物质的交换容量 杂蛋白质的存在 交换容量。杂蛋白质的存在 交换容量 杂蛋白质的存在，不仅在采 用离子交换法和大网格树脂吸附法提炼时会降 降 低其吸附能力，而且在采用有机溶剂或两水相 低其吸附能力 两水相 萃取时，容易产生乳化 易产生乳化，使两相分离不清 两相分离不清，在 萃取 易产生乳化 两相分离不清 预处理时，应尽量除去这些物质。
生物工程下游技术知识要点(总复习).pdf
第三章 发酵液预处理与固液分离1.加水稀释法 （稀释后要过滤速率提高的百分比要大于加水量）1.降低液体黏度2.加热法2.调整PH （如利用蛋白质的等电点）3.凝聚：在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。
过滤特性改变 凝聚值越小，凝聚能力就越强絮凝：在有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。
混凝：包括上述两种方法。
4.加入助滤剂 （最常见的是硅藻土）5.加入反应剂1. Ca 2+: 加草酸钠除杂 Mg 2+ :加三聚磷酸钠 C a 2+ ：加黄血盐1.沉淀法2.杂蛋白的除去： 2.变性法 （有加热法，调PH ，加酒精，丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。
）3.吸附法 (加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白而除去)1.离心 公式：Q=v ω2Zg d v L S •−=μρρ18)(2固液分离手段 θπctg r r gn Z )(323132−=2.过滤 （1）板框过滤机 （适合固体含量在１％—１０％的悬浮液的分离）（２）真空转鼓过滤机 （适合固体含量大于１０％） （３）硅藻土过滤机 （适合固体含量小于０．１％）第五章细胞破壁细胞破壁１．破壁方法：（１）珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠，石英砂，氧化铝等研磨剂一起快速搅拌或研磨，研磨剂，珠子与细胞之间的互相剪切，碰撞，使细胞破碎。
（2 ）高压匀浆法原理：利用高压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使细胞破碎。
是大规模细胞破碎的常用方法。
（3）超声破碎法（适合实验室用）（4 ）酶溶法1 .外加酶法2. 自溶法（1）加热法（2）干燥法（5）化学渗透法2.破碎率的测定（1）直接测定法破碎前利用显微镜计数器直接计数破碎后用染色的方法把破碎的细胞与未受损的细胞分开。
即可直接计算破碎率。
（2）目的产物测定法通过测定破碎液中目的产物的释放量来估算破碎率。
（3）导电率测定法根据导电率随着破碎率的增加而呈线性增加第五章．溶剂萃取与浸取一、溶剂萃取过程的理论基础：——是把目标物质从第一个液相中依靠更强大的溶解力抽提到第二个液相中。
生物分离工程.docx
第一章生物分离的一般步骤1、不溶物的去除（固液分离）——预处理包括过滤、离心、细胞破碎等，产物浓度和质量得到了提高。
2、产物提取（浓缩）产物初步纯化的过程。
将目标产物与性质差异较大的杂质分开，可大幅提高产物浓度。
往往多单元协同操作，如吸附、萃取、沉淀、超滤等。
以上分离过程不具备特异性，只是进行初分，除去主要杂质3、产品的纯化产物被高度纯化，除去与目标物性质接近的杂质。
采用的技术具有产物的高选择性和杂质的去除性，即可以除去微量的杂质。
如色谱、电泳、层析等。
4、产品精制将纯化的产品按要求制成商用成品。
按商品要求的用途、纯度、剂型等进行最后加工。
如结晶、喷雾干燥、冷冻干燥等。
生物分离基本原理生物分离的基本原理是指根据混合物（包括原子、离子、分子、分子复合物、分子聚合体、和细胞、细胞碎片和颗粒等）中各种溶质间具有物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质和能够扩大这些差别的分离设备，实现各种物质的分离，或使被分离的目的产物得以纯化。
第二章发酵液预处理的目的预处理的目的：促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率：（1）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。
（2）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。
（3）尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）。
发酵液预处理的方法1.加热法（Heating）2.调节悬浮液的pH值（Regulation of pH）3.助滤剂和反应剂（Filter aids and Reactant)4.杂蛋白的去除（Removal of useless protein）5.高价无机离子的去除（Removal of inorganicion）6.凝聚和絮凝（Coagulation and flocculation）凝聚：凝聚是指在电解质作用下，由于胶粒之间扩散双电层电位下降，电排斥作用降低，破坏胶体体系的分散状态，使之不稳定相互凝集成1mm左右块状凝聚体的现象。
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《生物工程下游技术》复习资料一、名词解释1. 凝聚：指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。
2. 絮凝：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。
3. 助滤剂：是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。
4. 浸取：也称之为浸出，用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程。
5. 超临界流体（SF）：是指某种气体（液体）或气体（液体）混合物在操作压力和温度均高于临界点时，使其密度接近液体，而其扩散系数和黏度均接近气体，其性质介于气体和液体之间的流体。
6. 反胶团：是两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水性基团自发的向内聚集而成，内含微小水滴的空间尺度仅为纳米级的集合型胶体，是一种自我组织和排列而成的，并具有热力学稳定的有序构造。
7. 浓差极化：浓差极化是指，当水透过膜并截留盐时，在膜表面会形成一个流速非常低的边界层，边界层中的盐浓度比进水本体溶液盐浓度高，这种盐浓度在膜面增加的现象叫做浓差极化。
8. 膜：即死膜，人工合成的无生命的膜，是指分隔两相界面，并以特定形式限制和传递各种化学物质。
9. 超滤：以压力差为推动力，以多孔小薄膜为过滤介质，按粒径选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。
10. 软水：利用钠型阳离子交换树脂去除钙、镁离子后的水。
11. 色谱分离：色谱分离也称为色层分离或层析分离，在分析检测中则常称为色谱分析。
它是一种物理的分离方法。
利用多组分混合物中各组分物理化学性质(如吸附力、分子极性、分子形状和大小、分子亲和力、分配系数等)的差别，使各组分以不同程度分布在固定相和流动相中；当多组分混合物随流动相流动时、由于各组分物理化学性质的差别，而以不同的速率移动，使之分离。
12. 结晶：当溶质从液相中析出时，形成晶形物质的过程称为“结晶”。
13. 干燥：常指借热能使物料中水分(或溶剂)气化，并由惰性气体带走所生成的蒸气的过程。
14. 蒸发：使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，而使溶液中溶质浓度提高的过程。
蒸发所用设备称为蒸发器。
15. 清洁生产：是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。
清洁生产的定义涉及到两个全过程控制：生产全过程控制和产品整个生命周期控制。
16. 乳化：是一种液体(分散相)分散在另一种不相混溶的液体(连续相)中的现象。
17. 细胞破碎技术：是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内物质包括目的产物成分释放出来的技术。
18. 亲和色谱：利用生物物质间的特异性相互作用，或者说是利用了某些生物物质之间特异的亲和力进行选择性分离的一种色谱分离技术。
19. 吸藏：是指母液中杂质吸附于晶体表面，如果晶体生长过快，杂质甚至会机械地陷入晶体。
20. 表面扩散：是指原子、离子、分子以及原子团在固体表面沿表面方向的运动。
当固体表面存在化学势梯度场，扩散物质的浓度变化或样品表面的形貌变化时，就会发生表面扩散。
二、选择题1.生物工业下游技术是指（ C ）。
A、“物质分离”B、“产品加工”C、“物质分离”和“产品加工”2.在过滤分离中，滤液通过滤饼的速率与其黏度成（ B ）。
A、正比B、反比C、无关3.微生物代谢产物大多（ A ）。
A、分泌到细胞外B、存在于细胞内三、判断题1.分离是混合的逆过程，是一个熵增加的过程，是一个自发的过程（×）。
2.发酵液预处理的目的是浓缩目标产物（×）。
3.絮凝剂须有长链的线性结构，越长越好（×）。
4.细胞壁破碎的主要阻力是连接细胞壁网状结构的共价键（√）。
5.革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌细胞壁要薄。
（×）6.离子交换的推动力是离子浓度差。
（√）7.离子交换树脂的交联度大，其网孔大，机械强度大。
（×）四、填空题1 以物理学为基础的分离操作，大致可分为以下三类：（平衡分离过程）、（拟平衡分离操作）、（非平衡分离操作）。
2 从工程学的角度来说，物性差异（越大），作为分离基础的实际利用价值越大。
3 一般地说，物质间的化学作用与物质间的物理作用力相比，选择性（更强），在高度选择性的精密分离中占有重要地位。
4 （肽聚糖）是细菌细胞壁的主要化学成分；酵母细胞壁的主要成分是（葡聚糖）；霉菌细胞壁主要由多糖组成，其中大多数的多糖壁是由（几丁质）和葡聚糖构成的。
2 细胞破碎的目的是释放出细胞内目的产物，方法很多。
按其是否使用外加作用力可分为（机械法）和（非机械法）两大类。
5 机械法主要有（珠磨法）、（高压匀浆法）、（超声破碎法）和X-press法等。
在机械破碎法中，由于消耗的机械能转为热量会使温度上升，在大多数情况下要采用（冷却）措施，以防止生物产品受热破坏。
6 非机械法有（酶溶法）、（化学渗透法）、物理法和干燥法等。
7 细胞破碎率测定方法主要有（直接测定法）、（目的产物测定法）和（导电测定法）三种。
8 按照生成氢键的能力，可将溶剂分成四种类型（N型溶剂）、（A型溶剂）、（B型溶剂）、（AB型溶剂）。
9 溶剂萃取的关键是萃取溶剂的选择，而选择的依据是（相似相溶）的原则。
10 多级逆流萃取和多级错流萃取相比，萃取剂消耗（少），产物收率(高)。
11 制备反胶团系统一般有三种方法：（注入法）、（相转移法）、（溶解法）。
12 根据膜的形式或排列方式，可以把膜区分为（管式）、（中空纤维式）、（平板式）和（螺旋卷绕式）。
13 孔径的测定方法很多，主要有（压汞法）、（泡压法）和（电子显微镜观测法）。
14 孔道特征包括（孔径）、（孔径分布）和（孔隙度），是膜的重要性质。
15 根据离子交换树脂官能团的性质，将其分为（强酸型）、（弱酸型）、（强碱型）、（弱碱型）、（鳌合型）、（两性）及（氧化还原）等7类。
16 按照溶质分子与固定相相互作用的机理不同，色谱分离可大致分成以下5大类：（吸附色谱分离）、（分配色谱）、（离子交换色谱）、（凝胶色谱）和（亲和色谱）。
17根据固定相的形状不同，色谱分离技术可分为（柱色谱）、（纸上色谱）、（薄层色谱）。
18 根据流动相的物态不同，色谱分离技术可分为（气相色谱分离）、（液相色谱分离）、（超临界色谱分离）。
19 根据操作压力不同，色谱分离技术不同可分为（低压色谱分离）、（中压色谱分离）、（高压色谱分离）。
20在色谱分离中，常用的展开方式有（洗脱展开法）、（前沿分析法）、（置换展开法）。
21按照热能供给湿物料的方式不同，干燥可分为以下几类：（导热干燥）、（辐射干燥）、（介电加热干燥）、（对流干燥）。
五、简答题1 产品的分离提取工艺应考虑那些因素？答：某一具体产品的分离提取工艺与下列情况有关：(1)是胞内产物还是胞外产物；(2)原料中产物和主要杂质浓度；(3)产物和主要杂质的物理化学特性及差异；(4)产品用途和质量标准；(5)产品的市场价格；(6)废液的处理方法等。
2 与目的产物混合的杂质主要包括那些成分？答：与目的产物混合的杂质包括：1.生物反应过程中的副产物；2.未消耗完毕的原料；3.生产过程中加入的化学试剂；4.生产设备材料物质。
3 微生物发酵液有那些特性？答：微生物发酵液的特性可归纳为：①发酵产物浓度较低，大多为1％一10％，悬浮液中大部分是水；②悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；③固体粒子可压缩性大；④液相粘度大，大多为非牛顿型流体；⑤性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影响。
这些特性使得发酵液的过滤与分离相当困难。
4 除去发酵液杂蛋白质的常用方法有那些？答：杂蛋白质的除去常用方法：(1) 沉淀法：蛋白质是两性物质，在酸性溶液中，能与一些阴离子（三氯乙酸盐、水扬酸盐）形成沉淀；在碱性溶液中，能与一些阳离子（Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+等）形成沉淀。
(2) 变性法：使蛋白质变性的方法很多，如：加热，调节PH，有机溶剂，表面活性剂等。
其中最常用的是加热法。
(3) 吸附法：加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。
5 溶剂萃取法有那些优点？答：有以下优点：比化学沉淀法分离程度高；比离子交换法选择性好、传质快；比蒸馏法能耗低。
另外它还有生产能力大、周期短、便于连续操作、容易实现自动化控制等优点。
6 溶解过程的能量变化分那三个过程？答：(1)溶质B各质点的分离；原先是固态或液态的溶质B．先分离成分子或离子等单个质点。
此过程需要吸收能量，这种能量的大小通常与分子之间的作用力有关；(2)溶剂A在溶质B的作用下形成可容纳B质点的空位；此过程也需要吸收能量，其大小与溶剂分子A之间的相互作用力有关；该能量还与溶质分子B的大小有关。
(3)溶质质点B进入溶剂A形成的空位；此过程放出能量。
7 反胶团萃取技术有哪些优点？答：1) 有很高的萃取率和反萃取率并具有选择性；2) 分离、浓缩可同时进行，过程简便；3) 能解决蛋白质（如胞内酶）在非细胞环境中迅速失活的问题；4) 由于构成反胶团的表面活性剂往往具有细胞破壁功效，因而可直接从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶；5) 反胶团萃取技术的成本低，溶剂可反复使用等。
8 乳化液膜有哪些优点？答： (1)具有选择性； (2)较高的浓缩能力； (3)连续运转的可能性； (4)前处理方便或无需前处理； (5)经济性好。
9 亲和色谱中选择理想载体有什么特征？答：理想载体的特性：(1)不溶性；(2)渗透性，即具有疏松的网状结构，容许大分子自由通过；(3)高硬度及适当的颗粒形式，最好为均匀的珠状；(4)最低的吸附力；(5)较好的化学稳定性；(6)抗微生物和酶的侵蚀；(7)亲水性；(8)具有大量的供反应的化学基团，能与大量配基共价连接。
10 按原理分类，色谱分离方法有哪几类？答：（1）按溶质分子与固定相相互作用的机理不同，色谱分离可大致分成如下5大类：吸附色谱分离，分配色谱，离子交换色谱，凝胶色谱，亲和色谱。
（2）根据固定相的形状不同，色谱分离技术可分为柱色谱分离、纸上色谱分离、薄层色谱分离。
（3）根据流动相的物态不同，色谱分离技术可分为气相色谱分离、液相色谱分离、超临界色谱分离。
（4）根据操作压力不同，色谱分离技术不同可分为低压色谱分离、中压色谱分离、高压色谱分离。
11 结晶过程中，晶核的形成有那几种形式？答：有三种形式：(1)初级均相成核：溶液在不含外来物体时自发产生晶核，称为初级均相成核。
(2)初级非均相成核：在外来物体(如大气微尘)诱导下产生晶核的现象称为初级非均相成核。
(3)二次成核：溶液中已有溶质晶体存在的条件下形成晶核的现象称二次成核。
二次成核中又以接触成核占主导。
12 影响接触成核速率的因素有那些？答：影响接触成核速率的因素有：(1)过饱和度的影响：产生的晶粒数N是过饱和度S的函数。