生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)

生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)第1頁/共92頁

第一章生物工程下游技術(shù)概述第2頁/共92頁*什么是生物工程下游技術(shù)?

也稱為下游工程或下游加工過程，是對于由生物界自然產(chǎn)生的或由微生物菌體發(fā)酵的、動植物細(xì)胞組織培養(yǎng)的、酶反應(yīng)等各種生物工業(yè)生產(chǎn)過程獲得的生物原料，經(jīng)提取分離、加工并精制目的成分，最終使其成為產(chǎn)品的技術(shù)。第3頁/共92頁下游技術(shù)產(chǎn)品的特性？1.有些產(chǎn)品，在待處理物料中濃度很低，比雜質(zhì)含量還低，分離、純化較困難。2.小分子產(chǎn)品因分子結(jié)構(gòu)簡單，性質(zhì)相對穩(wěn)定，分離技術(shù)可選范圍較大。3.產(chǎn)品性質(zhì)限制下游技術(shù)的可選范圍。4.產(chǎn)品共存物有可能引起產(chǎn)物的破壞和降解，導(dǎo)致發(fā)酵液的變質(zhì)，給下游操作帶來不必要的困難。第4頁/共92頁下游技術(shù)的一般工藝過程？（1）產(chǎn)物的預(yù)處理和固液分離過濾、離心、加熱、調(diào)PH、絮凝，（2）提?。ǔ醪椒蛛x）目的是除去與產(chǎn)物性質(zhì)差異較大的雜質(zhì)，得到目標(biāo)產(chǎn)物含量較高提取物的過程。沉淀、吸附、萃取、超濾、結(jié)晶。（3）精制（高度純化）目的是去除與產(chǎn)物的物理化學(xué)性質(zhì)比較接近的雜質(zhì)。通常采用對產(chǎn)物有高度選擇性的技術(shù)，如色譜分離技術(shù)。（4）成品制作濃縮、干燥、無菌過濾、成型。成品形式與產(chǎn)品的最終用途有關(guān)。

第5頁/共92頁*具體的產(chǎn)品分離提取需考慮的問題?（1）是胞內(nèi)產(chǎn)物還是胞外產(chǎn)物；（2）原料中產(chǎn)物和主要雜質(zhì)濃度；（3）產(chǎn)物和主要雜質(zhì)的理化學(xué)特性及差異；（4）產(chǎn)品用途和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；（5）產(chǎn)品的市場價格；（6）廢液的處理方法等。第6頁/共92頁

第二章發(fā)酵液的預(yù)處理第7頁/共92頁1、名詞解釋*凝聚:是指在電解質(zhì)作用下，由于膠粒之間雙電層排斥作用降低，電位下降，而使膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象。*絮凝:則是在某些高分子絮凝劑存在下，基于橋架作用，使膠粒形成較大絮凝團的過程。凝聚值（表示電解質(zhì)的凝聚能力）：使膠粒發(fā)生凝聚作用的最小電解質(zhì)濃度（mmol/L）。凝聚原理：加入電解質(zhì)——異電離子作用下，原雙電層電位降低——膠體穩(wěn)定性下降——相互碰撞而凝聚。第8頁/共92頁絮凝機理：絮凝劑（能溶于水的高分子聚合物，長鏈結(jié)構(gòu)）—

鏈節(jié)上含有許多活性官能團，陰離子（-COOH）或陽離子（-NH3+）、不帶電的非離子型基團—通過靜電引力、范德華力、氫鍵等吸附在膠粒表面—

當(dāng)許多鏈節(jié)分別吸附在不同膠粒表面上——產(chǎn)生橋架聯(lián)接——較大絮團*濾餅：當(dāng)懸浮液通過過濾布時，固體顆粒被濾布所阻攔而逐漸形成濾餅（或稱濾渣），當(dāng)濾餅至一定厚度時即起過濾作用。第9頁/共92頁微生物發(fā)酵液的特性？發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低，大多為1%-10%，懸浮液中大部分是水；懸浮物顆粒小，相對密度與液相相差不大；固體粒子可壓縮性大（細(xì)胞在很大程度上屬于可壓縮的粘稠物料）；液相粘度大；性質(zhì)不穩(wěn)定，隨時間變化，如易受空氣氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影響。第10頁/共92頁*改變發(fā)酵液過濾特性的主要方法有哪些？其簡要機理如何？改善發(fā)酵液過濾特性的物理化學(xué)方法有：調(diào)酸（等電點）、熱處理、電解質(zhì)處理、添加凝聚劑、添加表面活性物質(zhì)、添加反應(yīng)劑及添加助濾劑等。①降低液體粘度根據(jù)流體力學(xué)原理，濾液通過濾餅的速率與液體的粘度成反比，可見降低液體粘度可有效提高過濾速率。第11頁/共92頁②調(diào)整pHpH值直接影響發(fā)酵液中某些物質(zhì)的電離度和電荷性質(zhì)，從而改善其過濾特性。③凝聚與絮凝是目前工業(yè)上最常用的預(yù)處理方法之一。凝聚是指在電解質(zhì)作用下，由于膠粒之間雙電層排斥作用降低，電位下降，而使膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象。絮凝則是在某些高分子絮凝劑存在下，基于橋架作用，使膠粒形成較大絮凝團的過程。第12頁/共92頁④加入助濾劑懸浮液中大量的細(xì)微膠粒被吸附在助濾劑表面，從而改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)，過濾阻力下降了。⑤加入反應(yīng)劑加入某些不影響目的產(chǎn)物的反應(yīng)劑，可消除發(fā)酵液中某些雜質(zhì)對過濾的影響，從而提高過濾速率。第13頁/共92頁*除去發(fā)酵液中雜蛋白的常用方法有哪些？（1）沉淀法：蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)。

在酸性溶液中，能與一些陰離子如三氯乙酸鹽、水楊酸鹽等形成沉淀；

在堿性溶液中，能與一些陽離子如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。（2）變性法：蛋白質(zhì)從有規(guī)則的排列變成不規(guī)則結(jié)構(gòu)的過程稱為變性。第14頁/共92頁①加熱。不僅使蛋白質(zhì)變性，同時降低液體粘度，提高過濾速率。②調(diào)PH；③加有機溶劑如酒精、丙酮等。（3）吸附法加入某些吸附劑或沉淀劑吸附雜蛋白而除去。第15頁/共92頁*發(fā)酵液預(yù)處理的目的是什么？主要有那幾種方法？預(yù)處理的目的：分離細(xì)胞、菌體和其它懸浮顆粒（細(xì)胞碎片、核酸和蛋白質(zhì)的沉淀物），除去部分可溶性雜質(zhì)和改變?yōu)V液的性質(zhì)，以利于后繼各步操作。調(diào)酸（等電點）、熱處理、電解質(zhì)處理、添加凝聚劑、添加表面活性物質(zhì)、添加反應(yīng)劑及添加助濾劑等。第16頁/共92頁區(qū)別澄清過濾和濾餅過濾？澄清過濾：所用的過濾介質(zhì)為硅藻土、砂、顆?；钚蕴俊⒉Ａе?、塑料顆粒等，填充于過濾器內(nèi)即構(gòu)成過濾層；也有用燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)金屬、粘合塑料等組成的成型顆粒濾層。當(dāng)懸浮液通過時，固體顆粒被阻攔或吸附在濾層的顆粒上。過濾介質(zhì)起著主要的過濾作用。適合于固體含量少于0.1g/100ml、顆粒直徑在5-100um的懸浮液的過濾分離，如河水、麥芽汁、酒類和飲料等的澄清。第17頁/共92頁濾餅過濾：過濾介質(zhì)為濾布，包括天然或合成纖維織布、金屬織布、石棉板、玻璃纖維紙、合成纖維等無紡布。當(dāng)懸浮液通過過濾布時，固體顆粒被濾布所阻攔而逐漸形成濾餅（或稱濾渣），當(dāng)濾餅至一定厚度時即起過濾作用。懸浮液本身形成的濾餅起著主要的過濾作用。適合于固體含量大于0.1g/100ml的懸浮液的過濾分離。第18頁/共92頁*膜過濾的種類及微濾的優(yōu)缺點？目前主要有3種膜過濾：微孔過濾（簡稱‘微濾’）用于分離固體顆粒如細(xì)胞、細(xì)胞碎片、包含體及蛋白沉淀物；微孔膜（0.1～10μm）超濾分離濃縮大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)、核酸、多糖；超濾膜(0.001～0.1μm)。反滲透用于小分子如抗菌素、氨基酸溶液中脫除水分。反滲透膜(<0.001μm)第19頁/共92頁切向流過濾的3種方式？（1）泵循環(huán)式切向流過濾缺點：懸浮液在流動過程中有壓力損失，能量消耗大，流路中固體積累程度不一。（2）在膜表面加以攪拌造成流動。缺點：實驗室規(guī)模，處理的液量少。過濾面積小，剪切力不均勻。優(yōu)點：靈活、操作方便。（3）使膜相對于懸浮液運動。缺點：難以放大，設(shè)備投資較大。優(yōu)點：剪切力大，單位膜面積的過濾速度很高。第20頁/共92頁第三章細(xì)胞破碎、蛋白質(zhì)復(fù)性及固液分離第21頁/共92頁*包含體?主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成，其中大部分是基因表達產(chǎn)物,產(chǎn)物的一級結(jié)構(gòu)是正確的，但立體結(jié)構(gòu)是錯誤的，故無活性。通常為固體顆粒。泡沫分離法?是一種基于溶液中溶質(zhì)（或顆粒）間表面活性的差異進行分離的一種方法，表面活性強的物質(zhì)優(yōu)先吸附于分散相（氣相）與連續(xù)相（液相）的界面處，被氣泡帶出連續(xù)相而達到分離。第22頁/共92頁稀釋復(fù)性?

將溶液稀釋，導(dǎo)致變性劑的濃度降低，蛋白質(zhì)開始復(fù)性。透析復(fù)性?

將溶液對水或緩沖液透析，變性劑透過膜被除去，里面的蛋白開始復(fù)性。時間較長，易形成蛋白質(zhì)沉淀。臨界膠團濃度?表面活性劑在水溶液中形成膠團的最低濃度。第23頁/共92頁包含體的成分及形成的原因?包含體（inclusionbody）：重組蛋白質(zhì)的高效表達常常導(dǎo)致其在胞內(nèi)發(fā)生錯誤折疊和聚集，形成包含體。包含體主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成，其中大部分是基因表達產(chǎn)物；產(chǎn)物的一級結(jié)構(gòu)是正確的，但立體結(jié)構(gòu)是錯誤的，故無活性。一般認(rèn)為包含體的形成主要原因是蛋白質(zhì)本身具有易于聚集沉淀的性質(zhì)，或表達產(chǎn)物周圍的物理環(huán)境（如溫度、離子組成）不適或缺少某些折疊輔助因子（如分子伴侶）的作用。在大多數(shù)情況下，包含體的形成是蛋白質(zhì)過量表達的結(jié)果，而與蛋白質(zhì)的種類和表達系統(tǒng)無關(guān)。第24頁/共92頁從細(xì)胞破碎到蛋白質(zhì)復(fù)性的幾種工藝路線是？第25頁/共92頁影響泡沫分離的主要因素是？其主要應(yīng)用于哪幾個方面？影響泡沫分離的主要因素（1）表面活性物質(zhì)的濃度（2）氣速（3）pH（4）離子強度（5）泡沫層的高度泡沫分離的應(yīng)用

環(huán)境保護、生物工程、冶金工業(yè)及醫(yī)藥衛(wèi)生等。（1）細(xì)胞的收集或去除（2）蛋白質(zhì)、多肽和酶的提取分離（3）中藥有效成分的分離濃縮第26頁/共92頁

第四章萃取第27頁/共92頁*溶劑萃??？溶劑萃取法是利用液體混合物各組分在某有機溶劑中的溶解度的差異而實現(xiàn)分離的方法。*反萃?。咳苜|(zhì)從萃取劑轉(zhuǎn)移到反萃劑的過程。這種調(diào)節(jié)水相條件，將目標(biāo)產(chǎn)物從有機相轉(zhuǎn)入水相的操作就稱為反萃?。˙ackextraction)*浸??？是用某種溶劑把有用物質(zhì)從固體原料中提取到溶液中的過程稱為浸取。第28頁/共92頁乳化？一種液體（分散相）分散在另一種不相混溶的液（連續(xù)相）體中的現(xiàn)象。表面活性劑？第29頁/共92頁何謂溶劑萃?。科溥m用條件是什么？*溶劑萃?。豪靡环N溶質(zhì)組分（如產(chǎn)物）在兩個互不混溶的液相（如水相和有機溶劑相）中競爭性溶解和分配性質(zhì)上的差異來進行分離的操作。如抗生素、有機酸、維生素、激素等。應(yīng)用前提條件：（1）稀溶液（2）溶質(zhì)對溶劑之間的互溶度沒有影響（3）必須是同一分子類型,不發(fā)生締合或離解第30頁/共92頁

何謂乳化液？當(dāng)將有機溶劑（通稱為油）和水混在一起攪拌時，可能產(chǎn)生兩種形式的乳濁液。一種是以油滴分散在水中，稱為水包油型或O/W型乳濁液；另一種是水以水滴分散在油中，稱為油包水型或W/O型乳濁液。第31頁/共92頁乳濁液穩(wěn)定性和哪幾個因素有關(guān)？①界面上保護膜是否形成；②液滴是否帶電；③介質(zhì)的粘度。其中以第一個因素最重要。如上所述，表面活性劑分子聚集在界面上，在分散相液滴周圍形成保護膜。保護膜應(yīng)具有一定的機械強度，不易破裂，能防止液滴碰撞而引起聚沉。介質(zhì)粘度較大時能增強保護膜的機械強度。第32頁/共92頁常用去乳化方法有那些？①物理法（加熱、稀釋、吸附等）；②化學(xué)法（加電解質(zhì)中和離子型乳濁液的電荷）；③過濾或離心分離破乳法；④頂替法（加入表面活性更大，但因其碳鏈較短難以形成堅固的保護膜的物質(zhì)，取代界面上的乳化劑，如戊醇）；⑤轉(zhuǎn)型法（如在O/W中加入親油性乳化劑，使乳化液有生成W/O傾向，但又不穩(wěn)定，從而達到破乳化的目的）。第33頁/共92頁比較溶劑萃取與浸取的異同點？溶劑萃取法是利用液體混合物各組分在某有機溶劑中的溶解度的差異而實現(xiàn)分離的。浸取是用某種溶劑把有用物質(zhì)從固體原料中提取到溶液中的過程。第34頁/共92頁生物萃取與傳統(tǒng)萃取相比的特殊性？①組分比較復(fù)雜 ②傳質(zhì)速率不同（質(zhì)量的傳遞受可溶的和不溶的表面活性組分影響）③相分離性能不同（不溶性固體和可溶性表面活性劑的存在，對相分離的速率產(chǎn)生重大的不利影響）④產(chǎn)物的不穩(wěn)定性第35頁/共92頁描述浸取的基本過程？從植物的葉、莖、花和根中浸取藥品或風(fēng)味物質(zhì)，一般先將物料干燥，有助于細(xì)胞膜的破裂，溶劑也容易進行細(xì)胞內(nèi)直接溶解溶質(zhì)。另外，可將原料滾壓成片（大豆及許多植物種子），甜菜切成薄片。浸取過程系指出溶媒進入細(xì)胞組織溶解、浸取目的產(chǎn)物后，變成浸取液的全部過程。第36頁/共92頁

*什么是反膠團？反膠團的微小界面和微小水相具有哪兩個特異性的功能？反膠團（ReversedMicelles）:是兩性表面活性劑在有機溶劑中親水性基團自發(fā)地向內(nèi)聚集而成的，內(nèi)含微小水滴的，空間尺寸僅為納米級的集合型膠體。反膠團的微小界面和微小水相具有兩個特異性的功能：

（1）具有分子識別并允許選擇性透過的半透膜的功能；

（2）在疏水性環(huán)境中具有使親水性大分子如蛋白質(zhì)等保持活性的功能。第37頁/共92頁*反膠團的制備方法？（1）注入法將含蛋白質(zhì)的水溶液直接注入含有表面活性劑的非極性有機溶劑中去，然后進行攪拌直到形成透明的溶液為止。（2）相轉(zhuǎn)移法將酶或蛋白質(zhì)從主體水相轉(zhuǎn)移到含表面活性劑的非極性有機溶劑中形成反膠團-蛋白質(zhì)溶液?？傻幂^高蛋白質(zhì)濃度。（3）溶解法對非水溶性蛋白質(zhì)可用該法。將含有反膠團（W=3-30）的有機溶液與蛋白質(zhì)固體粉末一起攪拌，使蛋白質(zhì)進入反膠團中，所需時間長。第38頁/共92頁反膠團萃取的特點？萃取進入有機相的生物大分子被表面活性分子所屏蔽，從而避免了與有機溶劑相直接接觸而引起的變性、失活?？赏ㄟ^調(diào)整pH、離子強度、表面活性劑濃度等來控制分離場（反膠團）--待分離物質(zhì)（生物大分子）的相互作用，實現(xiàn)對目的物質(zhì)高選擇性的萃取。反膠團萃取也是一個濃縮過程，因微水相體積僅占有機相的幾個百分點。添加鹽類就可從已和主體水相分開的有機相中分離出含有目的物的濃水溶液，操作簡單。第39頁/共92頁*超臨界流體？超臨界流體（SCF）：是指物質(zhì)處于其臨界溫度和臨界壓強以上而形成的一種特殊狀態(tài)的流體。拖帶劑？添加后可增加物質(zhì)的溶解度和萃取的選擇性。第40頁/共92頁

臨界狀態(tài)？

是指物質(zhì)的氣、液兩態(tài)能平衡共存的一個邊緣狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，液體的密度和它的飽和蒸汽密度相同，因而它們的分界面消失，這種狀態(tài)只能在一定溫度和壓強下實現(xiàn)，此時的溫度和壓強分別稱為“臨界溫度”和“臨界壓強”。第41頁/共92頁

SC-CO2為何有較好的物質(zhì)萃取能力？二氧化碳因其臨界溫度低（Ｔc＝31.3℃),接近室溫；臨界壓力小(Ｐv＝7.15MPa)，擴散系數(shù)為液體的100倍，因而具有驚人的溶解能力。第42頁/共92頁SC-CO2的萃取工作區(qū)為何通常選在臨界點附近？利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系（利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的）在臨界點附近（即工作區(qū)里），P上升或T下降則溶劑的密度大幅度增加，對溶質(zhì)溶解度大幅度的增加，有利于溶質(zhì)的萃?。欢鳳下降或T上升，則溶劑的密度大幅度減小，對溶質(zhì)的溶解度將大幅度減小，有利于溶質(zhì)的分離和溶劑的回收。第43頁/共92頁超臨界流體的萃?。⊿FE）原理？超臨界流體萃取是利用流體在超臨界狀態(tài)時具有密度大、粘度小、擴散系數(shù)大等優(yōu)良的傳質(zhì)特性而將超臨界流體作為萃取溶劑的一種萃取技術(shù)。是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系（利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響）而進行的萃取技術(shù).第44頁/共92頁*何謂雙水相萃??？在一定條件下，水相可形以成兩相。將水溶性的酶、蛋白質(zhì)等生物活性物質(zhì)從一個水相轉(zhuǎn)移到另一水相的過程。第45頁/共92頁*雙水相體系可分為那幾類？兩種都是非離子型高聚物（PEG/DEX、聚丙二醇/DEX等）其中一種是離子型高聚物（羧甲基纖維素鈉/葡聚糖DEX）兩種都是離子型高聚物（羧甲基纖維素鈉/羧甲基葡聚糖鈉）其中一種是無機鹽（磷酸鹽、硫酸鹽等）（PEG/硫酸鹽）第46頁/共92頁雙水相萃取的優(yōu)點？(1)條件溫和，保留產(chǎn)物活性(2)含水量高，表面張力低，耗能少(3)大分子及小分子都可萃取(4)易于放大第47頁/共92頁*為什么說蛋白質(zhì)等生物活性大分子物質(zhì)不適合用有機溶劑萃取分離而適合用雙水相萃取分離？（1）許多蛋白質(zhì)有極強的親水性，不溶于有機溶劑。（2）蛋白質(zhì)在有機溶劑相中易變性失活。第48頁/共92頁*用雙水相萃取細(xì)胞破碎（勻漿）液時，一般是把目標(biāo)產(chǎn)物分布在上相，而細(xì)胞碎片、雜蛋白等雜質(zhì)分布在下相，為什么？（1）核酸等大部分雜質(zhì)一般處于下相，可以同時除去。（2）下相一般是無機鹽富集相，作為廢棄物扔掉，費用相應(yīng)低一些。（3）將蛋白質(zhì)產(chǎn)物分配在上相有利于保持其活性。（4）碎片在下相有利于連續(xù)離心分離。第49頁/共92頁

雙水相系統(tǒng)的相平衡需要很長時間嗎？不需要。雙水相系統(tǒng)的表面張力很小，相間混合所需能量很低，通過機械攪拌很容易分散成微小液滴，達到相平衡所需時間很短，一般只需幾秒鐘。第50頁/共92頁

第五章膜分離法及其在生物工程中的應(yīng)用

第51頁/共92頁膜分離技術(shù)?是用半透膜作為選擇障礙層，允許某些組分透過而保留混合物中其它組分，從而達到分離目的的技術(shù)。膜分離的特點?①操作在常溫下進行,設(shè)備簡單、操作方便；②是物理過程，不需加入化學(xué)試劑；③不發(fā)生相變化（因而能耗較低）；④在很多情況下選擇性較高；⑤濃縮和純化可在一個步驟內(nèi)完成；⑥設(shè)備易放大，可以分批或連續(xù)操作。因而在生物產(chǎn)品的處理中占有重要地位第52頁/共92頁*常見膜分離過程?①微濾（Microfiltration，MF）②超濾（Ultrafiltration，UF）③反滲透（Reverseosmosis，RO）④透析（Dialysis，DS）⑤電滲析（Electrodialysis，ED）⑥滲透氣化（Pervaporation，PV）第53頁/共92頁透析原理圖透析的原理？水分子大分子小分子透析膜由于膜兩側(cè)的溶質(zhì)濃度不同，在濃差的作用下，左側(cè)高分子溶液中的小分子溶質(zhì)（如無機鹽）透向右側(cè)，右側(cè)的水透向左側(cè)，這就是透析。透析過程中透析膜內(nèi)無流體流動，溶質(zhì)以擴散的形式移動。第54頁/共92頁*目前膜組件主要那幾種形式？有管式、平板式、螺旋卷式和中空纖維(毛細(xì)管)式等四種，膜污染？膜在使用中，雖然操作條件保持不變，但通過量仍逐漸降低的現(xiàn)象稱為膜污染。膜生物反應(yīng)器（MBR）？是膜分離過程與生物反應(yīng)過程耦合的生物反應(yīng)裝置，可應(yīng)用于動植物細(xì)胞的高密度培養(yǎng)、微生物發(fā)酵和酶反應(yīng)過程。

第55頁/共92頁*何謂濃差極化現(xiàn)象？它是如何影響膜分離的？減少濃差極化現(xiàn)象的措施？在膜分離過程中，膜表面上溶質(zhì)濃度高于主體溶質(zhì)濃度的現(xiàn)象。是一個可逆過程，只有膜分離運行過程才發(fā)生。使膜的透過量下降。通過減小料液中溶質(zhì)濃度，改善膜面流體力學(xué)條件，可以減輕濃差極化度。第56頁/共92頁*膜的清洗方法有那幾種？物理清洗方法：反沖洗；靜置浸泡加高速水流沖洗；采用泡沫塑料軟球或海棉球擦洗；超聲法等?；瘜W(xué)清洗：起溶解作用的物質(zhì)：酸、堿、酶、表面活性劑、分散劑等；切斷離子結(jié)合作用的方法：改變離子強度、pH等；起氧化作用的物質(zhì)：過氧化氫、次氯酸鹽等。起滲透作用的物質(zhì)：磷酸鹽等。第57頁/共92頁

第六章色譜分離法第58頁/共92頁色譜分析法的原理？色譜分析法實質(zhì)上是一種物理化學(xué)分離方法，即利用不同物質(zhì)在兩相（固定相和流動相）中具有不同的分配系數(shù)（或吸附系數(shù)），當(dāng)兩相作相對運動時，這些物質(zhì)在兩相中反復(fù)多次分配（即組分在兩相之間進行反復(fù)多次的吸附、脫附或溶解、揮發(fā)過程）從而使各物質(zhì)得到完全分離。第59頁/共92頁色譜分析法的特點？（1）

分離效率高（2）操作規(guī)模小，放大困難（3）

終產(chǎn)品純化度較高（4）適用于價格昂貴的產(chǎn)品（5）過程自動化操作（6）可高效靈敏的在線檢測第60頁/共92頁*離子交換色譜（IEC）的原理？是基于離子交換樹脂上可電離的離子與流動相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子進行可逆交換，由于混合物中不同溶質(zhì)對交換劑具有不同的親和力而將它們分離。*離子交換色譜的適應(yīng)性？適應(yīng)于離子和在溶劑中可發(fā)生電離的物質(zhì)的分離。大多數(shù)生物大分子都是極性的，都可發(fā)生電離，所以離子交換色譜廣泛用于生物大分子的分離純化，特別是在蛋白質(zhì)、多肽、核酸等生物物質(zhì)的分離純化中，離子交換色譜分離占主導(dǎo)地位。第61頁/共92頁*吸附色譜的分離原理？是指混合物隨流動相通過固定相（吸附劑）時，由于固定相對不同物質(zhì)的吸附力不同，而使混合物分離的方法。*分配色譜的分離原理？其流動相和固定相都是液體，因而又稱液液色譜。是利用混合物中各物質(zhì)在兩液相中的分配系數(shù)不同而分離。第62頁/共92頁*凝膠色譜分離原理？（1）大小不同分子混合樣液加入柱頂端；（2）小分子進入凝膠內(nèi)部，大分子不能進顆粒內(nèi)部，被排阻在凝膠顆粒之外；（3）大分子隨流動相順凝膠間隙下流，下移速率過快，首先被洗脫，而小分子進入顆粒內(nèi)部，下移速率慢，與大分子拉開距離。（4）大分子被洗脫出后，隨著洗脫繼續(xù)進行，小分子開始被洗脫出來。第63頁/共92頁層析劑？是指用于色譜分離技術(shù)中的固定相或分離介質(zhì)。*層析劑的種類無機（氧化鋁，硅膠，活性碳）有機（瓊脂糖，纖維素，聚丙烯酰胺）第64頁/共92頁*有機基質(zhì)層析劑與無機基質(zhì)層析劑相比的優(yōu)點？基質(zhì)微?？蓮V泛選擇單體和交聯(lián)劑聚合進行化學(xué)改性處理，所合成的層析劑產(chǎn)品普遍具有良好的選擇性；層析劑負(fù)載能力強，有較高的色譜容量；具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，可在廣泛的pH值范圍內(nèi)使用；不易產(chǎn)生不可逆的吸附作用，特別是對于生化物質(zhì)的分離能較好地保存其生物活性。第65頁/共92頁*分析色譜與制備和工業(yè)色譜的主要區(qū)別是什么？1、應(yīng)用色譜技術(shù)范圍的不同分析色譜的流動相包括氣相和液相，固定相形狀包括柱、紙和薄板；而制備和工業(yè)色譜主要是采用以液相為流動相的柱上色譜。2、操作上的不同分析色譜中，進樣量越小愈好，如微型毛細(xì)管柱色譜。制備和工業(yè)色譜中，則要求進量樣越多越好，色譜柱也要大些。如大直徑的徑向色譜柱。3、色譜分離理論上的不同（1）理論塔板數(shù)的不同（2）分配系數(shù)的不同（3）樣品保留值與峰高不同第66頁/共92頁*層析柱洗脫方式有幾種？恒定洗脫：洗脫劑的組成在洗脫過程中不改變優(yōu)點：操作簡單，不需較復(fù)雜的設(shè)備。逐次洗脫:

洗脫劑的組成至少改變一次。優(yōu)點：比梯度洗脫設(shè)備要求相對簡單，重現(xiàn)性較好。梯度洗脫法：洗脫劑的組成連續(xù)改變，使洗脫條件更有利于結(jié)合物質(zhì)的解離。是目前最常用的洗脫法第67頁/共92頁第七章凝膠過濾及離子交換層析介質(zhì)第68頁/共92頁*凝膠過濾介質(zhì)的種類？多糖類骨架的介質(zhì)

纖維素、葡聚糖及瓊脂糖等。具親水性和與生物大分子的相容性。合成的大分子骨架的介質(zhì)

用高親水性單體，經(jīng)共聚反應(yīng)并控制孔隙結(jié)構(gòu)得到了一些合成骨架的介質(zhì)。由天然大分子與合成高聚物構(gòu)成混合骨架的介質(zhì)

增加介質(zhì)剛性，同時抗微生物侵蝕。具有與生物大分子的相容性。第69頁/共92頁*離子交換的兩種操作方式？間歇操作又叫靜態(tài)處理，將離子交換劑浸泡于工作液中達到平衡后濾出介質(zhì)進行洗脫。柱式操作又稱動態(tài)法。交換、洗脫、再生等步驟均在柱內(nèi)進行，又稱離子交換色譜法。*凝膠過濾的兩大用途？脫鹽分離兩類不同的分子，即無機鹽與生物分子的分離；分級分子大小相近的物質(zhì)分開（常為大分子間的分離），上樣量小，常用于經(jīng)過濃縮后的樣品。第70頁/共92頁

第八章電泳分離技術(shù)第71頁/共92頁*電泳技術(shù)?

是指帶電荷的供試樣品（蛋白質(zhì)、核苷酸等）在惰性支持介質(zhì)（如紙、醋酸纖維素、瓊脂糖凝膠、聚丙烯酰胺凝膠等）中，于電場的作用下，向其對應(yīng)的電極方向按各自的速度進行泳動，使組分分離成狹窄的區(qū)帶，用適宜的檢測方法記錄其電泳區(qū)帶圖譜或計算其含量(%)的方法。

第72頁/共92頁*聚丙烯酰胺凝膠電泳的重要性？

30多年來，聚丙烯酰胺凝膠電泳仍是生物化學(xué)和分子生物學(xué)中對蛋白質(zhì)、多肽、核酸等生物大分子使用最普遍，分辨率最高的分析鑒定技術(shù)，是檢驗生化物質(zhì)的最高純度：即"電泳純"（一維電泳一條帶或二維電泳一個點）的標(biāo)準(zhǔn)分析鑒定方法，至今仍被人們稱為是對生物大分子進行分析鑒定的最后、最準(zhǔn)確的手段，即"LastCheck"第73頁/共92頁*電泳分離的原理？是利用帶電粒子在電場中泳動速度的差別進行分離的方法。*影響遷移率的有3個因素？各組分的分子凈電荷數(shù)；分子量；電泳系統(tǒng)介質(zhì)的有效黏滯度。第74頁/共92頁*電泳過程中產(chǎn)熱的后果？蛋白質(zhì)變性，分離失去意義；溫度升高引起對流，蛋白質(zhì)區(qū)帶擴散，降低分辨率。提高電泳效果和分辨率的措施？增加緩沖系統(tǒng)黏度或增加介質(zhì)的黏滯度均可減少擴散或?qū)α?。減少熱擴散層厚度，在微重力條件下進行電泳。第75頁/共92頁*電滲？

當(dāng)固體與液體接觸時，固體表面由于某種原因帶一種電荷，則因靜電引力使其周圍液體帶有相反電荷，在液-固界面形成雙電層，二者之間存在電位差。當(dāng)液體兩端施加電壓時，就會發(fā)生液體相對固體表面的移動，這種液體相對固體表面的移動就稱電滲。第76頁/共92頁*毛細(xì)管電泳(CE)？

又稱高效毛細(xì)管電泳(HPCE),是指離子或帶電粒子以毛細(xì)管為分離室，以高壓直流電場為驅(qū)動力，依據(jù)樣品中各組分之間淌度和分配行為上的差異而實現(xiàn)分離的液相分離分析技術(shù)。第77頁/共92頁

第九章蒸發(fā)與干燥第78頁/共92頁*蒸發(fā)?

是使含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液沸騰汽化并移出蒸汽，從而使溶液中溶質(zhì)濃度提高的過程。*蒸發(fā)濃縮的主要目的?1、增加溶質(zhì)濃度，減少溶液體積，以便進一步分離提純；2、蒸發(fā)得到的溶劑較為純凈，可以再利用或無污染排放。第79頁/共92頁*干燥?

是指利用熱能使?jié)裎锪现袧穹萜⑴懦羝?，從而得到較干物料的過程。*干燥的主要目的?1、使產(chǎn)品便于包裝貯存運輸；2、使許多生物產(chǎn)品在濕份含量較低的狀態(tài)下較為穩(wěn)定，從而使生物制品有較長的保質(zhì)期。第80頁/共92頁真空蒸發(fā)的優(yōu)點?（1）溶液沸點低，可用溫度較低的低壓蒸汽或廢蒸汽作為加熱蒸汽。（2）溶液沸點低，采用同樣的加熱蒸汽，蒸發(fā)器傳熱平均溫度差大，所需的傳熱面小。（3）沸點低，有利于處理熱敏性物料，即高溫下易分解和變質(zhì)的物料（4）蒸發(fā)器的操作溫度低，系統(tǒng)的熱損失小。第81頁/共92頁降膜蒸發(fā)器的原理?

原料液由加熱室頂部進入，在重力作用下沿管內(nèi)壁呈膜狀向下流動，在下流過程中被蒸發(fā)增濃。氣液混合物從管下端流出，進入分離室，氣液分離后，完成液由分離室排出.旋轉(zhuǎn)刮板蒸發(fā)器的適用范圍？適用于處理易結(jié)晶、易結(jié)垢、高粘度溶液的蒸發(fā)。某些情況下可將溶液蒸干而由底部直接獲得固體產(chǎn)品。第8