生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)課件

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)1第一章生物工程下游技術(shù)概述生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)ppt課件2*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(dòng)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)。*什么是生物工程下游技術(shù)?3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。下游技術(shù)產(chǎn)品的特性？4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)。

下游技術(shù)的一般工藝過程？5*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(jià)格；（6）廢液的處理方法等。*具體的產(chǎn)品分離提取需考慮的問題?6

第二章發(fā)酵液的預(yù)處理第二章發(fā)酵液的預(yù)處理71、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(tuán)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。1、名詞解釋8絮凝機(jī)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(tuán)，陰離子（-COOH）或陽離子（-NH3+）、不帶電的非離子型基團(tuán)—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(tuán)*濾餅：當(dāng)懸浮液通過過濾布時(shí)，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(shí)即起過濾作用。絮凝機(jī)理：絮凝劑（能溶于水的高分子聚合物，長鏈結(jié)構(gòu)）—鏈節(jié)9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(shí)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。微生物發(fā)酵液的特性？10*改變發(fā)酵液過濾特性的主要方法有哪些？其簡要機(jī)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(diǎn)）、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。*改變發(fā)酵液過濾特性的主要方法有哪些？11②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(tuán)的過程。②調(diào)整pH12④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。④加入助濾劑13*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。*除去發(fā)酵液中雜蛋白的常用方法有哪些？14①加熱。不僅使蛋白質(zhì)變性，同時(shí)降低液體粘度，提高過濾速率。②調(diào)PH；③加有機(jī)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。①加熱。不僅使蛋白質(zhì)變性，同時(shí)降低液體粘度，提高過濾速率。15*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(diǎn)）、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。*發(fā)酵液預(yù)處理的目的是什么？主要有那幾16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?、玻璃珠、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(shí)，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。區(qū)別澄清過濾和濾餅過濾？17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(shí)，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(shí)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。濾餅過濾：18*膜過濾的種類及微濾的優(yōu)缺點(diǎn)？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)*膜過濾的種類及微濾的優(yōu)缺點(diǎn)？19切向流過濾的3種方式？（1）泵循環(huán)式切向流過濾缺點(diǎn)：懸浮液在流動(dòng)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(dòng)。缺點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，處理的液量少。過濾面積小，剪切力不均勻。優(yōu)點(diǎn)：靈活、操作方便。（3）使膜相對于懸浮液運(yùn)動(dòng)。缺點(diǎn)：難以放大，設(shè)備投資較大。優(yōu)點(diǎn)：剪切力大，單位膜面積的過濾速度很高。切向流過濾的3種方式？20第三章細(xì)胞破碎、蛋白質(zhì)復(fù)性及固液分離生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)ppt課件21*包含體?主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成，其中大部分是基因表達(dá)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(cuò)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(jìn)行分離的一種方法，表面活性強(qiáng)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(dá)到分離。*包含體?22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(shí)間較長，易形成蛋白質(zhì)沉淀。臨界膠團(tuán)濃度?表面活性劑在水溶液中形成膠團(tuán)的最低濃度。稀釋復(fù)性?23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(dá)常常導(dǎo)致其在胞內(nèi)發(fā)生錯(cuò)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(dá)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(cuò)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(dá)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(dá)的結(jié)果，而與蛋白質(zhì)的種類和表達(dá)系統(tǒng)無關(guān)。包含體的成分及形成的原因?24從細(xì)胞破碎到蛋白質(zhì)復(fù)性的幾種工藝路線是？從細(xì)胞破碎到蛋白質(zhì)復(fù)性的幾種工藝路線25影響泡沫分離的主要因素是？其主要應(yīng)用于哪幾個(gè)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(qiáng)度（5）泡沫層的高度泡沫分離的應(yīng)用

環(huán)境保護(hù)、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影響泡沫分離的主要因素是？其主要應(yīng)用于26

第四章萃取生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)ppt課件27*溶劑萃取？溶劑萃取法是利用液體混合物各組分在某有機(jī)溶劑中的溶解度的差異而實(shí)現(xiàn)分離的方法。*反萃??？溶質(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(jī)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。*溶劑萃取？28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？乳化？29何謂溶劑萃取？其適用條件是什么？*溶劑萃?。豪靡环N溶質(zhì)組分（如產(chǎn)物）在兩個(gè)互不混溶的液相（如水相和有機(jī)溶劑相）中競爭性溶解和分配性質(zhì)上的差異來進(jìn)行分離的操作。如抗生素、有機(jī)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)生締合或離解何謂溶劑萃??？其適用條件是什么？30

何謂乳化液？當(dāng)將有機(jī)溶劑（通稱為油）和水混在一起攪拌時(shí)，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。何謂乳化液？31乳濁液穩(wěn)定性和哪幾個(gè)因素有關(guān)？①界面上保護(hù)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(gè)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(hù)膜。保護(hù)膜應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)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(shí)能增強(qiáng)保護(hù)膜的機(jī)械強(qiáng)度。乳濁液穩(wěn)定性和哪幾個(gè)因素有關(guān)？32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(jiān)固的保護(hù)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(dá)到破乳化的目的）。生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)ppt課件33比較溶劑萃取與浸取的異同點(diǎn)？溶劑萃取法是利用液體混合物各組分在某有機(jī)溶劑中的溶解度的差異而實(shí)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。比較溶劑萃取與浸取的異同點(diǎn)？34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)定性生物萃取與傳統(tǒng)萃取相比的特殊性？35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(jìn)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(jìn)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。描述浸取的基本過程？36

*什么是反膠團(tuán)？反膠團(tuán)的微小界面和微小水相具有哪兩個(gè)特異性的功能？反膠團(tuán)（ReversedMicelles）:是兩性表面活性劑在有機(jī)溶劑中親水性基團(tuán)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(tuán)的微小界面和微小水相具有兩個(gè)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。*什么是反膠團(tuán)？反膠團(tuán)的微小界面和微小水相具有哪兩個(gè)特異性37*反膠團(tuán)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(jī)溶劑中去，然后進(jìn)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(jī)溶劑中形成反膠團(tuán)-蛋白質(zhì)溶液。可得較高蛋白質(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(tuán)（W=3-30）的有機(jī)溶液與蛋白質(zhì)固體粉末一起攪拌，使蛋白質(zhì)進(jìn)入反膠團(tuán)中，所需時(shí)間長。*反膠團(tuán)的制備方法？38反膠團(tuán)萃取的特點(diǎn)？萃取進(jìn)入有機(jī)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(jī)溶劑相直接接觸而引起的變性、失活?？赏ㄟ^調(diào)整pH、離子強(qiáng)度、表面活性劑濃度等來控制分離場（反膠團(tuán)）--待分離物質(zhì)（生物大分子）的相互作用，實(shí)現(xiàn)對目的物質(zhì)高選擇性的萃取。反膠團(tuán)萃取也是一個(gè)濃縮過程，因微水相體積僅占有機(jī)相的幾個(gè)百分點(diǎn)。添加鹽類就可從已和主體水相分開的有機(jī)相中分離出含有目的物的濃水溶液，操作簡單。反膠團(tuán)萃取的特點(diǎn)？39*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(qiáng)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。生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)ppt課件40

臨界狀態(tài)？

是指物質(zhì)的氣、液兩態(tài)能平衡共存的一個(gè)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(qiáng)下實(shí)現(xiàn)，此時(shí)的溫度和壓強(qiáng)分別稱為“臨界溫度”和“臨界壓強(qiáng)”。臨界狀態(tài)？41

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(kuò)散系數(shù)為液體的100倍，因而具有驚人的溶解能力。

42SC-CO2的萃取工作區(qū)為何通常選在臨界點(diǎn)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(jìn)行的）在臨界點(diǎn)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??；而P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。SC-CO2的萃取工作區(qū)為何通常選在臨界點(diǎn)附近？43超臨界流體的萃取（SFE）原理？超臨界流體萃取是利用流體在超臨界狀態(tài)時(shí)具有密度大、粘度小、擴(kuò)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(jìn)行的萃取技術(shù).生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)ppt課件44*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(gè)水相轉(zhuǎn)移到另一水相的過程。*何謂雙水相萃取？45*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(jī)鹽（磷酸鹽、硫酸鹽等）（PEG/硫酸鹽）*雙水相體系可分為那幾類？46雙水相萃取的優(yōu)點(diǎn)？(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)易于放大雙水相萃取的優(yōu)點(diǎn)？47*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(jī)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(qiáng)的親水性，不溶于有機(jī)溶劑。（2）蛋白質(zhì)在有機(jī)溶劑相中易變性失活。*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(jī)48*用雙水相萃取細(xì)胞破碎（勻漿）液時(shí)，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(shí)除去。（2）下相一般是無機(jī)鹽富集相，作為廢棄物扔掉，費(fèi)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。*用雙水相萃取細(xì)胞破碎（勻漿）液時(shí)，一般是把目標(biāo)產(chǎn)物分49

雙水相系統(tǒng)的相平衡需要很長時(shí)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(jī)械攪拌很容易分散成微小液滴，達(dá)到相平衡所需時(shí)間很短，一般只需幾秒鐘。生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)ppt課件50第五章膜分離法及其在生物工程中的應(yīng)用

生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)ppt課件51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(dá)到分離目的的技術(shù)。膜分離的特點(diǎn)?①操作在常溫下進(jìn)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(gè)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膜分離技術(shù)?52*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）*常見膜分離過程?53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(jī)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(dòng)，溶質(zhì)以擴(kuò)散的形式移動(dòng)。透析原理圖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，54*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(dòng)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。

*目前膜組件主要那幾種形式？55*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(gè)可逆過程，只有膜分離運(yùn)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。*何謂濃差極化現(xiàn)象？它是如何影響膜分離56*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(qiáng)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。*膜的清洗方法有那幾種？57

第六章色譜分離法生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)ppt課件58色譜分析法的原理？色譜分析法實(shí)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(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí)，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(jìn)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。色譜分析法的原理？59色譜分析法的特點(diǎn)？（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(jià)格昂貴的產(chǎn)品（5）過程自動(dòng)化操作（6）可高效靈敏的在線檢測色譜分析法的特點(diǎn)？60*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(dòng)相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子進(jìn)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。*離子交換色譜（IEC）的原理？61*吸附色譜的分離原理？是指混合物隨流動(dòng)相通過固定相（吸附劑）時(shí)，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(dòng)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。*吸附色譜的分離原理？62*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(jìn)入凝膠內(nèi)部，大分子不能進(jìn)顆粒內(nèi)部，被排阻在凝膠顆粒之外；（3）大分子隨流動(dòng)相順凝膠間隙下流，下移速率過快，首先被洗脫，而小分子進(jìn)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(jìn)行，小分子開始被洗脫出來。*凝膠色譜分離原理？63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(jī)（氧化鋁，硅膠，活性碳）有機(jī)（瓊脂糖，纖維素，聚丙烯酰胺）層析劑？64*有機(jī)基質(zhì)層析劑與無機(jī)基質(zhì)層析劑相比的優(yōu)點(diǎn)？基質(zhì)微?？蓮V泛選擇單體和交聯(lián)劑聚合進(jìn)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(qiáng)，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。*有機(jī)基質(zhì)層析劑與無機(jī)基質(zhì)層析劑相比的優(yōu)65*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(dòng)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(dòng)相的柱上色譜。2、操作上的不同分析色譜中，進(jìn)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(jìn)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*分析色譜與制備和工業(yè)色譜的主要區(qū)別是什么？66*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(diǎn)：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(diǎn)：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*層析柱洗脫方式有幾種？67第七章凝膠過濾及離子交換層析介質(zhì)生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)ppt課件68*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(shí)抗微生物侵蝕。具有與生物大分子的相容性。*凝膠過濾介質(zhì)的種類？69*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(dá)到平衡后濾出介質(zhì)進(jìn)行洗脫。柱式操作又稱動(dòng)態(tài)法。交換、洗脫、再生等步驟均在柱內(nèi)進(jìn)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(jī)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。*離子交換的兩種操作方式？70

第八章電泳分離技術(shù)生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)ppt課件71*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(jìn)行泳動(dòng)，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(jì)算其含量(%)的方法。

*電泳技術(shù)?72*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(yàn)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(gè)點(diǎn)）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(jìn)行分析鑒定的最后、最準(zhǔn)確的手段，即"LastCheck"*聚丙烯酰胺凝膠電泳的重要性？73*電泳分離的原理？是利用帶電粒子在電場中泳動(dòng)速度的差別進(jìn)行分離的方法。*影響遷移率的有3個(gè)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。*電泳分離的原理？74*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(kuò)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(kuò)散或?qū)α?。減少熱擴(kuò)散層厚度，在微重力條件下進(jìn)行電泳。*電泳過程中產(chǎn)熱的后果？75*電滲？

當(dāng)固體與液體接觸時(shí)，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(shí)，就會發(fā)生液體相對固體表面的移動(dòng)，這種液體相對固體表面的移動(dòng)就稱電滲。生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)ppt課件76*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(dòng)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(shí)現(xiàn)分離的液相分離分析技術(shù)。*毛細(xì)管電泳(CE)？77第九章蒸發(fā)與干燥生物工程下游技術(shù)復(fù)習(xí)ppt課件78*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(jìn)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。*蒸發(fā)?79*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(yùn)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。*干燥?80真空蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)?（1）溶液沸點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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。真空蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)?81降膜蒸發(fā)器的原理?原料液由加熱室頂部進(jìn)入，在重力作用下沿管內(nèi)壁呈膜狀向下流動(dòng)，在下流過程中被蒸發(fā)增濃。氣液混合物從管下端流出，進(jìn)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