生物分离工程总复习题介绍.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date生物分离工程总复习题介绍第一章复习题第一章 绪论 复习题1.生物分离工程在生物技术中的地位？在生物技术领域，一般将生物产品的生产过程称为生物加工过程，包括优良生物物种的选育、基因工程、细胞工程、生物反应过程（酶反应、微生物发酵、动植物细胞培养等）及目标产物的分离纯化过程，后者又称为下游加工过程。 生物产物的特殊性、复杂性和对生物产品要求的严格性。因此导致下游加工过程的成本往往占整个生物加工过程成本的大部分。生物分离工程研究的根本任务：设计和优化分离过程，提高分离效率，减少分离过程步骤，缩短分离操作时间，达到提高海口收率与活性、降低生产成本的目的。生物分离工程的特点是什么？1产品丰富 产品的多样性导致分离方法的多样性2绝大多数生物分离方法来源于化学分离3生物分离一般比化工分离难度大3.生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？生物分离过程一般分四步：1.固-液分离（不溶物的去除） 离心、过滤、细胞破碎目的是提高产物浓度和质量2.浓缩（杂质粗分）离子交换吸附、萃取、溶剂萃取、反胶团萃取、超临界流体萃取、双水相萃取以上分离过程不具备特异性，只是进行初分，可提高产物浓度和质量。3纯化色谱、电泳、沉淀以上技术具有产物的高选择性和杂质的去除性。4精制 结晶、干燥在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？（1）产品价值（2）产品质量（3）产物在生产过程中出现的位置（4）杂质在生产过程中出现的位置（5）主要杂质独特的物化性质是什么？（6）不同分离方法的技术经济比较上述问题的考虑将有助于优质、高效产物分离过程的优化。5.生物分离效率有哪些评价指标？目标产品的浓缩程度浓缩率m2目标产物的分离纯化程度分离因子或分离系数3回收率REC第二章 细胞分离与破碎 复习题1简述细胞破碎的意义一、细胞破碎的目的由于有许多生化物质存在于细胞内部，必须在纯化以前将细胞破碎，使细胞壁和细胞膜受到不同程度的破坏（增大通透性）或破碎，释放其中的目标产物，然后方可进行提取。细胞破碎方法的大致分类破碎方法可归纳为机械破碎法和非机械破碎法两大类，非机械破碎法又可分为化学（和生物化学）破碎法和物理破碎法。1机械破碎处理量大、破碎效率高速度快，是工业规模细胞破碎的主要手段。细胞的机械破碎主要有高压匀浆、研磨、珠磨、喷雾撞击破碎和超声波破碎等。2化学（和生物化学）渗透破碎法（1）渗透压冲击法（休克法）（2）增溶法（3）脂溶法（4）碱处理（5）酶溶（酶消化）法3物理破碎法1）冻结融化法（亦称冻融法）（2）干燥法空气干燥法 真空干燥法 冷冻干燥法 喷雾干燥法化学渗透法和机械破碎法相比有哪些优缺点？化学渗透破碎法与机械破碎法相比优点：化学渗透破碎法比机械破碎法的选择性高，胞内产物的总释放率低，特别是可有效地抑制核酸的释放，料液的粘度小，有利于后处理过程。化学渗透破碎法与机械破碎法相比缺点：化学渗透破碎法比机械破碎法速度低，效率差，并且化学或生化试剂的添加形成新的污染，给进一步的分离纯化增添麻烦。第三章 初级分离 复习题1常用的蛋白质沉淀方法有哪些？盐析沉淀,等电点沉淀,有机溶剂沉淀,热沉淀影响盐析的主要因素有哪些？1）离子强度：Ks和值, 强度越大,蛋白质溶解度越小；（2）蛋白质的性质:因相对分子质量和立体结构而异,结构不对称、相对分子质量大的蛋白质易于盐析；（3）蛋白质的浓度：蛋白质浓度大，盐的用量小，共沉作用明显，分辨率低；蛋白质浓度小，盐的用量大，分辨率高；2.5%3.0% 时最适合；（4）pH值：通常调整到pI附近，盐浓度较大会对等电点产生较大影响，pH对不同蛋白质的共沉影响；（5）温度：低盐浓度下，温度升高蛋白质溶解度升高；高盐浓度下，温度升高，多数蛋白质和肽溶解度反而下降。对于特定的蛋白质，影响蛋白质盐析的主要因素是：无机盐的种类、浓度、温度和pH值。何谓中性盐的饱和度？硫酸铵的饱和度是指饱和硫酸铵溶液的体积占混合后溶液总体积的百分数。盐析操作中，中性盐的用量（40% 硫酸铵饱和度）如何计算？要达到某一饱和度所需加入饱和硫酸铵溶液的体积可按下式计算： V=V0(S2S1)/(1S2) V所需加入饱和硫酸铵溶液的体积； V0待盐析溶液的体积； S1待盐析溶液的原始饱和度； S2所需达到的硫酸铵的饱和度。简述盐析的原理。水溶液中蛋白质的溶解度一般在生理离子强度范围内（0.150.2mol/Kg）最大，而低于或高于此范围时溶解度均降低。蛋白质（酶）等生物大分子物质在高离子强度的溶液中溶解度降低，产生沉淀的现象称为盐析(盐析是在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程。)简述有机溶剂沉析的原理。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。乙醇：沉析作用强，挥发性适中，无毒常用于蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的沉析；丙酮：沉析作用更强，用量省，但毒性大，应用范围不广；特点：（1）介电常数小，60%乙醇的介电常数是48，丙酮的介电常数是22（2）容易获取简述等电点沉析的原理。蛋白质是两性电解质，当溶液pH值处于等电点时，分子表面净电荷为0，双电层和水化膜结构被破坏，由于分子间引力，形成蛋白质聚集体，进而产生沉淀。第四章 膜分离 复习题1膜分离技术的概念利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术膜的概念在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质，把流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物质称为膜。1膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。可是固态或液态或气态。2被膜分开的流体相物质是液体或气体。3膜的厚度应在0.5mm以下，否则不能称其为膜。根据膜孔径大小，膜分离技术的分类在生物分离领域应用的膜分离法包括微滤(Microfiltration，MF)、超滤(U1trafiltration，UF)、反渗透(Reverrse osmosis，RO)、纳滤（Nanofiltration, NF）、透析(Dialysis，DS)、电渗析(E1ectrodialysis，KD)和渗透气化(Pervaporation，PV)基本的膜材料有哪些？1天然高分子材料膜 2合成高分子材料膜 3无机（多孔）材料膜5常用的膜组件有哪些？要有管式、平板式、螺旋卷式和中空纤维(毛细管)式等四种何谓反渗透？实现反渗透分离的条件是什么？其特点有哪些？二、超滤和反渗透目的：将溶质通过一层具有选择性的薄膜，从溶液中分离出来。分离时的推动力都是压差，由于被分离物质的分子量和直径大小差别及膜孔结构不同，其采用的压力大小不同。反渗透膜的操作压力高达10 MPa1超滤和反渗透操作中的渗透压由于超滤和反渗透过程都是用一种半透膜把两种不同浓度的溶液隔开（淡水或盐水），因此都存在渗透压。渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度；一般说来，无机小分子的渗透压要比有机大分子溶质的渗透压高得多。2实现超滤和反渗透的条件u超滤：需要增加流体的静压力，改变天然过程的方向，才可能发生含有低分子量化合物的溶剂流通过膜，此时的推动力是流体静压力与渗透压的压差； pp 操作压 p0 渗透压 patm 大气压反渗透：过程类似于超滤，只是纯溶剂通过膜，而低分子量的化合物被截留。因此，操作压力比超滤大得多。 u因此，超滤和反渗透通常又被称之为“强制膜分离过程”强制膜分离的概念？超滤和反渗透通常又被称之为“强制膜分离过程”电渗析的工作原理？电渗析操作所用的膜材料为离子交换膜，即在膜表面和孔内共价键合有离子交换基团，如磺酸基（SO3H）等酸性阳离子交换基和季铵基（N+R3）等碱性阴离子交换基团。键合阳离子交换基的膜称作阳离子交换膜，在电场作用下，选择性透过阳离子；键合阴离子交换基的膜称作阴离子交换膜，在电场作用下，选择性透过阴离子。膜污染的主要原因是什么？常用的清洗剂有哪些？如何选择？1凝胶极化引起的凝胶层，阻力为Rg2溶质在膜表面的吸附层，阻力为Ras3膜孔堵塞，阻力为Rp；4膜孔内的溶质吸附，阻力为Rap膜的清洗一般选用水、盐溶液、稀酸、稀碱、表面活性剂、络合剂、氧化剂和酶溶液等为清洗剂具体采用何种清洗剂要根据膜的性质(耐化学试剂的特性)和污染物的性质而定，即使用的清洗剂要具有良好的去污能力，同时又不能损害膜的过滤性能。膜分离在生物产物的回收和纯化方面的应用有哪些方面？（1）细胞培养基的除菌；（2）发酵或培养液中细胞的收集或除去；（3）细胞破碎后碎片的除去；（4）目标产物部分纯化后的浓缩或洗滤除去小分子溶质；（5）最终产品的浓缩和洗滤除盐；（6）制备用于调制生物产品和清洗产品容器的无热原水。第五章 萃取 复习题1.什么是萃取过程？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得到纯化或浓缩的方法称为萃取。萃取是利用液体或超临界流体为溶剂提取原料中目标产物的分离纯化操作。液液萃取从机理上分析可分为哪两类？有机溶剂萃取（溶剂萃取）、双水相萃取、液膜萃取和反胶团萃取。常见物理萃取体系由那些构成要素？溶质：被萃取的物质原溶剂：原先溶解溶质的溶剂萃取剂：加入的第三组分何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？溶质在两相中的总浓度之比表示溶质的分配平衡pH （2）温度 （3）无机盐何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？有哪几种方法？超临界流体（Supercritical Fluid, 简称SCF或SF）：当一种流体处于其临界点的温度和压力之下，称为超临界流体。超临界流体萃取（SCF extraction）：利用超临界流体作为萃取剂的萃取操作。FHV超临界流体的特点：（a）密度接近液体萃取能力强（b）黏度接近气体传质性能好等温变压法、等压变温法以及吸附法何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？双水相萃取又称双水相分配法：利用物质在不相溶的、两水相间分配系数的差异进行萃取的方法。1高聚物高聚物两水相。 2高聚物盐两水相 3非离子表面活性剂水胶束两水相体系。 4阴阳离子表面活性剂两水相体系 5醇盐两水相体系7.反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核”（亲水空腔） 利用表面活性剂在有机溶剂中形成的反胶团，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溶解在有机相中或在有机相中发生不可逆变性的现象。第六章 吸附分离技术和理论 复习题吸附、吸附过程、离子交换吸附：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。或是溶质从液相或气相转移到固相的现象。吸附过程通常包括：待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。离子交换：离子交换吸附简称离子交换。吸附作用力为静电引力，所用吸附剂为离子交换剂，离子交换剂表面含有离子基团或可离子化的基团，通过静电引力吸附带有相反电荷的离子，吸附过程发生电荷转移。通过调节pH或提高离子强度的方法洗脱。吸附的类型有哪些？它们是如何划分的？吸附剂对溶质的吸附作用按吸附作用力区分主要有三类，即物理吸附、化学吸附和离子交换。常用的吸附剂种类有哪些？活性炭，硅胶，大孔网状吸附剂以县浮聚合法为例说明多孔高分子微球吸附剂的制备方法。在机械搅拌作用下，有机反应物溶液在水分散相中分散成微小的液滴，逐渐升高反应温度至85即可引以聚合反应，制而微球型高分子介质pGTD。以乙醇抽提除去其中的惰性致孔剂后，再对GMA分子上的活性环氧基团进行化学修饰，可制备各种类型的吸附剂。什么是吸附等温线？其意义何在？当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数关系称为吸附等温线。影响吸附过程的因素有哪些？1吸附剂的性质：比表面积、粒度大小、极性2吸附质的性质：对表面张力的影响，溶解度，极性，相对分子量3温度：吸附是放热过程，吸附质的稳定性4溶液pH值：影响吸附质的解离5盐浓度：影响复杂，要视具体情况而定常用的吸附单元操作有哪些方式？间歇吸附 连续搅拌吸附 固定床吸附 固定床吸附操作操作过程：平衡吸附洗脱再生膨胀床吸附操作(a) 用缓冲液膨胀床层，以便于输入料液，(b) 开始膨胀床吸附操作。(c) 当吸附接近饱和时，停止进料，转入清洗过程。在清洗过程初期，为除去床层内残留的微粒子，仍需采用膨胀床操作。(d) 待微粒子清除干净后，则可恢复固定床操作，以降低床层体积，减少清洗剂用量和清洗时间。(e) 清洗操作之后的目标产物洗脱过程亦采用固定床方式。第七章 液相色谱 复习题1.色谱方法共分几类？常用的蛋白质分离方法有哪些？并简述其原理吸附色谱 分配色谱 离子交换色谱 凝胶色谱2.何为理论塔板高度和理论塔板数？如何计算？3.简述高效反相液相色谱的工作原理？4.试分析HPLC和HIC技术的异同5.什么是色谱分离技术？色谱技术是一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构含有固定相（多孔介质）和流动相，根据物质在两相间的分配行为不同（由于亲和力差异），经过多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸），达到分离的目的。8.吸附色谱及其分类和基本原理固定相: 颗粒状的基质。表面上有许许多多的吸附位点。可通过静电引力、范德华力与蛋白质、核酸等结合。并且由于各种欲分离物质结构不同，吸附力强弱不同。流动相：一般为液体。可解吸附。不同吸附力的物质解吸附快慢不同。过程：吸附、解吸附、再吸附的连续过程。简言之：欲分离的物质，依据它们结构的差异性或分配系数的不同而被分离。9.什么是分配色谱？利用溶质在固定相和流动相之间的分配系数不同而分离的方法10.离子交换色谱的分类及应用柱状和薄板状1.制备软水、纯水2制备、纯化生物大分子物质，是蛋白质、肽和核酸等生物产物的主要纯化手段3.测定物质pI11.常用的离子交换树脂类型有哪些？如何制备？ 离子交换纤维素 葡聚糖离子交换树脂共聚（加聚）法：指具有一个或一个以上双键的单体为原料，在分散相中进行聚合，无水产生。均聚（缩聚）法：基于缩合反应的聚合过程，有水产生。苯乙烯型离子交换树脂将苯乙烯和二乙烯苯在水相中以明胶作为分散剂，以过氧苯甲酰作为引发剂，在适宜的温度下（85左右）进行悬浮聚合；将上述共聚物在有机溶剂（如二氯乙烷）中溶胀，以浓硫酸或氯磺酸进行磺化，磺酸基可连在苯乙烯或二乙烯苯环上；酚醛型树脂 以弱酸122树脂为例，它由水杨酸、苯酚和甲醛缩聚而成。先将水杨酸和甲醛在盐酸催化下，缩合得线状结构；然后在碱性下，加入苯酚和甲醛作为交联剂，在一定温度下进行反应。若在透平油中加少量油酸钠作为分散剂进行反应可制成球形树脂。12.离子交换树脂的分类？其主要的理化性质有哪些？13.凝胶色谱的分离原理及分类1.葡聚糖凝胶 2.琼脂糖凝胶14.离子交换及疏水作用色谱的原理离子交换色谱通常是在一根充填有离子交换树脂的色谱柱中进行。含有待分离的离子的混合液通过离子交换柱时，各种离子即与离子交换剂上的带电部位竞争性结合。由于离子交换剂对各种离子和离子化合物亲和力不同，故可以将混合离子分开。高浓度盐溶液中，亲水性较强的物质，分子内部的疏水基团外露，便可与疏水的固定相以疏水作用力相结合（吸附）。由于这种作用力大小不同，可以通过改变极性流动相的离子强度（由高到低）使其依次解吸附。即高浓度的盐溶液可将吸附力弱（小）（极性大）的物质先洗脱下来，而低浓度的盐则使吸附力强（大）（极性小）的物质被后洗脱下来。15.高效液相色谱的分离原理及应用16.蛋白质分离的常用色谱方法有哪些？免疫亲和色谱, 疏水色谱 离子交换色谱17用于蛋白质提取分离的离子交换剂有哪些特殊要求，主要有哪几类？要求：良好的亲水性、具有较大的均匀网格结构、粒度越小分辨率越高葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶、纤维素和亲水性聚乙烯等，其他还有硅胶和可控孔玻璃第八章 亲和色谱 复习题1.什么是亲和作用?生物物质，特别是酶和抗体等蛋白质，具有识别特定物质并与该物质的分子相结合的能力。这种识别并结合的能力具有排他性，即生物分子能够区分结构和性质非常相近的其他分子，选择性地与其中某一种分子相结合。生物间的这种特异性相互作用称为生物亲和作用(bioaffinity)或简称亲和作用2.亲和作用的本质包括哪些方面?1.静电作用 2.氢键 3.疏水性相互作用 4.配位键 5.弱共价键3.影响亲和作用的因素?离子强度 pH 温度 离液离子 螯合剂4.亲和色谱的原理是什么?亲和色谱是利用亲和吸附作用分离纯化生物物质的液相色谱法。亲和色谱的固定相是键合亲和配基的亲和吸附介质（亲和吸附剂），流动相为液体。由于目标产物基于生物亲和作用吸附在固定相上，具有高度的选择性。5.亲和色谱的配基有哪些?酶的抑制剂 抗体 A蛋白 凝集素 辅酶和磷酸腺苷 色素配基 过渡金属离子组氨酸肝素6.亲和色谱的应用有那些方面?1. t-PA的纯化酶的抑制剂为亲和配基2.干扰素的纯化免疫亲和色谱3.脱氢酶的纯化色素亲和色谱.4淀粉酶抑制剂的纯化固定化金属离子亲和色谱5.基因重组融合蛋白的纯化7.亲和膜色谱的原理和特点亲和配基固定在膜孔表面，流体在对流透过膜的过程中目标蛋白质与配基接触而被吸附。亲和膜色谱的优点无内扩散传质阻力，仅存在表面液膜传质能力，由于传质能力小，吸附速度快，达到吸附平衡所需时间短，配基利用率高；设备体积小，压降小，流速快，配基用量低；微孔膜介质种类多，价格便宜。5.亲和膜色谱的缺点从分离效率的角度，因膜的厚度(柱高)很小(一般为10100m)理论板数很低，吸附和清洗效率低。膜的污染和膜孔的堵塞使操作速度、吸附效率和亲和膜的寿命下降。8.除亲和色谱外,其他亲和分离技术有哪些?亲和错流过滤 亲和双水相分配 亲和反胶团萃取 亲和沉淀第九章 电泳和电色谱 复习题电泳的定义电泳是荷电溶质（电解质）或粒子在电场作用下发生定向泳动现象。电泳分离是利用荷电溶质在电场中泳动速度的差别进行分离的方法。电泳的基本原理蛋白质、核酸、多糖等常以颗粒分散在溶液中，它们的净电荷取决于介质的H+浓度或与其它大分子的相互作用。带电粒子在电场中的迁移方式主要依据分子尺寸大小和形状、分子所带电荷或分子的生物学与化学特性。电泳技术的分类根据载体：纸电泳、膜电泳、凝胶电泳根据电场强度：常压电泳（600V以下）、高压电泳（600V以上）根据电场方向：平板电泳、垂直板电泳依据电泳原理，现有三种形式的电泳分离系统（1）移动界面电泳（moving boundary electrophoresis）（2）区带电泳（zone electrophoresis ）（3）稳态电泳（steady state electrophoresis ）常用的凝胶电泳技术有哪些？区带电泳中的常用技术载体电泳：粉末电泳、纸电泳、凝胶电泳、聚焦电泳无载体电泳：自由电泳、毛细管电泳聚丙稀酰胺凝胶电泳与SDS-PAGE的异同琼脂糖电泳的特点及其应用（1）琼脂糖凝胶孔径较大，0.075%琼脂糖的孔径为800nm，可以分析百万道尔顿分子量的大分子，但分辨率较凝胶电泳低。（2）机械强度高：可以在浓度1%以下使用；（3）无毒；（4）染色、脱色程序简单，背景色较低；（5）热可逆性；（6）生物中性：一般不与生物材料结合；（7）电内渗（EEO）大：对于对流电泳有益。等电聚焦电泳的基本原理载体两性电解质pH梯度等电聚焦就是在支持介质中加入载体两性电解质，通以直流电后在两极之间形成稳定、连续和线性的pH梯度，当带电的蛋白质分子进入该体系时，便会产生移动，并聚集于相当于其等电点的位置。二维电泳的概念及其特点二维电泳(two-dimensional electrophoresis)同时利用分子尺寸和等电点这两种性质的差别进行蛋白质等生物大分子的分离，即将普通凝胶电泳和IEF相结合，使溶质在二维平面上得到分离。可分离等电点相差小于0.01个pH单位的蛋白质，分离度极高。第十章 结晶 复习题结晶操作的原理是什么？饱和溶液和过饱和溶液的概念饱和溶液：当溶液中溶质浓度等于该溶质在同等条件下的饱和溶解度时，该溶液称为饱和溶液；过饱和溶液：溶质浓度超过饱和溶解度时，该溶液称之为过饱和溶液；凯尔文公式的内容和意义是什么？溶质溶解度与温度、溶质分散度（晶体大小）有关。C2-小晶体的溶解度； C1-普通晶体的溶解度-晶体与溶液间的表面张力； -晶体密度2-小晶体的半径； 1-普通晶体半径R-气体常数； T-绝对温度结晶的一般步骤是什么？（1）过饱和溶液的形成（2）晶核的形成（2）晶体生长过饱和溶液形成的方法有哪些？（1）热饱和溶液冷却（等溶剂结晶）（2）部分溶剂蒸发法（等温结晶法）（3）真空蒸发冷却法（4）化学反应结晶绘制饱和温度曲线和过饱和温度曲线，并标明稳定区、亚稳定区和不稳定区。常用的工业起晶方法有哪些？自然起晶法、 刺激起晶法和 晶种起晶法。重结晶的概念重结晶是利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适的溶剂再次结晶，以获得高纯度的晶体的操作。第十一章 干燥 复习题1.什么是干燥？干燥是利用热能加热物料，使物料中水分蒸发而干燥或者用冷冻法使水分结冰后升华而除去的单元操作；通常是生物产品分离的最后一步；是生物产物成品化前的最后下游加工过程。2.干燥的基本流程是什么？1预热阶段 物料温度上升，时间很短，计算时可不考虑2恒速干燥阶段 物料温度不变3降速干燥阶段 温度再次上升 干燥曲线3.物料中所含水分的种类有哪些？除去的难易程度如何？（1）化学结合水水分与物料的离子型结合和结晶型分子结合（结晶水），结晶水的脱除必将引起晶体的崩溃；（2）物化结合水包括吸附、渗透和结构水分，其中吸附水分结合力最强；（3）机械结合水毛细管水、湿润水分、孔隙水份其中，结合水（包括细胞含水、纤维束含水以及毛细管水）较难以除去；而非结合水（物料表面的湿润水分和孔隙水份）较容易除去。4.平衡水分和自由水分的概念？（1）平衡水分：当一种物料与一定温度及湿度的空气接触时，物料势必会放出或吸收一定量的水分，物料的含水量会趋于一定值。此时，物料的含水量称为该空气状态下的平衡水分。平衡水分代表物料在一定空气状态下的干燥极限，即用热空气干燥法，平衡水分是不能去除的（2）自由水分在干燥过程中能够除去的水分，是物料中超出平衡水分的部分5.了解干燥曲线，并结合干燥速率曲线说明什么是恒速干燥阶段？什么是降速干燥阶段？6.常用的干燥设备有哪些1. 盘架干燥器2. 冷冻干燥器3.传送带式干燥器4.转筒干燥器5. 气流干燥器6. 流化床干燥器7. 喷雾干燥器8. 红外干燥器9. 微波干燥器生物分离工程综合题库一、名词解释差速分离:是利用外力驱动迁移产生的速度差进行分离的方法。离心:是利用离心机旋转时产生的强大离心力对大小、形状和密度不同的混合物进行分离的一种方法。沉淀:是指当悬浮液静置时，密度较大的固体颗粒在重力的作用下逐渐下沉，这一过程成为沉降。反萃取：调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作。吸附：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，其富集在吸附剂表面的过程。 盐析：在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程。 膜组件：由膜、固定膜的支撑体、间隔物以及收纳这些部件的容器构成的一个单元称为膜组件或膜装置。 膜：在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质，把流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物质称为膜。膜分离：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。 膜的浓度极化：在膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高。这种在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象。胶团：是表面活性剂在水溶液中形成的一种聚集体。反胶团：是分散于连续有机相中、由表面活性剂所形成的稳定的纳米尺度的聚集体。结晶：是从液相或气相生成形状一定、分子（或原子、离子）有规则排列的晶体的现象。重结晶：利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适的溶剂再次结晶，以获得高纯度的晶体的操作。晶体生长：在过饱和溶液中已有晶核形成或加入晶种后，以过饱和度为推动力，晶核或晶种将长大，这种现象。反相液相色谱：利用表面非极性的反相介质为固定相，极性有机溶剂的水溶液为流动相，是根据溶质极性（疏水性）的差别进行分离纯化的洗脱色谱法。 液相色谱：流动相的相态为液相的色谱法。 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得到纯化或浓缩的方法反萃取：调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作。 亲和吸附分离：利用溶质和吸附剂之间特殊的化学作用，从而实现分离。 分配系数：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，它在两相的浓度为一常数叫分配系数。萃取过程：就是利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的。 超临界流体：当一种流体处于其临界点的温度和压力之下，称为超临界流体。 临界胶团浓度：将表面活性剂在非极性有机溶剂相中能形成反胶团的最小浓度称为临界胶团浓度，它与表面活性剂种类有关。有机溶剂沉淀：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出。 等电点沉淀：调节体系pH值，使两性电解质的溶解度下降，析出的操作称为等电点沉淀。 微滤：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力差为推动力，使不溶性物质得以分离的操作。 超滤：根据高分子溶质之间或高分子与小分子溶质之间相对分子量的差别进行分离折方法。 反渗透： CM-Sephadex C-50：羧甲基-葡聚糖离子交换树脂 。 离子交换：借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的,是一种属于传质分离过程的单元操作。 树脂交换容量：单位质量干树脂或单位体积湿树脂所能吸附的一价离子的毫摩尔数称为树脂交换容量。 色谱技术：是一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构含有固定相（多孔介质）和流动相，根据物质在两相间的分配行为不同（由于亲和力差异），经过多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸），达到分离的目的。色谱阻滞因数：在色谱系统中溶质的移动距离和标准物的迁移率之比，以Rf表示，它体现某一种溶质与固定相之间的亲和力大小。 凝胶：又称冻胶。溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体(在干凝胶中也可以是气体)，这样一种特殊的分散体系称作凝胶。 疏水层析：是利用表面偶联弱疏水性基团（疏水性配基）的疏水性吸附剂为固定相，根据蛋白质与疏水性吸附剂之间的弱疏水性相互作用的差别进行分离纯化的层析技术。 高效液相色谱：只选用颗粒极细的高效耐压新型固定相，借助高压泵来输送流动相，并配有实时在线检测器，实现色谱分离过程全不自动化的液相色谱法。 色谱聚焦： 利用各混合组分等电点差异和离子交换行为分离电荷量不同的物质的方法。 亲和色谱： 利用亲和吸附剂作用分离纯化生物物质的液相色谱法。 离子交换色谱：利用离子交换剂为固定相，根据荷电溶质与离子交换剂之间静电相互作用力的差别进行溶质分离的洗脱色谱法。 电泳：是荷电溶质（电解质）或粒子在电场作用下发生定向泳动现象。 等电聚焦电泳：利用蛋白质分子或其它两性分子的等电点不同，在一个稳定的、连续的、线性的pH梯度中进行蛋白质的分离和分析。 二维电泳：同时利用分子尺寸和等电点这两种性质的差别进行蛋白质等生物大分子的分离，即将普通凝胶电泳和IEF相结合，使溶质在二维平面上得到分离。 电渗现象：液体在电场中对于固体支持介质的相对移动。 干燥：利用热能加热物料，使物料中水分蒸发而干燥或者用冷冻法使水分结冰后升华而除去的单元操作。 二、判断题1助滤剂是一种可压缩的多孔微粒。（X） 2通过加入某些反应剂是发酵液进行预处理的方法之一。（ ）3在生物制剂制备中，常用的缓冲系统有磷酸盐缓冲液；碳酸盐缓冲液；盐酸盐缓冲液；醋酸盐缓冲液等。（ X ）4珠磨法中适当地增加研磨剂的装量可提高细胞破碎率。（X）5高级醇能被细胞壁中的类脂吸收，使胞壁膜溶胀，导致细胞破碎。（X） 6极性溶剂与非极性溶剂互溶。（X）7溶剂萃取中的乳化现象一定存在。（X）8临界压力是液化气体所需的压力。（X）9用冷溶剂溶出固体材料中的物质的方法又称浸煮。（ X ）10用热溶剂溶出固体材料中的物质的方法又称浸渍。（ X ）11应用有机溶剂提取生化成分时，一般在较高温度下进行。（ X ）12溶剂的极性从小到大为丙醇乙醇水乙酸。（）13.要增加目的物的溶解度，往往要在目的物等电点附近进行提取。（ X ）14蛋白质变性，一级、二级、三级结构都被破坏。（X）15蛋白质类的生物大分子在盐析过程中，最好在高温下进行，因为温度高会增加其溶解度。（ X ）16蛋白质变性后溶解度降低，主要是因为电荷被中和及水膜被去除所引起的。（X）17进料的温度和pH会影响膜的寿命。（）18液膜能把两个互溶但组成不同的溶液隔开。（）19酸性、中性、碱性氨基酸在强碱性阴离子交换树脂柱上的吸附顺序是碱性氨基酸中性氨基酸酸性氨基酸（X）20离子交换剂是一种不溶于酸、碱及有机溶剂的固态学分子化合物。（ ）21. 真空转鼓过滤机工作一个循环经过缓冲区、过滤区、再生区、卸渣区。（×）22. 真空转鼓过滤机工作一个循环经过过滤区、缓冲区、再生区、卸渣区。（）23. 真空转鼓过滤机工作一个循环经过过滤区、再生区、缓冲区、卸渣区。（×）24. 真空转鼓过滤机工作一个循环经过过滤区、卸渣区、缓冲区、再生区。（×）25. 压力是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力。（×）26. 向心力不是颗粒在离心力场中受到的力。（×）27. 颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度越大。（×）28. 颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度越小。（）29. 硫酸亚铁和石灰属于絮凝剂。（×）30. 明矾属于絮凝剂。（）31. 用来提取产物的溶剂称萃余液。（×）32. 盐析法沉淀蛋白质的原理是中和电荷，破坏水膜。（）33. 盐析法沉淀蛋白质的原理是降低蛋白质溶液的介电常数。（×）34. 盐析法沉淀蛋白质的原理是与蛋白质结合成不溶性蛋白。（×）35. 盐析法沉淀蛋白质的原理是调节蛋白质溶液pH到等电点。（×）36. 人血清清蛋白的等电点为4.64，在PH为7的溶液中将血清蛋白质溶液通电，清蛋白质分子向正极移动。（）37. 人血清清蛋白的等电点为4.64，在PH为7的溶液中将血清蛋白质溶液通电，清蛋白质分子向负极移动。（×）38. 在蛋白质初步提取的过程中，不能使用的方法是有机溶剂萃取。（）39. 在蛋白质初步提取的过程中，能使用有机溶剂萃取的方法。（×）40. 在蛋白质初步提取的过程中，能使用双水相萃取的方法。（）41. 在蛋白质初步提取的过程中，不能使用超临界流体萃取的方法。（×）42. 在液膜分离的操作过程中，表面活性剂主要起到稳定液膜的作用。（）43. 在液膜分离的操作过程中，增强剂主要起到稳定液膜的作用。（×）44. 在液膜分离的操作过程中，膜溶剂主要起到稳定液膜的作用。（×）45离子交换剂不适用于提取蛋白质物质。（）46离子交换剂适用于提取蛋白质物质。（×）47离子交换剂适用于提取抗生素、氨基酸、有机酸等。（）48离子交换剂不适用于提取抗生素、氨基酸、有机酸等。（×）49工业上强酸型和强碱型离子交换树脂在使用时为了减少酸碱用量且避免设备腐蚀，一般先将其转变为钠型和氯型。（）50工业上强酸型和强碱型离子交换树脂在使用时为了减少酸碱用量且避免设备腐蚀，一般先将其转变为钠型和磺酸型。（×）51工业上强酸型和强碱型离子交换树脂在使用时为了减少酸碱用量且避免设备腐蚀，一般先将其 转变为铵型和磺酸型。（×）52工业上强酸型和强碱型离子交换树脂在使用时为了减少酸碱用量且避免设备腐蚀，一般先将其转变为铵型和氯型。（×）53离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂，通过静电作用将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上。（）54离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂，通过疏水作用将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上