(完整版)生物分离工程练习题二(第4-5章).doc

生物分离工程练习题二（第45章）一、选择题（22分）1、以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（ B ）A.重力 B. 压力 C.浮力 D. 阻力2、颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（ A ）A.越小 B.越大 C.不变 D.无法确定3、等密度区带离心的密度梯度中最大密度（ A ）待分离的目标产物的密度。A.大于 B.小于 C.等于 D.以上均可4、差速区带离心的密度梯度中最大密度（ B ）待分离的目标产物的密度。A.大于 B.小于 C.等于 D.以上均可5、以下各物质可用于密度梯度离心介质的是（ D ）。A.蔗糖 B.聚蔗糖 C.氯化铯 D.以上均可6、当两种高聚物水溶液相互混合时，二者之间的相互作用不可能产生（D）A. 互不相溶，形成两个水相 B. 两种高聚物都分配于一相，另一相几乎全部为溶剂水 C. 完全互溶，形成均相的高聚物水溶液 D. 形成沉淀7、超临界流体萃取中，如何降低溶质的溶解度达到分离的目的（C）A.降温 B升高压力 C.升温 D.加入夹带剂8、物理萃取即溶质根据（B）的原理进行分离的A.吸附 B.相似相溶 C分子筛 D 亲和9、超临界流体萃取法适用于提取（ B ）A、极性大的成分 B、极性小的成分 C、离子型化合物 D、亲水性成分10、在萃取液用量相同的条件下， 下列哪种萃取方式的理论收率最高 （C） A.单级萃取 B.三级错流萃取 C.三级逆流萃取 D.二级逆流萃取 11、关于萃取下列说法正确的是（C）A. 酸性物质在酸性条件下萃取 B碱性物质在碱性条件下萃取 C. 两性电解质在等电点时进行提取 D. 两性电解质偏离等电点时进行提取12、液一液萃取时常发生乳化作用，如何避免（D）A.剧烈搅拌 B低温 C.静止 D.加热13、在葡聚糖与聚乙二醇形成的双水相体系中，目标蛋白质存在于（A）A.上相 B下相 C.葡聚糖相 D.以上都有可能14、超临界流体萃取中，如何降低溶质的溶解度达到分离的目的（C）A.降温 B升高压力 C.升温 D.加入夹带剂15、关于反萃取的概念，下列说法正确的是：（A）。A、溶质从萃取剂转移到反萃剂的过程；B、萃取时，反向加入溶剂的方法；C、萃取时，反向加入料液的方法；D、以上都不对。16、萃取剂对溶质分离能力的大小不可用下列哪种参数表示：（D）。A、分配系数；B、分离因子；C、活度的比值；D、分离时间。17、表面活性剂的亲水与亲油程度的相对强弱，在工业上常用HLB数来表示。下列说法正确的是：（B）。A、HLB数越小，亲水性越强；B、HLB数越大，亲水性越强；C、HLB数越大，亲酯性越强；D、以上说法都不对。18、在生化工程中得到最广泛应用的双水相体系主要有：（D）。A、PEG-聚乙烯体系和PEG-磷酸盐体系； B、PEG-Dex体系和聚丙二醇-PEG体系；C、PEG-聚乙烯体系和PEG-磷酸盐体系； D、PEG- Dex体系和PEG-磷酸盐体系。19、反胶团的微小界面和微小水相具有两个特异性功能，除具有分子识别并允许选择性透过的半透膜功能之外，另一个特异性功能是：（D）。A、分离、浓缩可同时进行，过程简便； B、有很高的萃取率和反萃取率；C、可直接从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶；D、在疏水性环境中具有使亲水性大分子如蛋白质等保持活性的功能。20、在用反胶团萃取技术分离蛋白质的研究中，使用得最多的表面活性剂是：（A）。A、AOT； B、CTAB； C、TOMAC； D、PTEA。21、对于小分子蛋白质（Mr20000）的AOT/异辛烷反胶团萃取体系，描述正确的有：（A）。A、pHpI时，蛋白质不能溶入反胶团内，但在等电点附近，急速变为可溶；B、当pHpI时，即在蛋白质带负电荷的pH范围内，它们几乎完全溶入反胶团内；C、当pHpI时，即在蛋白质带正电荷的pH范围内，它们几乎不溶入反胶团内；D、pHpI时，蛋白质能溶入反胶团内，但在等电点附近，急速变为不可溶。22、采用丁酯萃取发酵液中的青霉素（pK=2.75）时，发酵液中有一酸性杂质（pK=2.05），此时萃取体系的pH应控制在（C）。A.2.05 B2.75 C.2.35 D.5.80二、填空（25分）1、常用离心设备可分为 离心沉降 和 离心过滤 两大类；2、在一个转子中，将粒子沉降下来的效率可以用 K系数 来描述。3、超离心法是根据物质的 沉降系数、 质量 和 形状 不同，应用强大的离心力，将混合物中各组分分离、浓缩、提纯的方法。 4、密度梯度离心中，制备密度梯度的常用方法有 手工法、 梯度混合仪法、 离心形成法。5、反胶团的制备方法有注入法 、相转移法、溶解法。6、工业萃取所需设备主要包括 混合器、分离器、溶解法 三部分。7、当表面活性剂为非离子型时，体系的温度要 加热到浊点温度以上 时才产生浊点分离现象，温度在（浊点温度以下）时为单相；当表面活性剂为两性离子型时，体系的温度则要降到下浊点温度以下时才产生浊点分离现象，温度在（浊点温度以上）时为单相。8、双水相萃取工艺流程主要包括 目的产物的萃取、PEG的循环、无机盐的循环。9、超临界流体用于萃取的主要优点在于其既具有液体的 溶解能力 又具有气体的 扩散和传质能力。10、超临界CO2萃取工艺流程主要有 等温变压、等压变温和吸附萃取过程。三、其他题型（53分）1、何为沉降系数？（3分）答：颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度。2、差速离心和密度梯度区带离心法的原理是什么？（3分）答：差速离心是采用不同的离心速度和离心时间，是沉淀速度不同的颗粒在不同的离心速度及不同的离心时间下，分配分离的方法。密度区带离心法是样品在一定惰性梯度介质中进行离心沉淀或沉降平衡，在一定离心力下把颗粒分配到梯度中某些特定位置上，形成不同区带的离心分离方法。3、工业离心沉降设备主要类型有哪些？（3分）答：瓶式离心机，管式离心机，多室式离心机，蝶式离心机，螺旋卸料沉降离心机4、差速区带离心法和等密度离心法有何区别？（3分）答：1）在原理上，差速区带离心法依据粒子的沉降速率差异被分离，等密度离心法依据粒子本身的密度差异被分离；2）在梯度范围上，差速区带离心法介质的密度小于样品中各种粒子的密度，等密度离心法介质的密度大于待分离样品中各种粒子的密度；3）在时间效应上，差速区带离心法长时间离心，所有待分离粒子都沉淀在管底，等密度离心法长时间离心，各粒子停留在等密度形成的区带。5、何为浊点现象？（3分）答：指在一定温度范围内，表面活性剂易溶于水成为澄清溶液，而当温度升高或降低一定程度时，溶解度反而减小，会在水溶液中出现混浊、析出、分层的现象。6、请解释非离子型表面活性剂产生浊点现象的原因。（3分）答：非离子型表面活性剂溶于水是靠分子内的亲水基与水分子通过氢键结合而实现的。形成氢键是一放热过程，因此加热时，这种氢键的结合力会被减弱甚至消失，当温度超过某一定范围时，表面活性剂不再水合，而从溶液中析出产生混浊。7、什么是双水相？（3分）答：某些高聚物之间或高聚物与无机盐之间在水中以适当的浓度溶解会形成互不相溶的两水相或多水相系统。8、双水相形成原因是什么？（3分）答：由于高聚物之间的不相容性，即高聚物分子的空间阻碍作用，相互无法渗透，不能形成均一相，从而具有分离倾向，在一定条件下即可分为二相。一般认为只要两聚合物水溶液的憎水程度有差异，混合时就可发生相分离，且憎水程度相差越大，相分离的倾向越大。9、何为超临界流体？（3分）答：当流体的温度和压力都出在临界温度和临界压力以上时，则称该流体处于超临界状态，该流体为超临界流体。10、双水相萃取在蛋白质的提取分离中具有较好的应用潜力。请谈谈你对双水相萃取的局限及今后发展方向的理解。 （7分）答：局限：易乳化，相分离时间长，成相聚合物成本高，水溶性高聚物大多数粘度大，不易定量控制，水溶性高聚物难以挥发，使反萃剂必不可少，高聚物的回收难；而且，目前对双水相体系的双水动力学研究，双水相萃取设备流程研究，成相聚合物的重复利用以及普通有机物-无机物双水相体系等方面相关文献报道比较少，有待进一步研究和开发。发展方向：开发廉价的新型双水相体系，双水相分配与相关技术的集成化，双水相萃取过程的开发，双水相萃取相关理论的发展，亲和双水相萃取技术。11、二氧化碳超临界流体萃取技术有何优势？（3分）答：1）临界条件温和(Tc=31.06 Pc=7.2MPa) ，可以在3540的条件下进行提取，防止热敏性物质的变质和挥发性物质的逸散。2）在CO2气体笼罩下进行萃取，萃取过程中不发生化学反应；又由于完全隔绝了空气中的氧，因此萃取物不会因氧化或化学变化而变质。3）由于CO2无味、无臭、无毒、不可燃、价格便宜、纯度高、容易获得，使用相对安全。4） CO2容易提纯与分离的，因此萃取物几乎无溶剂残留，也避免了溶剂对人体的毒害和对环境的污染。5）CO2扩散系数大而粘度小，大大节省了萃取时间，萃取效率高。12、某一弱碱性生化物质，在pH9.0时，用醋酸丁酯萃取，整个萃取过程包括三级，前二级为逆流萃取，将萃余液再经第三级萃取。已知第三级中新鲜丁酯的加入量是发酵滤液的1/10，该物质在pH9.0时的表观分配系数为15，把最终所得的萃取液合并，测得浓缩倍数为3.3。求经三级萃取后的理论收率。（5分）解： =VFVS2+VS3=3.3VFVF2+VF3=112+13=3.312=13.3-110=0.2 2=5二级逆流：E2=K2=153=3 2=E-1En+1-1=3-133-1=0.077单级：E3=K3=1510=1.5 3=1E+1=11.5-1=0.4=23=0.077×0.4=0.03081-=1-0.0308=0.969=96.9%13、青霉素在0和pH2.5时的分配系数（醋酸丁酯/水）为35。（1）用1/4体积的醋酸丁酯进行二级逆流萃取；（2）二级错流萃取，第一级用1/4体积的醋酸丁酯，第二级用1/10体积的醋酸丁酯。计算上述两种情况下的理论收率。（5分）解：（1）用1/4体积的醋酸丁酯进行二级逆流萃取萃取因子为：E1=E2=35×141=8.75n=2,理论收率为：1-=8.752+1-8.75（8.75）2+1-1×100%=98.84%（2）二级错流萃取，第一级用1/4体积的醋酸丁酯，第二级用1/10体积的醋酸丁酯萃取因子为：E1=35×141=8.75 E2=35×1101=3.5n=2,理论收率为：1-=1-18.75+13.5+1×100%=97.72%14、设计一反胶束萃取和反萃取工艺分离细胞色素C（Mr=12384，pI=10.6）、溶菌酶（Mr=14300，pI=11.1）、核糖核酸酶（Mr=13683，pI=7.8）三种蛋白质混合物，并说明各步骤的理由。（6分）解：用50M/m3AOT、异辛烷萃取这三种蛋白质，当PH<PI蛋白质溶解度接近100%，当PH>PI是蛋白质的溶解率急速下降，直到接近零，粒子强度越大，蛋白质溶解度越小。1）当KCL=0.1M时，三种蛋白质的溶解率接近100%，PH=9时，细胞色素C和溶菌酶的溶解率接近100%，而核糖核酸酶几乎不溶，所以先分离出核糖核酸酶。2）当PH=9，KCl=0.5M时溶菌酶溶解率接近100%，而细胞色素C几乎不容而被分离出。3）在PH=11.5，KCl=2M时，溶菌酶不溶而被分离出。4