(1) Characteristics of biochemicals or
What is the value of the product?
()
What is an acceptable product quality?
()
Where is the product and impurities in each
process stream?
()
Production of recombinant human alpha-1-antitrypsin ()
2001
Homework
A detailed summary ( 1000-2000 words)
of today’s topic and any advice
about the course.
试卷编号： 一、名词解释题（本大题共3小题，每小题3分，总计9分） 1.Bioseparation Engineering：回收生物产品分离过程原理与方法。 2.双水相萃取：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相， 并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统(two aqueous phase system)。 利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质，Albertsson于50年代 后期开发了双水相萃取法(two aqueous phase extraction)，又称双水相分配法(two aqueous phase partitioning)。 3.电渗：在电场作用下，带电颗粒在溶液中的运动。 二、辨别正误题并改正，对的打√，错的打×（本大题共15小题，每小题2分，总计30分） 1.壳聚糖能应用于发酵液的澄清处理是由于架桥作用。错（不确定） 2.目前国内工业上发酵生产的发酵液是复杂的牛顿性流体,滤饼具有可压缩性。错 3.盐析仅与蛋白质溶液PH和温度有关，常用于蛋白质的纯化。错 4.超临界流体是一种介于气体和液体之间的流体，可用于热敏性生物物质的分离。 对 5.膜分离时，当截留率δ=1时,表示溶质能自由透过膜。错 6.生产味精时，过饱和度仅对晶体生长有贡献。对 7.阴离子纤维素类离子交换剂能用于酸性青霉素的提取。对 8.卡那霉素晶体的生产可以采用添加一定浓度的甲醇来沉淀浓缩液中的卡那霉 素。 9.凝胶电泳和凝胶过滤的机理是一样的。错 10.PEG-硫酸钠水溶液能用于淀粉酶的提取。对 11.乙醇能沉淀蛋白质是由于降低了水化程度和盐析效应的结果。对 12.冷冻干燥一般在-20℃—-30℃下进行，干燥过程中可以加入甘油、蔗糖等作为保 护剂。对 13.反相层析的固定相和流动相都含有高极性基团，可用来分离生物物质。错 14.大网格吸附剂由于在制备时加入致孔剂而具有大孔径、高交联度，高比表面积 的特点。错（不确定） 15.PEG沉淀蛋白质是基于体积不相容性。错 三、选择题（本大题共10小题，每小题2分，总计20分） 1.对于反胶束萃取蛋白质，下面说法正确的是：A A 在有机相中，蛋白质被萃取进表面活性剂形成的极性核里 B 加入助溶剂，可用阳离子表面活性剂CTAB萃取带正电荷的蛋白质 C 表面活性剂浓度越高越好 D 增大溶液离子强度，双电层变薄，可提高反胶束萃取蛋白质的能力 2.能进行海水脱盐的是：C A 超滤 B 微滤
生物分离工程复习题 第一章绪论 简答题： 1、简述生物分离技术的基本涵义及内容。 答：基本涵义：生物分离技术是指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。 内容主要包括：离心分离、过滤分离、泡沫分离、萃取分离、沉淀（析）分离、膜分离、层析（色谱）分离、电泳分离技术以及产品的浓缩、结晶、干燥等技术。 2、物质分离的本质是有效识别混合物中不同溶质间物理、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扩大这些差别的分离设备实现溶质间的分离或目标组分的纯化。请从物质的理化性质和生物学性质几个方面简述生物活性物质分离纯化的主要原理。 答：生物大分子分离纯化的主要原理是： 1）根据分子形状和大小不同进行分离，如差速离心与超离心、膜分离、凝胶过滤等； 2）根据分子电离性质（带电性）差异进行分离，如离子交换法、电泳法、等电聚焦法； 3）根据分子极性大小及溶解度不同进行分离，如溶剂提取法、逆流分配法、分配层析法、盐析法、等电点沉淀及有机溶剂分级沉淀等； 4）根据物质吸附性质的不同进行分离，如选择性吸附与吸附层析等； 5）根据配体特异性进行分离，如亲和层析法等。 填空题： 1.为了提高最终产品的回收率：一是提高每一级的回收率，二是减少操作 步骤。 2、评价一个分离过程效率的三个主要标准是：①浓缩程度②分离纯化程
度③回收率。 判断并改错： 原料目标产物的浓度越高，所需的能耗越高，回收成本越大。(×)改：原料目标产物的浓度越低。 选择题： 1. B 可以提高总回收率。 A.增加操作步骤 B.减少操作步骤 C.缩短操作时间 D.降低每一步的收率2．分离纯化早期，由于提取液中成分复杂，目的物浓度稀，因而易采用（ A ） A、分离量大分辨率低的方法 B、分离量小分辨率低的方法 C、分离量小分辨率高的方法 D、各种方法都试验一下，根据试验结果确定 第二章细胞分离与破碎 概念题： 过滤：是在某一支撑物上放多孔性过滤介质，注入含固体颗粒的溶液，使液体通过，固体颗粒被截留，是固液分离的常用方法之一。 离心过滤：使悬浮液在离心力作用下产生离心压力，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离，是离心与过滤单元操作的集成，分离效率更高。 填空题： 1.在细胞分离中，细胞的密度ρ S 越大，细胞培养液的密度ρ L 越小，则细 胞沉降速率越大。 2.过滤中推动力要克服的阻力有介质阻力和滤饼阻力，其中滤饼占主导作 用。 3.重力沉降过程中，固体颗粒受到重力，浮力，摩擦阻力的作用，当 固体匀速下降时，三个力的关系重力=浮力+摩擦阻力。 4.区带离心包括差速区带离心和平衡区带离心。
填空题 1. .根据吸附剂与吸附质之间存在的吸附力性质的不同，可将吸附分为物理吸附、化学吸附和交换吸附； 2. 比表面积和孔径是评价吸附剂性能的主要参数。 3. 层析操作必须具有固定相和流动相。 4. 溶质的分配系数大，则在固定相上存在的几率大，随流动相的移动速度 小。 5. 层析柱的理论板数越多，则溶质的分离度越大。 6. 两种溶质的分配系数相差越小，需要的越多的理论板数才能获得较大的 分离度。 7. 影响吸附的主要因素有吸附质的性质，温度，溶液pH值，盐的浓度和吸附物的浓度与吸附剂的用量； 8. 离子交换树脂由网络骨架（载体），联结骨架上的功能基团（活性基）和可交换离子组成。 9. 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是引发剂（提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚合所必需的自由基）；甲叉双丙烯酰胺的作用是交联剂（丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链）；TEMED的作用是增速剂（催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的聚合）； 10. 影响盐析的因素有溶质种类，溶质浓度，pH 和温度； 11. 在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有自然起晶法，刺激起晶法和晶种起晶法； 12. 简单地说离子交换过程实际上只有外部扩散、部扩散和化学交换反应三步；
13. 在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir 吸附方程，其形式为c K c q q 0+= 14. 反相高效液相色谱的固定相是 疏水性强 的，而流动相是 极性强 的； 15. 等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其 等电点 的不同； 16. 离子交换分离操作中，常用的洗脱方法有 静态洗脱 和 动态洗脱 ； 17. 晶体质量主要指 晶体大小 ， 形状 和 纯度 三个方面； 18. 亲和吸附原理包括 配基固定化 ， 吸附样品 和 样品解析 三步； 19. 根据分离机理的不同，色谱法可分为 吸附、离交、亲和、凝胶过滤色谱 20. 蛋白质分离常用的色谱法有 免疫亲和色谱法， 疏水作用色谱法 ， 金属螯合色谱法 和 共价作用色谱法 ； 21. SDS-PAGE 电泳制胶时，加入十二烷基磺酸钠（SDS ）的目的是消除各种待分离蛋白的 分子形状 和 电荷 差异，而将 分子量 作为分离的依据；加入二硫叔糖醇的目的是 强还原剂，破坏半胱氨酸间的二硫键 ； 22. 影响亲和吸附的因素有 配基浓度 、 空间位阻 、 配基与载体的结合位点 、 微环境 和 载体孔径 ； 23. 阳离子交换树脂按照活性基团分类，可分为 强酸性阳离子交换树脂 、 弱酸性 和 中强酸性 ；其典型的活性基团分别有 3 、 COOH - 、2)(OH PO -； 24. 阴离子交换树脂按照活性基团分类，可分为强碱性、 弱碱性 和 中强碱 性 ；其典型的活性基团分别有-+OH CH RN 33)(、2NH -、兼有以上两种基团； 25. 影响离子交换选择性的因素有 离子水合半径 、 离子价 、 离子强度 、 溶液pH ，温度 、溶液浓度 、 搅拌速率 、和 交联度、膨胀度、颗粒大小 ；
第一章 1．生物分离工程的一般过程P4 答：①发酵液的预处理主要采用凝聚和絮凝等技术来加速固相，液相分离，提高过滤速度。过滤、离心是其最基本的单元操作。 ②产物的提取采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作。 ③产物的精制常采用色谱分离技术，有层析、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱。 ④成品的加工处理浓缩、结晶、干燥 第二章 一、概念： 1.发酵液的预处理：指采用凝聚和絮凝等技术来加速固相、液相分离，提高过滤速度。 2.凝集（凝聚）：指在投加的化学物质（如水解的凝聚剂，铝、铁的盐类或石灰等）作用下，发酵液中的 胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。 3.絮凝：指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成粗大絮凝团的过程。 4.离心分离：指在离心场的作用下，将悬浮液中的固相和液相加以分离的方法。主要用于颗粒较细的悬 浮液和乳浊液的分离。（分为差示离心、均匀介质离心、密度梯度离心、等密度梯度离心和平衡等密度离心。） 5.等电点沉淀法：利用蛋白质等两性化合物在等电点时溶解度最低，易产生沉淀的性质，用酸化剂或碱化 剂调节发酵液的pH，使其达到菌体蛋白的等电点而产生沉淀。 二、填空： 1、按过滤时料液流动方向的不同，分为常规过滤和错流过滤。 2、可溶性杂蛋白的去除法包括：等电点沉淀法、热处理法、化学变性沉淀法和吸附法 三、问答 1、发酵液的一般特征？ ①组成大部分为水； ②发酵产物的浓度较低； ③发酵液中的悬浮固形物主要是菌体和蛋白的胶状物； ④含有培养基中的残留成分，如无机盐类、非蛋白质大分子及其降解产物； ⑤含有其他少量代谢副产物；
⑥含有色素、毒性物质。热原质等有机杂质。 2、常用的絮凝剂有什么？ 无极絮凝剂：Al2(SO4)3·18H2O (明矾)、氯化钙、氯化镁碱式氯化铝、高分子无机聚合物等。 有机絮凝剂：壳多糖及其衍生物、明胶、丙烯酰胺类、聚苯乙烯类、聚丙烯酰类聚乙烯亚胺类。 3、影响絮凝效果的因素？ 答：①絮凝剂的种类； ②絮凝剂浓度； ③ pH; 最关键因素，影响絮凝剂活性基团的解离度。 ④搅拌转速和时间。 4、发酵液预处理的方法？ 答：①凝聚和絮凝方法 ②加热法 ③调节PH法 ④加水稀释法 ⑤加入助滤剂法 ⑥加吸附剂法或加盐法 ⑦高价态无机离子去除法 Ca2+——草酸、草酸钠→形成草酸钙沉淀 Mg2+——三聚磷酸钠(Na5P3P10)→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物 Fe3+——黄血盐(K4Fe(CN)6) →普鲁士蓝淀 ⑧可溶性杂蛋白的去除法 3、VB12发酵液絮凝预处理的研究 答：由正交试验确定影响絮凝的主要因素，结果表明，最佳絮凝条件：絮凝剂为聚合氯化铝、加入体积分数7%，pH6、搅拌速度14r/min、搅拌时间45s。通过加压过滤实验，得到絮凝后
填空题 1. 为了提高最终产品的回收率一是（提高每步分离效率），二是（减少分离步骤）。 2. 评价一个分离过程效率的三个主要标准是：（浓缩率），（分离系数）和（产品回收程度） 3?生物产品的分离过程包括发酵液的预处理和（液固分离），（产品的提取），（产品的精制） 和（产品的加工处理）。 4?生化反应所起的作用是产生目的产物，指标是（产率）和（转化率），而生物分离解决的 是如何从反应液中获取这些物质，涉及的是（收率）和（纯度）。 5?生物分离的主要任务：从发酵液和细胞培养液中以（最高的效率），（理想的纯度）和（最小的能耗）把目的产物分离出来。 6?生物分离过程的特点包括：（生物分离过程的体系特殊），（生物分离过程的工艺流程特殊），（生物分离过程的成本特殊）。 7. 物质分离的本质是识别混合物中不同溶质间（物理），（化学）和（生物）性质的差别利用 能识别这些差别的（分离介质）和扩大这些差别的（分离设备） 8. 性质不同的溶质在分离操作中具有不同的（传质速率）和或（平衡状态） 9. 平衡分离是根据溶质在两相间（分配平衡）的差异实现分离；溶质达到分配。平衡为扩散 传质过程，推动力仅取决于系统的（热力学性质）。 10. 差速分离是利用外力驱动溶质迁移产生的（速度差）进行分离的方法。 1. 在细胞分离中，细胞的密度越（大），细胞培养液的密度越（小），则细胞沉降 2. 区带离心包括（差速）区带离心和（等密度）区带离心。
3. 为使过滤进行的顺利通常要加入（惰性助滤剂）。 4. 发酵液常用的固液分离方法有（离心）和（过滤）等。 5?常用离心设备可分为（离心沉降）和（离心过滤）两大类； 6?常用的工业絮凝剂有（无机絮凝剂）和（有机絮凝剂）两大类。 7. 工业生产中常用的助滤剂有（硅藻土）和（珍珠岩粉）。 8. 重力沉降过程中，固体颗粒受到（重力），（浮力），（摩擦阻力）的作用， 固体匀速下降时，三个力的关系（重力=浮力+摩擦阻力）。 9. 发酵液预处理的方法包括：（凝集），（絮凝），（加热法）；（调节pH法），（加水稀释法），加入（助滤剂）和（吸附剂）。 10. 发酵液中胶粒保持稳定的原因：（双电层）和（蛋白质周围水化层）结构。 11. 发酵液预处理过程中的相对纯化主要包括去除（高价态无机离子），（可溶性杂蛋白质），（色素）和（多糖类物质）。 12. 发酵液中杂蛋白的去除方法主要有（等电点沉淀法），（热处理法）和（化学变性沉淀法）。 13. 差速区带离心用于分离（大小）不同的颗粒，与颗粒（密度）无关。等密度区带离心包 括（预形成梯度密度离心）和（自形成梯度密度离心）两种方式。离心达到平衡后，样品颗粒的区带形状和平衡位置（不再发生变化）。 1?单从细胞直径的角度，细胞（直径越小），所需的压力或剪切力越大，细胞越 2. 常用的化学细胞破碎方法有（.酸碱法），（盐法），（表面活性剂处理），（有机溶剂法）和（螯合剂）。 3. 包涵体的溶解需要打断蛋白质分子和分子间的（共价键），（离子键），疏水作用及静电 作用等，使多肽链伸展。因此，包涵体的溶解需要强的变性剂，如（8mol/L尿素）和（6mol/L 盐
第一章绪论 一、生物分离工程在生物技术中的地位？ 二、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？ 三、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 四、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。 五、.生物分离效率有哪些评价指标？ 1.目标产品的浓缩程度——浓缩率m 2．系数α回收率REC 第二章细胞分离与破碎
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。 二、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）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 三、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 一、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 二、影响盐析的主要因素有哪些？ （1）离子强度：Ks和β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；
概念题： 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称为萃取。 亲和吸附：亲和吸附是吸附单元操作的一种，它是利用亲和吸附剂与目标物之间的特殊的化学作用实现的高效分离手段。亲和吸附剂的组成包括：惰性载体、手臂链、特异性亲和配基。 超临界流体萃取：是利用超临界流体具有的类似气体的扩散系数，以及类似液体的密度（溶解能力强）的特点，利用超临界流体为萃取剂进行的萃取单元操作。 等电点沉淀法：蛋白质在等电点下的溶解度最低，根据这一性质，在溶液中加入一定比例的有机溶剂，破坏蛋白质表面的水化层和双电层，降低分子间斥力，加强了蛋白质分子间的疏水相互作用，使得蛋白质分子得以聚集成团沉淀下来。 反渗透：在只有溶剂能通过的渗透膜的两侧，形成大于渗透压的压力差，就可以使溶剂发生倒流，使溶液达到浓缩的效果，这种操作成为反渗透。 流动相：在层析过程中，推动固定相上待分离的物质朝着一个方向移动的液体、气体或租临界体等，都称为流动相。 离子交换平衡：当正反应、逆反应速率相等时，溶液中各种离子的浓度不再变化而达平衡状态，即称为离子交换平衡。 凝聚：在电解质作用下，破坏细胞菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，使胶体粒子聚集的过程。 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。 絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。 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。 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。 离心过滤：使悬浮液在离心力场作用下产生的离心力压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离，是离心与过滤单元操作的集成，分离效率更高。 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。 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。
生物分离工程期末复 习资料
第一章 1．生物分离工程的一般过程 P4 答：①发酵液的预处理主要采用凝聚和絮凝等技术来加速固相，液相分离，提高过滤速度。过滤、离心是其最基本的单元操作。 ②产物的提取采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作。 ③产物的精制常采用色谱分离技术，有层析、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱。 ④成品的加工处理浓缩、结晶、干燥 第二章 一、概念： 1.发酵液的预处理：指采用凝聚和絮凝等技术来加速固相、液相分离，提高过滤速度。 2.凝集（凝聚）：指在投加的化学物质（如水解的凝聚剂，铝、铁的盐类或石灰等）作用 下，发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。 3.絮凝：指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成粗大絮凝团的过 程。 4.离心分离：指在离心场的作用下，将悬浮液中的固相和液相加以分离的方法。主要用于 颗粒较细的悬浮液和乳浊液的分离。（分为差示离心、均匀介质离心、密度梯度离心、等密度梯度离心和平衡等密度离心。） 5.等电点沉淀法：利用蛋白质等两性化合物在等电点时溶解度最低，易产生沉淀的性质，用 酸化剂或碱化剂调节发酵液的pH，使其达到菌体蛋白的等电点而产生沉淀。 二、填空： 1、按过滤时料液流动方向的不同，分为常规过滤和错流过滤。 2、可溶性杂蛋白的去除法包括：等电点沉淀法、热处理法、化学变性沉淀法和吸附法 三、问答 1、发酵液的一般特征？ ①组成大部分为水； ②发酵产物的浓度较低； ③发酵液中的悬浮固形物主要是菌体和蛋白的胶状物； ④含有培养基中的残留成分，如无机盐类、非蛋白质大分子及其降解产物； ⑤含有其他少量代谢副产物； ⑥含有色素、毒性物质。热原质等有机杂质。 2、常用的絮凝剂有什么？ 无极絮凝剂：Al 2(SO 4 ) 3 ·18H2O (明矾)、氯化钙、氯化镁碱式氯化铝、高分子无机聚合物等。
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m 2．目标产物的分离纯化程度——分离因子或分离系数α 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。
"Engineering Mechanics B" I. Statics part 1, three engineering mechanics used in analysis: 1) Mechanical Analysis: Solid in the external force, either in whole or in which any part of the body as well as a unit, must meet the dynamic equations (Newton's second law). When an object is in constant motion or stationary, it must satisfy the equilibrium equations. 2) Geometric Analysis: To displacement and deformation (strain) is a solid force. There should be some relationship between displacement and strain. Adjacent solid objects (including bearings, etc.) in contact, on the boundary will be bound by certain geometric or kinematic properties. 3) the relationship between physical properties: physical sexual relations: relations deformation and external forces, usually expressed as a stress-strain relationship. Such relationships associated with the material itself is sometimes called constitutive relations materials. Generalized Hooke's law is the relationship between the physical properties of a linear elastic, consider these three aspects can constitute three equations, namely mechanical equations, geometric equations, physical equations, and the necessary boundary conditions. 2, plane force system simplification: principal vector. Main clause :( algebra and) 3, co-moment theorem: Force equal to that of each component of the moment of moments to change the point of algebra and. 4, three of the Concurrent: the role of the three forces on the same object if the balance, the three forces (or Fangxiang Yan long) post and point. Objects stress analysis: concentration, distribution force (uniform and non-uniform) Linear distribution q, surface distribution of p, body distribution 5, two force components: Only two forces (trusses are two force members), and other large, reverse, acting on the two connections. Couple: Fd (couple only force even balance). 6, plane forces in equilibrium conditions: And A moment formula:; two moments formula: X axis and A, B torque balance Three moments of the formula: The A, B, C :( three moments moments from three points wherein A, B, C three o'clock not collinear) Second, the material mechanics section (One) A relationship between internal forces and bending differential between;; distributed load q Two shear Q, bending moment M relationship between figure and force: a) within a period of no beam load, shear Pictured a horizontal line, a moment Pictured oblique line. b) within a certain period of load beam uniformity role in an oblique shear Pictured straight Pictured moment a parabola. c) a cross section of the beam. , Zero shear, moment there is a maximum or minimum. d) on the left and right, shear force Q by centralized there is a sudden change in cross-section, the
生物分离工程复习题 一、名词解释 1.初级分离:指从发酵液、细胞培养液、胞内抽提液(细胞破碎液)及其他各种生物原料初步提取目标产物，使目标产物得到浓缩和初步分离的下游加工过程。 2.反渗透:在外加压力驱动下，借助半透膜的选择截留作用，溶剂由高浓度溶液透过半膜向低浓度渗透称为反渗透。 3.超滤:超滤是根据高分子溶质之间或高分子与小分子溶质之间分子量的差别进行分离的方法。 4.反萃取:就是通过调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作过程。 5.吸附:吸附是溶质从液相或气相转移到固相的现象，即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。 6.离心沉降:是利用沉降设备使流体和颗粒旋转，在离心力的作用下，由于颗粒和流体间存在密度差，所以颗粒沿径向与流体产生相对运动，从而使颗粒和流体分离 7.等电点沉淀:利用蛋白质在PH值等于其等电点的溶液中，溶解度下降的原理进行沉淀分级的方法。 8.萃取:利用溶质子互不相溶的，两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或戓浓缩的方法称为萃取。
9.分离度:分离度又称分辨率，是表达两种洗脱曲线相邻的溶质相互分离的程度。 10.凝胶电泳:凝胶电泳是利用凝胶分子筛作用使分子大小不同的电解质得到分离的电泳分离方法 11.做滤:微滤是一种从悬浮液中分离固形成分的方法，是根据料液中的固形成分与溶液溶质在尺寸上的差异进行分离的方法12.吸附操作:利用固体吸附的原理从液体或气体除去有害成分或提取回收有用目标产物的过程，一般包括待分离料液与吸附剂混合、吸咐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。 13.色谱:色谱是根据混合物中溶质在互不混溶的两相间分配行为的差別而引起移动速度的不同而进行分离的方法。 14.亲和沉淀:亲和沉淀是生物亲和作用与沉淀分离相结合的蛋白质类生物大分子的分离技术，包括一次作用亲和沉淀和二次作用亲和沉淀。 二、单选 1.下列描述属于生物分离工程萌芽阶段的是( ) A.Alexander Fleming B.1943年沉浸培养 C.1953年，DWA双螺旋结构的发现 D.Golden Time概念的提出
生物分离工程期末考试 一、名词解释 1.助滤剂 2.盐析与盐溶 3.吸附色谱 4.膜分离 5.平衡水分 6.树脂的交换容量 7.双水相萃取： 8.RCF： 9.絮凝剂 10.液膜分离 二、填空题 1.预处理的方法有: 2.根据色谱分离的机理，色谱法可以分为__________，__________ ，__________和__________ 。 3..晶体质量主要指，和三个方面。 4.蛋白质分离常用的色谱法: 5.常用离心设备可分为和两大类。 6.在结晶操作中，工业上常用的起晶方法: 7.吸附包括，，和四个过程组成。 8.常用的化学细胞破碎方法有，，，，和。 9.在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir吸附方程，其形式为。 三、简答题 1.试比较常规聚丙稀酰胺凝胶电泳与SDS PAGE的分离原理。 2.试比较凝聚和絮凝两过程的异同。 3.简述凝胶排阻色谱（分子筛）的分离原理。 4.物理吸附和化学吸附的区别是什么？ 5.何谓等电点沉析法,其分离原理是什么？ 6.简述生物分离工程的内容及任务。 7.试比较凝聚和絮凝两过程的异同。 改善发酵液过滤特性的方法有哪些？ 8.画出生物分离流程与单元操作 9.在离子交换色谱中，对pI=5.2的蛋白，选择哪种类型离子交换剂并简述理由。提高亲和色谱操作容量的方法有哪些？ 10.提高亲和色谱操作容量的方法有哪些？
四、计算题 1.用醋酸戊酯从发酵液中萃取青霉素，已知发酵液中青霉素浓度为0.2Kg/m3， 萃取平衡常数为K=40，处理能力为H=0.5m3/h，萃取溶剂流量为L=0.03m3/h，若要产品收率达96%，试计算理论上所需萃取级数。 五、论述题 1.简述生物下游加工过程的一般工艺过程。
生物分离工程期末复习题． 填空题物理吸.1. 根据吸附剂与吸附质之间存在的吸附力性质的不同，可将
吸附分为 交换吸附；附、化学吸附和 是评价吸附剂性能的主要参数。 2. 比表面积孔径和 相。 3. 层析操作必须具有固定相和流动，随流动相的移动速度溶质的分配系数大，则在固定相上存在的几率4. 大 。小。5. 层析柱的理论板数越多，则溶质的分离度越大，需要的越多的理论板数才能获得较大的小 6. 两种溶质的分配系数相差越 分离度。盐，7. 影响吸附的主要因素有吸附质的性质，温度溶液，
pH值 ；的浓度和吸附物的浓度与吸附剂的用量（活性基）8. 离子交换树脂由网络骨架（载体）联结骨架上的功能基团， 组成。和可交换离子 提供催化丙烯酰胺和双丙引发剂（9. 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是 交联剂（丙烯酰胺烯酰胺聚合所必需的自由基）；甲叉双丙烯酰胺的作用是 单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪 （催化过硫酸胺形成自由基而加速丙族长链）；TEMED的作用是增速剂烯酰胺和双丙烯酰胺的聚合；），溶质浓度，和pH 温度10. 影响盐 析的因素有溶质种类； 自然起晶法，刺激起晶法和11. 在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有晶种起晶法；和化学交换反外部扩散、内部扩散12. 简单地说离子交换过程实际上只有三步；应 吸附方程，其13. 在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuircq0?q 形式为cK?14. 反相高效液相色谱的固定相是疏水性强的，而流动相是极性强的； 15. 等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其等电点的不同； 2 ；动态洗脱16. 离子交换分离操作中，常用的洗脱方法有静态洗脱和 三个方面；纯度，17. 晶体质量主要指晶体大小形状和 三步；亲和吸附原理包括18. 配基固定化，吸附样品和样品解析
一、选择题： 1、生物分离过程的一般步骤包括___D____。 A、预处理和固液分离 B、初步纯化 C、高度纯化和成品加工 D、A，B和C 2、生物悬浮液常用的预处理方法有：____D_____。 A、加热法 B、调节悬浮液的pH值的大小 C、凝聚和絮凝 D、A，B和C 3、有机溶液沉淀是利用亲水性的有机溶剂______A____，从而降低溶质的溶解度来实现的。 A、降低水的活度 B、降低溶质的浓度 C、增加水化层厚度 D、提高介质的介电常数 5、反胶团萃取是利用两性表面活性剂在____B___有机溶剂中亲___C___性基团自发向内形成反微团的的原理而实现的。 A、极性 B、水 C、非极性 D、脂 6、双水相萃取是利用_________B_________的原理。 A、物质在互不相溶的两相间的分配系数的差异 B、物质在互不相溶的两水相间的分配系数的差异 C、物质在互不相溶的两相间的溶解度的差异 D、物质在互不相溶的两水相间的溶解度的差异 7、反渗透膜分离的原理是______B________。 A、利用反渗透膜，使溶液中的水能通过而使溶质浓缩的过程 B、利用渗透膜，使溶 液中的水能通过而使溶质浓缩的过程C、利用渗透膜，使溶液中的溶质能通过而水分子被截留的过程D、利用反渗透膜，使溶液中的溶质能通过而水分子被截留的过程 8、电泳分离是利用物质的__B__差异进行分离的方法。 A、在力场中沉降速度 B、在电场中泳动速度 C、pI D、相对分子质量 9、细胞的化学破碎的推动力为____B_______。 A、胞内外的蒸汽压差 B、胞内外的渗透压差 C、机械力 D、浓度差 二、填空题
《英美概况》课件介绍 一、课件简介 《英美概况》课件为单机版课件，主要用于大学英语专业本科生《英美概况》课程的授课使用。课件紧密结合《英美概况》课程教学实践，以授课顺序为纲目，采用交互方式将全部课程内容组织在一起，条理清楚，层次分明，内容翔实，界面友好，既可用于教师的备课、授课活动，也可对学生进行测试，同时还增加了互动学习的扩展功能。本课件也可用于大学非英语专业学生《英美概况》选修课及中学英语教学中英美知识部分的授课。 二、课件特色 1、内容全面 课件包含了大学英语专业《英美概况》课程的主要内容，涉及到英国、美国的地理、历史、政治、经济、教育等方面，可以满足任何层次的《英美概况》课程教学。 2、结构合理 课件结构采取了树状结构，由上及下、由表及里、由面及点，有利于学生系统掌握所学内容。 3、资源丰富 课件资源来自于教材、音像资料、网络及其它资料，表现形势包含文字、图片、视频、音频等，极大丰富了课件的内容。 4、交互性强 课件针对每节课内容给出了复习题，采用交互方式可由教师组织或学生自主进行练习测试。 5、介面清晰、操作简便 课件介面设计较规范，使用者很容易把握，所有链接大都有专门的图标或按钮。 三、制作平台 课件采用了现今较为先进的多课件制作工具Authorware 7.0，同时利用Photoshop,
Premiere、CoolEdit等软件进行图像、视频、音频的制作与采集，综合运用多媒体手段达到教学目的。 四、应用效果 本课件在北京工业大学英语专业2003级、2004级及校选课的《英美概况》课程教学中使用，效果良好，学生的学习积极性有了较大提高，学生普遍反映使用本课件后有助于理解和掌握教学内容，便于记忆，直观性很强。教师在应用本课件组织教学中，也感到备课有条理，上课思路也更清晰，讲课更生动，易于和学生沟通。 五、运行环境 课件打包后为.EXE文件，在目前流行的各种操作系统下均可运行。课件中视频进行了一定的压缩，运行课件前需安装随盘的插件klcodec205f.exe（在先运行目录中），课件显示分辨率为1024×768，由于课件容量较大，推荐硬件配置P4 3.0G、1G内存、128M显存。 附录一: 界面功能介绍
填空题 1.为了提高最终产品的回收率一是（提高每步分离效率），二是（减少分离步骤）。 2.评价一个分离过程效率的三个主要标准是：（浓缩率），（分离系数）和（产品回收程度） 3.生物产品的分离过程包括发酵液的预处理和（液固分离）,（产品的提取），（产品的精制）和（产品的加工处理）。 4.生化反应所起的作用是产生目的产物，指标是（产率）和（转化率），而生物分离解决的是如何从反应液中获取这些物质，涉及的是（收率）和（纯度）。 5.生物分离的主要任务：从发酵液和细胞培养液中以（最高的效率），（理想的纯度）和（最小的能耗）把目的产物分离出来。 6.生物分离过程的特点包括：（生物分离过程的体系特殊），（生物分离过程的工艺流程特殊），（生物分离过程的成本特殊）。 7.物质分离的本质是识别混合物中不同溶质间（物理），（化学）和（生物）性质的差别利用能识别这些差别的（分离介质）和扩大这些差别的（分离设备） 8.性质不同的溶质在分离操作中具有不同的（传质速率）和或（平衡状态） 9.平衡分离是根据溶质在两相间（分配平衡）的差异实现分离；溶质达到分配。平衡为扩散传质过程，推动力仅取决于系统的（热力学性质）。 10.差速分离是利用外力驱动溶质迁移产生的（速度差）进行分离的方法。 1.在细胞分离中，细胞的密度越（大），细胞培养液的密度越（小），则细胞沉降 2.区带离心包括（差速）区带离心和（等密度）区带离心。 3.为使过滤进行的顺利通常要加入（惰性助滤剂）。 4.发酵液常用的固液分离方法有（离心）和（过滤）等。 5.常用离心设备可分为（离心沉降）和（离心过滤）两大类； 6.常用的工业絮凝剂有（无机絮凝剂）和（有机絮凝剂）两大类。 7.工业生产中常用的助滤剂有（硅藻土）和（珍珠岩粉）。 8.重力沉降过程中，固体颗粒受到（重力），（浮力），（摩擦阻力）的作用，固体匀速下降时，三个力的关系（重力=浮力+摩擦阻力）。 9.发酵液预处理的方法包括：（凝集），（絮凝），（加热法）；（调节pH法），（加水稀释法），加入（助滤剂）和（吸附剂）。 10.发酵液中胶粒保持稳定的原因：（双电层）和（蛋白质周围水化层）结构。 11.发酵液预处理过程中的相对纯化主要包括去除（高价态无机离子），（可溶性杂蛋白质），（色素）和（多糖类物质）。 12.发酵液中杂蛋白的去除方法主要有（等电点沉淀法），（热处理法）和（化学变性沉淀法）。 13.差速区带离心用于分离（大小）不同的颗粒，与颗粒（密度）无关。等密度区带离心包括（预形成梯度密度离心）和（自形成梯度密度离心）两种方式。离心达到平衡后，样品颗粒的区带形状和平衡位置（不再发生变化）。 1.单从细胞直径的角度，细胞（直径越小），所需的压力或剪切力越大，细胞越 2.常用的化学细胞破碎方法有（.酸碱法），（盐法），（表面活性剂处理），（有机溶剂法）和（螯合剂）。