1、生物分離技術(shù)復(fù)習(xí)資料一 名詞解釋差速離心分離：是利用不同的粒子在離心力場(chǎng)中沉降的差別（大而重的顆粒沉降最快，最先達(dá)到底部），在同一離心條件下，沉降速度不同，通過不斷增加相對(duì)離心力，使一個(gè)非均勻混合液內(nèi)的大小、形狀不同的粒子分級(jí)沉淀。泡沫分離：根據(jù)表面吸附的原理，利用通氣鼓泡在液相中形成的氣泡為載體，對(duì)液相中的溶質(zhì)或顆粒進(jìn)行分離，因此又稱泡沫吸附分離。離子交換技術(shù)：是根據(jù)某些溶質(zhì)能解離為陽(yáng)離子或陰離子的特性，利用離子交換劑與不同離子結(jié)合力強(qiáng)弱的差異，將溶質(zhì)暫時(shí)交換到離子交換劑上，然后用適合的洗脫劑將溶質(zhì)離子洗脫下來，使溶質(zhì)從原溶液中分離、濃縮或提純的操作技術(shù)。離子交換色譜：利用離子交換劑對(duì)需要分

2、離的各種離子具有不同的親和力（靜電引力）而達(dá)到分離目的的色譜技術(shù)。凝膠色譜：凝膠色譜技術(shù)是六十年代初發(fā)展起來的一種快速而又簡(jiǎn)單的分離分析技術(shù)，由于設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，不需要有機(jī)溶劑，對(duì)高分子物質(zhì)有很高的分離效果。凝膠色譜法又稱分子排阻色譜法。凝膠色譜主要用于高聚物的相對(duì)分子質(zhì)量分級(jí)分析以及相對(duì)分子質(zhì)量分布測(cè)試。TLC：薄層色譜，又稱薄層層析、薄板層析、薄板色譜。屬于固液吸附色譜。是近年來發(fā)展起來的一種微量、快速而簡(jiǎn)單的色譜法。它兼?zhèn)淞酥V和紙色譜的優(yōu)點(diǎn)，一方面適用于少量樣品（幾到幾微克，甚至0.01微克）的分離；另一方面在制作薄層板時(shí)，把吸附層加厚加大，將樣品點(diǎn)成一條線，則可分離多達(dá)500m

3、g的樣品。因此，又可用來精制樣品，此法特別適用于揮發(fā)性較小或較高溫度易發(fā)生變化而不能用氣相色譜分析的物質(zhì)。HPLC：高效液相色譜（是利用物質(zhì)在兩相之間吸附或分配的微小差異達(dá)到分離的目的。）真空冷凍干燥：通過升華從凍結(jié)的生物產(chǎn)品中去掉水分的過程。（真空冷凍干燥技術(shù)是將濕物料或溶液在較低的溫度（1050）下凍結(jié)成固態(tài)，然后在真空（1.313帕）下使其中的水分不經(jīng)液態(tài)直接升華成氣態(tài)，最終使物料脫水的干燥技術(shù)。）微濾：利用篩分原理，分離、截留直徑為0.0510微米大小的粒子的膜分離技術(shù)，孔徑：0.0510微米超濾：基本可視為篩分原理，但有些情況受到粒子荷電性與荷電膜相互作用的影響。分離分子質(zhì)量從100

4、01000000u的可溶性大分子物質(zhì)，孔徑：0.0020.05微米納濾：相似于反滲透，是溶解擴(kuò)散原理，孔徑：小于20納米。反滲透：是指在高于溶液滲透壓的壓力作用下，只有溶液中的水透過膜，而所有溶液中大分子、小分子有機(jī)物及無機(jī)鹽全被截留住。萃?。菏抢萌苜|(zhì)在互不相溶的兩相之間分配系數(shù)的不同而使溶質(zhì)得到純化和濃縮的技術(shù)。吸附：物質(zhì)（被吸附的產(chǎn)物）從液體相（氣體或液體）濃縮到固體（吸附劑）表面從而達(dá)到分離的過程稱為吸附作用。結(jié)晶：使溶質(zhì)從過飽和溶液中呈結(jié)晶狀態(tài)析出的操作技術(shù)，稱為結(jié)晶技術(shù)。沉淀：通過加入某種試劑或改變?nèi)芤簵l件，使生化產(chǎn)物以固體形式從溶液中沉降析出的分離純化技術(shù)稱為固相析出技術(shù)。在固相

5、析出過程中，析出物為無定形固體時(shí)稱為沉淀法。雙水相萃取:利用物質(zhì)在不相溶的兩水相間分配系數(shù)的差異進(jìn)行萃取的方法。超臨界萃?。豪贸R界流體作為萃取劑，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行溶解和分離的過程。二 問答題1. 生物分離過程的特點(diǎn)：目標(biāo)產(chǎn)物濃度低，純化難度大；活性物質(zhì)性質(zhì)不穩(wěn)定，操作過程容易失活；生物材料中的生化組分?jǐn)?shù)量大，分離困難；生物材料容易變質(zhì)，保存困難；生物產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高。2. 細(xì)胞破碎技術(shù)有哪幾種：機(jī)械破碎法：處理量大，破碎效率高，速度快，主要靠均質(zhì)作用和球磨碾磨作用。主要有：高壓勻漿法（適用于酵母和細(xì)菌細(xì)胞的破碎）；珠磨法（適用于絕大多數(shù)真菌真絲和藻類等微生物細(xì)胞的破碎）；撞擊破碎法（適用于微生物細(xì)

6、胞和植物細(xì)胞的破碎）；超聲波破碎法（主要用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的細(xì)胞破碎） 化學(xué)和生物化學(xué)破碎法（非機(jī)械法）：酸堿處理（調(diào)節(jié)PH，加酸加減）；化學(xué)試劑處理（用表面活性劑或有機(jī)溶劑甲苯）；酶溶 物理滲透法：滲透壓沖擊法（適用于不具有細(xì)胞壁或細(xì)胞壁強(qiáng)度較弱細(xì)胞的破碎）；冷凍-融化法（適用于比較脆弱的菌體）3. 膜分離技術(shù)有哪幾種：超濾 微濾 納濾 反滲透 透析電滲析 滲透蒸發(fā)4. 晶體結(jié)塊的原因，預(yù)防措施：原因：物理原因是與物質(zhì)的吸濕性密切性相關(guān)的，吸濕性大的物質(zhì)就容易結(jié)塊?；瘜W(xué)原因是由于晶體產(chǎn)品中雜質(zhì)的存在,使晶粒表面在接觸中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或與空氣中的O2、CO2等發(fā)生化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物因溶解度降低而析出

7、,導(dǎo)致晶體結(jié)塊。措施: 盡量采用控制的、分級(jí)的操作方法,以便獲得粗大、均勻、粒度分布較窄的晶體; 嚴(yán)格干燥操作,使晶體產(chǎn)品的濕含量控制在要求范圍的最低限度;采用造粒(尤其是制成大而均勻的球形顆粒),以減少顆粒間的彼此接觸;在濕度很低的環(huán)境下包裝,貯存在不漏氣的容器或包裝中;在倉(cāng)庫(kù)中貯存時(shí),嚴(yán)格按要求堆放,防止給晶體產(chǎn)品施加壓力。最有效的改善辦法是在晶體產(chǎn)品中加入少量的防結(jié)塊添加劑,改進(jìn)顆粒表面性質(zhì),以達(dá)到防止結(jié)塊的目的。5. 凝膠層析的操作過程：凝膠的選擇與處理：選擇適宜的凝膠是取得良好分離效果的最根本的保證。選取何種凝膠及其型號(hào)、粒度，一方面要考慮凝膠的性質(zhì)，包括凝膠的分離范圍，還有它的理化

8、穩(wěn)定性、強(qiáng)度、非特異吸附性質(zhì)等；另一方面還要注意到分離目的和樣品的性質(zhì)。裝?。阂话氵x用細(xì)長(zhǎng)的層析柱做凝膠過濾，進(jìn)行脫鹽時(shí)，柱高50cm比較合適；分級(jí)分離時(shí)，100cm就足夠了。一般是在柱內(nèi)先裝入約13高度的水或緩沖液，然后將溶漲好的凝膠在攪拌成溪漿的情況下慢慢倒入柱內(nèi)，使其自然沉降。加樣：一般要求樣品黏度小于0.01pa.s，這樣才不至于對(duì)分離造成明顯影響。對(duì)于蛋白質(zhì)類樣品濃度以不大于4%為宜。樣品與柱床體積比例懸殊時(shí)分離效果較好。洗脫：整個(gè)洗脫過程中始終保持一定的操作壓。洗脫液的成分也不應(yīng)改變，洗脫劑：通常用水，緩沖鹽溶液。凝膠的再生和保養(yǎng)：在洗脫過程中，所有組分一般都可以被洗脫下來，所以裝

9、好柱后，可反復(fù)使用，無需特殊的再生處理。6. 離子交換技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用：離子交換主要用于水處理(軟化和純化)，溶液(如糖液)的精制和脫色，從礦物浸出液中提取鈾和稀有金屬，從發(fā)酵液中提取抗生素以及從工業(yè)廢水中回收貴金屬等。三 論述題1. 青霉素的分離工藝：由于青霉素的性質(zhì)不穩(wěn)定，整個(gè)提取和精制過程應(yīng)在低溫下快速進(jìn)行，并應(yīng)注意清洗和保持在穩(wěn)定的PH范圍。發(fā)酵液的過濾和預(yù)處理：青霉素發(fā)酵液菌絲較粗大，一般用鼓式過濾機(jī)過濾。從鼓式過濾機(jī)得到的濾液，其PH在6.27.2，略發(fā)渾，棕黃色或棕綠色（用三氯乙酸法測(cè)定）。發(fā)酵液和濾液應(yīng)冷至10以下，儲(chǔ)罐、管道和濾布等應(yīng)定期用蒸汽消毒。萃取和精制：采用的溶劑多為乙

10、酸丁酯和乙酸戊酯。青霉素在酸性條件下很不穩(wěn)定；整個(gè)萃取過程應(yīng)在低溫下進(jìn)行（在10以下）；萃取方式一般采用多級(jí)逆流萃?。ǔ槎?jí)）；分離采用離心機(jī)。結(jié)晶：方法有青霉素鉀鹽結(jié)晶、青霉素普魯卡因鹽結(jié)晶、青霉素鈉鹽結(jié)晶。2. 什么是目標(biāo)產(chǎn)物選擇性釋放？化學(xué)滲透法選擇性釋放的流程（要用示意圖說明） 使細(xì)胞不完全破碎，選擇性釋放目標(biāo)產(chǎn)物，盡量減少其他物質(zhì)的釋放。3. 層析的原理和分類：原理：層析需在兩相系統(tǒng)間進(jìn)行。一相是固定相，需支持物，是固體或液體。另一相為流動(dòng)相，是液體或氣體。當(dāng)流動(dòng)相流經(jīng)固定相時(shí)，被分離物質(zhì)在兩相間的分配，由平衡狀態(tài)到失去平衡到又恢復(fù)平衡，即不斷經(jīng)歷吸附和解吸的過程。系數(shù)K是物質(zhì)在兩相中的濃度比。K值大，則在固定相中吸附牢，K值小吸附差。各物質(zhì)間的K值差別大，則易被分離。 分類：吸附層析、分配層析、離子交換層析、凝膠過濾層析、親和層析、氣相層析、紙層析、薄層層析、高效液相層析、反相層析、同系層析、4. 影響親和作用的因素：離子強(qiáng)度：提高離子強(qiáng)度使靜電引力降低；氫鍵作用降低或消除；疏水相互作用增強(qiáng)。PH值：PH值影響蛋白質(zhì)的解