1、第一章緒論1、生物工程學(xué)的概念：生物工程學(xué)亦稱生物技術(shù)，是指 通過技術(shù)手段，利用生物體或生物過程生產(chǎn)有經(jīng)濟(jì)價(jià)值產(chǎn) 品的學(xué)科，生物工程是基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn) 物。生物工程學(xué)的研究領(lǐng)域：基因工程、細(xì)胞工程、微生物工 程、酶工程。2、生物分離工程的概念：是生物化學(xué)工程的一個(gè)重要組 成部分，指從發(fā)酵液、酶反應(yīng)液或動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)液中分 離、純化生物產(chǎn)品的過程，因它處于整個(gè)生物產(chǎn)品生產(chǎn)過 程的后端，又稱為生物工程下游技術(shù)。它描述了生物產(chǎn)品 分離、純化過程的原理、方法和設(shè)備。3、生物分離加工過程按工藝流程順序可分為四個(gè)主要階 段：發(fā)酵液的預(yù)處理、提取、精制和成品加工。第二章發(fā)酵液的預(yù)處理1、發(fā)酵液的

2、一般特征有哪些？發(fā)酵液預(yù)處理的目的和要 求有哪些？（1）組分大部分是水；（2）產(chǎn)物濃度低；（3）固形物主要是菌體和蛋白的膠狀物；（4）含有培養(yǎng)基殘留成分；（5）含有代謝副產(chǎn)物；（6）含有色素、毒性物質(zhì)、熱原質(zhì)等有機(jī)雜質(zhì)。（一）發(fā)酵液預(yù)處理的目的1）改變發(fā)酵液中固體粒子的物理性質(zhì)，提高固液分離的 效率；2）使產(chǎn)物轉(zhuǎn)入便于后處理的某一相中；3）去除發(fā)酵液中部分雜質(zhì)，以利于后續(xù)各步操作?？傊?，改變發(fā)酵液的性質(zhì)，以利于固液分離。（二）、發(fā)酵液預(yù)處理的要求1、菌體的分離（正確控制發(fā)酵終點(diǎn)）；2、固體懸浮物的去除；3、蛋白質(zhì)的去除；4、重金屬離子的去除；5、色素、熱原質(zhì)、毒性物質(zhì)等有機(jī)雜質(zhì)的去除；6、改變

3、發(fā)酵液的性質(zhì)，以利于提取和精制后續(xù)工序的操 作順利進(jìn)行；7、調(diào)節(jié)適宜的pH值。2、發(fā)酵液預(yù)處理的方法有哪些？并簡(jiǎn)述各種方法的原理 和特點(diǎn)？（一）凝聚和絮凝1、凝聚：在投加的化學(xué)物質(zhì)作用下，膠體脫穩(wěn)并使粒子 相互聚集成1mm大小塊狀凝聚體的過程。（使膠體粒子間 的排斥電位降低而發(fā)生沉淀）2、絮凝：指某些高分子絮凝劑能在懸浮粒子之間產(chǎn)生橋 梁作用，使膠粒形成粗大絮凝團(tuán)的過程。（二）、加熱法降低發(fā)酵液的粘度；去除某些熱變性蛋白等物質(zhì)；降低懸浮液的最終體積，破壞凝膠結(jié)構(gòu)，增加濾餅的孔 隙度，使固液分離變得十分容易。關(guān)鍵取決于產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。（三）、調(diào)節(jié)懸浮液的pH值全細(xì)胞的聚集作用高度依賴于pH的大小

4、，恰當(dāng)?shù)膒H能夠 促進(jìn)聚集作用。一般用草酸、無機(jī)酸或堿來調(diào)節(jié)pH值。（四）加水稀釋法主要適用于離心沉降分離發(fā)酵液預(yù)處理過程。同重量懸浮 固體的發(fā)酵液，稀釋到適當(dāng)倍數(shù)，對(duì)后續(xù)的離心沉降分離 速度非常有利。（五）、加入助濾劑法是一種顆粒均勻，質(zhì)地堅(jiān)硬，不可壓縮的粒狀物質(zhì)，用于 擴(kuò)大過濾表面的適用范圍。使用方法：在濾布上預(yù)涂或按一定比例混入懸浮液中。（六）、加吸附劑法或加鹽法加吸附劑法是使細(xì)菌細(xì)胞吸附在吸附劑上的方法；無機(jī)鹽 在發(fā)酵液中形成龐大的絮狀物，把發(fā)酵液中的懸浮粒子裹 住，吸附在其中。（七）高價(jià)無機(jī)離子去除法1、Ca2+的去除常用草酸去除；2、Mg 2+的去除常用磷酸鹽去除；3、Fe 3+的

5、去除常加入黃血鹽，也可加入堿化劑。（八）、可溶性雜蛋白質(zhì)的去除法1、等電點(diǎn)沉淀法；2、熱處理法；3、化學(xué)變性沉淀法；4、 吸附法。（九）色素及其他雜質(zhì)的去除方法常用的脫色法有離子交換和活性炭吸附。3、發(fā)酵液過濾的目的是什么？影響發(fā)酵液過濾速度的因 素有哪些？目的：一是為了獲得含所需產(chǎn)物的細(xì)胞（菌絲）或發(fā)酵液； 二是為了去除發(fā)酵液中的固形雜質(zhì)。影響因素：（一）菌種，菌種決定了各種懸浮粒子的大小 和形狀。如真菌較粗大，易過濾，不需做特殊處理，用真 空過濾即可；而放線菌較小，且菌絲體細(xì)而分枝，過濾困 難，需進(jìn)行預(yù)處理。（二）發(fā)酵液的粘度，1、發(fā)酵條件，發(fā)酵條 件包括培養(yǎng)基組成、未用完培養(yǎng)基的量、消沫

6、劑、發(fā)酵周期等。2、放罐時(shí)間（發(fā)酵終了時(shí)間）3、發(fā)酵染菌4、發(fā) 酵液的pH值、溫度。第三章細(xì)胞分離技術(shù)1、常用細(xì)胞分離方法有哪些？并說明其原理。一、過濾：指利用多孔性介質(zhì)截流固體懸浮液中的固體顆 粒，進(jìn)行固液分離的方法。二、離心沉降：是利用慣性離心力和物質(zhì)的沉降系數(shù)或浮 力密度的不同而進(jìn)行的一項(xiàng)分離、濃縮或提取條件。1）離心沉降的原理：固體和液體之間存在一定的密度差， 且固體密度大于液體的密度。2）影響離心沉降速度的因素：密度差、顆粒大小、液體 粘度、離心力大小離心分離法根據(jù)其操作方式的不同，又可分為差速離心和 密度梯度離心。差速離心法的原理：差速離心是利用不同離心速度產(chǎn)生不 同離心力，將各種

7、亞細(xì)胞組分和各種顆粒分別分開。不同 物質(zhì)有不同的形狀、大小、質(zhì)量和密度，當(dāng)在介質(zhì)中離心 時(shí)，它們的沉降速度各有差異。一般密度梯度離心法：把樣品鋪放在一個(gè)連續(xù)的液體密度 梯度上，然后進(jìn)行離心，并控制離心分離的時(shí)間，使得粒 子完全沉降之前，在液體梯度中移動(dòng)而形成不連續(xù)的分離 區(qū)帶。等密度梯度離心法：不同粒子存在密度差時(shí)，在離心力場(chǎng) 作用下，粒子或向下沉降，或向上浮起，一直移動(dòng)到與它 們密度恰好相等的位置上（即等密度點(diǎn)）并形成區(qū)帶，此 即等密度梯度離心法。三、離心過濾原理：以離心力作為推動(dòng)力完成過濾操作, 具有離心和過濾的雙重作用。2、什么是細(xì)胞破碎和細(xì)胞破碎率？細(xì)胞破碎的方法主要 有哪些？其原理各

8、是什么？細(xì)胞破碎：指選用物理，化學(xué)，酶或機(jī)械的方法來破壞細(xì) 胞壁或細(xì)胞膜。破碎率：被破碎細(xì)胞的數(shù)量占原始細(xì)胞數(shù)量的百分?jǐn)?shù)。破碎方法,I,II機(jī)械法等機(jī)械法1-I明用 體作 固切液切剪用壓榨法-超聲破碎物理法 化學(xué)法 能溶法1）珠磨法，作用機(jī)理：微生物細(xì)胞懸浮液與極細(xì)的研磨 劑在攪拌漿作用下充分混勻，珠子之間及珠子與細(xì)胞之間 相互剪切、碰撞，促使細(xì)胞壁破裂，釋放出內(nèi)含物。2）高壓勻漿法，作用機(jī)理：從高壓室壓出的細(xì)胞懸浮液， 經(jīng)過閥座的中心孔道從閥座和閥桿之間的小環(huán)隙中噴出， 速度可達(dá)幾百米每秒。這種高速噴出的懸液又射擊到靜止 的碰撞環(huán)上，被迫改變方向從出口管流出。3）超聲波法，作用機(jī)理：聲頻高于

9、1520KHz的超聲波 在高強(qiáng)度聲能輸入可以引起空化現(xiàn)象，使氣泡形成、脹大 和破碎的現(xiàn)象。4）化學(xué)滲透法，作用機(jī)理：化學(xué)滲透取決于化學(xué)試劑的 類型及細(xì)胞壁和膜的結(jié)構(gòu)與組成。不同試劑對(duì)各種微生物 細(xì)胞作用的部位和方式有所差異。5）酶溶法，作用機(jī)理：溶酶具有高度專一性，蛋白酶只 能水解蛋白質(zhì)，葡聚糖酶只能水解葡聚糖，因此，利用溶 酶系統(tǒng)處理細(xì)胞必須根據(jù)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成選擇適 當(dāng)?shù)拿?，并確定相應(yīng)的使用次序。6）物理法3、什么是包含體？包含體形成的原因有哪些？包含體的 溶解常用的試劑有哪些？1）包含體的概念：在基因工程菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的重組蛋白， 常?；ハ嘟宦?lián)在一起，形成不溶性的聚積物，通常稱為包 含

10、體。2）包含體形成的原因：產(chǎn)生少量蛋白時(shí)，可溶，量過多 時(shí)，在細(xì)胞內(nèi)超過其溶解度而沉淀；蛋白質(zhì)合成速度太快，肽鏈來不及形成正常的折疊構(gòu) 象，導(dǎo)致分子間因疏水作用聚合而不溶，生物活性受影響； 高表達(dá)的蛋白沒有形成正常的二硫鍵，或宿主細(xì)胞內(nèi)氧 化還原等條件不同而生成不同的-S-S-；蛋白的溶解需要與其他成分結(jié)合或經(jīng)其他成分誘導(dǎo)形 成適當(dāng)?shù)目扇苄詷?gòu)象，當(dāng)產(chǎn)生的蛋白量過多，所需其他成 分相對(duì)不足，如折疊酶，分子伴侶等。包含體的形成亦與蛋白質(zhì)自身穩(wěn)定性有關(guān)。3）包含體的溶解1）溶解常用試劑：尿素、鹽酸胍一破壞蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)去污劑SDS一破壞肽鏈之間的疏水作用2）二硫鍵的還原劑：二硫基蘇糖醇（DTT）、

11、2-巰基已醇一使二硫鍵處于可逆斷 裂狀態(tài)4、蛋白質(zhì)復(fù)性常用的方法有哪些？1、稀釋與透析復(fù)性法：稀釋復(fù)性是將變性蛋白質(zhì)溶液直 接加入到復(fù)性緩沖液中，蛋白質(zhì)周圍變性劑濃度降低，從 而使蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象。透析復(fù)性，用透析、超濾或 電滲析等方法除去變性劑。2、凝膠過濾復(fù)性技術(shù)：凝膠通過分子篩效應(yīng)將變性蛋白 質(zhì)與變性劑加以分離，從而使變性蛋白質(zhì)進(jìn)入復(fù)性溶液進(jìn) 行復(fù)性。3、反膠束萃取復(fù)性法第四章沉淀技術(shù)1、沉淀的概念？沉淀又稱為沉析，指在溶液中加入沉淀劑，改變?nèi)軇┖腿?質(zhì)的能量平衡來降低其溶解度，使生化產(chǎn)物離開溶液生成 不溶性顆粒，沉降析出的過程。2、常用的蛋白質(zhì)沉淀的方法有哪幾種（鹽析法、有機(jī)溶 劑

12、沉淀法、等電點(diǎn)沉淀法），各自的作用機(jī)理是什么？ 一、鹽析：蛋白質(zhì)在高離子強(qiáng)度溶液中溶解度降低，以致 從溶液里沉淀析出的現(xiàn)象稱為鹽析。原理：蛋白質(zhì)在稀溶液中，溶解度會(huì)隨鹽濃度的增 高而上升（鹽溶），但當(dāng)鹽濃度增高到一定數(shù)值時(shí)，其溶 解度又逐漸下漸，直至蛋白質(zhì)析出（鹽析）。在蛋白質(zhì)溶 液中當(dāng)鹽濃度增加到一定數(shù)值時(shí)，水化膜逐漸被破壞，使 蛋白質(zhì)月脫水，蛋白質(zhì)所帶電荷也逐漸被中和，使顆粒間的 斥力失去，在布朗運(yùn)動(dòng)的互相碰撞下，蛋白質(zhì)分子結(jié)合聚 集成沉淀。二、有機(jī)溶劑沉淀法：原理：有機(jī)溶劑使水溶液的介電常 數(shù)降低，使蛋白質(zhì)分子間的靜電引力增大，導(dǎo)致凝集與沉 淀；可與蛋白質(zhì)的水化層結(jié)合，從而降低蛋白質(zhì)的溶

13、解度。 三、等電點(diǎn)沉淀方法：指利用蛋白質(zhì)在pH等于等電點(diǎn)的 溶液中溶解度下降的原理進(jìn)行沉淀分離的方法。原理：不同的蛋白質(zhì)具有不同等電點(diǎn)，依次改變?nèi)芤旱膒H 值，將雜蛋白沉淀除去，最后獲得目標(biāo)產(chǎn)物。四、非離子多聚物沉淀法：機(jī)理：非離子型聚合物從溶劑 中空間排斥蛋白質(zhì)，使蛋白質(zhì)濃度增加而產(chǎn)生沉淀。五、變性沉淀：原理：被分離的目標(biāo)物質(zhì)能忍受一些較劇 烈的實(shí)驗(yàn)條件，而一些雜質(zhì)卻因不穩(wěn)定而從溶液中首先變 性沉淀，從而達(dá)到分離出目標(biāo)物的目的。六、生成鹽類復(fù)合物的沉淀：1、與生物分子的酸性功能 團(tuán)作用的金屬?gòu)?fù)合物（如銅鹽、銀鹽、鋅鹽、鉛鹽、鋰鹽、 鈣鹽等）；2、與生物分子的堿性功能團(tuán)作用的有機(jī)酸復(fù)合鹽（如苦

14、 味酸鹽、苦酮酸鹽、單寧酸鹽等）；3、無機(jī)復(fù)合鹽（如磷鴇酸鹽、磷鉬酸鹽）七、聚電解質(zhì)沉淀方法：原理：蛋白質(zhì)的反電荷與聚電解 質(zhì)結(jié)合，形成多分子絡(luò)合物，超過游離蛋白質(zhì)的溶解度極 限值時(shí)，就發(fā)生沉淀。第五章萃取技術(shù)1、萃取，萃取劑，萃取液，萃余液的概念？萃?。豪萌苜|(zhì)在互不相溶的溶劑里溶解度不同，用一種 溶劑把溶質(zhì)從它與另一種溶劑所組成的溶液（原料）中提 取出來的方法。在萃取過程中，被提取的目標(biāo)物質(zhì)稱為溶質(zhì)，用以進(jìn)行萃 取的溶劑稱為萃取劑。萃取完成后，大部分溶質(zhì)被轉(zhuǎn)移到 萃取劑中，此時(shí)得到的溶液稱為萃取液，而失去了大部分溶質(zhì)的料液稱為萃余液。2、萃取法的分類。根據(jù)萃取劑和原料的物理狀態(tài)可分為：有機(jī)

15、溶劑雙水相液液萃?。涸弦簽橐后w液膜反膠束固液萃?。涸弦簽楣腆w、超臨界流體萃?。涸弦菏且后w或固體物理萃取絡(luò)合反應(yīng)陽離子交換反應(yīng)化學(xué)萃取離離子締合反應(yīng)加合反應(yīng):帶同萃取反應(yīng)操作方式：分批式萃取、連續(xù)式萃取單級(jí)萃取多級(jí)錯(cuò)流多級(jí)萃取多級(jí)逆流J微分萃取3、分配定律內(nèi)容及其適用條件。分配定律內(nèi)容：溶質(zhì)的分配平衡規(guī)律即分配定律：在一定 溫度、壓力下，溶質(zhì)分布在兩個(gè)互不相溶的溶劑里，達(dá)到 平衡后，如果其在兩相中的相對(duì)分子質(zhì)量相等，它在兩相 的濃度比為一常數(shù)A，這個(gè)常數(shù)叫分配常數(shù)。人又1人2=萃 取相濃度萃余相濃度條件：1）必須是稀溶液；2）溶質(zhì)對(duì)溶劑的互溶沒有影響；3）必須同一種分子類型，即不發(fā)生締合或

16、離解。4、簡(jiǎn)述液液萃取的一般操作過程。1）混合，料液和萃取劑密切接觸；混合器。2）分離，萃取相與萃余相分離；分離器。3）溶媒回收，萃取劑從萃取相中除去，并加以回收；回 收器。5、影響有機(jī)溶劑萃取的主要因素有哪些？如何選擇有機(jī) 溶劑？（一）水相條件的影響1、pH 值2、溫度3、鹽析4、帶溶劑指易溶于溶劑中并能夠和溶質(zhì)形成復(fù)合物且此 復(fù)合物在一定條件下又容易分解的物質(zhì)，也稱為化學(xué)萃取 劑。有機(jī)溶劑的選擇：溶劑萃取法屬于平衡分離過程中物 質(zhì)添加型分離過程，關(guān)鍵是溶劑。1、對(duì)產(chǎn)物的高容量，分配系數(shù)K2、與水相比對(duì)產(chǎn)物有高的選擇性有機(jī)溶劑應(yīng)滿足的條件：1、單位體積的萃取劑能萃取大量產(chǎn)物；2、只萃取溶質(zhì)而

17、不萃取雜質(zhì)；3、與水相互溶性低，黏度低，表面張力小或適中；4、易回收再生；5、化學(xué)穩(wěn)定性好，不易分解，對(duì)設(shè)備腐蝕性小；6、價(jià)廉易得;7、無毒或低毒，閃點(diǎn)高，安全性好。閃點(diǎn)：指將試劑在規(guī)定的條件下加熱，直到蒸汽與空氣的 混合氣體接觸火焰發(fā)生閃火時(shí)的最低溫度，即為該試劑的 閃點(diǎn)。6、什么是乳化現(xiàn)象？消除乳化現(xiàn)象常用的方法有哪些？乳化:是指一種液體以細(xì)小液滴（分散相）的形式分散在 另一不相溶的液體（連續(xù)相）中，這種現(xiàn)象稱為乳化現(xiàn)象， 聚合物/鹽濃度的比例增加時(shí)，系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡點(diǎn)，此時(shí)兩 相性質(zhì)的差別增加，蛋白質(zhì)容易趨向于某一極。（三）、鹽的種類 在雙水相聚合物系統(tǒng)中，加入電解質(zhì)時(shí)， 其陰陽離子在兩相間

18、會(huì)有不同的分配。同時(shí)，由于電中性 的約束，存在一穿過相界面的電勢(shì)差，它是影響荷電大分 子如蛋白質(zhì)和核酸等分配的主要因素。（四）、鹽的濃度鹽類濃度也會(huì)影響到蛋白質(zhì)的分配， 一是影響蛋白質(zhì)表面的疏水性；二是擾亂雙水相系統(tǒng)，改 變各相中成相物質(zhì)的組成和相體積比。（五）pH值如體系pH值與蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)相差越大，則蛋白質(zhì) 在兩相中分配越不均勻。pH值的變化也會(huì)導(dǎo)致組成體系的物質(zhì)電性發(fā)生變 化，也會(huì)使被分離物質(zhì)的電荷發(fā)生改變，從而影響分配的 進(jìn)行。（六）、溫度分配系數(shù)對(duì)溫度的變化不敏感；成相聚合物對(duì)蛋白 質(zhì)有穩(wěn)定化作用，所以室溫操作活性收率依然很高，而且 室溫時(shí)粘度較冷卻時(shí)（4 ）低，有助于相的分離并節(jié)

19、省 了能源開支。生成的這種液體稱為乳狀液或乳濁液。（七）細(xì)胞的濃度乳狀液的消除方法：離心法、化學(xué)法（加電解質(zhì)）、物理法（攪拌、加熱、稀 釋、吸附等）。缺點(diǎn)：耗能，且在乳化產(chǎn)生后再消除；最好采用預(yù)處理手段，將發(fā)酵液中表面活性劑（蛋白質(zhì)） 除去。7、簡(jiǎn)述雙水相的形成？并說明其形成的原因？向水相中加入溶于水的高分子化合物，如PEG （聚乙 二醇）或葡聚糖，可以形成密度不同的兩相：輕相富含某 一種高分子化合物；重相富含鹽類或另一種高分子化合 物。因兩相均含有較多的水，所以稱為雙水相。兩種分子在結(jié)構(gòu)上的不同而產(chǎn)生相互排斥作用，不同 類型分子間的斥力大于同它們的親水性相關(guān)的相互吸引 力；各個(gè)聚合物分子都傾

20、向于在其周圍有相同形狀、大小和極 性的分子。8、常用的雙水相系統(tǒng)的類型有哪些？影響雙水相分配系 數(shù)的主要因素有哪些？高聚物-高聚物：聚乙二醇（PEG）/葡聚糖高聚物-低分子物質(zhì)：PEG/無機(jī)鹽PEG/硫酸鹽PEG/磷 酸鹽（一）、聚合物的分子量：分子量越小，蛋白質(zhì)容易分配 于富含該聚合物的相中。（二）、聚合物的濃度：當(dāng)接近分配的臨界點(diǎn)蛋白質(zhì)均勻 分配于兩相中，分配系數(shù)接近1；成相聚合物的總濃度或 細(xì)胞濃度會(huì)影響蛋白質(zhì)等可溶性生物活性大分子的分配。 大量細(xì)胞或細(xì)胞碎片的存在也會(huì)使體系兩相的黏度增加， 并且會(huì)不同程度的擾亂成相系統(tǒng)。9、什么是液膜？并簡(jiǎn)述液膜的組成、液膜體系、液膜的 分類、液膜分離

21、機(jī)理。液膜是懸浮在液體中很薄的一層液體。它能把兩個(gè)組成不 同而又互溶的溶液隔開，并通過滲透現(xiàn)象起到分離的作 用。膜溶劑（水和右機(jī)溶劑）：構(gòu)成膜基體提高膜的穩(wěn)定拈 表面活性劑：起乳化作用J加快粒質(zhì)速度JI控制膜的再生r提高選擇性體： I加快傳質(zhì)速度工膜增強(qiáng)劑：控制膜的穩(wěn)定性外相：含有被分離組分的料液 內(nèi)相：接受被分離組分的液體 膜相：處于兩者之間成膜的液體液膜的分類：乳狀液膜、支撐液膜、流動(dòng)液膜單純遷移：又稱物理滲透，指單純靠不同組分在膜中的溶 解度（分配系數(shù)）和擴(kuò)散系數(shù)的不同導(dǎo)致透過膜的速度不 同來實(shí)現(xiàn)分離。其中，分配系數(shù)的差異起主要作用。促進(jìn)遷移：I型促進(jìn)遷移：C組分與試劑R反應(yīng)后，產(chǎn)物 由

22、外相轉(zhuǎn)移至內(nèi)相。II型促進(jìn)遷移：D組分與膜相中的 試劑反應(yīng)，產(chǎn)物再進(jìn)一步與外相中的試劑反應(yīng)，終產(chǎn)物由 外相轉(zhuǎn)移至內(nèi)相。載體輸送：在膜相中加入可與目標(biāo)產(chǎn)物發(fā)生可逆化學(xué)反應(yīng) 的萃取劑，目標(biāo)產(chǎn)物與萃取劑在膜相的一側(cè)發(fā)生正向反應(yīng) 生成中間產(chǎn)物。此中間物在濃度差的作用下擴(kuò)散到膜相的 另一側(cè)，而萃取劑又從膜相的反萃取液一側(cè)擴(kuò)散到料液相 一側(cè)，重復(fù)目標(biāo)產(chǎn)物的跨膜輸送過程。萃取劑稱為液膜的 流動(dòng)載體。有載體液膜分離機(jī)理主要決定于載體的性質(zhì)。載體有 離子型和非離子型兩類，其滲透機(jī)理分為逆向遷移和同向 遷移兩種。1）逆向遷移：離子型載體2）同向遷移：非 離子型載體10、試述液膜的分離過程。并簡(jiǎn)述影響液膜分離效果的

23、因 素。1）制備液膜：將反萃取的水溶液分散在有機(jī)相（表面活性 劑、膜溶劑、載體及添加劑）中制成穩(wěn)定的乳液；2）液膜萃?。涸跍睾蛿嚢璧臈l件下，將上述乳液與被處理 的溶液混合，制成液膜體系，外相中的溶質(zhì)通過液膜進(jìn)入 水相被富集；3）澄清分離：待液膜萃取完后，通過分層除去萃余液；4）破乳：通過破乳，分離膜組分和內(nèi)水相，前者重新利用 制乳液，后者進(jìn)行回收有用組分。1、液膜體系組成的影響（1）表面活性劑的結(jié)構(gòu)造成液膜穩(wěn)定性差的原因是表面活性劑在界面吸附 速度的差異。這種差異是由表面活性劑本身所造成的。在 一定時(shí)間內(nèi)表面活性劑在界面吸附量越多，界面膜聚結(jié)電 壓高，則乳狀液比較穩(wěn)定。（2）表面活性劑的濃度隨

24、著表面活性劑濃度的增加，使表面活性劑分子在液 膜的表面緊密排列，其粘度增加，厚度增加，穩(wěn)定性也就 增加，但是膜厚度的增加降低了傳質(zhì)速率。表面活性劑的 用量一般以0.2%10%為宜，且以0.5%5%為最好。膜相添加劑膜相添加劑（如，液體石臘）對(duì)液膜的穩(wěn)定性起了重要 作用，添加劑的用量大，液膜會(huì)更加穩(wěn)定，又會(huì)增加傳質(zhì) 阻力，使傳質(zhì)速率減慢。（4）載體載體的性質(zhì)、取代基等對(duì)分離選擇性和遷移速度有較大影 響。（5）金屬離子的濃度；（6）離子的類型；（7）內(nèi)相的組成；（8）膜溶劑。2、液膜分離工藝條件的影響（1）攪拌速率的影響膜的粒徑越小，就越穩(wěn)定。攪拌速度越快，粒徑就越 小。因此，制膜時(shí)，攪拌速度要快

25、。制乳時(shí)的攪拌速度一 般為20003000r/min，萃取時(shí)攪拌速度為100600r/min。 但速度過快，使乳液包裹外相水分的幾率增大，液膜溶脹 大大增加，易造成液膜破裂，分離效果降低。（2）接觸時(shí)間的影響萃取開始一段時(shí)間，內(nèi)相中溶質(zhì)的濃度逐漸增加；再延長(zhǎng) 萃取時(shí)間，料液中溶質(zhì)的濃度又會(huì)增加。這是由于乳液滴 破裂造成的，因此要控制接觸時(shí)間。（3）料液的濃度和酸度的影響液膜分離一般適用于低濃度物質(zhì)的分離提取。料液的酸度 決定滲透物的存在狀態(tài)，決定滲透物能否與液膜中的載體 形成絡(luò)合物而進(jìn)入膜相。（4）乳水比（Rew）即液膜乳液體積與料液體積之比，對(duì)液膜分離過程 來說非常重要。Rew越大，滲透過程

26、的接觸面積越大，分 離效果也越好，但乳液消耗多，成本高。（5）膜內(nèi)比Roi的影響膜內(nèi)比Roi：指膜相體積與內(nèi)相體積之比。膜內(nèi)比Roi 增大，載體量也增加，傳質(zhì)速度加快；同時(shí)，膜內(nèi)比Roi 增大，膜厚度增加，傳質(zhì)阻力也增加。（6）操作溫度的影響一般在常溫或料液溫度下進(jìn)行分離操作，因提高溫 度，加快了傳質(zhì)速率，但降低了液膜的穩(wěn)定性。11、簡(jiǎn)述膠團(tuán)及反膠團(tuán)的形成。（一）膠團(tuán)表面活性劑溶于水中，形成正常膠團(tuán)，極性基團(tuán)在外， 非極性基團(tuán)在內(nèi)，形成一個(gè)非極性核心，可溶解非極性物 質(zhì)。（二）反膠團(tuán)表面活性劑溶于非極性有機(jī)溶劑，形成反膠團(tuán)，非極 性基團(tuán)在外，極性基團(tuán)在內(nèi)，形成一個(gè)極性核，可溶解極 性物質(zhì)，極性

27、核溶解水后，形成水池；蛋白質(zhì)可通過螯合 作用進(jìn)入水池。12、簡(jiǎn)述反膠團(tuán)萃取蛋白質(zhì)的原理。說明影響反膠團(tuán)萃取 蛋白的主要因素。1）靜電作用力：表面活性劑與蛋白質(zhì)都是帶電分子，之 間的靜電相互作用是萃取的推動(dòng)力。pH影響蛋白質(zhì)的所帶凈電荷的性質(zhì)與多少PH=pI時(shí)，蛋白呈電中性；PH<pI時(shí)，蛋白質(zhì)帶正電荷；PHpI時(shí)，蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷。陽離子表面活性劑，萃取只發(fā)生在pH > pI時(shí)（蛋白質(zhì) 帶負(fù)電荷）的水溶液；陰相反。2）位阻效應(yīng)反膠束水池的物理性能（大小、形狀等）及其中水的活度 可以用W0的變化來調(diào)節(jié)，并且會(huì)影響大分子如蛋白質(zhì)的 增溶或排斥，達(dá)到選擇性萃取的目的，這就是位阻效應(yīng)。 反膠

28、束萃取適用于分子量低于100 000的蛋白質(zhì)分子1、水相pH值2、離子強(qiáng)度對(duì)萃取率的影響3、離子種類對(duì)萃取的影響4、表面活性劑類型的影響5、表面活性劑濃度的影響6、影響反膠束結(jié)構(gòu)的其他因素有機(jī)溶劑的影響有機(jī)溶劑的種類影響反膠束的大小。助表面活性劑的影響如陽離子表面活性劑，引入助表面活性劑，能增進(jìn)有機(jī)相 的溶解容量，膠束尺寸增加。溫度的影響增加溫度能增加蛋白質(zhì)在有機(jī)相的溶解度。13、制備反膠團(tuán)系統(tǒng)的方法主要有哪些？1、注入法將含有蛋白質(zhì)的水溶液直接注入到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。這種方法的過程較快并可控制反膠團(tuán)的平均直徑和含 水量。2、相轉(zhuǎn)移法將

29、含蛋白質(zhì)的水相與含表面活性劑的有機(jī)相接觸。在緩慢 攪拌下，一部分蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)入有機(jī)相。此過程較慢，但最終 體系處于穩(wěn)定的熱力學(xué)平衡狀態(tài)，這種方法可在有機(jī)溶劑 相中獲得較高的蛋白質(zhì)濃度。3、溶解法將含有反膠團(tuán)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，該法所需時(shí)間較長(zhǎng)。含蛋白質(zhì)的 反膠團(tuán)也是穩(wěn)定的。該法適用于非水溶性蛋白質(zhì)。14、簡(jiǎn)述反膠團(tuán)萃取蛋白質(zhì)的過程。水相中的溶質(zhì)進(jìn)入反膠團(tuán)相常需經(jīng)歷三步傳質(zhì)過程：1）蛋白質(zhì)從水溶液主體擴(kuò)散到界面；2）在界面形成包容蛋白質(zhì)的反膠束；3）含有蛋白質(zhì)的反膠束在有機(jī)相中擴(kuò)散離開界面。反萃取的過程相反：含有蛋白質(zhì)的反膠束從有機(jī)相主體擴(kuò) 散到界面；包容蛋白

30、質(zhì)的反膠束在界面崩裂；蛋白質(zhì)從界 面擴(kuò)散到水溶液主體。15、什么是液固萃??？什么是超臨界流體？液固萃取：是利用溶劑分離固體混合物中的組分，又稱為 溶劑浸取。超臨界流體是處于臨界溫度和臨界壓力以上，介于氣體和 液體之間的高密度流體。第六章膜分離過程1、什么是膜分離過程？膜分離過程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。通常將膜的原料側(cè)稱為膜上游側(cè)，將透過側(cè)稱為膜下游 側(cè)。根據(jù)推動(dòng)力本質(zhì)的不同膜分離過程分為哪幾類？各種分 離過程的原理是什么？以靜壓力差為推動(dòng)力的膜分離過程（1）微慮篩分（2）超慮 篩分 粒子荷電性及其與荷電膜相互作用的影 響（3）反滲透

31、溶解擴(kuò)散以溫度（蒸氣分壓）差為推動(dòng)力的膜分離過程 膜蒸餾 以濃度差為推動(dòng)力的膜分離過程滲透蒸發(fā)以電位差為推動(dòng)力的膜分離過程 通過電位差，用荷電膜 從水溶液中分離離子的過程。3、膜的概念及膜的特征？在一定流體相中，有一薄層凝聚相物質(zhì)，把流體相分隔成 為兩部分，這一薄層物質(zhì)稱為膜。膜的厚度在0.5 mm以下；膜是均勻的一相或是由兩相以上凝聚物質(zhì)所構(gòu)成的復(fù) 合體；界面，膜有兩個(gè)界面，與兩側(cè)流體相物質(zhì)接觸，膜可以 完全可透性，也可半透性，但不是完全不透性的； 存在方式，膜面積可以很大并獨(dú)立地存在于流體相間， 也可附著于支撐體或載體的微孔隙上；滲透選擇性，膜具有高度的滲透選擇性，膜傳遞的某物 質(zhì)的速度必

32、須比其他物質(zhì)快。4、什么是濃差極化？形成濃度梯度：是指在分離過程中，料液中的溶劑在壓力 推動(dòng)下透過膜，溶質(zhì)被截留，于是在膜表面及臨近膜面區(qū) 域濃度越來越高，形成濃度梯度；速度達(dá)到平衡：溶劑向膜面流動(dòng)引起溶質(zhì)向膜面流動(dòng)，當(dāng) 溶質(zhì)在膜面的流動(dòng)速度與濃度梯度使溶質(zhì)向本體溶液擴(kuò) 散速度達(dá)到平衡時(shí)，在膜面附近存在一個(gè)穩(wěn)定的濃度梯度 區(qū)，這一區(qū)域稱為濃度極化邊界層，這一現(xiàn)象稱為濃差極 化。5、什么是膜污染？膜污染的控制方法有哪些？膜清洗方 法主要有哪些？膜污染是指處理物料中的微粒、膠體粒子或溶質(zhì)大分子由 于與膜存在物理化學(xué)相互作用或機(jī)械作用而引起的在膜 表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產(chǎn)

33、生透過流量與分離特性的不可逆變化現(xiàn)象。1、膜材料的選擇膜的親疏水性、荷電性會(huì)影響到膜與溶質(zhì)間相互作用的 大小。一般來講，親水性膜及膜材料電荷與溶質(zhì)電荷相同 的膜較耐污染。2、膜孔徑或截流分子量的選擇當(dāng)待分離物質(zhì)的尺寸大小與膜孔相近時(shí)，由于壓力的 作用，溶劑透過膜時(shí)把粒子帶向膜面，極易產(chǎn)生堵塞作用； 而當(dāng)膜孔徑小于粒子或溶質(zhì)尺寸，由于橫切流作用，它們 在膜面很難停留聚集，因而不易堵孔。3、膜結(jié)構(gòu)選擇對(duì)稱膜較非對(duì)稱膜較耐污染。4、溶液pH值溶液的pH值對(duì)蛋白質(zhì)在水中溶解性、荷電性及構(gòu)型 有很大影響。5、溶液中鹽濃度的影響無機(jī)鹽在膜表面或膜孔直接沉積，或使膜對(duì)蛋白質(zhì)吸 附增強(qiáng)而污染膜；無機(jī)鹽可改變?nèi)?/p>

34、液離子強(qiáng)度，影響到蛋白質(zhì)溶解性、 構(gòu)型、懸浮狀態(tài)等，使形成的沉積層疏密程度改變，從而 對(duì)膜透水率產(chǎn)生影響。6、對(duì)原料液進(jìn)行預(yù)處理，除去料液中的大顆粒；7、定期對(duì)膜進(jìn)行反沖和清洗。1）物理方法有：高流速水沖洗；海綿球機(jī)械擦洗和反洗；抽吸清洗方 法；電場(chǎng)過濾、脈沖電脈清洗、脈沖電解清洗及電滲透反 洗。2）化學(xué)清洗：化學(xué)清洗劑如稀堿、稀酸、酶表面活性劑、絡(luò)合劑、 氧化劑等。第七章吸附與離子交換1、吸附的概念。吸附作用：物質(zhì)從流體相（氣體或液體）濃縮到固體表面從 而實(shí)現(xiàn)分離的過程。吸附劑：在表面上能發(fā)生吸附作用的固體。吸附物：被吸附的物質(zhì)。-表面吸附：僅發(fā)生在表面上的吸附。吸附|'吸收：被吸收

35、的物質(zhì)遍及整個(gè)相中的吸附。2、按照產(chǎn)生吸附效應(yīng)力的特性，吸附可分為哪幾種類型？ 各自的特點(diǎn)是什么？物理吸附吸附發(fā)生在整個(gè)自由界面；吸附是放熱過程；吸附物分子的狀態(tài)變化不大；物理吸附是可逆的；一種吸附劑可吸附多種物質(zhì)，沒有嚴(yán)格的選擇性；物理吸附與吸附劑的表面積、細(xì)孔分布和溫度等因素密 切相關(guān)?；瘜W(xué)吸附反應(yīng)時(shí)放出大量的熱；需一定的活化能；選擇性能較強(qiáng)；單分子層吸附；吸附后較穩(wěn)定；化學(xué)吸附與吸附劑表面化學(xué)性質(zhì)以及吸附物化學(xué)性質(zhì) 有關(guān)。交換吸附在吸附劑與溶液間發(fā)生離子交換，即吸附劑吸離子后， 它同時(shí)要放出等當(dāng)量的離子于溶液中。離子的電荷是交換吸附的決定因素，電荷越多，吸附力 越強(qiáng)；電荷相同的離子，水化

36、半徑越小越易被吸附。3、簡(jiǎn)述一般的吸附過程。（1）待分離料液與吸附劑混合；（2） 吸附質(zhì)被吸附到吸附劑表面；（3） 料液流出；（4）吸附質(zhì)解吸回收。4、常用的吸附劑有哪些？活性炭大孔吸附樹脂 按其化學(xué)結(jié)構(gòu)分類硅硅膠、無極吸附劑!'氧化鋁5、生化專用的離子交換劑有哪些？具有哪些特點(diǎn)？（1）纖維素類（2）葡聚糖系離子交換介質(zhì)（3）瓊脂糖系（4）聚乙烯醇系（5）苯乙烯系離子交換劑（1）、親水性及生物相容性由親水性骨架衍生的離子交換劑，與生物大分子有 很好的生物相容性。（2）、孔結(jié)構(gòu)分離介質(zhì)的孔結(jié)構(gòu)有三種：凝膠孔、大孔樹脂和瓊脂 糖介質(zhì)的孔。生化專用離子交換劑要求孔徑分布更均勻。 （3）、電荷

37、密度生化專用離子交換樹脂的電荷密度適當(dāng)才有利于對(duì)生 物大分子的純化，電荷密度過大反而不能獲得滿意結(jié)果。 （4）、粒度介質(zhì)粒度越小，分布越均勻，分離效果越好。生化專 用離子交換劑的一大特點(diǎn)就是粒徑小。6、離子交換法的實(shí)驗(yàn)操作有哪些？1）交換劑的處理，再生與轉(zhuǎn)型：干樹脂用水浸泡2h使 之膨脹，傾去水，再用無離子水洗至澄清；去水后加4倍 體積2N HCl攪拌4 h，除去酸液，水洗到中性;再加4倍 體積2N NaOH攪抖4 h，除堿液，水洗到中性備用。將樹脂帶上所希望的某種離子的操作稱為轉(zhuǎn)型。如希 望陽樹脂帶Na+，則用NaOH攪拌浸泡2 h以上；陰樹脂 轉(zhuǎn)型也同樣，若希望帶Cl-則用HCl。用過的樹

38、脂使其恢 復(fù)原狀的方法稱為再生。2）裝柱：處理過的樹脂放入燒杯，加少量水邊攪拌邊倒 入保持垂直的層析管中，使樹脂緩慢沉降。交換劑在柱內(nèi) 必須分布均勻。3）加樣：向?qū)游鲋鶅?nèi)傾入樣品液4）洗月兌與收集：不同樣品選用的洗脫液不同。原則是用一 種比吸附物質(zhì)更活潑的離子，把吸附物交換出來。除了正 確選擇洗脫液外還需控制流速和分步收集的方法獲得所 需的單一物質(zhì)。7、吸附等溫線的概念。影響吸附的主要因素有哪些？ 指在一定溫度下，物質(zhì)分子在兩相界面上進(jìn)行的吸附過程 達(dá)到平衡時(shí)，它們?cè)趦上嘀袧舛戎g的關(guān)系。1、吸附劑的性質(zhì)：比表面積、粒度大小、極性；2、吸附質(zhì)的性質(zhì)：對(duì)表面張力的影響，溶解度，極性， 相對(duì)分子量

39、；3、溫度：吸附是放熱過程，吸附質(zhì)的穩(wěn)定性；4、溶液pH值：影響吸附質(zhì)的解離；5、鹽濃度：影響復(fù)雜，要視具體情況而定。8、簡(jiǎn)述離子交換機(jī)理。（見最后一頁）A+自溶液中擴(kuò)散到樹脂表面；A+從樹脂表面進(jìn)入樹脂內(nèi)部的活性中心；A+與RB在活性中心上發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)；解吸附離子B+自樹脂內(nèi)部擴(kuò)散至樹脂表面；B+離子從樹脂表面擴(kuò)散到溶液中；交換速度的控制步驟是擴(kuò)散速度，不同的分離體系可能由 內(nèi)部擴(kuò)散或外部擴(kuò)散控制。9、簡(jiǎn)述膨脹床（EBA）吸附的操作步驟。1）床層的穩(wěn)定膨脹和介質(zhì)的平衡a、膨脹床的膨脹率床層膨脹高度與沉降高度之比，一般情況下，膨脹率 為2吸附性能較好。隨著流體流速和粘度的增大，床層的 膨脹率

40、也隨著增大。b、溫度的影響溫度升高，膨脹率反而下降。其主要原因是溫度升 高降低了水溶液的粘度和密度，從而導(dǎo)致膨脹率的下降。 2）進(jìn)料吸附：流速非常關(guān)鍵，保證床層穩(wěn)定及有效吸附, 并確定吸附終點(diǎn)。3）洗滌：洗去滯留在吸附柱內(nèi)的雜質(zhì)。4）洗月脫：從吸附劑上分離目標(biāo)產(chǎn)物。5）再生和清洗第八章色譜分離法1、色譜法的概念。是一種基于被分離物質(zhì)的物理、化學(xué)及生物學(xué)特性的不 同，使它們?cè)谀撤N基質(zhì)中移動(dòng)速度不同而進(jìn)行分離和分析 的方法。2、層析系統(tǒng)的組成？固定相（固、液）流動(dòng)相（液、氣）層析系統(tǒng)樣品泵系統(tǒng)在線檢測(cè)系統(tǒng)3、吸附色譜、分配色譜、凝膠過濾色譜、離子交換色譜、 親和色譜的原理分別是什么？吸附色譜原理根據(jù)物質(zhì)對(duì)活性固體（如羥基磷灰石）表面吸附親 和力的差異來分離。親和力主要取決于物質(zhì)極性的大小。 有機(jī)化合物中的功能基團(tuán)要比非極性的碳鏈骨架對(duì)分離 有更大的影響。所以，吸附色層分離法是按混合物中