《生化分離工程》思考題及習題第一章緒論何為生化分離工程bioseparation

engineering/下游加工過程,biotechnology？其主要研究那些內容？生化分離技術依據的分離原理有哪些？生化分離工程有那些特點？其包括那幾種主要分離方法？何為傳質分離過程？簡述生化分離工程的發展趨勢。親和技術目前已衍生出那些子代分離技術？生化反應與生化分離耦合技術有那些特點？為何在生物技術領域中往往出現“豐產不豐收”的現象？生物產品與普通化工產品分離過程有何不同？設計生物產品的分離工藝應考慮哪些因素？初步純化與高度純化分離效果有何不同？如何除去蛋白質溶液中的熱原質？生物分離為何主張采用集成化技術？若每一步純化產物得率為90%，共6步純化得到符合要求產品，其總收率是多少？第二章預處理與固-液分離法發酵液預處理的目的是什么？主要有那幾種方法？何謂絮凝？何謂凝聚？各自作用機理是什么？絮凝劑可分為那三種？有那些因素影響絮凝過程？在生化工業中常用的過濾方式那兩種？各自有何特點？離心分離分那兩大類？各自有何特點及用途？常用離心法有那幾種？何謂密度梯度離心？其工作原理是什么？如何使用助濾劑?錯流微濾與傳統過濾相比有何優點？第三章細胞破碎法1、細菌細胞壁與真菌（酵母）細胞壁在組成上有何區別？2、細胞破碎主要有那幾種方法？3、機械法細胞破碎方法非機械破碎方法相比有何特點？4、何謂脂溶破碎法？其原理是什么？包括那幾種？5、酶法細胞破碎常用那幾種酶類？6、包涵體是如何產生的?如何使重組蛋白復性?7、如何測定細胞破碎程度？第四章沉淀法理解概念：鹽溶，鹽析常用的沉淀法有哪幾種？生產中常用的鹽析劑有哪些？其選擇依據是什么？何謂分步鹽析沉淀？有機沉淀法與鹽析沉淀法相比有何優缺點？第五章溶劑萃取法1、何謂溶劑萃??？其分配定律的適用條件是什么？2、在溶劑萃取過程中pH值是如何影響弱電解質的提取？3、何謂乳化液？乳化液穩定的條件是什么？常用去乳化方法有那些？4、在發酵工業中，去乳化有何實際意義？5、理解概念：HLB，分配系數，分離因子，介電常數，帶溶劑6、生物物質的萃取與傳統的萃取相比有哪些不同點？7、pH對弱電解質的萃取效率有何影響？8、發酵液乳化現象是如何產生的？對分離純化產生何影響?如何有效消除乳化現象？9、什么叫超臨界流體？10、為何在臨界區附近，稍微改變流體的壓力和溫度，都會引起流體密度的大副變化？11、要提高超臨界流體萃取的效率，可以考慮哪些方面？12、名詞解釋：膠束/反膠束13、影響反膠束萃取蛋白質的因素有哪些？第六章雙水相萃取1、何謂雙水相萃??？2、雙水相體系可分為那幾類？目前常用的體系有那兩種？3、為什么說雙水相萃取適用于生物活性大分子物質分離？4、影響雙水相萃取的因素有那些？當電解質存在，PH是如何影響雙水相萃取的？5、用雙水相萃取細胞破碎（勻漿）液時，一般是把目標產物分布在上相，而細胞碎片、雜蛋白等雜質分布在下相，為什么？6、何謂雙水相親和萃取？ 第七章膜分離法1、何謂膜分離？主要有那幾種膜分離方法？2、膜在結構上可分為那幾種？膜材料主要用什么？3、膜組件在形式上有那幾種？各自有何優缺點？4、為何說非對稱性膜的發明為膜分離走向工業化奠定了基礎？5、簡述微濾、超濾膜、反滲透膜在膜材料、結構、性能及其應用等方面的異同點6、膜分離的表征參數有那些？何謂膜截留分子量？7、何謂濃差極化現象？它是如何影響膜分離的？減少濃差極化現象的措施？8、膜的清洗及保存方法有那幾種？9、膜分離設備按膜組件形式可分為幾種？相比較的優缺點？10、反滲透與超濾在分離機理上有何區別？11、超濾、反滲透膜分離主要有那些方面應用？12、比較膜分離技術與親和層析技術的特點13、親和劑由哪幾部分組成？14、簡述親和膜分離的過程？15、液膜由哪幾部分組成？各自的功能是什么？17、影響液膜穩定性的因素有哪些？第八章吸附法1、吸附作用機理是什么？2、吸附法有幾種？各自有何特點？3、大孔網狀聚合物吸附與活性炭吸附劑相比有何優缺點？4、影響吸附過程的因素有那些？5、何謂穿透曲線？6、膨脹床吸附的特點是什么？第九章離子交換法1、何謂離子交換法?一般可分為那幾種?2、離子交換樹脂的結構、組成？按活性基團不同可分為那幾大類？3、離子交換樹脂的命名法則是什么？4、離子交換樹脂有那些理化性能指標？5、何謂真密度、濕真密度？6、大孔徑離子交換樹脂有那些特點？7、pH值是如何影響離子交換分離的？8、普通型離子交換樹脂為何不能用來分離提取蛋白質分子？9、各類離子交換樹脂的洗滌、再生條件是什么？10、軟水、去離子水的制備工藝路線？11、對生物大分子物質，離子交換劑是如何選擇的？12、理解概念：交換容量，工作交換容量，膨脹度，濕真密度，交聯度13、為何陰樹脂交換容量用動態法測定而陽樹脂用靜態法測定？第十章色層分離何謂色層分離法？可分為那幾大類？何謂保留值、分配容量K、分離度？色層圖中分離度有那幾種表示方法？層析劑有那幾種？各自有何特點？何謂親和色層分離法？親和力的本質是什么？親和色層中常用的親和關系有那幾種？何謂疏水作用層析？其最大的特點是什么？柱層析法與固定床吸附法有何異同點？苯硼酸親和介質用于分離哪些目標物？原理是什么?凝膠層析分離機理是什么?親和層析的機理是什么？配基偶聯后殘留電荷對分離有何影響？如何消除？小分子配基為何需插入手臂？何謂色層分離法？可分為那幾大類？簡述柱層析系統的工藝流程。柱層析法與固定床吸附法有何異同點？層析柱洗脫方式有哪幾種？羥基磷灰石，疏水層析，金屬螯合層析以及共價層析的原理是什么？理解概念：電泳遷移率，電滲，電泳，SDS，雙向電泳，等電聚焦電泳。不連續電泳與連續電泳有何區別？十二烷基硫酸鈉（SDS）在SDS-聚丙烯酰胺電泳中起什么作用？第十一章結晶結晶的過程可分為幾步？何謂過飽和度？飽和度形成有那幾種方法？影響晶體的大小、形狀和純度有那些因素？結晶法與沉淀法相比較有何區別？綜合題已知某一氨基酸G是一酸性氨基酸，水溶性隨溫度升高而升高，pI=6.2，在中性和酸性條件下較穩定。現有此氨基酸G發酵液，請用所學過的各種生化分離方法，設計一條最佳生產工藝路線，最終得到此氨基酸G的晶體。并詳細寫明各步驟的操作條件。已知某一酶E是能專一性地催化底物M，主要存在于大腸桿菌內，其分子量一般為8萬左右，等電點PI＝8.2，穩定pH范圍為7.0—9.0?，F有一批含此酶的大腸桿菌發酵液，請用所學過的各種生化分離方法，設計一條最佳生產工藝路線，最終得到一層析純酶E凍干粉。并詳細寫明各步驟的操作條件。名詞解釋題介電常數液膜反膠束膠束超臨界流體膜的截留分子量電滲絮凝凝聚吸附等溫線分配系數各向異性膜雙水相萃取鹽析包涵體超離心法BioseparationEngineering/DownstreamProcessing細胞破碎膜分離濃差極化離子交換層析大網格吸附劑SDS親和層析）晶核冷凍干燥凝膠層析辨別正誤發酵產品生產中，分離和精制過程所需的費用占生產成本的很小部分。酶工程和微生物工程是生物技術產業化的關鍵。目前國內工業上金霉素發酵生產的發酵液是復雜的牛頓性流體,濾餅具有可壓縮性。發酵液預處理的常用方法有調PH值，加熱和添加凝聚劑。西索霉素發酵液預處理的目的是為了除去高價無機離子和水溶性蛋白質。甲殼素能應用于發酵液的澄清處理是由于架橋作用。硫酸鋅能應用于發酵液的預處理是基于雙電層排斥電位的降低。對微生物發酵液，高價陽離子可使電動電位降低。啤酒酵母破碎提取醇脫氫酶時，其主要阻力來自于多糖的交聯程度和壁厚。提取的主要依據是在溶劑中溶質的溶解度的差異。乙醇能沉淀蛋白質是由于降低了水化程度和鹽析效應的結果。Ks鹽析僅與蛋白質溶液離子強度有關，常用于蛋白質粗品的分級沉淀。鹽析僅與蛋白質溶液PH和溫度有關，常用于蛋白質的純化。洗滌劑的HLB值一般小于5。在抗生素發酵中水溶性蛋白質是引起發酵液乳化的主要原因.

乳狀液常為W/O型。溶劑萃取法生產中成藥常遇到的困難是分配系數較低。溶劑萃取時，β越小表明分離效果越好。聚合物和硫酸鈉能形成兩相是由于鹽析作用引起的。PEG-硫酸鈉水溶液能用于慶大霉素的提取。UF操作最可能遇到的障礙是水通透量較低。膜分離時，當δ=1時,表示溶質能自由透過膜。UF過程可采用毛細管流動模型說明。RO和NF過程一般采用擴散-溶解模型說明用110*4樹脂離交提取西索霉素時，PH值應小于5.0。凝膠過濾只能應用于脫鹽，不能用于分子量的測定。凝膠電泳中生物小分子運動速度更快。凝膠電泳和凝膠過濾的機理是一樣的。在蛋白質提取時常用改變pH值的梯度洗脫法。改變PH

的洗脫一般采用逐次洗脫法。纖維素類離子交換劑能用于蛋白質的提取是由于其骨架具有親水性。紙層析是一種分配層析。sephadex

G-15

表示水滯留量為1.5克/克干膠。生產味精時，過飽和度僅對晶體生長有貢獻?？敲顾鼐w的生產可以采用添加一定濃度的甲醇來沉淀濃縮液中的卡那霉素。納米膜含有負電荷親水基團，能截留無機鹽。凝膠過濾層析可以將分子大小不同的物質分離，小分子物質先流出層析柱。冷凍干燥一般在-20℃—-30℃下進行，干燥過程中可以加入甘油、蔗糖等作為保護劑。在飽和濃度下，晶體從溶液中析出。灌注層析分離中，生物大分子主要靠分離介質的貫穿孔和擴散孔來加大流速，提高分辨率，增大柱容量。在高鹽濃度下蛋白質被吸附到疏水層析劑上，在低鹽濃度下蛋白質解吸。反相層析的固定相和流動相都含有高極性基團，可用來分離生物物質。與親和原理相結合的分離生物物質的方法一般都要活化載體制備親和劑。極性分子與極性分子之間的吸引力屬于色散力，非極性分子與極性分子間的吸引力屬于誘導力，非極性分子與非極性分子間的吸引力屬于定向力。離心沉降過程中，粒子的沉降速度僅與液體性質及粒子本身特性有關。選擇題非極性分子與非極性分子之間產生（）：A定向力B誘導力C色散力D氫鍵能截留有機小分子物質而透過無機鹽的是（）：A微濾膜B超濾膜C反滲透膜D納米膜依據分子電離性質（帶電性）的差異進行分離的是（）：A疏水層析B共價層析C金屬螯合層析D離子交換法關于交聯度，下面說法正確的是（）：A在離子交換樹脂的命名中，可以不寫出其交聯度值B交聯度高，表明合成離子交換樹脂所用的交聯劑二乙烯苯含量高C交聯度越高，合成的離子交換樹脂的孔徑也越大D高交聯度的離子交換樹脂可以用來分離生物大分子物質除去注射藥品中的熱源物質，常用（）：A凝膠過濾層析B電泳C離心D親和層析以下哪種措施不能提高過濾效率（）：A降低操作時流體的壓力降B降低床層的厚度C加熱，降低流體的黏度D在預分離流體中加入惰性助濾劑離心過程中，下面正確的是（）：A小顆粒物質比大顆粒物質先沉淀B離心速度越高，顆粒越易沉淀C料液黏度越大，顆粒越易沉淀D顆粒的沉降速度只與顆粒本身的密度有關，而與流體的密度無關對于反膠束萃取蛋白質，下面說法正確的是（）：A降低溶液的介電常數，表面活性劑的HLB變小，形成的反膠束的半徑也小B加入助溶劑，可用陽離子表面活性劑萃取帶正電荷的蛋白質C表面活性劑濃度越高越好D增大溶液離子強度，可提高反膠束萃取蛋白質的能力雙水相萃取中，下面說法不正確的是（）：A兩相在靠近臨界點處的密度差較小，不易發生兩相分離B增加聚合物和鹽的濃度，系線長度增大，雙水相間組成差別也越大，可以增大物質在兩相間的分配C大分子物質表面自由能大，分配系數大，利于用雙水相萃取來分離D雙水相中，隨聚合物分子量增大，蛋白質的分配系數也增大下面說法錯誤的是（）：A在超臨界流體中，溶質的溶解度與流體的密度成正比B在超臨界流體中，改變操作壓力和溫度，流體的密度不會發生變化C超臨界流體是一種低黏度，高擴散系數，適于分離沸點或熱敏性物質的流體D要在40℃下萃取菲，在C2H4(臨界溫度9.4℃)、CO2(臨界溫度31.2℃)和NO(臨界溫度36.6℃)中，NO作為萃取菲的溶劑較合適不能形成過飽和溶液的是（）：A冷卻B蒸發溶劑C加入另一種溶劑降低溶質的溶解度D通過調節溶液的pH使產生溶解度增加的新物質進行疏水吸附層析時，以下哪種條件比較合理（）：A在有機溶劑存在時上柱，低鹽溶液洗脫B在有機溶劑存在時上柱，高鹽溶液洗脫C高鹽溶液上柱，按低鹽，水和有機溶劑順序洗脫D低鹽緩沖液上柱，低鹽洗脫下面不是依據分子形狀和大小進行生物物質分離的方法是（）：A超速離心B膜分離C凝膠過濾層析D鹽析親和層析中，不正確的是（）：A小分子配基需通過手臂與載體相連B載體經CNBr活化后才能與配基相連C配基與待分離物質結合后不能分開D可選用抑制劑作為待分離酶的配基SDS中，不正確的是（）：A幾乎所有的蛋白質都呈橢圓形B依據蛋白質的pI不同將蛋白質分開C可以測定蛋白質分子量D所有蛋白質都帶負電荷關于表面活性物質，下面說法正確的是（）：A水溶性蛋白質是一種B其HLB越大，親水性越強C發酵液中的乳化現象與其有關，乳狀液常為W/O型D操作壓力最大的是：A超濾B微濾C反滲透D納米過濾膜分離過程中涉及相變的是：A超濾B滲透蒸發C親和膜過濾D反滲透不需要添加表面活性劑的生物分離方法是：A反膠束萃取B液膜分離C泡沫分離D雙水相萃取能制備超純水的是：A超濾B微濾C反滲透D納米過濾能分離細胞器的是：A密度梯度超速離心B差速高速離心C等密度常速離心D平衡等密度梯度中速離心對于噴霧干燥，下面說法不正確的是：A產品不易被微生物污染B干燥時間超過1分鐘C適合干燥熱不穩定性產品D干燥溫度超過100℃含有-SH基的蛋白質用以下哪種方法分離效果最好？A共價色層B金屬螯合色層C離子交換色層D疏水色層不是利用物質等電點差異進行分離的方法是：A等電聚焦電泳B聚焦色層分離法C沉淀D納米膜依據物質分子大小進行分離的電泳方法是：A等速電泳B等電聚焦電泳CSDSD免疫電泳電場溶液pH為8.5，電泳過程中下列中哪個蛋白質遷移速度最快：ApI=2.33BpI=4.07CpI=7.18DpI=9.12填空題發酵液預處理常用方法有＿，＿，＿

和＿。(加熱法、調節發酵液pH值、加入凝聚或絮凝、加入惰性助濾劑)微生物發酵液多屬＿流體,過濾時濾餅屬＿。（非牛頓流體，可壓縮性濾餅）polyacrylamide

/PEG/殼聚糖用于發酵液預處理是基于＿。絮凝是利用＿作用使發酵液中溶質形成大顆粒而沉降，生化、食品行業常用的絮凝劑有以＿為代表的有機絮凝劑和以＿為代表的無機絮凝劑。高壓勻漿器用于細胞破碎是由于＿和＿而造成細胞破裂,影響其破碎效果的主要因素有＿、＿和＿。球磨法是基于＿的原理而用于細胞破碎的。測定其細胞破碎率的方法有＿和

＿。細胞破碎主要阻力來自于＿，細菌破碎主要阻力緣于＿，酵母破碎主要阻力來自于＿。影響破碎難易程度的重要因素有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。乳狀液有兩種類型,水溶性蛋白質引起的乳化常為＿型,HLB值較大則形成＿型,在發酵液中＿是引起發酵液乳化的主要原因.

其作用相當于＿,SDS主要用于破壞＿型的乳狀液。生化工程中常用的兩水相系統有＿和＿;兩水相萃取適用于＿。膜分離過程主要依據＿和＿進行分離，其實質近似于＿過程，在生化、食品行業中常用的四種類型為＿、＿、＿和＿。

UF法在蛋白質提取中,主要用于＿和＿＿。UF操作最可能遇到的障礙＿和＿。當截留率δ=1時,表示＿,當δ=0時,表示＿＿＿＿＿＿。蛋白質和離子交換劑的結合是通過

＿而結合,離子交換層析劑有＿和＿。明礬用于凈化河水的原理為＿。離子交換樹脂提取抗生素的關鍵在于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿,合適的PH選擇應滿足＿＿＿＿＿＿＿＿＿,＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿等三個條件。提取的主要依據是＿，通常采用＿和＿方式進行。凝膠過濾主要應用于＿,＿和＿。凝膠過濾時＿先自柱中流出,凝膠電泳中＿運動速度更快,凝膠電泳是基于＿和＿雙重機理,常用的凝膠劑有＿和＿。柱層析洗脫的方式有＿

、＿、和＿。共價作用層析主要依靠＿的原理,吸附層析是基于＿的機理，sephadex

G-15

表示＿＿