生物分离技术复习资料

1、生物分离技术复习资料一 名词解释差速离心分离：是利用不同的粒子在离心力场中沉降的差别（大而重的颗粒沉降最快，最先达到底部），在同一离心条件下，沉降速度不同，通过不断增加相对离心力，使一个非均匀混合液内的大小、形状不同的粒子分级沉淀。泡沫分离：根据表面吸附的原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体，对液相中的溶质或颗粒进行分离，因此又称泡沫吸附分离。离子交换技术：是根据某些溶质能解离为阳离子或阴离子的特性，利用离子交换剂与不同离子结合力强弱的差异，将溶质暂时交换到离子交换剂上，然后用适合的洗脱剂将溶质离子洗脱下来，使溶质从原溶液中分离、浓缩或提纯的操作技术。离子交换色谱：利用离子交换剂对需要分

2、离的各种离子具有不同的亲和力（静电引力）而达到分离目的的色谱技术。凝胶色谱：凝胶色谱技术是六十年代初发展起来的一种快速而又简单的分离分析技术，由于设备简单、操作方便，不需要有机溶剂，对高分子物质有很高的分离效果。凝胶色谱法又称分子排阻色谱法。凝胶色谱主要用于高聚物的相对分子质量分级分析以及相对分子质量分布测试。tlc：薄层色谱，又称薄层层析、薄板层析、薄板色谱。属于固液吸附色谱。是近年来发展起来的一种微量、快速而简单的色谱法。它兼备了柱色谱和纸色谱的优点，一方面适用于少量样品（几到几微克，甚至0.01微克）的分离；另一方面在制作薄层板时，把吸附层加厚加大，将样品点成一条线，则可分离多达500m

3、g的样品。因此，又可用来精制样品，此法特别适用于挥发性较小或较高温度易发生变化而不能用气相色谱分析的物质。hplc：高效液相色谱（是利用物质在两相之间吸附或分配的微小差异达到分离的目的。）真空冷冻干燥：通过升华从冻结的生物产品中去掉水分的过程。（真空冷冻干燥技术是将湿物料或溶液在较低的温度（1050）下冻结成固态，然后在真空（1.313帕）下使其中的水分不经液态直接升华成气态，最终使物料脱水的干燥技术。）微滤：利用筛分原理，分离、截留直径为0.0510微米大小的粒子的膜分离技术，孔径：0.0510微米超滤：基本可视为筛分原理，但有些情况受到粒子荷电性与荷电膜相互作用的影响。分离分子质量从100

4、01000000u的可溶性大分子物质，孔径：0.0020.05微米纳滤：相似于反渗透，是溶解扩散原理，孔径：小于20纳米。反渗透：是指在高于溶液渗透压的压力作用下，只有溶液中的水透过膜，而所有溶液中大分子、小分子有机物及无机盐全被截留住。萃取：是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和浓缩的技术。吸附：物质（被吸附的产物）从液体相（气体或液体）浓缩到固体（吸附剂）表面从而达到分离的过程称为吸附作用。结晶：使溶质从过饱和溶液中呈结晶状态析出的操作技术，称为结晶技术。沉淀：通过加入某种试剂或改变溶液条件，使生化产物以固体形式从溶液中沉降析出的分离纯化技术称为固相析出技术。在固相

5、析出过程中，析出物为无定形固体时称为沉淀法。双水相萃取:利用物质在不相溶的两水相间分配系数的差异进行萃取的方法。超临界萃取：利用超临界流体作为萃取剂，对物质进行溶解和分离的过程。二 问答题1. 生物分离过程的特点：目标产物浓度低，纯化难度大；活性物质性质不稳定，操作过程容易失活；生物材料中的生化组分数量大，分离困难；生物材料容易变质，保存困难；生物产品质量标准高。2. 细胞破碎技术有哪几种：机械破碎法：处理量大，破碎效率高，速度快，主要靠均质作用和球磨碾磨作用。主要有：高压匀浆法（适用于酵母和细菌细胞的破碎）；珠磨法（适用于绝大多数真菌真丝和藻类等微生物细胞的破碎）；撞击破碎法（适用于微生物细

6、胞和植物细胞的破碎）；超声波破碎法（主要用于实验室规模的细胞破碎） 化学和生物化学破碎法（非机械法）：酸碱处理（调节ph，加酸加减）；化学试剂处理（用表面活性剂或有机溶剂甲苯）；酶溶 物理渗透法：渗透压冲击法（适用于不具有细胞壁或细胞壁强度较弱细胞的破碎）；冷冻-融化法（适用于比较脆弱的菌体）3. 膜分离技术有哪几种：超滤 微滤 纳滤 反渗透 透析电渗析 渗透蒸发4. 晶体结块的原因，预防措施：原因：物理原因是与物质的吸湿性密切性相关的，吸湿性大的物质就容易结块。化学原因是由于晶体产品中杂质的存在,使晶粒表面在接触中发生化学反应或与空气中的o2、co2等发生化学反应,反应产物因溶解度降低而析出

7、,导致晶体结块。措施: 尽量采用控制的、分级的操作方法,以便获得粗大、均匀、粒度分布较窄的晶体; 严格干燥操作,使晶体产品的湿含量控制在要求范围的最低限度;采用造粒(尤其是制成大而均匀的球形颗粒),以减少颗粒间的彼此接触;在湿度很低的环境下包装,贮存在不漏气的容器或包装中;在仓库中贮存时,严格按要求堆放,防止给晶体产品施加压力。最有效的改善办法是在晶体产品中加入少量的防结块添加剂,改进颗粒表面性质,以达到防止结块的目的。5. 凝胶层析的操作过程：凝胶的选择与处理：选择适宜的凝胶是取得良好分离效果的最根本的保证。选取何种凝胶及其型号、粒度，一方面要考虑凝胶的性质，包括凝胶的分离范围，还有它的理化

8、稳定性、强度、非特异吸附性质等；另一方面还要注意到分离目的和样品的性质。装住：一般选用细长的层析柱做凝胶过滤，进行脱盐时，柱高50cm比较合适；分级分离时，100cm就足够了。一般是在柱内先装入约13高度的水或缓冲液，然后将溶涨好的凝胶在搅拌成溪浆的情况下慢慢倒入柱内，使其自然沉降。加样：一般要求样品黏度小于0.01pa.s，这样才不至于对分离造成明显影响。对于蛋白质类样品浓度以不大于4%为宜。样品与柱床体积比例悬殊时分离效果较好。洗脱：整个洗脱过程中始终保持一定的操作压。洗脱液的成分也不应改变，洗脱剂：通常用水，缓冲盐溶液。凝胶的再生和保养：在洗脱过程中，所有组分一般都可以被洗脱下来，所以装

9、好柱后，可反复使用，无需特殊的再生处理。6. 离子交换技术的工业应用：离子交换主要用于水处理(软化和纯化)，溶液(如糖液)的精制和脱色，从矿物浸出液中提取铀和稀有金属，从发酵液中提取抗生素以及从工业废水中回收贵金属等。三 论述题1. 青霉素的分离工艺：由于青霉素的性质不稳定，整个提取和精制过程应在低温下快速进行，并应注意清洗和保持在稳定的ph范围。发酵液的过滤和预处理：青霉素发酵液菌丝较粗大，一般用鼓式过滤机过滤。从鼓式过滤机得到的滤液，其ph在6.27.2，略发浑，棕黄色或棕绿色（用三氯乙酸法测定）。发酵液和滤液应冷至10以下，储罐、管道和滤布等应定期用蒸汽消毒。萃取和精制：采用的溶剂多为乙

10、酸丁酯和乙酸戊酯。青霉素在酸性条件下很不稳定；整个萃取过程应在低温下进行（在10以下）；萃取方式一般采用多级逆流萃取（常为二级）；分离采用离心机。结晶：方法有青霉素钾盐结晶、青霉素普鲁卡因盐结晶、青霉素钠盐结晶。2. 什么是目标产物选择性释放？化学渗透法选择性释放的流程（要用示意图说明） 使细胞不完全破碎，选择性释放目标产物，尽量减少其他物质的释放。3. 层析的原理和分类：原理：层析需在两相系统间进行。一相是固定相，需支持物，是固体或液体。另一相为流动相，是液体或气体。当流动相流经固定相时，被分离物质在两相间的分配，由平衡状态到失去平衡到又恢复平衡，即不断经历吸附和解吸的过程。系数k是物质在两相中的浓度比。k值大，则在固定相中吸附牢，k值小吸附差。各物质间的k值差别大，则易被分离。 分类：吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析、气相层析、纸层析、薄层层析、高效液相层析、反相层析、同系层析、4. 影响亲和作用的因素：离子强度：提高离子强度使静电引力降低；氢键作用降低或消除；疏水相互作用增强。ph值：ph值影响蛋白质的解