生物细胞分离原理及技术思考题(南通大学).doc

生物细胞分离原理及技术思考题 1 生物分离工程在生物技术中的地位？ 是生物技术下游加工过程。 2 生物分离工程的特点是什么？ 生物产品的多样性决定了分离方法的多样性与复杂性； 绝大多数生物分离方法来源于传统的化工分离方法； 生物分离一般比化工分离难度大； 分离过程的成本占产品总投资的大部分。 3 生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？ 不溶物的去除：过滤，离心，细胞破碎 产物粗分离：离子交换吸附，萃取（溶剂萃取，反微团萃取，超临界流体萃取，双水相萃取） 产品的纯化：色谱，电泳，沉淀 产品的径直：结晶，干燥 4 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？ 产品价值 产品质量 产物在生产过程中出现的位置 杂质在生产过程中出现的位置 主要杂质独特的物化性质是什么？ 不同分离方法的技术经济比较 5常用的细胞破碎方法有哪些 机械破碎：高压匀浆破碎，珠磨破碎法，超声波破碎法 以下为非机械法 物理破碎：渗透压冲击，冻结和融化，干燥法 化学破碎：酸碱处理法，表面活性剂（增溶），有机溶剂，EDTA螯合剂 酶促破碎：外加酶法，自溶酶法 6在选择细胞破碎方法时需要考虑哪些因素？ 细胞处理量； 细胞壁强度和结构(高聚物交联程度、种类和壁厚度)； 目标产物对破碎条件的敏感性； 破碎程度； 目标产物的选择性释放 7基因工程包涵体的纯化方法。 收集菌体细胞；细胞破碎；包涵体洗涤；目标蛋白的变性溶解；目标蛋白的复性。 8 什么是萃取过程？液－液萃取从机理上分析可分为哪两类？其理论收率如何计算？ 利用物质在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的。 物理萃取和化学萃取； 9 常见物理萃取体系由那些构成要素？ 原溶剂，溶质，萃取剂，萃取相，萃余相 何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？ 一种物质在两相系统中的分配行为可用分配系数来描述，分配系数K为该物质在上相和下相中的浓度之比。 K=y/x（y为平衡时溶质在轻相中的浓度；x为平衡时溶质在重相中的浓度。） pH；温度；乳化；盐析；有机溶剂的选择 pH 对弱电解质的萃取效率有何影响？ pH影响弱电解质的分配系数（pH--K） 弱酸性物质的K值随pH降低而增大，弱碱性物质的K值随pH增大而增大 pH低有利于弱酸性物质分配在有机相，碱性物质分配在水相。 12 发酵液乳化现象产生原因与影响？如何消除乳化现象？ 表面活性物质聚集在两相界面上，使表面张力降低。（表面活性剂分子的亲水基团伸向水中亲油集团伸向油中。） 发酵液乳化的原因： a 蛋白质的存在，起到表面活性剂 b 固体粉末对界面的稳定作用 影响：有机相和水相分相困难，出现夹带，收率低，纯度低。 消除： 物理法：离心、加热，吸附，稀释 化学法：加电解质、其他表面活性剂 * 转型法 加入一种乳化剂，条件： ① 形成的乳浊液类型与原来的相反，使原乳浊液转型 ② 在转型的过程中，乳浊液破坏，控制条件不允许形成相反的乳浊液， * 顶替法 加入一种乳化剂，将原先的乳化剂从界面顶替出来： ① 形成的乳浊液类型与原来的一致 ② 它本身的表面活性 原来的表面活性 ③ 不能形成坚固的保护膜。 何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？ 超临界流体(SCF)即处于临界温度、临界压力以上的流体。 在临界温度、压力以上，无论压力多高，流体都不能液化但流体的密度随压力增高而增加。 特点：密度接近液体 ；萃取能力强；粘度接近气体 ；传质性能好 何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？ 双水相萃取是利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行萃取的方法 非离子型高聚物－非离子型高聚物 ：PEG－DEXTRAN 非离子-离子型聚电解质两相系统：聚乙二醇NaCl-DEAE葡聚糖盐酸盐 离子型高聚物-离子型高聚物：羧甲基纤维素钠-羧甲基葡聚糖钠 高聚物－无机盐（盐析作用）：PEG－硫酸铵 反胶团的基本结构？反胶团萃取的基本原理是什么？ 反胶团（ Reverse Micelle ）是表面活性剂在非极性有机溶剂中形成的一种聚集体。表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核” 什么是吸附分离，影响吸附的主要因素？ 吸附分离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，而从混合物中的分离的的过程。 1 吸附剂的性质：吸附容量（比表面积，空隙度） 吸附速度（粒度大小，孔径分布