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生物分离工程

第一章（绪论）

生物分离工程的定义和过程

生物分离工程定义（名词解释）：

为提取生物产品时所需的原理、方法、技术及相关硬件设备的总称，指从发酵液、动植物

细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、富集生物产品的过程.

过程：

目标产物捕获

目标产物初步纯化(萃取、沉淀、吸附等方法）

目标产物高度纯化和精制

细胞分离三种手段：重力沉降离心沉降过滤

第二章

离心分离原理和方法:

原理：离心沉降是在离心力的作用下发生的。

单位质量的物质所受到的离心力：

式中：

r为离心半径，即从旋转轴心到沉降颗粒的距离；

ω为旋转角速度；

N为离心机的转数，s－1

方法：（1）差速离心分级

(2)区带离心（差速区带离心、平衡区带离心）

离心分离设备：

离心力（转速）的大小:低速离心机、高速离心机、超离心机

按用途:分析性、制备性

按工业应用:管式离心机、碟片式离心机

实验室用以离心管式转子离心机,离心操作为间歇式

悬浮液的预处理方法和目的：

方法：

1.加热：最简单和最廉价的处理方法。黏度、促凝聚、固体成分体积、破坏凝胶结构、

增加空隙率

调pH值:方法简单有效、成本低廉

2。凝聚：在凝聚剂(如铝盐、铁盐、石灰和NaCl)作用下，细胞蛋白质等胶体去稳定，并

聚集成1mm大小的凝聚块的过程.(机理：破坏双电层，水解后胶体吸附，氢键结合等）

3.絮凝：在絮凝剂高分子聚合电解质的作用下，胶体颗粒和聚合电解质交连成网，形成

10mm大小的絮凝团过程。(机理:絮凝剂主要起中和电荷、桥架和网络作用）

4。惰性助滤剂：一种颗粒均匀、质地坚硬的粒状物质,用于扩大过滤表面的适应范围，

减轻细小颗粒的快速挤压变形和过滤介质的堵塞。(使用方法：预涂层；按一定比率混合。

助滤剂种类:硅藻土、纤维素、未活化的炭、炉渣、重质碳酸钙等。）

目的：提高过滤速度和过滤质量是过滤操作的目标。

各种细胞破碎技术原理和优缺点:

原理：许多生物产物在细胞培养过程中保留在细胞内,需破碎细胞,使目标产物选择性地释

放到液相。破碎的细胞或其碎片去除后,上清液用于进一步的分离纯化。

细胞破碎技术分为：机械破碎法、化学法、物理渗透法

机械法和化学法的比较

机械破碎法缺点：

A、高能、高温、高噪音、高剪切力，易使产品变性失活；

B、非专一性，胞内产物均释放，分离纯化困难；

C、细胞碎片大小不一，难分离。

化学破碎法缺点：

A、费用高；

B、化学或生化试剂的添加引起新的污染；

C、破碎速度低，效率差,一般只有有限的破碎，常与机械

法连用。

物理渗透法

优点：条件比较温和，有利于目标产物的高活力释放回收。

缺点：破碎效率较低、产物释放速度低、处理时间长、不适于大规模细胞破碎，局限于实

验室规模的小批量使用。

包含体的解决方法（一般步骤):

（一）包含体的分离纯化

（二）包含体溶解(可溶性变性、还原蛋白质）

（三）变性蛋白质的复性和重新氧化

（四)蛋白质一般的分离纯化

第三章

沉淀的概念与结晶的区别：

沉淀：

沉淀是物理环境的变化引起溶质溶解度降低、生成固体凝聚物的现象。具有浓缩与分离的

双重作用。

联系:在本质上都是新相析出的过程，主要是物理变化。

区别：结晶为同类分子或离子以有规则排列形式析出；沉淀为不定形的固体颗粒,构成成分

复杂，纯度低。

蛋白质表面性质：

1。蛋白质表面由不均匀分布的荷电基团形成的荷电区、亲水区和疏水区构成。

2。蛋白质水溶液呈胶体性质

3。使蛋白质形成稳定的胶体溶液、凝聚沉淀的因素：水化层和双电层

影响盐析的因素：

无机盐（种类、浓度）、温度和pH

硫酸铵盐析的特点：

价格便宜、溶解度大且受温度影响很小、能稳定蛋白质（酶）。

几种沉淀的方法和优缺点：

(盐析沉淀、等电点沉淀、有机溶剂沉淀、热沉淀的原理和优缺点)

1。盐析沉淀原理

蛋白质溶液的离子强度增大时,蛋白质表面的双电层厚度降低，静电排斥作用减弱。盐

离子的水化作用使蛋白质表面疏水区附近