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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）

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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：

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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值

硫酸