生物工程下游技术复习题

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第一章 绪论

生物下游加工过程的几个阶段

预处理和固液分离, 提取（初步分离）, 精制（高度纯化）, 成品制作. 评价分离效果的重要参数:纯度，回收率，浓缩率。

第二章 发酵液预处理和固液分离

主要名词：凝聚、絮凝

凝聚：指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象；

絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。 1.改变发酵液过滤特性的方法

调酸（等电点），热处理，电解质处理，添加凝聚剂，添加表面活性物质，添加反应剂冷冻-解冻，添加助滤剂 2.发酵液的相对纯化

（1）高价无机离子的去除方法

（2）杂蛋白的去除方法 沉淀法，变性法，吸附法。 3常用的固液分离方法：

重力沉降，浮选，旋液分离，介质过滤，离心。 （1）离心

离心机种类：碟片式。管式。倾析式。 （2）过滤（澄清过滤，滤饼过滤）

过滤机种类：按推动力分为4种重力过滤，加压过滤，真空过滤，离心过滤。 板框压滤机，真空转鼓过滤机

第三章 细胞破碎和包涵体复性

细胞破碎的主要方法和适用对象，了解基本机理

方法：珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于1mm）一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠子与细胞之间的互相剪切、碰撞，使细胞破碎，释放出内含物。在珠液分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出从而实现连续操作。

高压匀浆法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎，细胞悬浮液自高压室针形阀喷出时，每秒速度高达几百米，高速喷出的浆液又射到静止的撞击环上，被迫改变方向从出口管流出。不适用范围：易造成堵塞的团状或丝状真菌， 较小的革兰氏阳性菌，含有包含体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀）

珠磨法 固体剪切作用 液分离困难

高压匀浆法 液体剪切作用 性菌

超声破碎法 液体剪切作用 X-press法

固体剪切作用

对酵母菌效果较差，破碎过程升温剧烈，不适合大规模操作 破碎率高，活性保留率高，对冷冻敏感目的产物不适合 可达较高破碎率，可大规模操作，不适合丝状菌和革兰氏阳可达较高破碎率，可较大规模操作，大分子目的产物易失活，浆

酶溶法 酶分解作用 具有高度专一性，条件温和，浆液易分离，溶酶价格高，通用性差 化学渗透法 改变细胞膜的渗透性 具一定选择性，浆液易分离，但释放率较低，通用性差 渗透压法

渗透压剧烈改变 破碎率较低，常与其他方法结合使用

破碎率较低，不适合对冷冻敏感目的产物 条件变化剧烈，易引起大分子物质失活

冻结融化法 反复冻结-融化 干燥法 改变细胞膜渗透性

第四章 沉淀法

1.蛋白质的表面特征 蛋白质组成

20种氨基酸构成的两性高分子电解质，包括疏水性氨基酸和亲水性氨基酸 蛋白质折叠趋势

疏水性氨基酸：向内部折叠的趋势

亲水性氨基酸：分布于蛋白质外表面的趋势 结果

在蛋白质三维结构中仍会有部分疏水性氨基酸残基暴露于表面，在蛋白质表面形成一定的疏水区

蛋白质表面由不均匀分布的荷电基团形成荷电区、亲水区和疏水区构成。

蛋白质的溶解行为是一个独特的性质，由其组成、构象以及分子周围的环境所决定。 一般而言，小分子蛋白质比起在化学上类似的大分子蛋白质更易溶解。 2.盐析法的原理和影响因素 防止蛋白质凝聚沉淀的屏障

⑴蛋白质周围的水化层 可以使蛋白质形成稳定的胶体溶液。 ⑵蛋白质分子间静电排斥作用。（存在双电层） 盐析类型（Ks盐析、β盐析）

定义：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低、发生沉淀的现象称为“盐析”。 盐溶：低盐情况，盐离子强度的增高，蛋白质溶解度增大。 盐析：高盐，盐离子强度增加，蛋白质溶解度减小。

盐析法原理：形成离子对，部分中和了蛋白质的电性，排斥作用减弱而能相互靠拢，聚集起来。中性盐的亲水性比蛋白质大，使蛋白质脱去了水化膜，使其沉淀 ㏒ S= β－ ＫsＩ 式中S——蛋白质的溶解度，g/L; I－一离子强度等于 I=1/2∑mizi2; mi——离子 i的摩尔浓度； Zi——所带电荷；

β——常数，与盐的种类无关，但与温度、pH和蛋白质种类有关; Ks——盐析常数，与温度和PH无关，但与蛋白质和盐的种类有关。

⑴在一定的 pH值及温度条件下，改变盐的浓度（即离子强度）达到沉淀的目的，称为“Ｋs”分级盐析法。（Ks盐析：固定pH, 温度，改变盐浓度）

⑵在一定的离子强度下，改变溶液的pH值及温度，达到沉淀的目的，称为“β”分级盐析法。（β盐析：固定离子强度，改变pH及温度。） 3.有机溶剂沉淀的基本原理和影响因素

定义向水溶液中加入一定量亲水性的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出的分离纯化方法。

原理1）加入有机溶剂后，会使水溶液的介电常数降低 ，导致蛋白质分子之间的静电引力

增加，从而使蛋白质发生聚集沉淀。 2）由于使用的有机溶剂与水互溶，它们在溶解于水的同时从蛋白质分子周围的水化层中夺走了水分子，破坏了蛋白质分子的水膜，

因而发生沉淀作用。

影响因素：温度，pH值，样品浓度，中性盐浓度，某些金属离子。 主要名词：盐溶、盐析、有机溶剂沉淀、等电点沉淀、聚合物沉淀 4.了解其他几种沉淀法

第五章 萃取

主要名词：萃取、浸取、有机溶剂萃取、双水相萃取、反胶团和反胶团萃取、超临界流体和超临界流体萃取 1.萃取相关的几个参数 萃取因素E

VF——料液体积；Vs——萃取剂的体积；C1——溶质在萃取液的浓度； C2——溶质在萃余相的浓度；K——表观分配系数 萃余率：

理论收率：

洁霉素在20℃和pH10.0时分配系数（丁醇/水）为18。用等量的丁醇萃取料液中的洁霉素，计算可得理论收率 E=18*1/1=18 理论收率：94.7%

若改用1/3体积丁醇萃取， 理论收率：

2.工业萃取方式 单级萃取

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