生物分离工程思考题答案

《分离》PPT思考题及部分答案

分离概述

1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？ 生物下游加工过程特点：

<1>：发酵液组成复杂，固液分离困难——这是生物分离过程中的薄弱环节

<2>：原料中目标产物含量低，有时甚至是极微量——从酒精的1/10到抗菌素1/100， 酶1/100万左右，成本高。

<3>：原料液中常伴有降解目标产物的杂质——各种蛋白酶降解基因工程蛋白产物， 应快速分离。

<4>：原料液中常伴有与目标产物性质非常相近的杂质——高效纯化技术进行分离。 <5>：生物产品稳定性差 ——严格限制操作条件，保证产物活性。

<6>：分离过程常需要多步骤操作，收率低，分离成本高——提高每一步的产物收得 率，尽可能减少操作步骤。 <7>：各批次反应液性质有所差异——分离技术具有一定的弹性。 2 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？

(1)产品的性质（2）成本（3）工艺步骤（4）操作程序（5）生产方式（6）生产规模 （7）产品稳定性（8）环保和安全 3 初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？

（1）初步纯化是将目标物和与其性质有

1. SPE与SPME的特点各是什么？相同性？相异性？

SPE特点：SPE技术基于液-固相色谱理论，采用选择性吸附、选择性洗脱的方式对样品进行富集、分离、净化，是一种包括液相和固相的物理萃取过程。其特点主要为：可同时完成样品富集与净化，大大提高检测灵敏度；比液液萃取更快；更节省溶剂,；可自动化批量处理；重现性好。

SPME特点：集萃取、浓缩、解吸、进样于一体的样品前处理新技术，它以固相萃取(SPE)为基础，保留了SPE的全部优点，排除了SPE需要柱填充物和使用有机溶剂进行解吸的缺点，并可用于GC和HPLC等仪器上直接进样。它具有样品用量少、选择性高、使用方便、快捷等特点。

共同点：节约有机溶剂 不会出现乳化现象 缩短样品预处理时间 容易操作 可自动化控制

不同点：SPME 提高了较SPE相比 降低了预处理陈成本，提高了回收率，改善了吸附剂孔道易堵塞的问题，排除了SPE需要柱填充物和使用有机溶剂进行解吸的缺点，并可用于GC和HPLC等仪器上直接进样。

2. SPE中各种萃取模式的特点及适用范围？

固相萃取实质上是一种液相色谱分离，其主要分离模式也与液相色谱相同，可分为正相SPE，反相SPE，离子交换SPE和吸附SPE。

第一章绪论

1、何为生化分离技术？其主要研究那些容？

生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。

2、生化分离的一般步骤包括哪些环节及技术？

一般说来，生化分离过程主要包括4个方面：①原料液的预处理和固液分离，常用加热、调PH、凝聚和絮凝等方法；②初步纯化(提取)，常用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；③高度纯化(精制)，常选用色谱分离技术；④成品加工，有浓缩、结晶和干燥等技术。

3、生化分离工程有那些特点，及其重要性？

特点：1、目的产物在初始物料（发酵液）中的含量低；2、培养液是多组分的混合物，除少量产物外，还有大量的细胞及碎片、其他代物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等；3、生化产物的稳定性低，易变质、易失活、易变性，对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面力等非常敏感；4、对最终产品的质量要求高

重要性：生物技术产品一般存在于一个复杂的多相体系中。唯有经过分离和纯化等下游加工过程，才能制得符合使用要求的产品。因此产品的分离纯化是生物技术工业化的必需手段。在生物产品的开发研究中，分离过程的费用占全部研究费用的50％以上；在产品的成本构成中，分离与纯化部分占总成本的40～80％；精

1-2 分别给出生物制药、化学制药以及中药制药的含义。

生物药物是利用生物体、生物组织或其成分，综合应用生物学、生物化学、微生物学、

免疫学、物理化学和药学等的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制

品。广义的生物药物包括从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质及

其人工合成或半合成的天然物质类似物。

化学合成药物一般由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得(称全合成);或由已知具有一定基本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处

理过程制得(称半合成)。

中药则以天然植物药、动物药和矿物药为主，但自古以来也有一部分中药来自人工合成(如无机合成中药汞、铅、铁，有机合成中药冰片等)和加工制成(如利用生物发酵生产的六神曲、豆豉、醋、酒等，近年来亦采用密环菌固体发酵、冬虫夏草菌丝体培养、灵芝和银耳发酵等)。 1-5 试说明化学合成制药、生物制药和中药制药三种制药过程各自常用的分离技术以及各有什么特点。

1-10 试按照过程放大从易到难的顺序，列出常用的8种分离技术。

1-11 结晶、膜分离和吸附三种分离技术中，最容易放大的是哪一种？最不容易放大的又是哪一种？

1-12 吸附、膜

《食品微生物学》思考题

第1章 绪论

1、微生物的定义？它包括哪些类群？

答：微生物的定义：是指所有形体微小，具有单细胞或简单的多细胞结构，或没有细胞结构,并需借助显微镜才能观察到的一群微小低等生物的总称。包括属于原核类的细菌（真细菌和古生菌）、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体 、衣原体；属于真菌类的真菌(酵母菌、霉菌)、原生动物和显微藻类；以及属于非细胞类的病毒和亚病毒（类病毒、拟病毒、阮病毒）。

2、简述微生物的特点？

答：1.个体微小、分布广泛2.种类多、食谱杂3. 代谢能力强、繁殖快4.适应性强、易变异5、观察和研究手段特殊

3、试根据微生物的特点，谈谈为什么说微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友？

答：①有害方面：

引起疾病：如爱滋病、非典型肺炎、细菌性食物中毒、真菌毒素中毒、大肠杆菌O157H7、皮肤病等。食品腐败、变质。 ②有利方面

生产食品：如酸奶、面包、酒、醋等； 生产药物：如抗生素、激素、干扰素等； 自然界物质循环； 废水、环境治理等。

4、简述微生物发展史上主要时期的特点和代表人物？ 答：（1）远古时期：在食品，农业，医学防治方面都有很好的发展。

（2）微生物学初创

一、 什么是生物工程？简述现代生物工程的体系组成。

生物工程（B i oe n g i n e e ri ng ）又称生物技术或生物工艺学，是20 世纪70 年代发展起来的一门新的综合性应用科学,是基于分子生物学和细胞生物学的新兴技术领域。通常把生物技术分为发酵工程、酶工程、基因工程、细胞工程四个分科，它们相互依存，相互促进。其中，酶工程是生物工程的重要组成成分。

二、 什么是酶工程？研究酶与酶工程的意义？

酶工程是随着酶学研究迅速发展，特别是酶的应用推广使酶学与工程学相互渗透结合，发展而成的新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学技术。 酶与酶工程研究的重要意义:

1研究酶的理化性质及其作用机理，尤其是从酶分子水平去探讨酶与生命活动、代谢调节、疾病、生长发育的关系，具有重大科学意义。

2酶是分子生物学研究的重要工具，限制性内切酶H in d Ⅱ的发现使核酸序列测定有了突破，促进了DN A 重组技术的诞生，推动了基因工程的发展。

3酶的高效率、专一性及不需要高温高压或强酸强碱的反应条件，对普通的化学催化反应产生了决定性的飞跃。它丰富充实了现代化学中的催化理论。

4酶在工、农、医各方面都应用已久。现在，

一、 什么是生物工程？简述现代生物工程的体系组成。

生物工程（B i oe n g i n e e ri ng ）又称生物技术或生物工艺学，是20 世纪70 年代发展起来的一门新的综合性应用科学,是基于分子生物学和细胞生物学的新兴技术领域。通常把生物技术分为发酵工程、酶工程、基因工程、细胞工程四个分科，它们相互依存，相互促进。其中，酶工程是生物工程的重要组成成分。

二、 什么是酶工程？研究酶与酶工程的意义？

酶工程是随着酶学研究迅速发展，特别是酶的应用推广使酶学与工程学相互渗透结合，发展而成的新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学技术。 酶与酶工程研究的重要意义:

1研究酶的理化性质及其作用机理，尤其是从酶分子水平去探讨酶与生命活动、代谢调节、疾病、生长发育的关系，具有重大科学意义。

2酶是分子生物学研究的重要工具，限制性内切酶H in d Ⅱ的发现使核酸序列测定有了突破，促进了DN A 重组技术的诞生，推动了基因工程的发展。

3酶的高效率、专一性及不需要高温高压或强酸强碱的反应条件，对普通的化学催化反应产生了决定性的飞跃。它丰富充实了现代化学中的催化理论。

4酶在工、农、医各方面都应用已久。现在，

油藏工程教材习题

第一章：

1． 一个油田的正规开发一般要经历那几个阶段？

答：一个油田的正规开发一般要经历以下三个阶段： （1）开发前的准备阶段：包括详探、开发试验等。

（2）开发设计和投产：包括油层研究和评价，全面部署开发井、制定射孔方案、注采方案和实施。

（3）开发方案的调整和完善。

2． 合理的油田开发步骤通常包括那几个方面？

答：合理的油田开发步骤通常包括以下几个方面： 1． 基础井网的布署。

2．确定生产井网和射孔方案。 3．编制注采方案。

3． 油田开发方案的编制一般可分为那几个大的步骤？

答：油田开发方案的编制一般可分为以下几个大的步骤： 1、油气藏描述 2、油气藏工程研究 3、采油工程研究 4、油田地面工程研究

5、油田开发方案的经济评价

6、油田开发方案的综合评价与优选。

4． 论述油气田开发设计的特殊性。

答：一切工程实施之前，都有前期工程，要求有周密的设计。有些工程在正式设计前还应有可行性研究。对于油气田开发来说，也不例外，但又有其不同的特点。 （1） 油藏的认识不是短时间一次完成的，需经历长期的由粗到细、由浅入深、由表

及里的认识过程。

（2） 油气田是流体的矿藏，凡是有联系的油藏矿体，必须视作统一的整体来

第一章膜分离

1.什么是分离技术和分离工程？

分离技术系指利用物理、化学或物理化学等基本原理与方法将某种混合物分成两个或多个组成彼此不同的产物的一种手段。

在工业规模上，通过适当的技术与装备，耗费一定的能量或分离剂来实现混合物分离的过程称为分离工程。

2.分离过程是如何分类的？

机械分离、传质分离(平衡分离、速率控制分离)、反应分离

第二章膜分离

1.按照膜的分离机理及推动力不同，可将膜分为哪几类？

根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗

析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。 2.按照膜的形态不同，如何分类？

按膜的形态分为平板膜、管式膜和中空纤维膜、卷式膜。 3.按照膜的结构不同，如何分类？

按膜的结构分为对称膜、非对称膜和复合膜。 4.按照膜的孔径大小不同，如何分类？ 按膜的孔径大小分多孔膜和致密膜。 5.目前实用的高分子膜膜材料有哪些？

目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。

6.MF（微孔过滤膜）,UF（超过滤膜）,NF（纳滤膜）,RO（反渗透膜）的推动力是什么？ 压力差。

7.醋酸纤维素膜有哪些优缺点？

醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。 醋酸纤维素性能稳定

二、复习思考题答案

1. 参考答案：

SO3H发烟硫酸145℃H2SO460-85℃SO3HH2SO4155℃SO3HHO3SSO3HSO3H硝化HO3SNO2还原SO3HHO3SHO3SNH2SO3HHOHO3SNH2SO3HHO3S

2.参考答案： 解：（1）

CH3CH3SO3HCH3SO3HNO2NO2NH2

（2）

CH3CH3CH3SO3HNO2NH2CH3NH2CH3

ClCH3SO3H（3）

CH3ClClNO2NO2NH2NH2

3.参考答案： 解：合成路线如下：

NO2NH2NH2NH2SO3HSO3HSO3H

苯与混酸硝化得硝基苯，硝基苯还原得苯胺，苯胺在邻二氯苯中用理论量硫酸在180℃左右进行烘焙磺化得对氨基苯磺酸，后者在过量的20%发烟硫酸中在50℃左右磺化得目的产物。 4.参考答案：

解: 甲苯用混酸进行硝化，经高效精馏分离，得邻硝基甲苯、对硝基甲苯和少量

间硝基甲苯，将它们分别用氢气或二硫化钠将硝基还原成氨基，得邻甲苯胺，对甲苯胺和少量间甲苯胺。 （1）合成路线：

CH3NH2NO2CH3NH2

将邻甲基苯胺在低温溶解于浓硫酸中，形成酸性硫酸盐，然后加入理论量的混酸、发烟硝酸或硝酸钠进行一硝化，然后放入水中稀释析出