课后习题——精选推荐

1.何为⽣化分离⼯程？其特点有哪些？

解释：指从⽣物界⾃然产⽣的或由微⽣物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种⽣物⼯业⽣产过程获得的⽣物原料中分离、纯化⽣物产品（⽣物制品）的过程。特点：⽬标产品浓度低

⽣物产物的原料构成成分复杂⽬标产品收率低

⽣化产品的稳定性差、易失活⽬标产品提取操作需及时快速对最终⽬标产品的质量要求很⾼

2.简述⽣化分离⼯程的⼀般⼯艺流程和单元操作，影响⽣化分离过程的因素有哪些？影响因素：①产物本⾝的性质；

②是胞内产物还是胞外产物；③原料中产物和主要杂质浓度；④产物和主要杂质的理化特性及差异；⑤产品⽤途和质量标准；⑥产品的市场价格；⑦废液的处理⽅法等。

⼯艺流程：⑴培养液预处理与固液分离⑵初步纯化⑶⾼度纯化⑷成品制作

3.⽣化分离技术依据的分离原理有哪些？并举例。原理：物理性质、化学性质、⽣物学性质4.⽣化分离技术的本质是什么？

本质：有效识别混合物中不同溶质间物理、化学和⽣物学性质的差别，利⽤能够识别这些差别的分离介质和扩⼤这些差别的分离设备实现溶质间的分离或⽬标组分的纯化。5.⽣化分离⼯程发展的趋势是什么？合成⽣物学和⽣物学的3D打印

6.什么叫原位分离技术？⽬前较为成熟的有哪些？

就是在⽣物反应发⽣的同时，选择⼀种合适的分离⽅法及时地将对⽣物反应有抑制或毒害作⽤的产物或副产物选择性的从原位移⾛，即要实现产物从其⽣产性细胞周围的及时分离。1.发酵液为何需要预处理？处理⽅法有哪些？

①分离菌体和其他悬浮颗粒②除去部分可溶性杂质③改变滤液的性质

加热、加⽔稀释、调节PH

2.凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使⽤？

凝聚：指在投加电解质作⽤下，胶体粒⼦间双电层排斥电位降低，并使粒⼦相互聚集成1mm ⼤⼩块状凝聚体的过程。絮凝：指在某些⾼分⼦絮凝剂存在下，基于桥架作⽤，使胶体粒⼦交联成⽹，形成10mm ⼤⼩絮凝团的过程。3.助滤剂的作⽤原理是什么？具体使⽤时要注意些什么？

原理：悬浮液中的细微胶体粒⼦被吸附到助滤剂的表⾯上，滤饼的结构改变，可压缩性下降，过滤阻⼒降低，过滤速率提⾼。（1）根据⽬的产物选择助滤剂品种

（2）根据过滤介质和过滤情况选择助滤剂品种（3）粒度选择

4.掌握管式离⼼机和碟⽚式离⼼机的有关计算。

作业：管式离⼼机的转筒内径为12cm,筒长70cm，转数为15000r/min。利⽤其浓缩酵母细胞悬浮液，处理能⼒4L/min。（1）计算酵母细胞的重⼒沉降速度；（2）破碎该酵母细胞后，细胞碎⽚直径减⼩到原细胞的⼆分之⼀，液体粘度上升3倍，在相同条件下离⼼浓缩该细胞破碎液，试计算此时离⼼机的处理能⼒。5.何为滤饼⽐阻？滤饼⽐阻α与颗粒⽐表⾯积和压⼒降之间的关系如何？

6.简述各类真空过滤器的⼯作原理。并⽐较转⿎真空过滤器、圆盘真空过滤器和⽔平带式真空过滤器的优缺点。转⿎真空过滤器：

优点：操作连续，处理量⼤，适合于固形物含量⼤于10%的悬浮液的分离。

缺点：不适合于菌体较⼩和粘度较⼤的细菌发酵液的过滤，所得固相的⼲度不如板框过滤。圆盘真空过滤器：优点：增⼤了过滤⾯积缺点：卸料困难

7.离⼼设备放⼤的⽅法有哪些？如何应⽤这些⽅法放⼤设备？（1）等价时间Gt法（2）∑因⼦法

作业：珠磨法破碎⼤肠杆菌细胞，破碎速率常数k=0.048min-1。（1）若采⽤间歇破碎操作，试计算破碎率达到0.90所需时间；（2）若采⽤连续破碎操作，破碎室的有效体积为10L，在稳定操作条件，试计算使破碎率达到0.90以上的最⼤料液流量。

1.细菌细胞壁与酵母菌细胞壁在组成有何区别？细菌：肽聚糖、脂蛋⽩、脂多糖、磷脂、蛋⽩质酵母：葡聚糖、⽢露聚糖、蛋⽩质、脂质

2.细胞破碎的主要有哪⼏种⽅法?它们的破碎原理分别是什么？

3.机械法与⾮机械法破碎细胞相⽐有何特点？选择破碎⽅法的依据有哪些？

（1）细胞处理量：⼤规模⽣产多采⽤机械法（通⽤性强，破碎效率⾼），实验室规模多选⽤⾮机械法（选择性好，固液易分离）。

（2）细胞壁的强度与结构

（3）⽬标产物对破碎条件的敏感性

（4）破碎程度

4.什么叫包含体？包含体形成的机理是什么？

外源基因在寄主细胞中表达后形成的⼀种不具⽣物活性的蛋⽩质产物。多为克隆表达产物，这些产物在⼀级结构上是完全正确的，但在⾼级结构上是错误的，因⽽不具有⽣物活性。亲⽔基在⾥⾯，疏⽔基在外⾯。

机理:外源蛋⽩质在合成过程中缺乏某些协助因⼦或周围环境不适，使其次级键（氢键等）的形成受影响，最终形成不具活性的包含体产品。

5.包含体产品的分离⼯艺路线有哪些？各⾃的优缺点是什么？

（1）路线Ⅰ:机械破碎（珠磨法）→离⼼法提取包含体（固相）→加变性剂溶解包含体（液相）→除变性剂复性（具活性产品）优点：利⽤包含体与细胞碎⽚的密度差分离，可获得⼲净的包含体，使后⾯的分离纯化简单化。缺点：需经多次离⼼分离除细胞碎⽚，加⼯时间长，投资较⼤。

（2）路线Ⅱ:机械破碎（珠磨法）→膜分离除可溶性蛋⽩（浓缩相）→加变性剂溶解包含体（液相）→除变性剂复性（具活性产品）

特点：（1）投资省，能耗低；（2）封闭操作，不受污染；（3）细胞碎⽚与包含体在⼀起，后处理困难，若包含体溶解复性后，较易与细胞碎⽚及⼤分⼦蛋⽩质分离，可考虑。（3）路线Ⅲ:化学破碎（加变性剂）→离⼼法除细胞碎⽚（液相）→除变性剂复性（具活性产品）

特点：（1）细胞破碎与包含体溶解两道⼯序合⼆为⼀，节省设备和时间。（2）适合于实验室操作。（3）⽬标产物与细胞内的⼤量可溶性杂质在⼀起，后处理过程复杂。若包含体产品分⼦量较⼤，较易与可溶性杂蛋⽩质分离，可考虑。6.蛋⽩质复性的⽅法有哪些？各⾃的特点是什么？稀释法:溶液稀释，回收成本较⼤。

透析法:蛋⽩质浓度不变，但时间较长，易形成蛋⽩质的不可逆沉淀。

膜过滤法:将变性剂的除去与浓缩过程相结合，克服了稀释法和透析法的缺点，但同样存在蛋⽩质的失活问题。1.萃取分离的机理是什么？萃取操作的基本条件有哪些？

机理：是利⽤物质溶解于某种液体的⼀种提取⽅法，它基于混合物中各组分在同种溶剂中的溶解度不同⽽使所需组分得以分离和浓缩。基本条件：

①⽬的产物在所选溶剂中的溶解度较⼤，所选溶剂与混合液溶剂互不相溶②⽬的产物⼤部分转移到溶剂

2.溶剂萃取分配定律的适⽤条件是什么？①只适合于稀溶液的萃取系统；

②溶质对原溶剂（料液）和溶媒（萃取剂）之间的互溶度没有影响；③溶质在两相中为同⼀种分⼦类型，即不发⽣缔合或离解。3.会计算多级错流和多级逆流萃取的理论收得率.4.何谓双⽔相萃取？双⽔相体系可分为哪⼏类？

由于不同的溶质与两种聚合物的相溶性有所不同，其各⾃的分配系数也就有所不同，因⽽可产⽣分离，此即为双⽔相萃取。聚合物/⽆机盐、两种⾮离⼦型聚合物、其中⼀种为带电荷的聚电解质、两种聚电解质、5.影响双⽔相萃取的因素有哪些？盐类是如何影响双⽔相萃取的？盐类、PH

不同蛋⽩质所带电荷数量和性质不同，盐类对其K值的影响亦不同，利⽤此性质，可使蛋⽩质相互分离。6.简述双⽔相萃取分离蛋⽩质（酶）的⼀般⼯艺流程

7.超临界萃取的基本原理是什么？超临界CO2萃取的优缺点是什么？

原理：利⽤超临界流体（supercritical fluid, SCF ），即温度和压⼒略超过或靠近临界温度（TC）和临界压⼒（PC）、介于⽓体和液体之间的流体，作为萃取剂，从固体和液体中萃取出某种⾼沸点或热敏性的成分，以达到分离和纯化的⽬的。优点：临界条件温、产品分离简单、⽆毒、⽆害、不易燃烧、⽆腐蚀性价格便宜缺点：设备投资⼤

8.影响超临界CO2萃取的因素有哪些？夹带剂在萃取过程中有什么作⽤？压⼒、萃取温度、萃取时间、CO2流量、原料颗粒度、夹带剂夹带剂作⽤：①可以⼤⼤增加被分离组分在超临界流体中溶解度；

②在加⼊与溶质起特定作⽤的适宜夹带剂时，可使该溶质的选择性（或分离因⼦）⼤⼤提⾼；③使⽤夹带剂拓宽了超临界CO2萃取技术的应⽤范围。9.何谓反胶束萃取？反胶束萃取的推动⼒是什么？

是利⽤表⾯活性剂在有机相中形成的反胶束，从⽽在有机相内形成分散的亲⽔微环境，使⽣物分⼦在有机相（萃取相）内存在于反胶束的亲⽔微环境中，消除了⽣物分⼦，特别是蛋⽩质类⽣物活性物质难于溶解在有机相中或在有机相中发⽣不可逆变性的现象。

推动⼒：静电作⽤⼒和空间相互作⽤。10.掌握反胶束萃取分离混合物的⽅法。（1）多步间歇混合／澄清萃取过程（2）连续循环萃取-反萃取过程

1.常⽤的沉淀⽅法有哪⼏种？简述各⾃的沉淀机理。①盐析法：②有机溶剂法：

③等电点沉淀法：等电点沉淀法主要是利⽤两性物质分⼦在电中性时的溶解度最低，⽽各种两性物质具有不同的等电点⽽进⾏分离的⼀种⽅法

④⾮离⼦型聚合物沉淀法：⑤⽣成盐类复合物沉淀法：⑥选择变性沉淀法：

2.⽣产中常⽤的盐析剂有哪些？其选择依据是什么？

硫酸铵、硫酸钠、硫酸镁、磷酸钠、磷酸钾、氯化钠、氯化钾、醋酸钠和硫依据：①能和⽔混溶；②⽤量少；③⽣物物质活性的损失少；④最好⽆毒性。3.有机溶剂沉淀法与盐析沉淀法相⽐有何优缺点？优点：①分辨能⼒⽐盐析法⾼。②溶剂容易蒸发除去。

③有机溶剂密度低，过滤和离⼼分离都较容易。④容易使某些⽣物⼤分⼦变性失活。

缺点：①操作常需在低温下进⾏。

4.⾮离⼦多聚物沉淀法常⽤的沉淀剂有哪些？PEG沉淀法的特点有哪些？聚⼄⼆醇（PEG）、葡聚糖（DX）、壬苯⼄烯化氧（NPEO）、右旋糖酐硫酸钠

特点：（1）操作条件温和，变性失活少。（2）具有极⾼的沉淀效果，⽤量较少，PEG浓度⼀般为10%左右。（3）沉淀后多聚物较易除去，对后继分离影响较⼩。1.何谓膜分离？主要有那⼏种膜分离⽅法？

概念：利⽤膜的选择性（孔径⼤⼩），以膜的两侧存在的能量差作为推动⼒，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同⽽实现分离的⼀种技术。

⽅法：①微滤②超滤③反渗透④透析

2.简述微滤、超滤膜、反渗透膜在膜材料、结构、性能、分离机理及其应⽤等⽅⾯的异同点。略3.3.简述电渗析膜分离的基本原理

电渗析是以电位差为推动⼒，利⽤离⼦交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作。电渗析主要组成部分是离⼦交换膜，分为阳膜，阴膜。阳膜只充许阳离⼦通过⽽阴离⼦被阻挡；阴膜只允许阴离⼦通过⽽阳离⼦被阻挡。4.膜分离的表征参数有那些？何谓膜截留分⼦量？⽔通量、截留率、截留分⼦量

截留分⼦量：通常所说的截留分⼦量是指截留率为95%时的分⼦量5.何谓浓差极化现象？它是如何影响膜分离的？减少浓差极化现象的措施？

当溶剂透过膜时，⼤分⼦溶质被膜所滞留在膜附近⽽形成浓度梯度，越接近膜表⾯浓度越⾼，形成⼀层凝胶状薄膜或沉积层，这种现象称为浓差极化。

6.膜污染的原因及清洗⽅法有哪些？7.7.掌握各种膜分离技术及其组合的应⽤。

1.⼤孔⽹状吸附剂与活性炭吸附剂相⽐有何优缺点？

优点：脱⾊去臭效果理想；对有机物具有良好的选择性；物化性质稳定；机械强度好；吸附速度快；解吸、再⽣容易。缺点：价格昂贵，吸附效果易受流速以及溶质浓度等因素的影响。2.什么是吸附等温线？吸附等温线有什么⽤处？

在恒定温度下，当溶质在液固两相间达到吸附平衡时，吸附剂上吸附的吸附质量与液相中游离溶质浓度C*关系曲线。是⼀种函数关系，是吸附平衡的表达⽅法。

⽤处：①确定吸附量；②推断吸附剂结构；③吸附热的理化性质。3.何谓离⼦交换吸附？什么叫道南平衡？

1.何谓⾊层分离？有哪些特点？可分为那⼏⼤类？

它是⼀种物理的分离⽅法。当多组分混合物随流动相流经固定相时，由于各组分物理化学性质的差别，使各组分以不同的速度随流动相移动，使之分离。

特点：（1）分离效率⾼（2）应⽤范围⼴（3）操作参数多（4）⾼灵敏度的在线检测（5）快速分离（6）过程⾃动化操作分类按分离机理不同分类：

（1）吸附⾊谱（2）分配⾊谱（3）离⼦交换⾊谱（4）凝胶⾊谱（5）亲和⾊谱按固定相形状不同分类

（1）柱⾊谱分离（2）纸上⾊谱分离（3）薄层⾊谱分离2.分析⾊谱与⼯业(制备)⾊谱是如何区分的？具体的有何不同？

（1）应⽤⾊谱技术范围的不同（2）操作上的不同（3）⾊谱分离理论上的不同3.何谓阻滞因数（Rf值）？Rf与溶质的洗脱速率有何关系？

4.在凝胶⾊谱中，分配常数Kd与物质的流出顺序有何关系？

当Kd=1时，意味着溶质分⼦可以⾃由进⼊所有凝胶颗粒的微孔中，在洗脱过程中将最后流出⾊谱柱外；当Kd=0时，意味着溶质分⼦完全被排阻于凝胶颗粒的微孔之外，⽽最先被洗脱。⽽对于中等分⼦，只有部分凝胶的空间能进⼊，其分配系数为0

在实际操作中，有时Kd>1，这表明除了凝胶的分⼦筛效应外，可能还存在吸附作⽤。6.掌握柱层析的操作。

（1）装柱—平衡（2）上样（3）洗脱（4）层析介质的洗涤（5）凝胶再⽣和保养7.层析展开操作的⽅式有哪些？各⾃有什么特点？前沿分析法：

（1）前沿分析法只能得到其中作⽤⼒最弱的纯物质，因⽽⼀般不⽤于混合物的分离。（2）适合于在产品的精制中除去痕量杂质。

（3）分离过程中样品溶液本⾝就是流动相，其流出液中的组分浓度不变置换展开法：

1）各组分的浓度在展开过程中不但不会降低，有时甚⾄还能提⾼，即起到浓缩作⽤；2）固定相的利⽤率较⾼；

3）各组分⼀个连⼀个流出，界限不甚分明，因⽽分离并不理想；4）合适的置换剂不易找到。洗脱展开法：

1）峰的⾯积与溶质含量成正⽐，由此可作定量分析；

2）组分的保留容积为开始加⼊样品⾄该组分峰顶出现时所流出的液体体积，由此可作定性分析；

3）当两组分的保留容积差别较⼤时，两组分可完全分开，因⽽洗脱展开是展开操作中应⽤最⼴的⼀种⽅法；

4）当两组分的保留容积差较⼩时，会出现重叠峰或峰间不清，常可采⽤梯度洗脱法等消除；5）洗脱展开时，样液不断被流动相冲稀，组分浓度有所下降8.分析HPLC和HIC技术的异同。第⼋章HIC疏⽔性相互作⽤⾊谱

9.疏⽔性相互作⽤⾊谱的影响因素有哪些？如何改善操作条件实现混合物的分离？（1）离⼦强度及种类

（2）破坏⽔化作⽤的物质（3）表⾯活性剂（4）温度

改善操作条件：降低离⼦强度、添加SCN-、Cl O4和I-等离⼦半径⼤、电荷密度低的阴离⼦、添加表⾯活性剂、降低温度1.何谓亲和⾊谱？常被采⽤的⽣物亲和关系有哪些？形成⽣物亲和作⽤的相互作⽤有哪些？

亲和⾊谱是专门⽤于纯化⽣物⼤分⼦的⾊谱分离技术，它是基于固定相的配基与⽣物分⼦间的特殊⽣物亲和能⼒的不同来进⾏相互分离的。亲和关系：

（1）酶：底物、底物类似物、抑制剂、辅酶、⾦属离⼦；（2）抗体：抗原、病毒、细胞；

（3）激素、维⽣素：受体蛋⽩、载体蛋⽩；

（4）外源凝集素（Lectin）：多糖、糖蛋⽩、细胞表⾯受体蛋⽩、细胞；（5）核酸：互补碱基链段、组蛋⽩、核酸聚合酶、核酸结合蛋⽩；（6）细胞：细胞表⾯特异蛋⽩、外源凝集素。

作⽤：①静电作⽤②氢键③疏⽔作⽤④⾦属配位键⑤弱共价键2.亲和吸附介质由哪⼏部分组成？其中引⼊间隔臂的作⽤是什么？（1）载体（2）配基（3）间隔臂

作⽤：当配基分⼦量较⼩时，为了排除空间位阻作⽤，需要在配基和载体之间连接⼀个“间隔臂”1.何谓电泳？电泳分离的原理是什么？

电泳：是荷电溶质(电解质)在电场作⽤下发⽣定向泳动的现象。

原理：利⽤荷电溶质在电场中泳动的速度的差别进⾏分离。在表象上电泳与⾊谱技术相似都是差速分离⽅法，只是产⽣溶质移动速度差的不同：⾊谱是⼀种浓差驱动传质的平衡分离法，⽽电泳是外⼒作⽤下的差速分离法。2.凝胶电泳与凝胶层析的区别是什么？

凝胶电泳：样品中各分⼦的运动速度是⼩分⼦快于⼤分⼦。

凝胶层析：⼤分⼦运动快于⼩分⼦（凝胶电泳中，系统⾥没有空隙体积，只有⽹状⾻架。⼤分⼦物质不及⼩分⼦物质容易移动）。

3.常⽤的凝胶电泳介质是什么？

①聚丙烯酰胺凝胶②琼脂糖凝胶③电泳新介质4.不连续凝胶电泳的原理是什么？

包含了两种以上的缓冲液成分、pH值和凝胶孔径，⽽且在电泳过程中形成的电位梯度亦不均匀。由此产⽣的浓缩效应、电荷效应和分⼦筛效应。

5.等电点聚焦和逆向作⽤层析电泳的原理是什么？

等电点聚焦原理：利⽤电场和p H梯度的复合作⽤，实现两性物质的选择分离。即利⽤两性电解质具有等电点PI这⼀特性⽽呈电中性，在外加电场的溶液中不发⽣泳动的特点进⾏分离。

逆向作⽤层析电泳原理：利⽤填充两层具有不同排阻极限的凝胶层析柱为电泳场，并使溶质的电泳速度⽅向与流动相的流向相逆。使⽬标溶质在上下层移动的净速度相等时，达到动态平衡。产⽣界⾯聚焦现象，⽽杂质不能在同⼀界⾯上聚焦，从⽽实现⽬标物质的浓缩。

1.何谓结晶？结晶操作曲线是如何划分的？

结晶:是溶液中的溶质在⼀定条件下因分⼦或离⼦有规则的排列⽽结合成晶体的过程。A 、稳定区：不饱和区，⽆论怎样操作都不会有结晶出现。

B 、第⼀介稳区：⼜称育晶区，加⼊晶种结晶会⽣长，但不产新晶核。C、第⼆介稳区：⼜称刺激起晶区，加⼊晶种结晶会⽣长，同时有新晶核产⽣。D、不稳区：瞬时出现⼤量微⼩晶核，发⽣晶核泛滥。2.结晶的过程是什么？怎么样形成过饱和溶液？过饱和溶液的形成→晶核形成→晶体⽣长

其中，溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动⼒。①饱和溶液冷却②溶剂蒸发此法③改变溶剂性质

④化学反应产⽣低溶解度物质

1.什么叫⼲燥？⽔分加热⼲燥的基本流程？

利⽤热能除去⽬标产物的浓缩悬浮液或结晶产品中的湿分（⽔分或有机溶剂）的单元操作。或⽤热能加热物料，使物料中湿分蒸发⽽⼲燥或者⽤冷冻法使⽔分结冰后升华⽽除去的单元操作。通常是⽣物产品分离的最后⼀步。流程：

2.物料中所含⽔分的种类有哪些？平衡⽔分和⾃由⽔分的概念？化学结合⽔，物化结合⽔，机械结合⽔

平衡⽔分：当⼀种物料与⼀定温度及湿度的空⽓接触时，物料势必会放出或吸收⼀定量的⽔分，物料的含⽔量会趋于⼀定值。此时，物料的含⽔量称为该空⽓状态下的平衡⽔分。平衡⽔分代表物料在⼀定空⽓状态下的⼲燥极限，即⽤热空⽓⼲燥法，平衡⽔分是不能去除的。⾃由⽔分：在⼲燥过程中能够除去的⽔分，是物料中超出平衡⽔分的部分。3.⼲燥设备选型的原则是什么？常⽤的⼲燥设备有哪些？

（1）被⼲燥物料的性质：湿物料的物理特性、⼲物料的物理特性、腐蚀性、毒性、可燃性、粒⼦⼤⼩及磨损性；

（2）物料的⼲燥特性：湿分的类型（结合⽔、⾮结合⽔）、初始和最终湿含量、允许的最⾼⼲燥温度、产品的⾊泽、光泽等；

（3）粉尘及溶剂回收（4）安装的可⾏性A.⽓流⼲燥设备B.喷雾⼲燥设备C.流化床⼲燥设备