分离工程思考题(1)

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1、（—）n1生物工程下游技术的主要内容、根本任务和主要目标？n2生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？n3设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？n4初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？n5分离纯化的得率与纯化倍数如何计算？n6现化生物分离技术研究方向有哪些特点？（二）1.为什么要进行发酵液预处理？处理的目标及内容分别是什么？①.发酵液多为黏度大的悬浮液；②.目标产物在发酵液中的浓度常较低；③.成分复杂，固体粒子可压缩性大，悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大。因此，不易通过过滤或离心进行细胞分离。对发酵液进行适当的预处理，

2、以便于固液分离，使后续的分离纯化工序顺利进行。发酵液的预处理过程包括：①发酵液杂质的去除，包括除去杂蛋白、无机盐离子以及色素、热原、毒性物质等有机物质；②改善发酵液的处理性能，主要通过降低发酵液的黏调节适宜的PH值和温度、絮凝和凝聚。2.发酵液金属离子的去除方法分别有哪些？（1）钙离子的去除n加入草酸，生成草酸钙，沉淀去除。n草酸与镁离子结合生成草酸镁，去除Mg2+n草酸酸化发酵液，改变其胶体状态，有助于目标产物转入液相。n在用量大时，可用其可溶性盐。n反应生成的草酸钙还能促使蛋白质凝固，提高滤液质量。（2）镁离子的去除n

3、可加入三聚磷酸钠，形成络合物。n还可用磷酸盐处理，大大降低钙和镁离子。（3）铁离子的去除n一般用黄血盐去除，形成普鲁士蓝沉淀。3.杂蛋白去除的方法和机理分别是什么？去除方法主要有：盐析法、等电点沉淀法、加热法、有机溶剂沉淀法、吸附法等盐析：在蛋白质溶液中加入一定量的中性盐（如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等）使蛋白质溶解度降低并沉淀析出的现象称为盐析（saltingout）。这是由于这些盐类离子与水的亲和性大，又是强电解质，可与蛋白质争夺水分子，破坏蛋白质颗粒表面的水膜。另外，大量中和蛋白质颗粒上的电荷，使蛋白质成为既不含水膜又不

4、带电荷的颗粒而聚集沉淀。等电点沉淀法：处于等电点时，蛋白质分子之间的静电排斥力最小，使它失去了作为胶体体系稳定的基本因素，迅速结合成聚集体，极易沉淀析出。有机溶剂法：有机溶剂和水的亲和力大，能夺取蛋白质表面的水分子，即破坏蛋白质胶体的水化膜，同时也可降低溶液的介电常数，导致蛋白质分子间的静电引力增大，产生凝聚和沉淀。发酵液处理性能的改善有哪些方法？①降低发酵液的黏度，包括加热法和加水稀释法；②调节pH值;③絮凝絮凝和凝聚的概念、机理分别是什么？⑴絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，

5、是一种以物理的集合为主的过程。⑵凝聚是指在中性盐作用下，由于双电层排斥电位的降低（或由于微粒所带电荷被加入的带有相反电荷的高价离子中和），而使胶体体系不稳定，微粒互相黏着在一起的现象。有哪些絮凝剂可以使用？从化学结构看，主要分为三类：高聚物、无机盐、有机溶剂和表面活性剂。目前最常见的高聚物絮凝剂是有机合成的聚丙烯酰胺类衍生物、壳聚糖絮凝剂、聚苯乙烯类衍生物等。高聚物絮凝剂具有长链状的结构，利用长链上的活性基团，通过静电引力，形成桥架连接，从而生成菌团沉淀。有机溶剂如乙醇、丙酮和甲醛等对发酵液的絮凝有一定的作用。表面活性剂如

6、三异丙醇胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚，也可以提高絮凝处理效果。（三）1.固液分离的方法有哪些？其原理分别是什么？固液分离的方法有分离筛、悬浮分离、重力沉降以及离心和过滤等。用于发酵液固液分离的主要是离心和过滤。过滤就是利用多孔性介质（如滤布）截留固液悬浮液中的固体颗粒，从而实现固液分离。离心：依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程。适用于两相密度差较小，颗粒粒度较细，在重力场中的沉降效率很低的非均相体系。2.生物产业过滤和离心分离常用的设备是什么？在生物工业中，常用的过滤发酵液的设备主要有板框过滤机、加压过滤机和真空过滤机三类。工业

7、生产中主要采用沉降式离心机，包括碟片式离心机、管式离心机和倾析式离心机。3.改善过滤过程的方法有哪些？①絮凝；②助滤剂，助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，悬浮液中的大量胶体粒子吸附在助滤剂表面，改变滤饼的结构，从而降低过滤的阻力；③反应剂，反应剂之间能互相作用或能和发酵液中的杂质反应，生成CaSO4、AlPO4等不溶性沉淀，从而提高过滤速率。（四）n1.微生物细胞、植物细胞的细胞壁都分别具有哪些特点？微生物革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌酵母菌真菌壁厚20-80nm10-13nm100-300nm100-250nm层次单层多层多

8、层多层主要组成肽聚糖(40-90%)多糖胞壁酸蛋白质脂多糖(1-4%)肽聚糖(5-10%)脂蛋白脂多糖(11-22%)磷脂蛋白质葡聚糖(30-40%)甘露聚糖(30%)蛋白质(6-8%)脂类(8.5-13.5%)多聚糖(80-90%)脂类蛋白质n植物细胞壁：对于已生长结束的植物细胞壁可分为初生壁和次生壁