第一章绪论一生物分离工程的特点是什么？1 发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液2 培养液是多组分的混合物3 生化产品的稳定性差4 对最终产品的质量要求高二生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？三在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？1 采用步骤数最少2 次序要相对合理3 适应产品的技术规格4 生产规模5 进料组成6 产品形式、产品的稳定性、物性7 环保和安全要求8 生产方式第二章细胞分离与破碎一如何预处理发酵液?1. 高价无机离子的去除方法去除钙离子：通常使用草酸。

但由于草酸溶解度较小，不适合用量较大的场合。

去除镁离子：加入三聚磷酸钠，与镁离子形成络合物。

用磷酸盐处理，也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。

例如：环丝氨酸的提取。

去除铁离子: 加入黄血盐，使其形成普鲁士蓝沉淀而除去。

2 杂蛋白质的除去(1) 沉淀法盐析调节pH→pI(2) 吸附法加入吸附剂或沉淀剂(3) 变性法加热，大幅度调节pH，加有机溶剂或表面活性剂等。

(4) 凝聚Coagulation和絮凝flocculation 目前工业上最常用的预处理方法之一。

常用于菌体细小而且粘度大的发酵液的预处理。

3. 有色物质的去除及其他(1) 使用吸附剂去除有色物质 离子交换剂、离子交换纤维、活性炭等(2) 用工业酶制剂可净化发酵产物，除去干扰性浑浊物 淀粉酶：不溶性多糖 单糖 (3) 使用惰性助滤剂 硅藻土、纸浆、珍珠岩等(4) 加入反应剂 环丝氨酸发酵液用CaO 和H3PO4处理二 凝聚和絮凝的区别凝聚：向胶体悬浮液中加入电解质，由于双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集（1mm 左右）的现象。

常用的凝聚剂有：Al2(SO4)3.18H2O ，AlCl3.6H2O ，FeCl3，ZnSO4，MgCO3絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大（10mm ）的絮凝团的过程。

三 滤饼的重量比阻rB表示单位滤饼厚度的阻力系数，是衡量过滤特性的主要指标。

对于不可压缩滤饼，比阻值为常数，但对于可压缩滤饼，rB = f （p ）。

如忽略过滤介质的阻力，恒压下的过滤速率方程式为：22B B p q r X ∆τ=μ q — 到瞬间τ，通过单位过滤面积的滤液量，m3/m2；⊿p —操作压差，Pa ； τ —过滤时间，s ； μ — 滤液黏度，Pa.s;rB — 滤饼的重量比阻,m/kg;XB — 通过单位体积滤液所形成的滤饼干重,kg/m3;在不同时间τ测定滤液量,根据过滤面积就可得q 值。

以q 为横轴，τ /q 为纵轴作图，所得直线获得斜率（M ）。

2B Br X q Mq q p τμ=⨯=∆2B B M pr X ∆=μ四 了解常用固-液分离设备及其特点 1 板框式压滤机优点：结果简单、价格低廉、过滤面积大。

缺点：不能连续操作、劳动强度大、滤液澄清度不高。

2 鼓式真空过滤机优点：能连续操作，实现自动化控制，适用于处理量大而固体含量较多的滤浆。

缺点：压差较小，不适用于滤饼阻力较大的物料。

3 错流过滤优点：过滤速度快。

缺点：固液相的分离不太完全。

五 常用的细胞破碎方法, 了解机械破碎法所用设备 1. 机械破碎1) 高压匀浆法 设备：高压匀浆器 2) 珠磨 设备：珠磨机3）撞击破碎 设备：撞击破碎器4）超声波破碎设备：超声波探头2. 非机械法1）酶溶法①外加酶法②自溶法2）化学法①酸碱处理②化学渗透法3）物理法①渗透压冲击法②冻融法第三章初级分离一常用的蛋白质沉淀方法有哪些？⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧多价金属离子聚电解质非离子型聚合物特殊沉淀剂热沉淀其他沉淀法有机溶剂沉淀等电点沉淀盐析沉淀沉淀法二比较Ks盐析法和β盐析法Ks盐析法由于蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易产生共沉淀现象，因此常用于提取液的前处理。

β盐析法由于溶质溶解度变化缓慢，且变化幅度小，因此分辨率更高，常用于初步的纯化。

三影响盐析的主要因素有哪些？(一) 无机盐种类(二) 温度和pH值(三) 蛋白质浓度四用乙醇沉淀蛋白质时应注意哪些事项？⑴温度：温度越低，沉淀越完全。

－10℃⑵乙醇浓度：乙醇浓度上升，蛋白质溶解度下降。

⑶pH值：pI⑷蛋白质浓度：应避免使用很稀的浓度，蛋白质在高浓度下比较稳定。

五泡沫分离定义、原理和操作过程影响因素定义：泡沫分离是以气泡为介质，利用组分的表面活性差进行分离的一种方法。

原理：利用待分离物质本身具有表面活性或能与表面活性剂结合，在泡沫柱中被吸附在气泡表面，得以富集，气泡上升带出溶剂主体，达到净化主体液、浓缩待分离物质的目的。

影响因素：A 料液性质溶液的pH值、离子强度和其他添加剂B 表面活性剂浓度不宜超过临界胶束浓度C 操作条件温度应达到表面活性剂的起泡温度气体流速D 泡沫柱第四章膜分离一何谓膜分离？主要有哪几种膜分离方法？膜分离的定义：利用具有一定选择性透过特性的过滤介质进行物质的分离纯化。

方法：微滤、超滤、反渗透、透析、电渗析、渗透气化二膜分离技术有何优缺点？优点：1 易于操作。

常温下可连续使用,可直接放大，易于自动化。

2 成本低，寿命长。

维护方便，能耗少。

3 效率高，特别适宜于热敏感物质分离浓缩。

4 无相转变，分离精度高，没有二次污染。

缺点：1 价格高。

2 易污染。

3 应用受限制。

三分析比较微滤、超滤和反渗透的异同点。

四理解概念：水通量，截留分子量，截留曲线，浓差极化，凝胶极化水通量：在一定条件下（一般压力为0.1MPa，温度为20℃) ，单位时间透过单位膜面积的纯水体积。

（m3 m-2 h-1）截留分子量：一般将在截留曲线上截留率为0.90的溶质分子量定义为膜的截留分子量。

截留曲线：膜的截留率与溶质分子量之间关系的曲线。

浓差极化：膜分离操作中，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高，高于料液主体浓度的现象。

凝胶极化：当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层。

五影响截留率、膜分离速度的因素有哪些？影响截留率：溶质分子量分子特性不同分子截留率大小顺序：球形＞带支链＞线性；对于荷电膜，与膜相反电荷的分子截留率较低；若膜对溶质有吸附作用，截留率增大。

其他高分子溶质的影响其他高分子溶质的存在使溶质截留率增大。

操作条件温度升高，膜表面流速增大，截留率降低；pH=pI时，蛋白质的截留率高于其他pH下的截留率。

影响膜分离速度:操作方式、流速、压力、料液浓度六膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？1 管式膜组件优点：结构简单，适合于处理悬浮物含量较高的料液，清洗比较容易；缺点：造价高，比表面积很小。

2 平板式膜组件优点：保留体积小，比表面积较大，液流稳定。

缺点：造价较高，操作方式为间歇式，主要用于小规模的分离纯化。

3 螺旋卷式膜组件优点：比表面积大，结构简单价格较便宜, 换新膜容易；缺点：处理悬浮物浓度较高的料液时易堵塞，难清洗。

4 中空纤维（毛细管）式膜组件优点: 比表面积最大,可方便地进行反洗，造价低，工业上普遍使用缺点：易堵塞，对料液要求高七膜污染有哪些途径造成？如何有效防止和清除膜污染？造成膜污染的主要原因：1凝胶极化现象引起的凝胶层；2溶质在膜表面的吸附；3膜孔堵塞；4膜孔内的溶质吸附。

防止：料液的预处理、改善膜的性质、改变操作条件八试论述反渗透在工业中的应用。

1培养基除菌；2发酵液中细胞的收集或除去；3细胞破碎后碎片的除去；4目标产物部分纯化后的浓缩或洗滤除去小分子溶质；5最终产品的浓缩和洗滤除盐；6制备无热原水等。

第五章萃取一分配定律及其适用条件是什么？一定温度、压力下，溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，如果其在两相中的相对分子质量相等，则其在两相中的平衡浓度之比为常数,即分配常数A。

A=C2/C1 其中：C2为萃取相溶质浓度；C1为萃余相溶质浓度。

适用条件：（1）必须是稀溶液;（2）溶质对溶媒之互溶没有影响；（3）溶质必须是同一种分子类型，不发生缔合或离解。

二理解概念：反萃取化学萃取带溶剂乳化HLB反萃取：调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的操作。

化学萃取：利用脂溶性萃取剂与溶质的化学反应生成脂溶性复合分子，使溶质向有机相分配。

带溶剂：能和欲提取的生物物质形成复合物而易溶于溶剂中，此复合物在一定条件下又容易分解。

乳化：一种液体成细小液滴（分散相）分散在另一不相混合的液体（连续相）中形成的分散体系的现象。

HLB：亲憎平衡值，表示表面活性剂的亲水与亲油程度的相对强弱。

三水相物理条件如何影响溶剂萃取操作？1 pH值物理萃取时，弱酸性电解质的分配系数随pH降低(即氢离子浓度增大)而增大，而弱碱性电解质则正相反。

2 温度生化产物一般在室温或较低温度下进行。

3 无机盐无机盐可使产物在水中溶解度降低，而易于转入有机溶剂中；还能减少有机溶剂在水中的溶解度。

4 带溶剂能和欲提取的生物物质形成复合物而易溶于溶剂中，此复合物在一定条件下又容易分解。

四发酵液乳化现象是如何产生的？对分离纯化产生何影响? 如何有效消除乳化现象？乳化现象产生的本质是因为表面活性物质的存在，蛋白质是引起发酵液乳化的表面活性物质。

影响：消除：1）过滤和离心分离2）加热3）稀释4）加电解质5）吸附法6）顶替法7）转型法第五-三章双水相萃取一理解概念：相图双线结构系线临界点交错分配法二双水相体系可分为哪几类？目前常用的体系有那两种？高聚物/高聚物体系（分子间斥力）聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dx）高聚物/无机盐体系（盐析作用）PEG/硫酸盐或PEG/磷酸盐三双水相萃取的影响因素有哪些？第五-四章一名词解释：液膜、流动载体液膜：是悬浮在液体中很薄的一层乳液微粒。

它能把两个组成不同而又互溶的溶液隔开，并通过渗透现象起到分离的作用。

流动载体：在膜相中加入可溶性的萃取剂，在液膜内选择性迁移待分离的物质。

二液膜的组成和分类?液膜通常是由溶剂、表面活性剂和添加剂制成。

溶剂构成膜基体；表面活性剂起乳化作用，它含有亲水基和疏水基，可以促进液膜传质速度并提高其选择性，添加剂用于控制膜的稳定性和渗透性。

三流动载体必须具备的条件？溶解性络合性载体不与膜相的表面活性剂反应四液膜萃取机理分类?单纯迁移反萃相化学反应促进迁移膜相载体输送第五-五章反胶团萃取一临界胶团浓度、反胶团临界胶团浓度：是胶团形成时所需表面活性剂的最低浓度，用CMC来表示，这是体系特性，与表面活性剂的化学结构、溶剂、温度和压力等因素有关。

反胶团：两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水基团自发地向内聚集而成的，内含微小水滴的，空间尺度仅为纳米级的集合型胶体。

二反胶团形成的条件，反胶团和胶团的比较形成条件：比较：胶团：表面活性剂的极性头朝外，疏水的尾部朝内，中间形成非极性的“核”反胶团：表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核”三影响反胶团萃取蛋白质的主要因素第五-六章 超临界流体萃取 一 超临界流体的性质超临界流体密度接近液体，溶解能力与液体相近；低黏度、高扩散系数易流动。