《生物分离工程》知识点讲解整理1/21《生物分离工程》知识点讲解整理生物分离工程第一章(绪论)生物分离工程的定义和过程生物分离工程定义(名词解释):为提取生物产品时所需的原理、方法、技术及相关硬件设备的总称,指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等提取、分离纯化、富集生物产品的过程。过程:目标产物捕获目标产物初步纯化(萃取、沉淀、吸附等方法)目标产物高度纯化和精制细胞分离三种手段:重力沉降离心沉降过滤第二章离心分离原理和方法:原理:离心沉降是在离心力的作用下发生的。单位质量的物质所受到的离心力:式:r为离心半径,即从旋转轴心到沉降颗粒的距离;《生物分离工程》知识点讲解整理2/21ω为旋转角速度;N为离心机的转数,s-1方法:(1)差速离心分级(2)区带离心(差速区带离心、平衡区带离心)离心分离设备:离心力(转速)的大小:低速离心机、高速离心机、超离心机按用途:分析性、制备性按工业应用:管式离心机、碟片式离心机实验室用以离心管式转子离心机,离心操作为间歇式悬浮液的预处理方法和目的:方法:1.加热:最简单和最廉价的处理方法。黏度、促凝聚、固体成分体积、破坏凝胶结构、增加空隙率调pH值:方法简单有效、成本低廉2.凝聚:在凝聚剂(如铝盐、铁盐、石灰和NaCl)作用下,细胞蛋白质等胶体去稳定,并聚集成1mm大小的凝聚块的过程。(机理:破坏双电层,水解后胶体吸附,氢键结合等)3.絮凝:在絮凝剂高分子聚合电解质的作用下,胶体颗粒和聚合电解质交连成网,形成10mm大小的絮凝团过程。(机理:絮凝剂主要起和电荷、桥架和网络作用)《生物分离工程》知识点讲解整理3/214.惰性助滤剂:一种颗粒均匀、质地坚硬的粒状物质,用于扩大过滤表面的适应范围,减轻细小颗粒的快速挤压变形和过滤介质的堵塞。(使用方法:预涂层;按一定比率混合。助滤剂种类:硅藻土、纤维素、未活化的炭、炉渣、重质碳酸钙等。)目的:提高过滤速度和过滤质量是过滤操作的目标。各种细胞破碎技术原理和优缺点:原理:许多生物产物在细胞培养过程保留在细胞内,需破碎细胞,使目标产物选择性地释放到液相。破碎的细胞或其碎片去除后,上清液用于进一步的分离纯化。细胞破碎技术分为:机械破碎法、化学法、物理渗透法机械法和化学法的比较机械破碎法缺点:A、高能、高温、高噪音、高剪切力,易使产品变性失活;B、非专一性,胞内产物均释放,分离纯化困难;C、细胞碎片大小不一,难分离。化学破碎法缺点:A、费用高;B、化学或生化试剂的添加引起新的污染;C、破碎速度低,效率差,一般只有有限的破碎,常与机械法连用。《生物分离工程》知识点讲解整理4/21物理渗透法优点:条件比较温和,有利于目标产物的高活力释放回收。缺点:破碎效率较低、产物释放速度低、处理时间长、不适于大规模细胞破碎,局限于实验室规模的小批量使用。包含体的解决方法(一般步骤):(一)包含体的分离纯化(二)包含体溶解(可溶性变性、还原蛋白质)(三)变性蛋白质的复性和重新氧化(四)蛋白质一般的分离纯化第三章沉淀的概念与结晶的区别:沉淀:沉淀是物理环境的变化引起溶质溶解度降低、生成固体凝聚物的现象。具有浓缩与分离的双重作用。联系:在本质上都是新相析出的过程,主要是物理变化。区别:结晶为同类分子或离子以有规则排列形式析出;沉淀为不定形的固体颗粒,构成成分复杂,纯度低。蛋白质表面性质:1.蛋白质表面由不均匀分布的荷电基团形成的荷电区、亲水区和疏水区构成。《生物分离工程》知识点讲解整理5/212.蛋白质水溶液呈胶体性质3.使蛋白质形成稳定的胶体溶液、凝聚沉淀的因素:水化层和双电层影响盐析的因素:无机盐(种类、浓度)、温度和pH值硫酸铵盐析的特点:价格便宜、溶解度大且受温度影响很小、能稳定蛋白质(酶)。几种沉淀的方法和优缺点:(盐析沉淀、等电点沉淀、有机溶剂沉淀、热沉淀的原理和优缺点)1.盐析沉淀原理蛋白质溶液的离子强度增大时,蛋白质表面的双电层厚度降低,静电排斥作用减弱。盐离子的水化作用使蛋白质表面疏水区附近的水化层脱离蛋白质,暴露出疏水区域,增大了蛋白质表面疏水区之间的疏水相互作用,容易发生凝集,进而沉淀。优点:盐析广泛应用于各类蛋白质的初步纯化和浓缩。在某些情况下还可用于蛋白质的高度纯...
