第一篇：食品分離技術(shù)

食品分離技術(shù)的現(xiàn)狀及研究進(jìn)展 分離操作在食品工業(yè)中的作用

隨著食品工業(yè)的發(fā)展，化工單元操作不斷向食品工業(yè)滲透并在食品加工領(lǐng)域內(nèi)實(shí)踐和提高，形成了適應(yīng)食品加工特殊要求的新的單元操作。由于食品加工所用的動(dòng)植物性原料幾乎都為固態(tài)和液態(tài)，為了使固體和液體原料成為多種美味可口、營(yíng)養(yǎng)豐富的食品，首先必須提取其精華，揚(yáng)棄其糟粕，分離出不同成分并組合成不同種類的制品。同時(shí)為了做到有益無(wú)毒，風(fēng)味別致，又必須反復(fù)提純和精制。因此分離操作已在食品工業(yè)中占有相當(dāng)重要的地位，研究分離技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用，對(duì)食品加工的科學(xué)化具有重要意義[1]。

食品分離技術(shù)在食品工業(yè)中具有相當(dāng)重要的地位。其重要性表為以下幾個(gè)方面:(1)食品分離技術(shù)是食品工業(yè)的基礎(chǔ)[2]。絕大多數(shù)食品工業(yè)都分離不開(kāi)食品分離技術(shù)，其中不少行業(yè)都是以分離工程為主要生產(chǎn)工序的。例如植物油的提取，淀粉的分離，糖制品的分離以及精練提純等等。(2)食品分離技術(shù)能提高食品原料的綜合利用程度。在食品加工工程中運(yùn)用分離技術(shù)可以有效的利用食品原料中的各種成分，提高原料的綜合利用程度，就提高了食品原料的利用價(jià)值。例如采用有效的分離方法可以從茶葉下腳料中分離出茶多酚、茶堿等，從柑橙中分離甘橙油、果膠等，使原料利用率大為增值。制糖行業(yè)中色譜分離技術(shù)的應(yīng)用使得產(chǎn)糖率大大提高。(3)食品分離技術(shù)能保持和改進(jìn)食品的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味。采用現(xiàn)代分離技術(shù)可以將一些需在高溫下完成的工藝改為在常溫下進(jìn)行，這樣就可以大大地改善食品的色、香、味及營(yíng)養(yǎng)。如用膜分離技術(shù)代替常規(guī)的蒸發(fā)濃縮和真空濃縮咖啡、果汁、茶汁等[3-4]。

(4)食品分離技術(shù)使產(chǎn)品符合食品衛(wèi)生要求。食品分離技術(shù)包括提取原料中的有益組分和去除其中的有害成分。如花生、玉米等油制品易受黃曲霉污染而產(chǎn)生黃曲霉素，所以在加工過(guò)程中必須用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵淙コ?。?）現(xiàn)代食品分離技術(shù)能改變食品行業(yè)的生產(chǎn)面貌?，F(xiàn)代分離技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用，往往可以使行業(yè)的生產(chǎn)面貌大為改觀。例如過(guò)去利用太陽(yáng)能將海水濃縮后結(jié)晶制食鹽，如今利用食品分離技術(shù)制食鹽，使得整個(gè)行業(yè)生產(chǎn)面貌大大改觀。2 食品工業(yè)中的分離操作方法

分離技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要作用，并且與我們的日常生活息息相關(guān)，同時(shí)分離機(jī)技術(shù)也在不斷促進(jìn)其它學(xué)科的發(fā)展[5]。由于采用了有效的分離技術(shù)，能夠分離和提純較純的物質(zhì)，大大的推進(jìn)了化學(xué)學(xué)科的發(fā)展。又由于各種層析技術(shù)、超離心技術(shù)和電泳技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使生物化學(xué)等生命科學(xué)得到了迅猛的發(fā)展。

分離操作包括機(jī)械分離和傳質(zhì)分離兩大類，機(jī)械分離是指被分離的混合物由多于一相的物料所組成，分離設(shè)備只是簡(jiǎn)單地將混合物進(jìn)行相分離，它屬于非均相物系的分離，如沉降，過(guò)濾等。另一種分離操作是指依靠組分的擴(kuò)散和傳質(zhì)來(lái)完成的分離過(guò)程，故又稱擴(kuò)散分離或傳質(zhì)分離[6]。如蒸餾，吸收，萃取或膜分離等，適用于多組分均相混合物的分離以及非均相混合物的分離[7]。3 傳統(tǒng)的機(jī)械分離技術(shù)

在食品工業(yè)中，經(jīng)常會(huì)遇到需要將懸浮液或乳濁液中的兩相加以分離。即全部或部分地將這種非均相系的分散介質(zhì)和分散質(zhì)相分開(kāi)。如奶油的制取，葡萄糖品體食品的獲得，以及澄清果蔬汁的制取都是兩相分離結(jié)果。3.1過(guò)濾

過(guò)濾過(guò)程是指分散介質(zhì)相對(duì)于分散質(zhì)的遷移過(guò)程。過(guò)濾操作的基本原理是利用一種能將懸浮固體微粒截留而使液體自由通過(guò)的多孔介質(zhì)，達(dá)到懸浮液中固體與液體分離的目的。此多孔介質(zhì)稱為過(guò)濾介質(zhì)。因此過(guò)濾只適用于懸浮液。

過(guò)濾設(shè)備在食品工業(yè)上的應(yīng)用非常廣泛:(1)作為一般固一液系的分離手段:如蔗掂榨汁中會(huì)有許多固形雜質(zhì)，除用澄清法外還須過(guò)濾精制。在食用油的浸取與精煉上，用板框壓濾機(jī)，箱式壓濾機(jī)和加壓葉濾機(jī)等設(shè)備可除去種子碎片和組織細(xì)胞，還可用于油類脫色后濾去漂白土等[8];(2)作為澄清設(shè)備:如對(duì)啤酒，葡萄酒，果汁，搪漿等用陶質(zhì)管濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾澄清。如制品含有極細(xì)固體微?；虺誓z泥狀，則過(guò)濾時(shí)一般以預(yù)授形式應(yīng)用助濾劑或?qū)⒅鸀V劑加人漿液中混合后再送人過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾;(3)用過(guò)濾法除去微生物:管濾機(jī)常用于葡萄酒、啤酒和果汁的過(guò)濾以降低微生物的數(shù)目。3.2沉降

沉降過(guò)程是分散質(zhì)相對(duì)于分散介質(zhì)的相對(duì)遷移過(guò)程。在重力場(chǎng)中:使混合物中密度不同的兩相獲得分離的操作，稱重力沉降。根據(jù)分散質(zhì)集態(tài)的不同，可分為懸浮液沉降和乳濁液沉降。

實(shí)現(xiàn)重力沉降分離的設(shè)備稱為沉降器，按操作方式可分為間歇式，半連續(xù)式和連續(xù)式，無(wú)論是何種方式的沉降器，其生產(chǎn)能力Q都取決于沉降面積和沉降速度的乘積，而與沉降器的高度無(wú)關(guān)。故現(xiàn)代化的沉降器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都是截面大，高度低[9]。

沉降在食品工業(yè)中的應(yīng)用主要有三個(gè)方面：(1)以澄清為目的。如果汁、酒類等制品的澄清處理以除去懸浮液中的混濁雜質(zhì)。(2)以增稠為目的。如淀粉制造，首先利用沉降達(dá)到懸浮液的沉淀增濃。(3)以分級(jí)或分離為目的利用同一物質(zhì)的粒徑或不同物質(zhì)粒子的密度不同而使它們得到分離故沉降也是食品加工的常見(jiàn)手段。4 新型的分離技術(shù)

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展導(dǎo)致了對(duì)分離技術(shù)的要求越來(lái)越高，分離的難度也越來(lái)越大[10]。特別是隨著各種天然資源的不斷開(kāi)采使用，含有用物質(zhì)的資源逐步減少，迫使人們從含量較少的資源中去分離、提取有用物質(zhì)。所有這些，促進(jìn)了分離技術(shù)的不斷發(fā)展，舊的分離方法不斷改進(jìn)完善，新的分離方法不斷發(fā)現(xiàn)，如近幾十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一些新型傳質(zhì)分離技術(shù)，如膜分離技術(shù)，超臨界萃取技術(shù)及泡沫吸附分離技術(shù)等已引起了食品工業(yè)界的重視并已嶄露頭角[11]。4.1 膜分離技術(shù)

反滲透、超濾、微濾、電滲析這四大過(guò)程在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟，已有大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，形成了相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，有許多商品化的產(chǎn)品可供不同用途使用[12]。（1）反滲透是利用反滲透膜(一般為均質(zhì)膜或表面致密的復(fù)合膜)選擇地透過(guò)溶劑的性質(zhì)，對(duì)溶液施加壓力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過(guò)膜而從溶質(zhì)中分離出來(lái)的過(guò)程，這種技術(shù)可用于海水淡化、果蔬汁的濃縮、茶葉抽提液的濃縮等[13]。

（2）超濾應(yīng)用孔徑為10一ZOOA的超濾膜來(lái)過(guò)濾含有大分子或微細(xì)粒子的溶液，使之從溶液中分離的過(guò)程。與反滲透不同的是小分子溶質(zhì)與溶劑一起通過(guò)超濾膜[14]。這種分離過(guò)程可用于果蔬汁的濃縮和澄清、天然色素和食品添加劑的分離和濃縮、奶的分離和濃縮、酒和醋的澄清與提純等。

（3）微濾以孔徑小于10四的多孔膜過(guò)濾含有微粒的溶液將微粒從溶液中除去。可用于食糖的精制、澄清、過(guò)濾及啤酒的冷過(guò)濾除菌等。

（4）實(shí)質(zhì)上，電滲析可以說(shuō)是一種除鹽技術(shù)，因?yàn)楦鞣N不同的水（包括天然水、自來(lái)水、工業(yè)廢水）中都有一定量的鹽分，而組成這些鹽的陰、陽(yáng)離子在直流電場(chǎng)的作用下會(huì)分別向相反方向的電極移動(dòng)[15]。如果在一個(gè)電滲析器中插入陰、陽(yáng)離子交換膜各一個(gè)，由于離子交換膜具有選擇透過(guò)性，即陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子自由通過(guò)，陰離子交換膜只允許陰離子以通過(guò)，這樣在兩個(gè)膜的中間隔室中，鹽的濃度就會(huì)因?yàn)殡x子的定向遷移而降低，而靠近電極的兩個(gè)隔室則分別為陰、陽(yáng)離子的濃縮室，最后在中間的淡化室內(nèi)達(dá)到脫鹽的目的。

膜分離共同的優(yōu)點(diǎn)是：①節(jié)約能源；②在常溫下進(jìn)行，特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理，能夠防止食品品質(zhì)的惡化和營(yíng)養(yǎng)成分及香味物質(zhì)的損失；③ 食品的色澤變化小，能保持食品的自然狀態(tài)；④設(shè)備體積小且構(gòu)造簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，效率較高；⑤適用范圍廣，有機(jī)物和無(wú)機(jī)物都可濃縮，可用于分離、濃縮、純化、澄清等工藝。

膜分離的缺點(diǎn)是：①產(chǎn)品被濃縮的程度有限；②有時(shí)其適用范圍受到限制，因加工溫度、食品成分、pH、膜的耐藥性、膜的耐溶劑性等的不同，有時(shí)不能使用分離膜；③ 規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)較低，一般需與其他工藝相結(jié)合[16]。

由于膜分離過(guò)程不需要加熱，可防止熱敏物質(zhì)失活、雜茵污染，無(wú)相變，集分離、濃縮、提純、殺菌為一體，分離效果高，操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，特別適合食品工業(yè)的應(yīng)用[17]。4.2 超臨界萃取技術(shù)

超臨界萃取是利用超臨界流體這種在臨界點(diǎn)附近具有特殊性能的物質(zhì)作為溶劑進(jìn)行萃取的一種分離方法。超臨界流體是指超過(guò)臨界溫度與臨界壓力的氣體[18]。如果某種氣體處于臨界溫度以上，無(wú)論壓力多高，也不能液化，仍然是氣體，這時(shí)稱此氣體是超臨界流體。超臨界流體具有這樣的物理性質(zhì):其密度與液體較接近，粘度和自擴(kuò)散能力卻接近于氣體。因此超臨界流體對(duì)液體、固體物質(zhì)的溶解度與液體溶劑相接近，且在臨界點(diǎn)附近，壓力和溫度的微小變化會(huì)引起其溶解能力的極大變化[19]。利用超臨界流體的這些特性，通過(guò)改變溫度或壓力可在近臨界點(diǎn)附近實(shí)現(xiàn)萃取劑與待分離物質(zhì)的分離。

(1)由于在臨界點(diǎn)附近，流體溫度或壓力的微小變化會(huì)引起溶解能力的極大變化，這種極強(qiáng)的選擇性對(duì)分離溶解度相接近的兩種成分非常有利，且萃取后溶劑與溶質(zhì)的分離很容易。

(2)由于超臨界流體具有與液體相接近的溶解能力，同時(shí)它又保持了氣體所具有的傳遞性，這種具有液體與氣體雙重性能的流體能使傳質(zhì)很快地達(dá)到平衡，有利于高效分離的實(shí)現(xiàn)。

(3)超臨界流體如CO2(Tc=31.1℃，Pc=7.38Mp)適合于食品工業(yè)中一些熱敏性物質(zhì)的萃取。

當(dāng)然，超臨界萃取的缺點(diǎn)是設(shè)備和操作都要求在高壓下進(jìn)行，設(shè)備投資費(fèi)用高。在食品工業(yè)方面，利用超臨界萃取技術(shù)可從咖啡豆和茶葉中脫除咖啡因，還可用于提取啤酒花中的有用成分及從煙草中脫除尼古丁等。超臨界流體萃取技術(shù)作為一種新的分離技術(shù)，正越來(lái)越受到人們的重視，將在各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用[20]。4.3 泡沫吸附分離技術(shù)

泡沫分離是根據(jù)表面吸附的原理，借助鼓泡使溶液中的表面活性物質(zhì)聚集在氣-液界面，隨氣泡上浮至溶液主體上方，形成泡沫層，將泡沫和液相主體分開(kāi)，從而達(dá)到濃縮表面活性物質(zhì)（在泡沫層），凈化液相主體的目的。從液相主體中濃縮分離的既可以是表面活性物質(zhì)，也可以是能與表面活性物質(zhì)相互親和的任何溶質(zhì)，比如金屬陽(yáng)離子、蛋白質(zhì)、酶、染料等等。另外，一些固體粒子（沉淀微?；虻V石小顆粒），也可以被表面活性物質(zhì)吸附，從溶液中分離出來(lái)。

泡沫吸附分離技術(shù)是近幾十年發(fā)展比較快的的新興分離技術(shù)，通常把凡是利用氣體在溶液中鼓泡，以達(dá)到分離或濃縮的這類方法，總稱為泡沫分離技術(shù)[21]。泡沫分離必須具備兩個(gè)基本條件，首先，所需分離的溶質(zhì)應(yīng)該是表面活性物質(zhì)，或者是可以和某些活性物質(zhì)相絡(luò)合的物質(zhì)，它們都可以吸附在氣-液界面上；其次，富集質(zhì)在分離過(guò)程中借助氣泡與液相主體分離，并在塔頂富集。因此，它的傳質(zhì)過(guò)程在鼓泡區(qū)中是在液相主體和氣泡表面之間進(jìn)行，在泡沫區(qū)中是在氣泡表面和間隙液之間進(jìn)行。所以，表面化學(xué)和泡沫本身的結(jié)構(gòu)和特征是泡沫分離的基礎(chǔ)[22]。

隨著人們對(duì)環(huán)境污染的日益重視，要求治理污染的呼聲越來(lái)越高，政府對(duì)企業(yè)污染的控制也越來(lái)越嚴(yán)格，泡沫分離技術(shù)作為一種新興的分離技術(shù)，越來(lái)越受到人們廣泛的關(guān)注，它的優(yōu)點(diǎn)就在于適合低濃度的分離回收，能在很低濃度下十分有效地除去表面活性物質(zhì)；設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少、能耗小，并且操作方便。5 分離技術(shù)的展望

目前，各種新型分離技術(shù)比傳統(tǒng)分離法已有了突破性進(jìn)展，這對(duì)于進(jìn)一步提純功能性食品成分，開(kāi)發(fā)功能性產(chǎn)品，更大限度地發(fā)揮銀杏資源優(yōu)勢(shì)具有推動(dòng)作用。隨著高精度、高靈敏度分析技術(shù)的應(yīng)用，天然產(chǎn)物活性成分的提取純化和結(jié)構(gòu)鑒定尤其是在產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域顯示了更為廣闊的前景，同時(shí)這也促進(jìn)了植物有效物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、藥理、藥效等方面的深入研究。銀杏葉加工集成優(yōu)化工藝的探究，微量天然產(chǎn)物成分的高效快速高純分離和鑒定的集成系統(tǒng)技術(shù)的建立，都將提高銀杏葉及其特色藥用資源的利用率，有利于實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)勢(shì)向技術(shù)優(yōu)勢(shì)的轉(zhuǎn)化，從而產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益[23]。分離操作在食品加工中占有非常重要的地位。分離技術(shù)的發(fā)展方興未艾，研究掌握各種分離技術(shù)的原理和技術(shù)，尤其是一些新叮的傳質(zhì)分離技術(shù)可以提高現(xiàn)有的分離技術(shù)冰平，是一項(xiàng)非常重要的工作，對(duì)食品加工的科學(xué)化具有重要的意義。

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第二篇：分子分離技術(shù)

目錄

摘要................................................1 關(guān)鍵詞..............................................1 1 前言..............................................1 2 傳統(tǒng)分離方法......................................2 3 現(xiàn)代分離方法......................................3 3.1 色譜方法.......................................................................................3 3.2 電泳技術(shù)及其它...........................................................................6 展望..............................................8 參考文獻(xiàn)............................................9

生物大分子分離技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

姓名：陳紹勇

學(xué)號(hào)：20124016016

專業(yè)：動(dòng)物學(xué) 摘要: 生物大分子包括多肽、酶、蛋白質(zhì)、核酸(DNA 和RNA)以及多糖等。生物大分子分離技術(shù)是生命科學(xué)研究中的關(guān)鍵技術(shù)之一。當(dāng)前, 各學(xué)科之間的交叉滲透為生物大分子分離技術(shù)的發(fā)展提供了更多的契機(jī)。對(duì)以沉淀、透析、超濾和溶劑萃取為代表的傳統(tǒng)分離技術(shù), 以及色譜, 電泳等現(xiàn)代分離技術(shù)的發(fā)展概況、原理、特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)行了綜述。并結(jié)合生命科學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀, 展望了生物大分子分離技術(shù)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞: 生物大分子,傳統(tǒng)分離方法,現(xiàn)代分離方法 1 前言

生物大分子包括多肽、酶、蛋白質(zhì)、核酸(DNA和RNA)以及多糖等。生命科學(xué)的發(fā)展給生物大分子分離技術(shù)提出了新的要求。各種生化、分子研究都要求得到純的, 以及結(jié)構(gòu)和活性完整的生物大分子樣品, 這就使得其分離技術(shù)在各項(xiàng)研究中起著舉足輕重的作用。對(duì)生物大分子分離技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)也就應(yīng)運(yùn)而生。而且隨著各學(xué)科之間的交叉滲透, 材料化學(xué)、自動(dòng)化技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展也為生物大分子分離技術(shù)的發(fā)展提供了更多的契機(jī)。生物大分子的制備具有如下主要特點(diǎn): 生物材料的組成極其復(fù)雜;許多生物大分子在生物材料中的含量極微, 分離純化的步驟繁多, 流程長(zhǎng);許多生物大分子一旦離開(kāi)了生物體內(nèi)的環(huán)境就極易失活(因此分離過(guò)程中如何防止其失活, 就是生物大分子提取制備最困難之處);生物大分子的制備幾乎都是在溶液中進(jìn)行的, 溫度、pH 值、離子 強(qiáng)度等各種參數(shù)對(duì)溶液中各種組成的綜合影響, 很難準(zhǔn)確估計(jì)和判斷[1]。這些都要求生物大分子的分離技術(shù)以此為依據(jù), 突破這些難點(diǎn), 優(yōu)化分離程序, 以獲得符合要求的生物大分子樣品。傳統(tǒng)分離方法

常用的傳統(tǒng)生物大分子分離方法有沉淀、透析、超濾和溶劑萃取等。它們都是一些較早就建立起來(lái)的分離方法, 至今仍然被廣泛應(yīng)用。如在蛋白質(zhì)領(lǐng)域, 應(yīng)用鹽析法使蛋白質(zhì)沉淀出來(lái)已有80 多年的歷史。其突出的優(yōu)點(diǎn)是成本低, 不需要特別昂貴的設(shè)備;操作簡(jiǎn)單、安全;對(duì)許多生物活性物質(zhì)具有穩(wěn)定作用[2]。該法雖然分辨能力不高,但在粗級(jí)分離中仍然被經(jīng)常采用。有機(jī)溶劑沉淀法也是較早使用的沉淀方法之一。有機(jī)溶劑對(duì)于許多蛋白質(zhì)、核酸、多糖和小分子生化物質(zhì)都能產(chǎn)生沉淀作用。其引起沉淀的主要原因在于改變介質(zhì)的介電常數(shù), 以及類似鹽析的爭(zhēng)奪水化水現(xiàn)象[2]。等電點(diǎn)沉淀法利用具有不同等電點(diǎn)的兩性電解質(zhì), 在達(dá)到電中性時(shí)溶解度最低, 易發(fā)生沉淀, 從而實(shí)現(xiàn)分離的方法。氨基酸、蛋白質(zhì)、酶和核酸都是兩性電解質(zhì), 可以利用此法進(jìn)行初步的沉淀分離, 此法主要用于在分離純化流程中去除雜蛋白[3], 而不用于沉淀目的物。非離子型多聚物是20 世紀(jì)60 年代發(fā)展起來(lái)的一類重要的沉淀劑, 它們具有很強(qiáng)的親水性和較大的溶解度, 在溶液中可通過(guò)空間位置排斥作用使生物大分子、病毒和細(xì)菌等聚集沉淀。該法溫和的操作條件和較高的沉淀效能, 使得其經(jīng)常被用于細(xì)菌、病毒、核酸和蛋白質(zhì)的分離, 其中應(yīng)用最多的多聚物是聚乙二醇[4,5]。

自Thomas Graham 1861 年發(fā)明透析方法至今已有140 多年, 透析已 成為生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中最簡(jiǎn)便最常用的分離純化技術(shù)之一, 在生物大分子的制備過(guò)程中, 除鹽、少量有機(jī)溶劑、生物小分子雜質(zhì)和濃縮樣品等都要用到透析的技術(shù), 同時(shí)半透膜的材料也更加多樣化、透析方式也更加豐富。超濾是一種加壓膜分離技術(shù), 自20 世紀(jì)20 年代問(wèn)世后, 直至60 年代以來(lái)其發(fā)展迅速, 很快由實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的分離手段發(fā)展成重要的工業(yè)單元操作技術(shù)[6]。超濾作為一種高效分離技術(shù), 廣泛用于含有各種小分子溶質(zhì)的各種生物大分子的脫鹽、濃縮和分級(jí)分離。溶劑萃取法(是用一種溶劑將產(chǎn)物自另一種溶劑(如水)中提取出來(lái), 以達(dá)到濃縮和提純的目的)是20世紀(jì)40 年代興起的一項(xiàng)化工分離技術(shù), 并很快應(yīng)用到了生物分子的提取和分離上。最初是用于抗生素、有機(jī)酸、維生素等生物小分子的提取。最近幾十年來(lái)隨著與其它技術(shù)的結(jié)合而產(chǎn)生了一系列新的分離技術(shù), 如逆膠束萃取、超臨界萃取、液膜萃取等, 可以用于生物大分子如核酸、蛋白質(zhì)、多肽等的提取和精制?，F(xiàn)代分離方法 3.1 色譜方法

1903 年俄國(guó)植物學(xué)家Tswett, 在一填有碳酸鈣的玻璃柱中注入用石油醚萃取的植物色素, 在室溫下展層, 得到不同的色素區(qū)帶, 后來(lái)稱之為色譜[7]。色譜分離又稱層析。最初, 層析技術(shù)并未得到關(guān)注。20 世紀(jì)50 年代, 氣液層析得到發(fā)展, 并在石油、化工、制藥等領(lǐng)域得到應(yīng)用。到60 年代, 由于開(kāi)發(fā)出適用于生物物質(zhì)分離純化的層析固定相, 層析技術(shù)才被用于生物物質(zhì)的分離純化并得到迅速發(fā)展[7]。至今, 已有豐富的色譜技術(shù)被用于生物大分子的分離。液相色譜法是分析化學(xué)中發(fā)展最快, 應(yīng)用最廣的分析方法, 它在許多領(lǐng)域成為必不可少的手段,其中高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)更是以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)占據(jù)突出地位。HPLC 用于生物化學(xué)樣品分析始于20 世紀(jì)70年代中期, 80 年代針對(duì)生命科學(xué)領(lǐng)域分離和制備而設(shè)計(jì)的生物色譜填料為HPLC 在生命科學(xué)研究領(lǐng)域的地位奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);90 年代, 隨著生物醫(yī)藥研究與開(kāi)發(fā)的迅速發(fā)展, 各種類型的高通量及手性色譜柱紛紛出現(xiàn)[8]。HPLC 是目前最通用、最有力和最多能的層析形式, 在生物大分子的分離分析中,HPLC 分離模式主要有反相色譜（RPC), 空間排阻色譜(SEC), 離子交換色譜(IEC), 疏水作用色譜(HIC), 親和色譜(AC)等。反相液相色譜柱效高、分離能力強(qiáng)、重復(fù)性好、操作簡(jiǎn)便、保留機(jī)理清楚, 是液相色譜分離模式中使用最為廣泛的一種。它與多數(shù)其它形式的層析不同之處在于固定相基本上是惰性的, 固定相與被分離物之間只可能有疏水作用。它吸引人的地方在于流動(dòng)相的小小變化, 例如加入鹽, 改變pH 或有機(jī)溶劑的量就能成功地影響分離特性。它在20 世紀(jì)50 年代就已用于許多有機(jī)小分子的分離和分析,80 年代后逐步應(yīng)用于生物大分子如蛋白質(zhì)、多肽、核酸的鑒定,并用于制備規(guī)模的分離[8]。半個(gè)世紀(jì)前, 隨著交聯(lián)聚苯乙烯的出現(xiàn)和發(fā)展, 離子交換色譜成為一種重要的分離工具。離子交換色譜的填料及含鹽的緩沖流動(dòng)相系統(tǒng)類似于蛋白質(zhì)穩(wěn)定存在的生理?xiàng)l件, 有利于保持生物分子的活性和構(gòu)象。因此, 它在解決生物學(xué)中許多難于分離的問(wèn)題上起到了重大作用。隨著HPLC 的飛速發(fā)展, 以及各種新型離子交換材料的出現(xiàn), 離子交換色譜在氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸、有機(jī)酸、糖類及藥物等方面的應(yīng)用越來(lái)越廣?？臻g排阻色譜所用 的固定相是具有一定孔徑范圍的多孔性物質(zhì)凝膠, 是按溶質(zhì)分子大小進(jìn)行分離的色譜技術(shù), 又稱尺寸排阻色譜或凝膠色譜。按流動(dòng)相類型不同分為凝膠滲透色譜和凝膠過(guò)濾色譜。十多年來(lái)該法在凝膠制備, 儀器技術(shù)性能, 數(shù)據(jù)處理和理論研究上取得的進(jìn)展, 促進(jìn)了該技術(shù)在許多領(lǐng)域的應(yīng)用。親和層析是60 年代發(fā)展起來(lái)的一種高效、快速的分離純化技術(shù)。它是一種利用生物大分子能夠通過(guò)范德華力、疏水力、空間和靜電相互作用,與配體特異、可逆地結(jié)合在一起的生物學(xué)特性, 從復(fù)雜的生物樣品中分離得到目標(biāo)產(chǎn)物的液相色譜技術(shù)。親和層析容量大, 選擇性強(qiáng), 分離效率高, 且對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的生物活性起到一定的保護(hù)作用, 最先被用于酶的純化, 現(xiàn)在已廣泛地用于核苷酸、核酸、免疫球蛋白、膜受體、細(xì)胞器甚至完整細(xì)胞的純化[3]。科學(xué)的發(fā)展使得分離分析的對(duì)象越來(lái)越復(fù)雜,從而提高了對(duì)分離分析技術(shù)的要求, 促進(jìn)了各種新技術(shù)的發(fā)展。二維液相分離方法, 二維液相分離/ 質(zhì)譜分析方法等多種自動(dòng)化二維系統(tǒng)均得到了開(kāi)發(fā)利用, 如Lundell 和Markides采用離子交換和反相色譜二維液相模式分離了復(fù)雜生物樣品中的肽;Bushey 和Jorgenson設(shè)計(jì)了用陽(yáng)離子交換和體積排除分離模式的自動(dòng)化二維系統(tǒng)等。HPLC 與光譜或波譜技術(shù)的在線聯(lián)用也成為了解決復(fù)雜樣品體系的有力手段。目前最常用最有效的是高效液相色譜-質(zhì)譜(mass spectroscopy, MS)聯(lián)用技術(shù), 高效液相色譜-核磁共振(nuclear magnetic resonance spectroscopy, NMR)等也在研究開(kāi)發(fā)中。與此同時(shí),快速分離技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展, 在20 世紀(jì)70 和80 年代需要1h 分離的樣品現(xiàn)在可能只要幾分鐘甚至幾秒鐘即可完成, 有關(guān)快速HPLC 及其應(yīng)用也多有報(bào)道, 如Unger 等最早 采用緩沖溶液鹽濃度梯度, 以4mL/min 流速在2.5min 內(nèi)分離了8 種蛋白質(zhì)。近年來(lái), 隨著生物技術(shù)和醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展, 傳統(tǒng)的分離手段已經(jīng)不能滿足對(duì)大量樣品高純度分離的要求, 液相制備色譜的發(fā)展研究為解決實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題帶來(lái)希望。20 世紀(jì)70 年代初開(kāi)發(fā)出的模擬移動(dòng)床色譜具備分離能力強(qiáng),設(shè)備體積小,投資成本低, 便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制并特別有利于分離熱敏性及難以分離的物系等優(yōu)點(diǎn), 在制備色譜技術(shù)中最適含用于進(jìn)行連續(xù)性大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn), 其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大, 已出現(xiàn)采用該技術(shù)分離氨基酸、單克隆抗體和蛋白質(zhì)的研究[17]。超臨界流體色譜(supercritical fluid chromatography,(SFC)是以超臨界流體(supercritical fluid, SF)作為流動(dòng)相的一種新穎的色譜技術(shù), 具有分析速度快、選擇性好、分離效率高、分析條件溫和等優(yōu)點(diǎn),可分析氣相色譜不宜分析的高沸點(diǎn)、高分子量、低揮發(fā)性和熱不穩(wěn)定試樣, 又比高效液相色譜有更快的分析速度和更高的柱效。自60 年代起逐漸出現(xiàn)一些有關(guān)該技術(shù)的研究報(bào)道。超臨界流體色譜應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛, 可用于分離分析熱敏性物質(zhì)、非揮發(fā)性高分子、生物大分子、極性物質(zhì)和手性對(duì)映體等。目前, SFC 與MS、FT-IR(fourier transform infraredspectrometer, 傅里葉變換紅外光譜儀)、NMR等聯(lián)用技術(shù)也逐漸得到開(kāi)發(fā)。

3.2 電泳技術(shù)及其它

電泳現(xiàn)象于1808 年被發(fā)現(xiàn), 在1937 年由瑞典科學(xué)家Tiselius A 首次將其作為一種分離技術(shù)所應(yīng)用。隨著電泳支持物的改進(jìn), 電泳條件的完善,區(qū)帶電泳、等電聚焦電泳、雙向電泳等技術(shù)逐漸建立起來(lái)。同時(shí), 在 電泳模式上也有了極大的發(fā)展, 先后出現(xiàn)了圓盤電泳、垂直板電泳、脈沖電泳等, 電泳分辨率也隨之得到提高。1956 年Smithies 和Poulik最早引入雙向電泳技術(shù), 他們將紙電泳和淀粉凝膠電泳結(jié)合起來(lái)分離血清蛋白, 隨后雙向電泳技術(shù)得到很快的發(fā)展。目前所應(yīng)用的雙向電泳體系由O’Farrell 等于1975 年發(fā)明, 第一向?yàn)榈入娋劢闺娪? 第二向?yàn)樽冃跃郾０纺z電泳。這是目前唯一能將數(shù)千種蛋白質(zhì)同時(shí)分離與展示的分離技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展對(duì)開(kāi)展“蛋白質(zhì)組”的研究具有重要意義。同時(shí),針對(duì)雙向電泳技術(shù)的某些缺陷, 相應(yīng)的改進(jìn)技術(shù)也得以應(yīng)用, 如窄范圍pH 膠條的使用, 膠上差示電泳(differential in-gel electrophoresis, DIGE)技術(shù)。然而, 由于蛋白質(zhì)二維凝膠分離、染色體轉(zhuǎn)移等環(huán)節(jié)操作困難, 且十分費(fèi)時(shí), 已被公認(rèn)為是蛋白質(zhì)組研究的技術(shù)“瓶頸”。因此, 發(fā)展快速、高效、高通量、在線的分離監(jiān)督方法已成為蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重大科學(xué)問(wèn)題之一。誰(shuí)率先取得突破, 誰(shuí)將占據(jù)蛋白質(zhì)組學(xué)研究的有利地位。毛細(xì)管電泳(capillary electrophoresis, CE)是20世紀(jì)80 年代初期迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型分離分析技術(shù), 是經(jīng)典電泳技術(shù)和現(xiàn)代微柱分離有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。與傳統(tǒng)的分離方法相比, CE 具有分離效率高、分析速度快、樣品及試劑用量少等特點(diǎn), 使其成為極為有效的分離技術(shù), 廣泛應(yīng)用于分離蛋白質(zhì)、糖類、核酸等多種物質(zhì)。目前, 不同分離模式的毛細(xì)管電泳技術(shù)已成為最重要的生物樣品分離分析手段, 如毛細(xì)管區(qū)帶電泳、毛細(xì)管膠束電動(dòng)色譜、毛細(xì)管凝膠電泳、毛細(xì)管等速電泳、毛細(xì)管等電聚焦等。近來(lái), 許多有關(guān)多維毛細(xì)管電泳分離技術(shù)的設(shè)想已被提出, 有些還得到了初步的嘗試, 其分離的優(yōu)勢(shì)也 得到人們的關(guān)注[9]。毛細(xì)管電色譜(CEC)是利用電滲流或電滲流結(jié)合壓力來(lái)推動(dòng)流動(dòng)相移動(dòng)的一種液相色譜分離法。它集CE 和HPLC的優(yōu)勢(shì)與一身, 既有CE 水平的高柱效, 同時(shí)還具有HPLC 的高選擇性。近年來(lái)其應(yīng)用已引起廣泛關(guān)注。目前, 毛細(xì)管電色譜的研究主要側(cè)重于方法本身的完善和發(fā)展, 以及與質(zhì)譜等定性分析技術(shù)聯(lián)用的研究開(kāi)發(fā)。微流控芯片于20 世紀(jì)90 年代初由瑞士的Manz 和Widmer 提出, 它是通過(guò)微細(xì)加工技術(shù)將微通道、微泵、微閥、微儲(chǔ)液器、微電極、微檢測(cè)元件窗口和連接器等功能元件像集成電路一樣, 使它們集成在芯片材料上的微全分析系統(tǒng)。近10 年來(lái),隨著微制造技術(shù)和電子技術(shù)的不斷進(jìn)步, 微流控芯片得到了迅速的發(fā)展, 并成為生物樣品分離分析的重要手段和研究熱點(diǎn), 先后出現(xiàn)了毛細(xì)管電泳芯片、毛細(xì)管電色譜芯片、樣品制備和分離的集成系統(tǒng)等。展望

生命科學(xué)的發(fā)展決定了追求高效、快速、高通量、集成化的生物樣品分離分析方法必將成為未來(lái)的發(fā)展方向。分子生物學(xué)中一個(gè)眾所周知的事實(shí)是蛋白質(zhì)生物活性和功能多是在溶液中顯現(xiàn)的, 因此液相色譜的強(qiáng)大功能使得其在生命科學(xué)及其它領(lǐng)域的重要地位不會(huì)動(dòng)搖, 面對(duì)復(fù)雜體系的分離任務(wù), 它仍在不斷完善發(fā)展。芯片系統(tǒng)將不斷發(fā)展建立更多的實(shí)用體系, 開(kāi)發(fā)更廣泛的應(yīng)用價(jià)值。多通道毛細(xì)管電色譜儀器也將被開(kāi)發(fā)。對(duì)超臨界流體性質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入, 將推動(dòng)超臨界流體色譜技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。各種分離模式相結(jié)合構(gòu)成的多維分離方法也將得到進(jìn)一步的研究開(kāi)發(fā), 以實(shí)現(xiàn)將一根色譜柱上未分開(kāi)的組分在另一根柱上用不同的 分離原理加以完全分離。各種分離設(shè)備將與光譜、波譜這類提供結(jié)構(gòu)信息的儀器進(jìn)行在線連接, 建立起更多的聯(lián)用方式, 以實(shí)現(xiàn)分離, 定性定量分析一體化。

隨著生物技術(shù)成果的不斷積累和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn), 生物制品的分離與純化技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)生物高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵, 在理論和技術(shù)研究上都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。發(fā)展層析柱和凝膠過(guò)濾柱的放大技術(shù), 大規(guī)模分離過(guò)程的自動(dòng)控制,下游工程的集成優(yōu)化技術(shù)等成為工業(yè)化生產(chǎn)中的關(guān)鍵。液相色譜是工業(yè)生產(chǎn)上常用的有效方法,而模擬移動(dòng)床色譜和徑向色譜等將在生物工程領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。在研究和完善一些適用于生化工程的新型分離技術(shù)的同時(shí), 進(jìn)行各種分離技術(shù)的高效集成化, 可以達(dá)到提高產(chǎn)品收率、降低過(guò)程能耗和增加生產(chǎn)效益的目標(biāo)。在這個(gè)各學(xué)科快速發(fā)展, 并相互影響的時(shí)代,生物大分子分離技術(shù)必將不斷的推陳出新, 以更加方便、高效、快捷的方式應(yīng)用于科研和生產(chǎn)領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)

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第三篇：生化分離技術(shù)

簡(jiǎn)答題

1、凝膠色譜原理：

小分子物質(zhì)除了可在凝膠顆粒間隙中擴(kuò)散外，還可以進(jìn)入凝膠顆粒的微孔中，即進(jìn)入凝膠相內(nèi)，在向下移動(dòng)的過(guò)程中，從一個(gè)凝膠內(nèi)擴(kuò)散到顆粒間隙后再進(jìn)入另一凝膠顆粒，如此不斷地進(jìn)入和擴(kuò)散，小分子物質(zhì)的下移速度落后于大分子物質(zhì)，從而使樣品中分子大的先流出色譜柱，中等分子的后流出，分子最小的最后流出，這種現(xiàn)象叫分子篩效應(yīng)。

2、在離子交換操作色譜中，怎樣選擇離子交換樹(shù)脂？

對(duì)陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的選擇:正電荷選擇陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，負(fù)電荷選擇陰離子交換樹(shù)脂;離子交換樹(shù)脂強(qiáng)弱的選擇:較強(qiáng)的酸性或堿性，選用弱酸性或弱堿性樹(shù)脂；對(duì)離子交換樹(shù)脂離子型的選擇：根據(jù)分離的目的，弱酸或弱堿性樹(shù)脂不使用H+或OH-型。色譜操作中為何要進(jìn)行平衡？

3流速平衡：流速是柱層析法操作中的主要因素，流速的快慢直接影響分離效果，流速過(guò)快，混合物得不到完全分離，流速過(guò)慢，整體分離時(shí)間要延長(zhǎng)，所以在分離時(shí)要保證穩(wěn)定的液體環(huán)境，為保證分離物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的均一性以及好的吸附分離效果，要進(jìn)行液體環(huán)境平衡。

4、生化分離技術(shù)的基本涵義及內(nèi)容：

于由自然界天然生成的或由人工經(jīng)微生物菌體發(fā)酵、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)及酶反應(yīng)等各種生物工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程獲得的生物原料，經(jīng)分離、純化并精制其中目的成分，并最終使其成為產(chǎn)品的技術(shù)，也稱為生物下游技術(shù)

5.生化分離的基本原理: 主要是依據(jù)離心力、分子大學(xué)（篩分）、濃度差、壓力差、電荷效應(yīng)、吸附作用、靜電作用、親和作用、疏水作用、溶解度、平衡分離等原理對(duì)物料或產(chǎn)物進(jìn)行分離、純化。不同的分離對(duì)象需要采用不同的分離方法才能有效地分離。

6.何為等電點(diǎn)沉析法：

蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的溶解度最低，根據(jù)這一性質(zhì)在溶劑中加入一定比例的有機(jī)溶劑，破壞液面的水化層和雙電層，降低分子間斥力，加強(qiáng)了蛋白質(zhì)分子間的疏水作用，使得蛋白質(zhì)沉淀下來(lái)。

7．過(guò)飽和溶液形成的方法：

(1)熱飽和溶液冷卻，適用于溶解度隨溫度升高而增加的溶解系，化不大的體系，或隨問(wèn)題升高溶解度降低的體系同時(shí)，溶解度隨溫度的變化幅度要適中。（2）部分溶劑蒸發(fā)發(fā)，適用于溶解度隨溫度降低變（3）真空蒸發(fā)冷卻法，使溶劑在真空下迅速蒸發(fā)，并結(jié)合絕熱冷卻，是結(jié)合冷卻和部分溶劑蒸發(fā)的一種方法（4）化學(xué)反應(yīng)結(jié)晶，加入反應(yīng)物產(chǎn)生新物質(zhì)，當(dāng)該新物質(zhì)的溶解度超過(guò)飽和溶解度時(shí)，即有晶體析出。

8．鹽析的原理以及影響因素：

原理：

1、親水性大于蛋白質(zhì)破壞水化層

2、帶電離子中和蛋白質(zhì)表面電荷 影響因素：

1、鹽離子濃度

2、生物分子種類

3、pH值

4、溫度 9.有機(jī)溶劑沉析的原理:降低了溶質(zhì)介電常數(shù)，使溶質(zhì)之間的靜電吸引力增加，從而出現(xiàn)聚集現(xiàn)象導(dǎo)致沉析；由于有機(jī)溶劑的水合作用，降低了自由水的濃度，降低了親水溶質(zhì)表面水化層的厚度，導(dǎo)致退稅凝聚。10.影響電泳分離的主要因素：

a、大分子的性質(zhì)

b、電場(chǎng)強(qiáng)度

c、溶液的pH d、溶液的離子強(qiáng)度

e、電滲

f、溫度

G支持物的影響

名詞解釋：

絮凝：指在某些高分子絮凝劑存在的條件下，在懸浮粒子間發(fā)生橋架作用而使膠粒形成粗大的絮凝團(tuán)的過(guò)程。

凝聚：在電解質(zhì)的作用下，破壞細(xì)胞菌體和蛋白質(zhì)分子等膠體粒子的分散狀態(tài)，從而使膠體粒子凝聚的過(guò)程。

反相色譜:固定相的極性低于流動(dòng)相的極性，在這種層析過(guò)程中極性大分子比極性小的分子速度快而先從柱中流出

萃?。豪脙蓚€(gè)互不相溶的液相中各組分溶解度的不同從而達(dá)到分離目的。

膜的濃差極化：是指當(dāng)溶劑透過(guò)膜。而溶質(zhì)留在膜上，從而使膜面濃度增大，并高于主體中濃度，這種鹽濃度在膜面增加的現(xiàn)象叫做濃差極化。膜分離：利用莫得選擇性（孔徑大小），以莫得兩側(cè)存在能量差作為推動(dòng)力，由于溶液中各組分的遷移率不同而實(shí)現(xiàn)的一種分離技術(shù)。

離子交換：利用粒子交換樹(shù)脂作為吸附劑，將溶液中的組分分離，依據(jù)電荷差異，依靠庫(kù)侖力吸附到樹(shù)脂上，然后用合適的洗脫劑把吸附質(zhì)從樹(shù)脂上洗脫下來(lái)，達(dá)到分離的目的。分配系數(shù)：在一定溫度壓力下，溶質(zhì)分子分布在互不相容的溶劑；里，達(dá)到平衡后，它在兩相的濃度為一個(gè)常數(shù)稱為分配系數(shù)。

鹽析：是利用不同物質(zhì)在高濃度的鹽溶液中溶解度的差異，向溶液中加入一定量的中性鹽，使原溶質(zhì)沉淀析出的分離技術(shù)

等電點(diǎn)沉淀：等電聚焦是利用蛋白質(zhì)和氨基酸等兩性電解質(zhì)具有等電點(diǎn)，在等電點(diǎn)的pH值下蛋白質(zhì)呈電中性，不發(fā)生泳動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)行電泳分離的方法。

化學(xué)滲透破壁法:有些有機(jī)溶劑(如苯、甲苯)、抗生素、表面活性劑、金屬螯合劑、變性劑等化學(xué)藥品都可以改變細(xì)胞壁或膜的通透性從而使內(nèi)合物有選擇地滲透出來(lái)。其作用機(jī)理；化學(xué)滲透取決于化學(xué)試劑的類型以及細(xì)胞壁和膜的結(jié)構(gòu)與組成。

填空題：

1、發(fā)酵液常用固液分離的方法有（離心）和（過(guò)濾）

2、常用的蛋白質(zhì)沉析的方法有（等電點(diǎn)沉淀）（鹽析）（有機(jī)溶劑沉淀）

3、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂按照活性基團(tuán)分類可以分為（強(qiáng)酸型）（弱酸型）（中等強(qiáng)度），陰離子交換樹(shù)脂按照活性基團(tuán)分類可以分為（強(qiáng)堿型）（弱堿型）（中等強(qiáng)度）

4、常用的化學(xué)細(xì)胞破碎方法有(滲透沖擊）（酶消化法）（增溶法）(脂溶法)（堿處理法）

5、在結(jié)晶操作中工業(yè)常用的起晶方法（自然起晶法）（刺激起晶法）（品種起晶法）

6、超臨界流體的特點(diǎn)是與氣體有相似的（擴(kuò)散系數(shù)），與液體有相似的（密度）

7、電聚焦電泳法分離不同蛋白質(zhì)的原理是依據(jù)其（等電點(diǎn)）的不同

8、晶體質(zhì)量主要是指（晶體大?。ňw純度）（晶體形狀）

9、根據(jù)分離機(jī)理的不同，吸附法可分為（吸附色譜）（離子交換色譜）（凝膠色譜）（分配色譜）（親和色譜）

10、蛋白質(zhì)等生物大分子在溶液中呈穩(wěn)定的分散狀態(tài)，其原因是（分子表面電荷）（水化層）

11、結(jié)晶包括三個(gè)過(guò)程（過(guò)飽和溶液的形成）（晶核的形成）（晶體的 生長(zhǎng)）

12、物料中所含水分可分為（結(jié)合水）（自由水）

13、根據(jù)膜結(jié)構(gòu)的不同，常用的膜殼分為（對(duì)稱性膜）（非對(duì)稱性膜）（復(fù)合膜）

14、萃取從機(jī)理上可分為（物理萃?。ɑ瘜W(xué)萃?。?/p>

15、過(guò)飽和溶液的形成方法有（飽和溶液冷卻）（部分溶劑蒸發(fā)）（解析）（化學(xué)反應(yīng)結(jié)晶）

16、影響結(jié)晶的因素（溶質(zhì)種類）（溶質(zhì)濃度）（溫度）（PH值）

選擇題

1、在液膜分離的操作中（表面活性劑）主要起到穩(wěn)定液膜的作用

2、離子交換法是利離子交換劑作為吸附劑，通過(guò)（靜電作用）將溶液中帶相反電荷的離子吸附在一起

3、用來(lái)提取產(chǎn)物的溶劑叫（萃取劑）

4、凝膠色譜分離的依據(jù)是（各物質(zhì)分子大小的不同）

5、洗脫體積是（與該溶質(zhì)保留時(shí)間相對(duì)應(yīng)的流動(dòng)相體積）

6、吸附色譜分離的依據(jù)（固定相對(duì)各物質(zhì)的吸附力不同）

7、依據(jù)離子價(jià)或水合半徑的不同，離子交換樹(shù)脂對(duì)不同離子的親和力不同，樹(shù)脂對(duì)下列離子的親和力順序排列正確的是（Fe3+＞Ca2+＞Na+）

8、（親和層析）是根據(jù)酶分子專一性結(jié)合的純化方法

9、分子篩層析純化酶是根據(jù)（酶分子大小，形狀不同進(jìn)行純化）的方法

10、顆粒與流體的密度差越小，顆粒的沉降速度(越小)

11、HPLC是（高效液相色譜）的簡(jiǎn)稱

12、鹽析沉淀蛋白質(zhì)的原理（中和電荷，破壞水層）

13、適合小量細(xì)胞破碎的方法是（超聲破碎法）

14、蛋白質(zhì)分子量的測(cè)定可采用（凝膠層析法）

15、氨基酸的結(jié)晶純化是根據(jù)氨基酸的（溶解度和等電點(diǎn)）性質(zhì)

16、人血清蛋白的等電點(diǎn)為4.64，在ph為7的溶液當(dāng)中將血清蛋白溶液通電，血清蛋白分子向（正極移動(dòng)）

17、蛋白質(zhì)具有兩性性質(zhì)的原因是（蛋白質(zhì)分子有多個(gè)羧基和氨基）

18、凝膠色譜分離的依據(jù)是（各物質(zhì)分子大小不同）

19、（硫酸基團(tuán)）是強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的活性交換基團(tuán)

20、結(jié)晶過(guò)程中，溶質(zhì)過(guò)飽和度的大?。ú粌H會(huì)影響晶核的形成速度，而且會(huì)影響晶體的長(zhǎng)大速度）

第四篇：生物分離技術(shù)

1.生物分離技術(shù):指從動(dòng)物與微生物的有機(jī)體或器官`生物工程產(chǎn)物(發(fā)酵液`培養(yǎng)液)及生物化學(xué)產(chǎn)品中提取`分離`純化目標(biāo)物質(zhì)的技術(shù)過(guò)程.2.生物分離的一般工藝[理想化過(guò)程]:⑴動(dòng)植物原料→細(xì)胞破碎→萃取與預(yù)處理→$$.⑵發(fā)酵液→預(yù)處理→分支為①②{①胞外產(chǎn)物→固-液分離.&②胞內(nèi)產(chǎn)物→細(xì)胞破碎→固-液分離.$$}→初步純化[沉淀分離`靜態(tài)吸附`靜態(tài)離子交換`膜分離]→精制[吸附層析`離子交換層析`凝膠層析`親和層析`疏水層析`高效 ?? 色譜]→成品加工[脫鹽`濃縮`結(jié)晶`干燥].不溶物的去除[過(guò)濾`離心`細(xì)胞破碎]→產(chǎn)物分離[吸附`萃取`泡沫`膜分離]→產(chǎn)物純化[色譜`電泳`層析]→產(chǎn)品精致[結(jié)晶`脫鹽].3.過(guò)濾:傳統(tǒng)的化工單元操作,原理是使料液通過(guò)固態(tài)過(guò)濾介質(zhì)時(shí),固態(tài)懸浮物與ag分離.4.過(guò)濾前預(yù)處理:⑴加熱:最簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的預(yù)處理,使液體粘度降低,加快過(guò)濾速率,同時(shí)可滅菌,前提是目標(biāo)物為熱穩(wěn)定性產(chǎn)物.⑵加入電解質(zhì):①凝聚:原理:某些與膠粒帶電性相反地電解質(zhì)加入時(shí),擴(kuò)散雙電層的排斥電位降低,電解質(zhì)離子在水中的水化作用也會(huì)破壞膠粒周圍的水化層,兩者共同作用結(jié)果是,破壞膠體的分散狀態(tài),使膠體粒子聚集.②絮凝:原理:指在某些高分子絮凝劑存在下,在懸浮粒子之間產(chǎn)生架橋作用而使膠粒形成粗大的絮凝團(tuán)的過(guò)程,作為絮凝劑的高分子聚合物必須有長(zhǎng)鏈線狀結(jié)構(gòu),易溶于水,長(zhǎng)鏈節(jié)上含較多官能團(tuán),[根據(jù)帶電不同,絮凝劑分為:陰離子型`陽(yáng)離子型`非離子型].⑶加入助濾劑:助濾劑均為細(xì)粉或纖維,使難以過(guò)濾的物料變得易于過(guò)濾.硅藻土:幾百年前水生植物沉淀的遺骸;;珍珠巖:處理過(guò)的膨脹火山巖.5.硅藻土使用方法:⑴作為深層過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾懸浮液:硅藻土不規(guī)則的粉粒形狀之間形成曲折的毛細(xì)孔道,借助篩分作用去除固體粒子;同時(shí)由于吸附,除去膠體粒子.⑵作為預(yù)涂層使用:以保護(hù)支撐介質(zhì)的細(xì)孔不被堵塞.⑶預(yù)投后,預(yù)料液共同過(guò)濾,形成多孔性濾餅,降低濾餅可壓縮性,以提高過(guò)濾效率.6.影響絮凝效果因素:⑴絮凝劑的分子量和種類:①分子量大`鏈長(zhǎng)`

吸附架橋效果好;②分子過(guò)小`絮凝劑在水中溶解度小.⑵絮凝劑用量:①濃度較低時(shí)增加用量有助于架橋充當(dāng),絮凝效果提高;②絮凝劑濃度過(guò)多時(shí),引起吸附飽和,膠粒上形成覆蓋層,失去與其他膠粒架橋作用.⑶pH值:影響離子型絮凝劑官能團(tuán)電離度,提高電離度`使分子鏈上同電荷間斥力增大,鏈伸展,提高架橋能力.⑷攪拌速率和時(shí)間:剪切力會(huì)打散絮凝團(tuán),要注意攪拌.7.過(guò)濾設(shè)備及其結(jié)構(gòu):按推動(dòng)力的不同可分為以下四類:⑴重力過(guò)濾:

應(yīng)用較少.⑵加壓過(guò)濾:操作繁雜,拆裝不便.⑶真空過(guò)濾:可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn).⑷離心過(guò)濾:略 8.重力沉降:當(dāng)靜置懸浮液時(shí),密度較大的固體顆粒在重力作用下逐漸

下沉.離心沉降見(jiàn)10 9.重力沉降受重力:Fg=πd3

ρ

s 固體顆粒介質(zhì)密度[kg/m3g/6 d—微粒半徑[m].2

ρ].g—微粒加速度[m/s].s—

10.離心沉降:基于固體顆粒和周圍液體密度存在差異,在離心場(chǎng)中使不

同密度的固體顆粒加速沉降的分離過(guò)程.11.分離因數(shù):Z=FC/g=4π2N2r/g.12.超離心技術(shù)分類:⑴制備型超離心.⑵分析型超離心.13.制備型離心:⑴離子差速離心法[分布離心法]:①逐漸增加離心速度.②高速與低速交替進(jìn)行,使沉降粒子在不同離心速度及不同離心時(shí)間內(nèi)分批分離出來(lái).⑵一般密度梯度離心法[區(qū)帶離心]:先將樣品ag置于一個(gè)由梯度材料形成的密度梯度液體柱中,離心后被分離組分以區(qū)帶層分布于梯度柱中,是粒子在完全沉降之前,液體梯度中形成不連續(xù)的分離區(qū)帶,前提是要控制好粒子分離的時(shí)間.⑶等密度離心法:當(dāng)不同離子存在密度差時(shí),在離子力場(chǎng)作用下,粒子向上浮起,或向下沉降,一直移動(dòng)到與它們密度正好相等的位置上,并形成區(qū)帶.①預(yù)形成梯度等密度離心.②自形成梯度等密度離心.14.細(xì)胞破碎原理:動(dòng)`植物及微生物長(zhǎng)生的天然產(chǎn)物,有胞外型和胞內(nèi)型兩種.為回收胞內(nèi)產(chǎn)物,需用利用外力破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞壁,使細(xì)胞內(nèi)含物釋放出來(lái),然后再進(jìn)行分離純化.15.選擇細(xì)胞破碎方法所考慮因素:⑴細(xì)胞壁的堅(jiān)韌長(zhǎng)度.⑵產(chǎn)物的性質(zhì)[承受剪切力`耐酸`耐熱].16.化學(xué)破碎法: 滲透沖擊法`增溶法`堿溶法`酶溶法`脂溶法.17.[化學(xué)破碎]滲透沖擊法:適用范圍:⑴細(xì)胞破碎難易程度決定于其類型,紅血球細(xì)胞非常適合采用滲透沖擊法溶破,快速改變介質(zhì)中鹽濃度,將十分有效地破碎紅血球細(xì)胞.⑵①動(dòng)物細(xì)胞只有當(dāng)其組織被機(jī)械切碎或勻漿后才易溶破;②植物細(xì)胞很難溶破,因其細(xì)胞中含有大量木質(zhì)成分,通過(guò)滲透流很難滲透.18.[化學(xué)破碎]增溶法:⑴方法:將2倍細(xì)胞體積的某濃度表面活性劑加入到細(xì)胞中,表面活性劑溶解細(xì)胞壁中的脂類成分,從而破碎細(xì)胞,胞內(nèi)物釋放.⑵表面活性劑通常是兩性的,結(jié)構(gòu)中含有親水基團(tuán)[離子及疏水基團(tuán)[烴基],既能和水作用也能和脂作用.19.[化學(xué)破碎]堿溶法:⑴原理:細(xì)胞壁外層和漿膜上有Pro成分,利用Pro在堿性條件下溶解的特性,調(diào)節(jié)溶液pH值,實(shí)現(xiàn)Pro溶解,細(xì)胞壁破碎.⑵①優(yōu)點(diǎn):成本低廉,反應(yīng)速度快;②缺點(diǎn):反應(yīng)劇烈,不具選擇性,堿的加入,與細(xì)胞壁產(chǎn)生多種反應(yīng),包括磷脂皂化等.20.[化學(xué)破碎]酶溶法:⑴加酶法:將溶解細(xì)胞壁的酶加入體系中,細(xì)胞壁受到部分或完全破壞后,再利用滲透壓沖擊等方法破壞細(xì)胞壁,進(jìn)一步增大胞內(nèi)產(chǎn)物通透性.⑵自溶法:通過(guò)調(diào)節(jié)溫度`pH值或添加有機(jī)溶劑,誘使細(xì)胞產(chǎn)生溶解自身的酶的方法.⑶①優(yōu)點(diǎn):條件溫和`具有選擇性,可催化細(xì)胞壁反應(yīng),而不破壞細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì);②缺點(diǎn):價(jià)格昂貴,限制大規(guī)模生產(chǎn)中的使用.21.[化學(xué)破碎]脂溶法:⑴原理:選擇適當(dāng)溶劑,加入細(xì)胞懸浮液中,細(xì)胞壁脂質(zhì)吸收后導(dǎo)致細(xì)胞壁膨脹`裂開(kāi),細(xì)胞質(zhì)釋放.⑵選擇理想的溶劑應(yīng)選和細(xì)胞壁脂溶解度相配,而與細(xì)胞質(zhì)相差較大的.22.物理破碎法:勻漿法`超聲法`研磨法`珠磨法.23.[物理破碎]勻漿法:影響高壓破碎的主要因素:操作壓力`破碎次數(shù)`

閥型設(shè)計(jì)`操作溫度`細(xì)胞濃度.24.[物理破碎]超聲:影響因素:⑴振幅:振幅直接聲能有關(guān),影響目標(biāo)產(chǎn)

物的釋放量.⑵細(xì)胞懸浮液的黏度:黏度過(guò)大會(huì)抑制空穴現(xiàn)象.⑶被處理懸浮液的體積:體積越大需要的能量也越大.⑷珠粒的體積和直徑:添加細(xì)小的珠粒有助于形成空穴,同時(shí)可以輔助研磨效應(yīng).隨著珠粒直徑的變化,目標(biāo)K有最大值出現(xiàn).⑸超聲條件:破碎時(shí)間`溫度`細(xì)胞種類`pH值`料液比.25.[物理破碎]高速攪拌珠研磨法:過(guò)程:⑴研磨倉(cāng)為一個(gè)密封系統(tǒng),有

垂直和水平兩種設(shè)計(jì):①垂直倉(cāng)的研磨介質(zhì)載量為50-60%,可減少珠的磨損,但效率低.②水平倉(cāng)的研磨介質(zhì)裝載量80-85%,研磨效率高,但磨損大.⑵攪拌設(shè)計(jì):主要是給研磨珠的推動(dòng)力,攪拌盤與驅(qū)動(dòng)軸有同心的,也有偏心的,有垂直的,也有傾斜的.⑶研磨珠:有無(wú)鉛玻璃`鋼珠`陶瓷珠等,直徑在0.1-1.5mm范圍內(nèi).①使用研磨珠的大小主要由細(xì)胞的大小決定:細(xì)菌菌體--用小的研磨珠,直徑0.1mm;;酵母菌菌體--用大的研磨珠,直徑0.5mm.②另外目標(biāo)產(chǎn)物在細(xì)胞內(nèi)的位置也影響研磨珠的選擇:用大直徑可以有效釋放游離在細(xì)胞之中的目標(biāo)產(chǎn)物,在細(xì)胞質(zhì)中的產(chǎn)物,不必把細(xì)胞完全破碎;;在細(xì)胞核中的目標(biāo)產(chǎn)物須完全破碎,用小直徑的珠.⑷研磨珠的裝載量:一般在80-90%之間.①太低,提供的碰撞率和剪切力不夠,增加裝載量提高細(xì)胞破碎率.②過(guò)大,研磨珠之間產(chǎn)生相互干擾,研磨珠會(huì)過(guò)度磨損,同時(shí)產(chǎn)生的溫度會(huì)很高,能量消耗大,對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物也有影響.細(xì)胞破碎率與流速成反比關(guān)系.26.吸附:利用吸附劑對(duì)液體或氣體中某一組分具有選擇性吸附的能力,使其富集在吸附劑表面的過(guò)程.27.吸附過(guò)程[四過(guò)程]:料液與吸附劑混合→吸附質(zhì)被吸附→料液流出

→吸附質(zhì)解吸附吸附劑再生.28.吸附劑種類:⑴活性炭:活性炭粉末[效力強(qiáng)`需帶壓];顆粒活性碳[效力中`效率高];棉綸活性炭[效力弱`易洗脫].⑵大孔網(wǎng)狀吸附劑:①吸附機(jī)理:大孔樹(shù)脂屬屬非離子型共聚物,借助范德華力從ag中吸附各種有機(jī)物,其吸附能力與樹(shù)脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)`物理性能以及與溶質(zhì)`ag性質(zhì)有關(guān).②遵循規(guī)律:非極性吸附劑可從極性溶劑中吸附非極性溶質(zhì);;極性吸附劑可從非極性溶劑中吸附極性物質(zhì);;中等極性吸附劑兼有以上兩種能力.29.影響吸附的主要因素:⑴吸附劑的性質(zhì):①比表面積大,吸附容積大:因此,顆粒度越小,微孔越發(fā)達(dá),吸附速率越快,吸附能力越強(qiáng).②孔結(jié)構(gòu):孔徑太大,比表面積小,吸附能力差;;孔徑太小,不利于吸附質(zhì)向空隙中擴(kuò)散.⑵吸附質(zhì)的性質(zhì):①表面張力越小,液體被固體吸附越多;②在ag中溶解度大時(shí),吸附量少;③相似相吸;④相對(duì)分子量大易吸附.⑶操作條件:①溫度:吸附是放熱過(guò)程,還要兼顧吸附質(zhì)的穩(wěn)定性.②溶液pH值:影響吸附質(zhì)的解離,進(jìn)而影響吸附量.最佳pH值需通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定.③鹽濃度:有影響,或阻止或促進(jìn)吸附,依情而定.30.親和吸附:利用溶質(zhì)和吸附劑之間特殊的可你親合作用[靜電`氫鍵`疏水`金屬配位],從而實(shí)現(xiàn)分離.31.離子交換:利用離子交換樹(shù)脂樹(shù)脂作為吸附劑,將ag中的待分離組分,依據(jù)其電荷差異,依靠庫(kù)侖力吸附在樹(shù)脂上,然后利用合適的洗脫劑將吸附質(zhì)從樹(shù)脂上洗脫下來(lái),達(dá)到分離目的.32.主要的多糖基離子交換樹(shù)脂:⑴離子交換纖維素:①樹(shù)脂骨架為纖維素,根據(jù)活性基團(tuán)的性質(zhì)可分為陽(yáng)離子交換纖維素和陰離子交換纖維素兩類.②特點(diǎn):骨架松散`親水性強(qiáng)`表面積大`交換容量大`吸附力弱`交換和洗脫條件溫和`分辨率高.③常用的:甲基磺酸纖維素`羧甲基纖維素`二甲基氨基乙基纖維素.⑵葡聚糖凝膠離子交換樹(shù)脂:①骨架為葡聚糖凝膠,根據(jù)功能集團(tuán)的不同,亦可分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂.②命名方法:交換活性基團(tuán)+骨架+(陽(yáng)C/陰A)原骨架編號(hào).③如:DEAE-sephadex A-25為二乙基氨基乙基葡聚糖陰離子樹(shù)脂;CM-sephadex C-25為羧甲基葡聚糖陽(yáng)離子樹(shù)脂.33.離子交換樹(shù)脂分類:⑴按活性基團(tuán)性質(zhì):陽(yáng)離子交換樹(shù)脂[含酸性基

團(tuán)]`陰離子交換樹(shù)脂[含堿性基團(tuán)].⑵具體分為:強(qiáng)陽(yáng)`弱陽(yáng)&強(qiáng)陰`弱陰.34.離子交換樹(shù)脂的理化性能:⑴外觀:球形淺色為宜,粒度大小16-60

目>90%.⑵機(jī)械強(qiáng)度:>90%.⑶含水量:0.3-0.7g/g樹(shù)脂.⑷交換容量:重量交換容量`體積交換容量`工作交換容量`表觀交換容量.⑸穩(wěn)定性:化學(xué)穩(wěn)定性`熱穩(wěn)定性.⑹膨脹度:交聯(lián)度`活性基團(tuán)的性質(zhì)與數(shù)量`活性離子的性質(zhì)`介質(zhì)的性質(zhì)和濃度`骨架結(jié)構(gòu).⑺濕真密度:單位體積濕樹(shù)脂的重量.⑻吸附性能指標(biāo):孔度`孔徑`比表面積.⑼滴定曲線:表征樹(shù)脂官能團(tuán).35.離子交換機(jī)理:⑴A+自ag中擴(kuò)散到樹(shù)脂表面.⑵A+從樹(shù)脂表面進(jìn)入

樹(shù)脂內(nèi)部的活性中心.⑶A+與R-B在活性中心上發(fā)生復(fù)分解反應(yīng).⑷解吸附離子B+自樹(shù)脂內(nèi)部擴(kuò)散至數(shù)值表面.⑸B+離子從樹(shù)脂表面擴(kuò)散到ag中.36.擴(kuò)散控制步驟:⑴內(nèi)部擴(kuò)散:液相濃度越快,攪拌越激烈,濃度越濃,顆

粒越大,吸附越弱.⑵外部擴(kuò)散:液體流動(dòng)慢,濃度稀,顆粒細(xì),吸附強(qiáng).37.離子交換速度方程:⑴外部擴(kuò)散控制:ln(1-F)=-K1t

K1--外擴(kuò)散速

度常數(shù);F—時(shí)間為t時(shí),樹(shù)脂的飽和度.⑵內(nèi)部擴(kuò)散控制:F=1-6/π2

*∑[1/n2×e(-Din2π2t/r02)].38.影響交換速度的因素:⑴顆粒大小:愈小愈快,無(wú)論對(duì)內(nèi)`外擴(kuò)散.⑵

交聯(lián)度:交聯(lián)度小,樹(shù)脂易膨脹,交換速度快.⑶溫度:越高越快.⑷離子化合價(jià):化合價(jià)越高`越快.⑸離子大小:越小越快,大分子阻力大,與骨架碰撞.⑹攪拌速度:在一定程度上`越大越快.⑺ag濃度:當(dāng)交換速度為外擴(kuò)散控制時(shí),濃度越大,交換速度越快.39.應(yīng)用實(shí)例—硬水軟化:如果水質(zhì)要求高,不僅要去除陽(yáng)離子,還要出去陰離子.一般采用陽(yáng)離子樹(shù)脂和陰離子樹(shù)脂.利用氫離子交換陽(yáng)離子,而以氫氧根離子交換陰離子;以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂會(huì)以氫離子交換碰到的各種陽(yáng)離子[如Na+`Ca2+`Al3+].同樣的,以包含季銨鹽的苯乙烯制成的陰離子交換樹(shù)脂會(huì)以氫氧根離子交換碰到各種陰離子[如Cl-].從陽(yáng)離子交換樹(shù)脂釋出的氫氧根離子相結(jié)合后生成純水.40.蛋白質(zhì)離交分離的基本步驟:⑴平衡:以平衡緩沖液沖洗裝填好的分離柱,目的是使離子交換樹(shù)脂表面的堿性[或酸性]配基完全被平衡緩沖液中的反離子所飽和,確保分離柱處于穩(wěn)定的狀態(tài).⑵吸附:樣品ag進(jìn)入分離柱,各組分依據(jù)離子交換親和力大小與離子交換劑作用,目標(biāo)物分子吸附于樹(shù)脂上,并釋放出反離子.⑶洗脫:媳婦完成后,以洗脫劑洗脫.洗脫劑含有高濃度反離子,通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性吸附實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物洗脫.⑷再生:通過(guò)高濃度洗脫劑使離子交換樹(shù)脂重新獲得吸附能力.41.泡沫分離定義:以通氣鼓泡在液相中形成的氣泡為載體,液相中的溶質(zhì)或顆粒在表面活性的作用下吸附于氣泡上進(jìn)行的分離,人們通常把凡是利用氣體在ag中鼓泡,以達(dá)到分離或濃縮目的的這類方法總稱為泡沫吸附分離技術(shù).42.泡沫分離技術(shù)須在低于CMC濃度下進(jìn)行.見(jiàn)48的⑶

43.泡沫分離效率的衡量指標(biāo):富集比`回收率.富集比=消泡液中的表面活性物質(zhì)濃度/液相中初始料液濃度.回收率=(初始液濃度*初始液體積--剩余液濃度*剩余液體積)/(初始液濃度*初始液體積).44.泡沫的形成:⑴當(dāng)氣體在含表面活性劑的水a(chǎn)g中發(fā)泡時(shí),首先在液體內(nèi)部形成被氣裹的氣泡,與此同時(shí),ag表面活性劑分子立即在氣泡表面排成單分子膜,親油基指向氣泡內(nèi)部,親水基指向ag.⑵氣泡借助浮力上升,沖擊ag表面的單分子膜.⑶某些情況下,氣泡可以跳出液體表面,此時(shí),該氣泡表面的水膜外層上,形成與液體內(nèi)部單分子膜的分子排列完全相反的單分子膜,從而構(gòu)成了較為穩(wěn)定的雙分子層氣泡體,形成接近于球體的單個(gè)氣泡.45.泡沫分離法的分類:⑴泡沫分離:按分離對(duì)象是ag還是含有固體粒

子的懸浮液`膠體ag,泡沫分離可分成:①泡沫分離:用于分離溶解物質(zhì),他們可以是表面活性劑,或者可與表面活性劑結(jié)合的物質(zhì),當(dāng)料液鼓泡時(shí),能進(jìn)入液層上方泡沫層,從而與液相主體分開(kāi).②泡沫浮選:用于分離不溶解物質(zhì),按被分離對(duì)象是分子/膠體,是大顆粒/小顆粒.又被稱作分子浮選`粒子浮選`膠體浮選等.應(yīng)用較多的是對(duì)于Pro`酶的分離,目前還處于實(shí)驗(yàn)室階段,最初用于膽酸和膽酸鈉混合物中分離膽酸,泡沫中膽酸濃度為料液的3-6倍,活性增加65%,還有大豆蛋白質(zhì)的分離也在實(shí)驗(yàn)室階段成功提取.⑵無(wú)泡沫分離:用鼓泡進(jìn)行分離,但不一定形成泡沫層,按是否存在萃取層,可分為:①鼓泡分離:從設(shè)備底部通氣鼓泡,表面活性物質(zhì)被氣泡富集并上升至塔頂,和液相主題分離,使溶質(zhì)得到濃縮,液相主體被凈化.②萃取浮選:在ag頂部設(shè)置有一種與其互不相容的溶劑,用它來(lái)萃取或富集有塔底鼓出的氣泡所吸附的表面活性物質(zhì).應(yīng)用與貴重金屬的分離輔機(jī),如采用乙基二甲二硫代氨基甲酸酯將尾礦中的黃金由每噸5g左右提高到每噸2250g以上.46.氣泡間當(dāng)膜間夾角為120°時(shí),壓力差最小,泡沫穩(wěn)定.47.泡沫的穩(wěn)定性影響因素:⑴泡徑大小:泡徑小,利于穩(wěn)定,合成大氣泡的歷程長(zhǎng),且泡膜中含液量相對(duì)較大,較能經(jīng)受液體流失造成的穩(wěn)定性損失.另方面,泡徑小,在液相中的上升速度慢,為表面活性劑的吸附提供充足的時(shí)間,增加了穩(wěn)定性.⑵起泡液粘度:一定的黏度有利于泡沫穩(wěn)定,某些ag,[如Pro溶液,雖然表面張力較高,但因粘度大,對(duì)于外力的沖擊起到緩沖作用,所以產(chǎn)生的泡沫穩(wěn)定].⑶溫度:基本條件是應(yīng)達(dá)到表面活性劑的氣泡溫度,但隨溫度升高,ag粘度降低,表面彈性降低,排液速度加快,泡沫穩(wěn)定性下降.⑷離子強(qiáng)度:表面電荷離子型表面活性劑,水解后帶電荷,泡沫的定向吸附層為雙電層結(jié)構(gòu),由于離子間延緩泡沫變薄過(guò)程,使泡沫穩(wěn)定.48.泡沫分離操作的影響因素:⑴待分離物質(zhì)的種類:不同分離物質(zhì)其理化性質(zhì)不同,表面活性也不同,因此是對(duì)分離影響最大的因素.⑵pH值:不同的pH值對(duì)分離效果有影響,對(duì)于天然表面活性物質(zhì),[如:Pro的泡沫分離,在等電點(diǎn)時(shí),Pro在泡沫表面的吸附量最大]這些條件下進(jìn)行分離,分離效率最高.⑶表面活性劑濃度:一般要在CMC以下,過(guò)高引起排液阻力大;;太低,泡沫層不穩(wěn)定,太高,分離效率下降.⑷溫度:溫度應(yīng)達(dá)到表面活性劑的氣泡溫度,保持泡沫穩(wěn)定性;還要根據(jù)吸附平衡類型來(lái)選擇分度高低.⑸氣流速度[氣體流量]:上升,泡沫形成速度↑,單位時(shí)間的去除率也↑,泡沫停留時(shí)間短,影響分離選擇性;;過(guò)低時(shí),泡沫又停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),效率低,且物質(zhì)易變性.⑹泡沫柱高度:足夠高的柱體才能保證泡沫層高度,使泡沫在柱中有適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r(shí)間,滿足目標(biāo)分離需求.49.萃取分類:⑴按萃取對(duì)象分:①液-液:用選定的溶劑分離液體混合物中的某種組分.溶劑與被萃取混合液體不相溶具有選擇性的溶解能力,有好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,并有小的毒性和腐蝕性.②固-液:也叫浸取,用溶劑分離固液混合物中組分,如用水浸取甜菜中的糖類;用正乙烷浸取黃豆中的豆油;用水從藥中浸取有效成分叫做”滲瀝”或”浸瀝”.⑵按萃取機(jī)理分:①物理萃取:利用溶劑對(duì)欲分離組分有較高溶解能力,分離過(guò)程為物理過(guò)程.②化學(xué):溶劑首先在選擇性與溶質(zhì)化合或絡(luò)合,從而在兩相中重新分配而達(dá)到分離目的.50.有機(jī)溶劑萃取法:[溶劑萃取]利用樣品中不同組分分配在兩種互不相容的溶劑中的溶解度或分配比不同來(lái)達(dá)到分離`提純或純化的目的.51.萃取分離原理:分配定律:在一定T`P下,溶質(zhì)在兩個(gè)互不相溶的溶劑中分配,平衡時(shí),如果在兩相中的相對(duì)分子質(zhì)量相等,溶質(zhì)在兩相中平衡濃度之比為成熟,成為分配系數(shù)K,表征平衡的兩個(gè)共存相中溶質(zhì)濃度的關(guān)系.k=y/x;;y—平衡時(shí)溶質(zhì)在萃取相中的濃度.x—平衡時(shí)溶質(zhì)在萃余相中的濃度.52.萃取步驟方法:⑴單機(jī)萃取.⑵多級(jí)萃取:①錯(cuò)流接觸.②逆流接觸[多用].53.多級(jí)萃取設(shè)備流程:待分離液經(jīng)去雜后進(jìn)入第一級(jí)萃取罐,在此與第二級(jí)沉降器來(lái)的萃取相[含目標(biāo)物]混合接觸,然后流入第一級(jí)沉降器分成上`下兩液層,上層萃取相富含目的產(chǎn)物送去蒸餾回收溶劑及產(chǎn)物進(jìn)一步精制;下層萃余相,含目的產(chǎn)物濃度較低,送第二級(jí)萃取.54.有機(jī)溶劑萃取的影響因素:⑴有機(jī)溶劑的選擇.⑵乳化與去乳化.⑶

萃取操作的因素.55.萃取操作的因素:⑴pH值:①對(duì)弱酸隨pH值降低,分配系數(shù)增大.②

對(duì)弱堿隨pH值降低,分配系數(shù)減少..pH值低有利于酸性物質(zhì)分配在有機(jī)相;堿性物質(zhì)分配在水相.⑵溫度:①溫度高,分子擴(kuò)散速度快,萃取速度快.②溫度低,使分配系數(shù)增加.⑶鹽析:生化物質(zhì)在水中溶解度低,有利于溶質(zhì)向有機(jī)相中分配.56.常用表面活性劑及其相應(yīng)的有機(jī)溶劑:⑴AOT—烴類`異辛烷`環(huán)己

烷`四氯化碳`苯.⑵CTAB—己醇/異辛烷`己醇/辛烷`三氯甲烷/辛烷.⑶TOMAC—環(huán)己烷.⑷TritonX—己醇/環(huán)己烷.⑸磷脂酰膽堿—苯`庚烷.⑹磷脂酰乙醇胺—苯`庚烷.57.水殼模型:大分子蛋白質(zhì)被封閉在”水池”中,表面存在一層水化層與

膠束內(nèi)表面分隔開(kāi),從而使蛋白質(zhì)不與有機(jī)溶劑直接接觸.依據(jù):⑴從似彈性光散射的研究證實(shí)在Pro分子周圍存在一個(gè)單分子水層.⑵反膠束中酶動(dòng)力學(xué)特征與水中接近.⑶某蛋白酶在膠束中的熒光特性與主題水中相像.58.Pro溶入反膠束的推動(dòng)力:⑴靜電引力作用:Pro的表面電荷與表面

活性劑反膠束內(nèi)表面電荷[離子型表面活性劑]之間的靜電引力作用.對(duì)于陽(yáng)離子表面活性劑形成的反膠束體系,萃取只發(fā)生在水溶液的pH>pI.⑵空間位阻作用:反膠束”水池”的物理性能[包括其大小`形狀及其中水的活度]會(huì)影響Pro的增溶或排斥.59.反相微膠束分離過(guò)程分為3步:⑴選擇有利于形成油包水和適當(dāng)

W0值的表面活性劑[HLB為3-6].⑵含生物大分子的反相微膠團(tuán)的形成.⑶反相微膠團(tuán)的破乳及生物大分子的釋放.60.反膠束萃取操作方法:⑴相轉(zhuǎn)移法.⑵注入法.⑵溶解法.61.反萃取效果評(píng)估:一方面對(duì)Pro的回收率和分離度進(jìn)行評(píng)估,還應(yīng)對(duì)其分離過(guò)程中微觀變化分子構(gòu)象評(píng)估,即對(duì)其生物活性要有保證.62.雙水相萃取:利用生物物質(zhì)在互不相溶的兩水相間分配系數(shù)的差異進(jìn)行分離的過(guò)程.63.雙水相體系的種類:⑴兩種都是非離子型高聚物(PEG/DEX`聚丙二醇/DEX等).⑵其中一種是離子型高聚物(羧甲基纖維素鈉/葡聚糖DEX).⑶兩種都是離子型高聚物(羧甲基纖維素鈉/羧甲基葡聚糖鈉).⑷其中一種是無(wú)機(jī)鹽(PEG/磷酸鹽或硫酸鹽).64.試差實(shí)驗(yàn)及放大:⑴雙水相體系形成判定:將一定量的高聚物P濃溶液置于試管內(nèi),然后用已知濃度的高聚物Q溶液來(lái)滴定.隨著高聚物Q的加入,試管內(nèi)ag由均相突然變渾濁,記錄Q加入量.然后在試管內(nèi)加1ml水,ag又澄清,繼續(xù)滴加高聚物Q,ag又變渾濁,此時(shí)系統(tǒng)形成.以高聚物P濃度對(duì)高聚物Q濃度作圖,為一系列雙節(jié)線上的系統(tǒng)組成點(diǎn),即可得到雙節(jié)線.⑵試差實(shí)驗(yàn)放大:采用10ml離心管進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果可直接放大生產(chǎn).操作過(guò)程:①配置高濃度的聚合物和鹽的備用液,配置一系列不同濃度`pH值的雙水相,每個(gè)雙水相只改變一個(gè)參數(shù)[pH的調(diào)節(jié)可采用磷酸鹽緩沖液].②先加入料液,再加入配置好的備用高聚物及鹽液,使整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)量達(dá)到5-10g,離心管封口后,充分混合.③在1800-2000g離心3-5min,使兩相完全分離.④小心移取上下兩相,分別測(cè)定目標(biāo)物含量,并與加入總量作對(duì)比.65.膜分離技術(shù)的概念:利用天然的或人工合成的`具有選擇透過(guò)性的薄膜,以外界能量差作為推動(dòng)力,由于ag中各組分遷移率的不同而進(jìn)行分離`分級(jí)`提純`富集的一種技術(shù).66.膜分離技術(shù)的優(yōu)勢(shì)&劣勢(shì):⑴優(yōu)勢(shì):①能耗低,處理量大.②分離條件溫和,使用熱敏物質(zhì)的分離.③操作方便結(jié)構(gòu)緊湊,工作方式靈活,自動(dòng)化程度高.⑵劣勢(shì):①操作工程化中膜面容易發(fā)生污染,膜性能呈衰減趨勢(shì).②膜的耐藥性`耐熱性和耐溶劑能力有限.③多數(shù)膜組件價(jià)格昂貴,投資高.67.膜分離分類依據(jù):⑴膜的平均孔徑.⑵膜的推動(dòng)力.⑶膜的狀態(tài).⑷膜的結(jié)構(gòu).⑸膜的形狀.⑹膜的材質(zhì).68.膜分離技術(shù)按孔徑分類:⑴微濾[MF]:以多孔細(xì)小薄膜為過(guò)濾介質(zhì),主要用于DNA`病毒截留與濃縮,也多于膜分離的前處理,孔徑分布范圍約在0.02-10μm之間.⑵超濾[UF]:分離介質(zhì)同上,但孔徑更小,約為0.001-0.1μm,適合與分離酶`Pro等生物大分子物質(zhì).⑶納濾:從ag中截留平均分子量300-5000的物質(zhì),孔徑分布在0.2-2nm.⑷反滲透[RO]:孔徑范圍0.0001-0.001μm之間,主要應(yīng)用于汗水脫鹽`超凈水設(shè)備等.69.截留分子量[MWCO]:又稱為切割分子量,指截留率為90%時(shí)所對(duì)

應(yīng)的分子量,與膜孔徑大小有關(guān).由于直接測(cè)定超濾膜的孔徑相當(dāng)困難,所以使用一直分子量的球狀物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定.如膜對(duì)被截留物質(zhì)的截留率達(dá)到90%時(shí),就用被截留物質(zhì)的分子量表示膜的截留性能,稱為膜的截留分子量.實(shí)際上,所用的物質(zhì)并非絕對(duì)球形,膜孔徑也絕非絕對(duì)均一,所測(cè)定的截留率不能絕對(duì)表示膜的分離性能.70.膜分離過(guò)程模型:⑴濃差極化:①在操作過(guò)程中,由于膜的選擇透過(guò)

性,被截留組分在膜料液側(cè)表面積累形成濃度邊界層,其濃度大大高于料液的主體濃度,在膜表面與主體料液之間濃度差的作用下,將導(dǎo)致溶質(zhì)從膜表面向主體的反向擴(kuò)散.②危害:膜面處濃度Ci增加,使得滲透壓↑:在一定操作壓力下,溶劑的透過(guò)速率↓,Ci增加,導(dǎo)致溶質(zhì)的透過(guò)↑,截留率↓.③避免:可通過(guò)提高操作溫度`對(duì)膜定期清洗等措施來(lái)避免濃差極化.⑵凝膠極化:膜表面的濃度超過(guò)溶質(zhì)的溶解度時(shí),溶質(zhì)析出,形成凝膠層.當(dāng)料液中含有菌體`細(xì)胞或其他固形物時(shí),也會(huì)形成凝膠層.71.模裝置的工作形式-超濾膜裝置:一般用來(lái)完成目標(biāo)物的濃縮和目標(biāo)

物脫出小分子雜質(zhì),分別稱為濃縮和洗濾.濃縮:①開(kāi)路循環(huán):循環(huán)液中溶質(zhì)濃度不斷上升,若流量和壓差不變,透過(guò)通量將隨操作時(shí)間不斷降低.②閉路循環(huán):循環(huán)液中溶質(zhì)濃度增加更快,通過(guò)通量小于開(kāi)路循環(huán).優(yōu)點(diǎn)是膜組件內(nèi)流速可不單純依靠料液泵供應(yīng).③連續(xù)濃縮:容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化.但透過(guò)通量很低,為改善通量,一般設(shè)計(jì)成多段串聯(lián)組合.72.乳狀液膜制作過(guò)程:⑴首先把兩種互不相容的液體在高剪切下制成油包水小液滴;⑵其次在溫和攪拌下將油包水乳液分散在第三相[料液相即外相]中;⑶乳狀液滴內(nèi)被包裹的相為內(nèi)相,內(nèi)相外相之間為液膜.73.載體促進(jìn)傳遞機(jī)制有不同表現(xiàn)形式:同相遷移[促進(jìn)并流]`逆向遷移[促進(jìn)逆流].74.鹽析:De:在高濃度的中性鹽存在下,Pro[酶]等生物大分子物質(zhì)在水溶液中的溶解度降低,產(chǎn)生沉淀的過(guò)程.雖然方法經(jīng)典,但主要用于Pro分離與回收.75.鹽析過(guò)程:是對(duì)[生物大分子在水a(chǎn)g中存在狀態(tài):⑴兩性電解質(zhì),由于靜電力的作用,分子間相互排斥,形成穩(wěn)定的分散系.⑵Pro周圍形成水合膜,保護(hù)了Pro粒子,避免了相互碰撞.]破壞的過(guò)程:原因:⑴鹽離子與Pro表面具有相反電性的離子基團(tuán)形成離子對(duì),部分中和了Pro電性,穩(wěn)定的雙電層被破壞,Pro分子間斥力減弱而相互聚攏.⑵中性鹽親水性比Pro大,鹽離子在水中發(fā)生水合使Pro脫去水合膜,暴露疏水區(qū)域,疏水相互作用產(chǎn)生沉淀.76.鹽溶液對(duì)Pro溶解度影響:中性鹽加入Pro溶液時(shí)可能出現(xiàn):⑴”鹽溶”現(xiàn)象:較低鹽濃度(0.15-0.2mol/kg)下,Pro溶解度隨鹽濃度增大而增大.⑵”鹽析”現(xiàn)象:高鹽濃度下,Pro溶解度隨鹽濃度增大而下降.77.鹽析方法分類:⑴β鹽析法:在一定離子強(qiáng)度下,改變pH和溫度進(jìn)行鹽析[逐步向Pro溶液中加入預(yù)先調(diào)好pH的飽和硫酸銨ag,調(diào)節(jié)溫度,Pro便沉淀出來(lái)].由于溶解度隨溫度變化緩慢,且變化幅度小,因此分辨率更高,常用于純化.⑵KS鹽析法:在一定pH和溫度下,改變體系離子強(qiáng)度進(jìn)行鹽析的方法[粗制品中逐步加入固體硫酸銨,加到一定飽和度時(shí),Pro便沉淀出來(lái)].由于Pro對(duì)離子強(qiáng)度的變化非常敏感,易產(chǎn)生共沉淀現(xiàn)象,因此常用于提取液的前處理.78.影響鹽析的因素:⑴Pro濃度:①高濃度Pro可節(jié)約用鹽量,但過(guò)高

會(huì)發(fā)生嚴(yán)重沉淀.②低濃度Pro用鹽量較多,共沉作用少.⑵鹽種類的影響:陽(yáng)離子:NH4+>K+>Na+>Mg2+.陰離子:SO42+>CHCOO->Cl->NO2->ClO3-.⑶溫度:①低離子強(qiáng)度/純水中:蛋白質(zhì)溶解度隨溫度↑而↑.②高濃度:隨溫度↑而↓.⑷pH的影響:等電點(diǎn)附近Pro溶解度小,是鹽析沉淀適合的pH.79.鹽析沉淀操作:lg:硫酸銨步驟:

⑴取一部分料液,將其分成等體積的數(shù)份,冷卻至0℃.⑵用W=[505(S2-S1)]/(1-0.285S2)式計(jì)算飽和度達(dá)到20%-100%時(shí)所需加入的硫酸銨量,并在攪拌條件下分別加到料液中,繼續(xù)攪拌1h以上,使沉淀達(dá)到平衡.⑶3000g下離心40min后,將沉淀溶于2倍體積的緩沖ag中,測(cè)定其中Pro總濃度和目標(biāo)Pro濃度[如有不溶物,可離心去除].⑷分別測(cè)定上清液中Pro的總濃度和目標(biāo)Pro的濃度,比較沉淀前后Pro是否保持物料守恒,檢驗(yàn)分析結(jié)果的可靠性.⑸以飽和度為橫坐標(biāo),上清液中Pro總濃度和目標(biāo)Pro濃度為縱坐標(biāo)作圖,圖中縱坐標(biāo)為上清液中Pro的相對(duì)濃度[與原料液濃度之比].80.@@沉淀生成過(guò)程:Pro分子通過(guò)接觸而聚集,形成微細(xì)顆粒,微細(xì)顆

粒繼續(xù)生長(zhǎng)成為大顆粒沉淀.⑴擴(kuò)散控制過(guò)程:生長(zhǎng)出去,布朗粒子的擴(kuò)散,推動(dòng)粒子的生長(zhǎng).這一過(guò)程稱為[異向生長(zhǎng)].⑵剪切作用生長(zhǎng)過(guò)程:在攪拌作用下,粒徑1μm以上的粒子生長(zhǎng)主要起因在于剪切作用引起的顆粒間互相碰撞,發(fā)生凝聚.這一過(guò)程稱為[同向凝聚]…同向凝聚速率很低,是沉淀過(guò)程的控制步驟.因此,攪拌混合非常重要,沉淀放大設(shè)計(jì)時(shí),單位體積的攪拌功率是放大的基準(zhǔn),一般在放大后不變.81.色譜分離法概念:是一種物理的分離方法,利用不同物質(zhì)在兩相[固

定相和流動(dòng)相]中具有不同的分配系數(shù),并通過(guò)兩相不斷的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離的方法.82.色譜過(guò)程:⑴物質(zhì)分子在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩相間分配平衡的過(guò)程.在混合物中,若兩個(gè)組分的分配系數(shù)不等,則被流動(dòng)相攜帶移動(dòng)的速率不等,即形成差速遷移而被分離.@⑵經(jīng)色譜柱的分離,各組分將分別流過(guò)檢測(cè)器,檢測(cè)器將流動(dòng)相中各組分濃度變化轉(zhuǎn)變成電信號(hào).隨時(shí)間變化的曲線,稱為色譜流出曲線,或稱色譜圖.83.[色譜術(shù)語(yǔ)]色譜圖和色譜峰:⑴組分流經(jīng)檢測(cè)器時(shí)響應(yīng)的連續(xù)信號(hào)產(chǎn)生的曲線為色譜圖.⑵流出曲線上的突起部分為色譜峰.84.[色譜術(shù)語(yǔ)]⑴正常色譜峰近似于對(duì)稱形正態(tài)分布曲線[高斯曲線].⑵不對(duì)稱色譜峰有兩種:前沿峰[較少]`和拖尾峰.⑶不對(duì)稱峰的原因復(fù)雜:進(jìn)樣體積`濃度`柱溫`柱污染`樣品溶液離子強(qiáng)度`柱極性等.85.[色譜術(shù)語(yǔ)]對(duì)稱因子[判斷是否對(duì)稱]:fS=W0.55h/2A=(A+B)/2A 完全對(duì)稱:fS=1.00;對(duì)稱峰: fS =0.95-1.05;前沿峰: fS <0.95;拖尾峰fS >1.05.86.[色譜術(shù)語(yǔ)]色譜基線:色譜操作條件下,僅有流動(dòng)相通過(guò)檢測(cè)器時(shí),反應(yīng)檢測(cè)器噪聲隨時(shí)間變化的曲線.穩(wěn)定的基線是一條直線.87.[色譜術(shù)語(yǔ)]基線噪音:與被測(cè)樣無(wú)關(guān)的檢測(cè)器輸出信號(hào)引起的基線波動(dòng),基線波動(dòng)的大小就是噪聲的大小.基線漂移:基線隨時(shí)間的增加朝單一方向的偏離.88.[色譜術(shù)語(yǔ)]峰高h(yuǎn):從色譜峰頂點(diǎn)到基線的距離.峰高一般用mm或檢測(cè)器輸出信號(hào)單位表示.峰高可作為定量測(cè)定的依據(jù)之一.89.[色譜術(shù)語(yǔ)]峰底寬度W:在色譜峰兩邊的轉(zhuǎn)折點(diǎn)[也叫拐點(diǎn),即E和F]所畫(huà)的切線與基線相交的截距IJ.兩個(gè)拐點(diǎn)E和F之間的距離為EF=2σ,分別位于約0.607h處.峰寬直接體現(xiàn)出色譜條件的影響.90.[色譜術(shù)語(yǔ)]峰面積A:色譜峰與基線延長(zhǎng)線所包圍的面積.91.[色譜術(shù)語(yǔ)]保留指數(shù):它是與被測(cè)物質(zhì)具有相同調(diào)整保留時(shí)間的假想的正構(gòu)烷烴的碳數(shù)乘以100.92.[色譜術(shù)語(yǔ)]分離度RS:相鄰兩個(gè)組分的色譜峰,其保留時(shí)間差與兩

峰峰底寬平均值之商.93.[分配色譜]⑴正相色譜:極性固定相+非極性流動(dòng)相

用于分離極

性化合物,極性小的組分先流出.⑵反相色譜:非極性固定相+極性流動(dòng)相 用于分離非極性化合物,極性大的組分先流出.94.載體:載體是惰性的,無(wú)吸附能力,可吸留較大固定相液體.⑴硅膠:使

用前:酸洗—水洗—醇洗—干燥—水混—調(diào)漿[展開(kāi)劑]—裝柱.⑵硅藻土:是目前應(yīng)用最多的載體.處理方法同上,漿態(tài)上柱,壓平.⑶纖維素:也較為常用,酸洗+水洗.95.選擇展開(kāi)劑[流動(dòng)相]時(shí),首先應(yīng)選擇各組分溶解度相差較大的溶劑.展開(kāi)劑必須先用固定相飽和,方法是過(guò)量固定相加展開(kāi)劑中,分液漏

斗分層出展開(kāi)劑.96.凝膠[排阻]色譜:原理:待分離物質(zhì)分子量大小不同,在凝膠柱經(jīng)過(guò)

時(shí),停留時(shí)間的不同得以分離.97.三種凝膠:⑴葡聚糖凝膠:應(yīng)用最廣①國(guó)外商品名Sephadex,由葡聚

糖交聯(lián)而成.葡聚糖是蔗糖發(fā)酵后,分級(jí),選取分子質(zhì)量在3×104-5

×104的部分,經(jīng)交聯(lián)后得到不溶于水的葡聚糖凝膠.②交聯(lián)度:交聯(lián)

劑占原料總質(zhì)量的百分比稱為交聯(lián)度.③常用G類Sephadex商品，Sephadex G-250含義為每克干膠吸水體積可達(dá)到25ml.⑵聚苯烯酰胺凝膠:①一種全化學(xué)合成的人工凝膠,由苯烯酰胺[單體]以亞

甲基雙苯烯酰胺[雙體]為交聯(lián)劑,經(jīng)催化聚合而成再經(jīng)干燥成型處

理得到顆粒狀干粉商品.②商品名:Bio-Gel P, P后編號(hào)×1000大致

反應(yīng)其排阻極限.③如: Bio-Gel P-100表示其分離相對(duì)分子質(zhì)量大約為100000.⑶瓊脂糖凝膠:①用氯化十六烷基吡啶/乙烯醇等將海藻多糖瓊脂中帶負(fù)電基團(tuán)的瓊脂膠沉淀除去,得到中性多糖成分即為瓊脂糖.②商品名:Sepharose 2B`4B`6B.表示瓊脂糖濃度

為2%`4%`6%.

第五篇：場(chǎng)流分離技術(shù)

場(chǎng)流分離技術(shù)的研究

專業(yè)：化學(xué)工藝

學(xué)生：田盼盼

201220714

邵

菲

201220715

場(chǎng)流分離技術(shù)的研究

摘要：場(chǎng)流分離是一種方便快捷的分析分離技術(shù)，它具有設(shè)備簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，效率高等優(yōu)點(diǎn)。該文介紹了場(chǎng)流分離原理及理論，描述了場(chǎng)流分離設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)，著重講述了電場(chǎng)流分離、熱場(chǎng)流分離、沉降場(chǎng)分離、流場(chǎng)流分離的方法及應(yīng)用。比較了不同場(chǎng)流分離技術(shù)的差異，展望了場(chǎng)流分離發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：場(chǎng)流分離，電場(chǎng)流分離，熱場(chǎng)流分離，沉降場(chǎng)分離，流場(chǎng)流分離

1.場(chǎng)流分離介紹

近年來(lái)，人們將不同的場(chǎng)垂直地加在一個(gè)速度分布為特殊形狀的液流中，發(fā)明了一種新的分離方法。1966年美國(guó)猶他大學(xué)的吉廷斯(Giddings)教授首次報(bào)導(dǎo)了這個(gè)方法，并把它命名為場(chǎng)流分離(FFF)。十多年來(lái)，該法得到了迅速的發(fā)展，很多文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)了這方面的研究成果。不僅在理論上對(duì)場(chǎng)流分離進(jìn)行了大量的研究，而且還探討了這種方法在分離大分子、膠體顆粒和微細(xì)顆粒方面的應(yīng)用。場(chǎng)流分離是一種方便快捷的分析分離技術(shù)，它具有設(shè)備簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，效率高等優(yōu)點(diǎn)。

2.場(chǎng)流分離系統(tǒng)組成

場(chǎng)流分離系統(tǒng)一般由載液及樣品注入裝置，分離系統(tǒng)，檢測(cè)分析系統(tǒng)，收集系統(tǒng)等部分組成。載液一般由注射泵注入，樣品由微量注射泵脈動(dòng)注入。分離系統(tǒng)由分離流道與分離場(chǎng)施加裝置構(gòu)成。檢測(cè)分析系統(tǒng)可由電子顯微鏡或光散射儀或化學(xué)分析儀與計(jì)算機(jī)共同組成。圖1為典型的FFF流道幾何形狀。流道一般由在高分子材料薄片上刻出的矩形流道與上下平板組合而成。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1典型FFF流道幾何形狀

圖2 FFF分離流道基本結(jié)構(gòu)

3場(chǎng)流分離原理

場(chǎng)流分離（Field flow fractionation—FFF）作為一種新的分離技術(shù)，最早是由Giddings博士在1966年提出的[1]。FFF作為一類分離技術(shù)，可分離、提純和收集流體中的懸浮物微粒。FFF適用于樣品組分尺寸從1nm-100μm大分子、膠質(zhì)和微粒物料的分離[2-3]，也可完成對(duì)組分多種物理特性參數(shù)的測(cè)定。如：質(zhì)量、密度、電荷、熱擴(kuò)散系數(shù)等。

在FFF系統(tǒng)中，由于矩形微流道的寬高比大于100:1，因此流速剖面近似為二維層流。分離場(chǎng)垂直于流動(dòng)方向施加。樣品組分除了隨載流的縱向流動(dòng)外在分離場(chǎng)的作用下，還存在垂直于流道的漂移運(yùn)動(dòng)。被分離（分析）的樣品脈動(dòng)地注入分離流道中流動(dòng)的載流液中，由于保持力的不同，樣品的組分在不同的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)在流道的出口。

在FFF中，分離是由作用于樣品的外加場(chǎng)力與樣品的擴(kuò)散力相互作用完成的。作用于樣品的外加場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)樣品組分向流道的一壁面（積聚面）漂移，而樣品的擴(kuò)散力則起相反作用。當(dāng)場(chǎng)力與擴(kuò)散力達(dá)到平衡時(shí)，微粒將處于距積聚面距離一定的位置上。載流液速度剖面呈拋物線形狀或近似拋物線形狀，其流速剖面如圖3所示。其最大速度在流道中心附近，最小速度在流道壁處。由于被分離樣品中各組分受分離場(chǎng)影響的不同，樣品中不同的組分將處于距積聚面不同的位置，即不同的組分處于不同的流速層面。因此，那些受分離場(chǎng)影響較強(qiáng)的組分距積聚面較近，流速較小，而那些與分離場(chǎng)作用弱的組分距積聚面較遠(yuǎn)，流速較大。由于不同組分流速的差異，它們通過(guò)流道所需時(shí)間（保持時(shí)間）也就不同，圖4展現(xiàn)了這一原理。保持時(shí)間與組分的特性有關(guān)，利用這些特性實(shí)現(xiàn)樣品中不同組分的分離。同樣也可利用測(cè)定保持時(shí)間來(lái)確定與其相關(guān)的特性。

圖3 流速剖面

圖4場(chǎng)流分離原理 場(chǎng)流分離種類

場(chǎng)流分離作為一類分離技術(shù)，雖然依據(jù)的基本原理相同，但根據(jù)所加外場(chǎng)類型的不同，場(chǎng)流分離技術(shù)主要分為流場(chǎng)流分離，熱場(chǎng)流分離，沉降場(chǎng)流分離，電場(chǎng)流分離等。另外流場(chǎng)流分離技術(shù)又可分為對(duì)稱流場(chǎng)流分離和非對(duì)稱流場(chǎng)流分離。

4.1電場(chǎng)流分離

電場(chǎng)流分離技術(shù)作為微粒子分離技術(shù)最早出現(xiàn)于1972年，并用于多種蛋白質(zhì)的分離[4]。電場(chǎng)流分離(electricalfield flow fractionation—EFFF)不是直接的流動(dòng)分離技術(shù)，而是依賴于垂直分離方向上(流動(dòng)方向)的電場(chǎng)在低黏性的載液中完成分離的。在電場(chǎng)流分離系統(tǒng)中，被分離的組分由于其電敏感性的不同，所受的電場(chǎng)作用力就不同。當(dāng)微粒所受的電場(chǎng)作用力與擴(kuò)散力達(dá)到平衡時(shí)，不同的微粒將處于距積聚壁不同的距離，即在流道中有不同的速度，從而使得不同的微粒在不同的時(shí)間出現(xiàn)在分離流道的出口，從而完成分離。在EFFF系統(tǒng)中，電場(chǎng)E垂直于流道施加，粒子的漂移速度取決于它們的電泳淌度μ。理論上凡具有電敏感性的微粒都可利用電場(chǎng)流分離技術(shù)分離。

在電場(chǎng)流分離過(guò)程中存在著雙電層效應(yīng)，由于雙電層效應(yīng)的影響，系統(tǒng)有效電場(chǎng)強(qiáng)度損失巨大。據(jù)測(cè)，有效電場(chǎng)強(qiáng)度一般不超過(guò)外加電場(chǎng)強(qiáng)度的3%[5]，多數(shù)情況為1%左右。EFFF系統(tǒng)的應(yīng)用包括：細(xì)胞分離、乳狀液和脂質(zhì)體的鑒別以及樣品的預(yù)處理。

電場(chǎng)流分離最初用于蛋白質(zhì)的分析、分離[6]。隨后發(fā)展為多種微粒的分析分離，如：人類紅細(xì)胞、膠體、糖、黏土等[7]。4.2 熱場(chǎng)流分離

在熱場(chǎng)流分離(Th-FFF)中，應(yīng)用的“場(chǎng)”是溫度梯度。溫度梯度是依靠上下壁面的溫差建立的。這一溫度梯度橫穿液流，液流在溫度不同的兩平行板間流動(dòng),熱擴(kuò)散使樣品組分向積聚面漂移。Th-FFF側(cè)重于在親脂性聚合體上的應(yīng)用。Th-FFF可用于粒徑小到1μm以下，大到20μm微粒的提取，分離[8]。目前已成為測(cè)量稀釋聚合物溶液熱擴(kuò)散系數(shù)極其方便的工具。它測(cè)量速度快，通常只需10~20 min。

4.3 沉降場(chǎng)流分離

沉降場(chǎng)分離外加場(chǎng)可以是重力即重力場(chǎng)流分離(GFFF),也可以是離心力即離心力場(chǎng)流分離或稱沉降場(chǎng)分離(SdFFF)。GFFF是一種最簡(jiǎn)單的FFF技術(shù)，利用地球重力場(chǎng)作為外加力場(chǎng),與其他FFF相比，GFFF在理論方面還需完善。GFFF已成功應(yīng)于紅細(xì)胞，膠體，淀粉，葡萄酒酵母的分析鑒定[9]。SdFFF應(yīng)用與GFFF相似。如：硅凝膠體粒子；聚合體橡膠和細(xì)胞的分離純化[10]。與GFFF相比, SdFFF結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，外力場(chǎng)變化范圍較大且易控制。4.4 流場(chǎng)流分離

流場(chǎng)流分離(flow-FFF)最早由J.C.Giddings等人于1984年提出。Flow-FFF的外加力場(chǎng)為垂直于流道(流動(dòng))方向的橫向流。Flow-FFF裝置與其他場(chǎng)流裝置略有不同，其流道上下壁具有滲透能力。在flow-FFF中，分析物被橫流推向半滲透性壁，并被只允許載流通過(guò)的膜隔離在積聚墻處。這樣流道壁保證了在分離過(guò)程中外加橫向流的實(shí)施。通過(guò)外加橫向流的作用使不同的微粒處于流道中的不同流速層面上，從而實(shí)現(xiàn)不同的微粒在不同的時(shí)間出現(xiàn)在流道的出口處完成分離。

現(xiàn)有的flow-FFF設(shè)備可完成多種微粒的離。其適用的微粒尺寸范圍從1 nm~0.1 mm。此外，近些年流場(chǎng)流分離已應(yīng)用于微粒尺寸測(cè)定，蛋白質(zhì)特性分析等方面。

5不同場(chǎng)流分離的差異

不同的場(chǎng)流分離技術(shù)原理基本相同，其區(qū)別主要在于應(yīng)用外場(chǎng)的不同，其適用的領(lǐng)域及范圍也存在差異。

沉降場(chǎng)流分離具有設(shè)備簡(jiǎn)單，控制方便的優(yōu)點(diǎn)，其分離是基于被分離的微粒的不同尺寸、密度、及形狀實(shí)現(xiàn)分離的，因此它主要用于紅細(xì)胞、膠體、淀粉等的分離，但它難以完成高濃度、尺寸較小微粒的分離，如尺寸在0.02-0.05μm 的膠體。

流場(chǎng)流分離相對(duì)于沉降場(chǎng)流分離來(lái)說(shuō)，其所適用微粒尺寸范圍要廣泛，尺寸從1nm-0.1mm，但與沉降場(chǎng)流分離相比，它對(duì)微粒的選擇分離效果稍差。

熱場(chǎng)流分離不但可用于微粒的分離，同時(shí)也可用于微粒熱擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定，進(jìn)而完成對(duì)微粒成分的分析。

電場(chǎng)流分離幾乎具有其他場(chǎng)流分離所有的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)它還可完成在其他場(chǎng)流分離中無(wú)法完成的微粒分離，如脂質(zhì)體的分離等。但電場(chǎng)流分離要求被分離微粒具有電泳淌度，如被分離微粒不具有電泳淌度，則需對(duì)被分離的微粒進(jìn)行預(yù)處理。6 場(chǎng)流分離國(guó)內(nèi)外發(fā)展方向

場(chǎng)流分離目前主要發(fā)展方向是與微細(xì)加工技術(shù)相結(jié)合，使其小型化，微型化。場(chǎng)流分離系統(tǒng)微型化后可能獲得的益處包括：提高分辨率，減少分離時(shí)間，減少儀器尺寸，降低能耗。同時(shí)還可減少時(shí)間常數(shù)、溶劑消耗、松弛和平衡時(shí)間。國(guó)外已對(duì)電場(chǎng)流微型化從理論及實(shí)驗(yàn)上做了一些工作。實(shí)溫度場(chǎng)流分離的微型化研究也獲得進(jìn)展。但目前場(chǎng)流微型化仍處于理論研究與探索階段，有許多理論及結(jié)構(gòu)上的問(wèn)題還有待解決。對(duì)場(chǎng)流分離流道的優(yōu)化設(shè)計(jì)近期國(guó)外也做了一些探索。

場(chǎng)流分離在國(guó)外已研究了數(shù)十年，但目前國(guó)內(nèi)研究還處于起步階段。有關(guān)場(chǎng)流分離深層次的機(jī)理及場(chǎng)流分離的應(yīng)用仍有廣闊的研究空間。尤其對(duì)如何實(shí)現(xiàn)連續(xù)場(chǎng)流分離及如何實(shí)現(xiàn)場(chǎng)流分離在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用，還有大量的工作等待我們?nèi)プ觥?/p>

參 考 文 獻(xiàn)

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