生物分离工程部分习题和答案(3)

③用乙醇沉淀蛋白质时 应注意的事项：

1、低温条件下操作可以提高收率和减少蛋白质失活变性（加入有机溶剂为放热反应）； 2、采用的有机溶剂必须与水互溶，与蛋白质不发生作用； 3、蛋白质分子量越大，需要加入的溶剂量越少；

4、一种蛋白质的溶解度常会因为另一种蛋白质存在而降低； 5、沉淀的蛋白如果不能再被溶解，可能已经变性；

6、很多酶和蛋白质在20-50%（V/V）就能产生沉淀；当溶剂量达到50%时，通常只有 分子量≤1500的蛋白留在溶液中；

7、PH=PI时，需要加入的溶剂量减少；

8、盐析法沉淀的蛋白质采用有机溶剂精制时必须与先进行透析。 3 影响盐析的主要因素有哪些？在工艺设计中如何应用？

答：用Cohn经验公式来看 lgS=-β--KsI

影响盐析的主要因素有:

β：与蛋白质种类、温度、pH有关，与无机盐种类无关

Ks：与无机盐种类、蛋白质种类（不同蛋白之间溶解度相差不超过1倍）有关，与温 度、pH无关.

在工艺设计中如何应用？ 4 如何确定盐析过程中需要加入硫酸铵的量？

答：0～300C 溶解度变化很小，加入水中后溶液体积会变大（必须考虑到）。 200C 1L加至饱和浓度时体积变大为：1.425L(实际应加入) 761g

因此，要使1L溶液浓度由M1增加到M2需要加入多少克（NH4）2SO4需要按下式计算：

200C时—— G=533（M2-M1）/（4.05-0.3M2）或533（S2-S1）/（100-0.3S2） 00C时—— G=505（M2-M1）/（3.825-0.285M2）或505（S2-S1）/（100-0.285S2） 5 简述有机溶剂沉淀的原理。

答：有机溶剂沉淀的原理： ①亲水性有机溶剂加入溶液后降低了介质的介电常数，使溶质分子之间的静电引力增加，聚集形成沉淀；②水溶性有机溶剂的水合作用降低了自由水的浓度，压缩了亲水溶质分子表面原有水化层的厚度，降低了它的亲水性，导致脱水凝集。 6沉淀与结晶有何不同？

答：结晶为同类分子或离子以有规则排列形式析出，沉淀为溶质分子或离子以无规排列形式析出，构成成分复杂（目标分子、杂质、溶剂等）。

（沉淀与结晶的联系： 在本质上都是新相析出的过程，主要是物理变化，当然也存在化学反应的沉淀或结晶。）

7 结晶操作的原理是什么？常用结晶器包括哪两种类型？如何选择结晶设备？ 答：结晶操作的基本原理：使溶液处于过饱和状态。

工业结晶设备主要有： 冷却式、 蒸发式（常压蒸发、减压蒸发）

结晶器的选择：根据目标产物溶解度曲线确定——目标产物溶解度随温度升高而显著升高则可选用其中任何一类；否则只能选用蒸发式结晶设备。 8 粒子大小与溶解度有何关系？

答：粒子大小与溶解度：颗粒直径越小，溶解度越大。

溶解度还与颗粒大小有关，微小颗粒的溶解度大于较大直径的颗粒。从热力学方法可得 到颗粒大小与溶解度的关系：

（ C 普遍晶体溶解度 Cs半径为rc的晶体溶解度 σ结晶界面张力 Vm晶体摩尔体积 R气体常数 T绝对温度 ） 9 有哪些方法造成溶液过饱和？ 答：冷却；蒸发结晶；加溶质。

10 绘制饱和温度曲线和过饱和温度曲线，并标明稳定区、亚稳定区和不稳定区。并简述其意义

11 影响硫酸铵盐析效果的主要因素有哪些？公式Ig S=β- Ks I 中β、Ks各与什么因素有关？

答：影响硫酸铵盐析的因素：Ig S=β- Ks I。式中, S为蛋白质的溶解度(g/L)； I为离子强度； m 为盐的摩尔浓度；

β值为蛋白质在纯水中(I=0时)的假想溶解度对数值，是pH值和温度的函数。在蛋白质pI时最小，与蛋白质种类、温度、pH有关，与无机盐种类无关；

Ks 为盐析常数，与盐和蛋白质种类有关，与温度和pH值无关。

第四章 萃取

1萃取：是利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同，使溶质得到纯化或浓缩，从而

提取原料中目标产物的方法。

2反萃取(Back extraction) ： 调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相的萃取操作过程。 3分配系数：溶质在两相中的总浓度之比。

4有机溶剂萃取：用与水互不相溶的有机溶剂作为萃取剂，利用生物物质在两相中分配系数

的差异进行分离的过程

5分离因子：衡量分离的程度用分离因子表示

6乳化：水或有机溶剂以微小液滴形式分散于有机相或水相中的现象。

7胶 团(micelles): 表面活性剂在连续的水相自发缔合形成纳米尺度水溶性聚集体。 是一

种透明的、热力学稳定的体系。

8临界胶束浓度：是S在水溶剂中形成胶束的最低浓度。

9.反 胶 团(reverse micelles): 表面活性剂在连续有机溶剂中自发缔合形成纳米尺度水溶性聚集体，是一种透明的、热力学稳定的体系。

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11溶解度参数:是衡量液体材料相容性的一项物理常数。其物理意义是材料单位体积内聚能密度的开平方

12介电常数:是化合物mol极化程度的量度，又称电容率。表征电介质极化性质的宏观物理量。定义为电位移D和电场强度E之比D=εE

13 HLB值：亲水—亲油平衡值。=(亲水基团的分子量/ 疏水基团的分子量)*20 14萃取因数:也称萃取比，其定义为被萃取溶质进入萃取相的总量与该溶质在萃余相中总

量之比。

15带溶剂: 带溶剂是指易溶于溶剂中并能够和溶质形成复合物且此复合物在一定条

件下又容易分解的物质，也称为化学萃取剂。对于水溶性强的溶质，可利用脂溶性萃取剂与溶质间的化学反应生成脂溶性复合分子，使溶质向有机相转移。这种溶剂称为带溶剂

16超临界流体:是指超过临界温度与临界压力状态的流体.

17超临界流体萃取:利用超临界流体为萃取剂的萃取操作。

18双水相萃取：利用生物物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行分离的过程

19液膜萃取：以液膜为分离介质、以浓差为推动力的液-液萃取与反萃过程结合为一体的分离过程。

20多级逆流萃取：P105

二 简答题

1 生物物质的萃取与传统的萃取相比有哪些不同点？

答：生物萃取要尽可能保证分离目标产物的活性。目标分离物量少。还有超临界流体萃取