生物分离工程复习 联系客服

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3、柱层析系统中仪器设备与作用:蠕动泵、色谱柱、混合器、检测器 记录仪、部分收集器等 、层析装置的仪器化 HPLC、与微机、质谱等连用 4、柱层析操作流程:

色谱的一般操作:装柱 ,平衡,上样,洗涤,洗脱,收集 装柱:介质装填要均匀,不能有气泡。 平衡:用吸附缓冲液使介质充分平衡

上样:样品应与起始缓冲液有相同的pH和离子强度

离子强度应低,可用透析、凝胶过滤或稀释法达此目的。不溶物应在透析后或凝胶过滤前,以离心法除去。上样量要适当,不要超过柱的负荷能力,通常上样量为交换剂交换总量的1%-5%。样品浓度要适当,高浓度低流速,反之亦然 淋洗:用吸附缓冲液淋洗出去介质中的杂质

洗脱:恒定洗脱洗脱条件与吸附条件相反;恒定洗脱;分步洗脱;梯度洗脱部分收集 5、凝胶过滤色谱法

工作原理:凝胶色谱又称分子筛过滤、排阻层析等,依据是多孔的载体对不同体积和不同形状分子的排阻能力的不同,从而对混合物进行分离。

凝胶是一种不带电的具有三维空间的多孔网状结构的物质,每个颗粒的细微结构及筛孔的直径均匀一致,小分子可以进入凝胶网孔,而大分子则排阻于颗粒之外。

大分子物质沿凝胶颗粒间隙随洗脱液移动,流程短,移动速率快,先被洗出层析柱。

小分子物质可通过凝胶网孔进入颗粒内部,然后再扩散出来,故流程长,移动速度慢,最后被洗出层析柱

6、亲和层析原理:亲和力:生物分子间存在很多特异性的相互作用,如抗原-抗体、酶-底物或抑制剂、激素-受体等,它们之间都能够专一而可逆的结合。

亲和层析是利用生物体内存在的特异性相互作用的分子对而设计的层析方法。 生物体内相互作用的分子对:

(1) 酶—底物或抑制剂(2) 抗原—抗体(3) 激素—受体(4) 糖蛋白与凝集素(5) 生物素—生物素结合蛋白等 2实际应用

重组蛋白:用基因工程的方法引入特殊结合位点(如金属结合位点),将其加在重组目的蛋白的氨基端或羧基端 。

7、离子交换色谱中洗脱采用的方法与方式?

利用物质的电荷和层析载体的电荷间的相互作用,进而达到分离纯化的目的。 8、色谱流出曲线与其分配效率? 第九章:离心技术

1.离心力与相对离心力

(1)离心力(G):在一定角度速度下作圆周运动的任何物体都受到一个向外的离心力。其大

2

小等于向心加速度ωr 。(ω:旋转角速度; r:旋转体离旋转轴的距离 )

(2)相对离心力(RCF):RCF就是实际离心力转化为重力加速度的倍数。RCF=ω2r/980 常用 “数字×g”表示相对离心力,如:12000×g。 2. RCF与转速和离心半径的关系(计算)

2-5 2

RCF=(2πn/60) ×r/ 980.7= =1.119×10n r

n:转子每分钟的转数离心半径r:离心半径等于旋转轴中心与沉降颗粒之间的距离。 课堂讨论(1)

已知某一离心机的转子半径为25cm,转速为1200rpm时,相对离心力为多大。

课堂讨论(2)

某发酵生产分离用的离心机转鼓直径为0.9m,转速为1800rpm,现用一台转鼓直径为0.15m的实验离心机模拟上述分离操作,其转速应取多大。 3.概念:沉降系数S

样品的沉降特征可以用沉降系数S来表示:S是指单位离心场中粒子移动的速度。

s=沉降系数dx/dt= 2单位离心力 ω x 4.超速离心方法(了解)

(1)差速离心法:它利用不同的粒子在离心力场中沉降的差别,在同一离心条件下,沉降速度不同。通过不断增加相对离心力,使一个非均匀混合液内的大小、形状不同的粒子分部沉淀。

(2)速率区带离心法:物质大小差别较大,密度相近。

离心前离心管内先装入密度梯度介质,待分离的样品铺在梯度液的顶部、离心管底部或梯度层中间,同梯度液一起离心。由于此法是一种不完全的沉降,沉降受物质本身大小的影响较大,一般是应用在物质大小相异而密度相同的情况。梯度液在取样时起着支持介质和稳定剂的作用,避免因机械振动而引起已分层的粒子再混合。

5、等密度离心法:密度差别较大,大小相近。样品铺在梯度液顶上或混合,离心开始后, 梯度液受离心力的作用逐渐形成底浓而管顶稀的密度梯度。最后粒子进入到ρ p=ρm,此时dx/dt为零粒子不再移动,粒子形成纯组分的区带。 第十章 结 晶

1、饱和曲线和过饱和曲线的意义 饱和曲线与过饱和曲线

1、不稳定区

在TT曲线的上半部的区域称为不稳定区,在该区域任意一点溶液均能自发形成结晶,溶液中溶质浓度迅速降低至SS线(饱和); 晶体生长速度快,晶体尚未长大,溶质浓度便降至饱和溶解度,此时已形成大量的细小结晶。 2、稳定区:在温度-溶解度关系图中,SS曲线下方为稳定区,在该区域任意一点溶液均是稳定的; 3、亚稳定区

在SS曲线和TT曲线之间的区域为亚稳定区,此刻如不采取一定的手段(如加入晶核),溶液可长时间保持稳定;加入晶核后,溶质在晶核周围聚集、排列,溶质浓度降低,并降至SS线;

饱和溶液:当溶液中溶质浓度等于该溶质在同等条件下的饱和溶解度时,该溶液称为饱和溶液;

过饱和溶液:溶质浓度超过饱和溶解度时,该溶液称之为过饱和溶液;溶质只有在过饱和溶液中才能析出; 2.晶体的形成实质

形成新相(固体)需要一定的表面自由能。因此,溶液浓度达到饱和溶解度时,晶体尚不能析出,只有当溶质浓度超过饱和溶解度后,才可能有晶体析出。

实质上,在饱和溶液中,晶核是处于一种形成—溶解—再形成的动态平衡之中,只有达到一定的过饱和度以后,晶核才能够稳定存在。 饱和曲线与过饱和曲线的应用 介稳区进一步划分:

介稳区靠近过饱和曲线的区域为刺激起晶区;介稳区靠近饱和曲线的区域为养晶区 成核:

当过饱和度达到一定时,过饱和溶液中会自发形成大量晶核,称为成核。

初级成核:过饱和溶液自发成核;二次成核:介稳态过饱和溶液中加入晶种产生晶核。 根据晶体半径与过饱和度的关系:过饱和度越大,形成晶体的半径越小。 晶体的操作过程

使溶液处于刺激结晶区,产生晶核;将溶液维持在养晶区,使晶核成长为规则的晶体。 结晶的方式

1、热饱和溶液冷却(等溶剂结晶):适用于溶解度随温度升高而增加的体系;同时,溶解度随温度变化的幅度要适中;

冷却方法:自然冷却、间壁冷却(冷却剂与溶液隔开) 2、部分溶剂蒸发法(等温结晶法):适用于溶解度随温度降低变化不大的体系,或随温度升高溶解度降低的体系;加压、减压或常压蒸馏

3、真空蒸发冷却法:使溶剂在真空下迅速蒸发,并结合冷却,是结合冷却和部分溶剂蒸发两种方法的一种结晶方法。

4、化学反应结晶:加入反应剂产生新物质,当该新物质的溶解度超过饱和溶解度时,即有晶体析出;

该方法的实质是利用化学反应,对待结晶的物质进行修饰,一方面可以调节其溶解特性,同时也可以进

3.物料内水分的种类

结合水:存在于细小毛细管中和细胞中的水分,结合力强,难除去 非结合水:润湿、粗大毛细管、物料孔隙中的水份, 结合力弱,易除去 平衡水:物料中的水分与湿空气处于动态平衡状态时所含的一定量不可除去的水分 (平衡水分与物料性质空气状态有关)

自由水:包括全部非结合水和部分结合水, 干燥过程中可除去自由水,不能除去平衡水. 4、湿空气性质

1、水蒸汽分压:大气是空气和水汽的混合物,称为湿空气,空气中水蒸气分压愈大,水分含量就愈高。

2.、湿度它以湿空气中所含水蒸汽的质量与绝对干空气的质量之比表示,其单位为:kg水气/kg干空气 。 3.相对湿度:在一定温度及总压下,湿空气的水汽分压与同温度下水的饱和蒸汽压之比的百分数,称为相对湿度,用符号φ表示。

φ=0,表示湿空气不含水分,即为绝干空气。

φ=1,表示湿空气为饱和空气。

4.相对湿度和绝对湿度的关系:相对湿度:可以说明湿空气偏离饱和空气的程度,能用于判定该湿空气能否作为干燥介质,φ值与越小,则吸湿能力越大。 湿度:是湿空气含水量的绝对值,不能用于分辨湿空气的吸湿能力。 5. 干燥的方法

针对热敏性物质开发的单元操作有: 瞬时快速干燥:接触时间短、气流温度高 喷雾干燥:时间短、热效低、可同时造粒 气流干燥:接触时间较长

沸腾干燥:接触时间最长,热效最高

低温干燥:适用于粘稠状物料,活性保持最好 微波干燥:时间短,效率高 红外干燥:温度高,干燥速度快 1喷雾干燥

采用雾化器,将料液分散成细小雾滴,在喷雾干燥器内直接进行干燥,并采用旋风分离器对干燥后的物料进行回收;

优点:传热表面积大,干燥时间短,适用于抗生素、酵母粉、酶制剂等热敏性物质的干燥;并可将蒸发、结晶、过滤、粉碎等过程集成于一次完成。 缺点是热效低、能耗大、设备体积过大 应用:热敏性物料 、微囊制备、成型制剂 干燥效果取决于:喷射雾滴大小 2 流化床干燥

在流化床中加入湿的颗粒状物料,在流化床下部通入热空气,在一定流速下形成激烈的固体流态化状态。因此,又称沸腾床,是一种有效的干燥装置。

使用范围:由于物料在干燥器中停留时间过长,不适宜干燥一些热敏性物质,使用于干燥葡萄糖、味精、柠檬酸等稳定物料的干燥。 3 红外干燥

以电磁波辐射作为热量来源,通常波长在0.75-1000微米波段;

热量高,温度变化幅度大,适用于稀薄的物料干燥:热敏性药物、溶点低、吸湿性强、物体表层的干燥、中药颗粒剂。 4 微波干燥

利用微波产生的电磁能,从内部加热湿物料;在交流电磁场的作用下,偶极离子会产生与电场方向变化相适应的振动,从而摩擦产热,使水分蒸发。

特点:干燥从物料内部向外热效率高、产品外观好兼有灭菌作用。 应用:利用微波穿透力强用于饮片、蜜丸、袋泡茶等。 5 冷冻干燥

使被干燥的液体在极低的温度下,冷冻成固体;然后,在低温、低压下利用水的升华性能,使冰升华汽化而除去,以达到干燥的目的;

冷冻干燥法适用于绝大多数生物产品的干燥和浓缩,可以最大限度地保证生物产品的活性。

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