生物分离工程名词解释（精选7篇）
电泳：荷电的胶体粒子在电场中的移动。PPT
或者：荷电溶质（电解质）或粒子在电场作用下发生定向泳动的现象P362
电泳迁移率（mobility）:在电位梯度E的影响下，带电颗粒在时间t中的迁移距离d。PPT
或者：单位电场强度下的电泳速度。P363
膜分离的概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。PPT
或者：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。P56
离子交换: 在吸附剂与溶液间发生离子交换，即吸附剂吸附离子后，它同时要放出等当量的离子于溶液中。PPT
亲和层析：是利用生物分子对之间所具有的专一而又可逆的亲和力使生物分子分离纯化的技术。PPT
过滤：是在外力作用下，利用过滤介质使悬浮液中的液体通过，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的一种单元操作。PPT
或者：利用薄片形多孔性介质（如滤布）截留固液悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的方法。P20
沉降：离心分离是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程，当静置悬浮液时，密度较大的固体颗粒在重力作用下逐渐下沉，这一过程称为沉降。PPT
重结晶：是利用杂质和结晶物质在不同溶剂和不同温度下的溶解度不同，将晶体用合适的溶剂再次结晶，以获得高纯度的晶体的操作。PPT
分辨率：也称分离度。它是指相邻两色谱保留值之差与两峰底宽平均值之比。PPT
晶体：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。溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。PPT
分子伴侣：是一种热休克蛋白质，在体内和体外都具有抑制蛋白质伸展肽链错误折叠和聚集、促进肽链折叠成天然活性肽的作用。P394
对流干燥：对流干燥过程中载热体对对流方式与湿物料颗粒（或液滴）直接接触，向湿物料对流传热，故对流干燥又称直接加热干燥。P440 07生技2班 生物分离工程 2010-7-4 初级分离：指从菌体发酵液、细胞培养液、胞内抽提液（细胞破碎液）及其他各种生物原料初步提取目标产物，使目标产物得到浓缩和初步分离的下游加工过程。P35
双水相系统：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相，并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统。P116
双结点线：双结点线以下的区域为均相区，以上的区域为两相区。P117
反胶团：表面活性剂在有机溶剂中形成的胶团。P149
泡沫分离：根据表面吸附的原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体对液相中的溶质或颗粒进行分离，又称泡沫吸附分离，或泡沫分级，或鼓泡分级。P46
双向电泳：是等电聚焦电泳和SDS-PAGE的组合，即先进行等电聚焦电泳（按照pI分离），然后再进行SDS-PAGE（按照分子大小），经染色得到的电泳图是个二维分布的蛋白质图。网上找的
截留率 ：表示膜对溶质的截留能力，可用小数或百分数表示。P71（真实截留率和表观截留率）
自溶：通过调节温度、PH值或添加有机溶剂，诱使细胞产生溶解自身的酶的方法，也是一种酶溶法。P31
盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低、发生沉淀的现象。P36
硫酸铵饱和度：P39
临界点：物质均具有其固有的临界温度和临界压力，在压力—温度相图上称为临界点。P170
交换容量(exchange capacity)指单位质量的干燥离子交换剂或单位体积的湿离子交换剂所能吸附的一价离子的毫摩尔数(mmol)，是表征交换剂离子交换能力的主要参数之一。PPT 工作（有效）交换容量：实测值，与实验条件有关。网上找的
分离因数：离心设备所能达到的离心力与重力的比值。P14
带溶剂：由于萃取剂与抗生素形成的复合物分子的疏水性比抗生素分子本身高的多，从而在有机相中有很高的溶解度。因此，在抗生素萃取中萃取剂又称带溶剂。P100
物理萃取：溶质根据相似相溶的原理在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间不发生化学反应。例如，用乙酸丁酯萃取青霉素。(物理萃取广泛应用于石油化07生技2班 生物分离工程 2010-7-4 工、抗生素及天然植物中有效成分的提取过程)P92/PPT
化学萃取：用脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶性复合分子实现溶质向有机相的分配。萃取剂与溶质之间的化学反应，包括离子交换和络合反应等。如用萃取剂季铵盐(氯化三辛基甲铵，R+Cl-)萃取氨基酸A-。P92/PPT
盐溶：向蛋白质的水溶液逐渐加入电解质是，开始阶段蛋白质的活度系数降低，并且蛋白质吸附盐离子后，带电表层使蛋白质分子间相互排斥，而蛋白质分子与水分子间的相互作用却加强，因而蛋白质的溶解度增大，这种现象称为盐溶。P37
沉析：利用沉析剂使所需提取的生化物质或杂质在溶液中的溶解度降低而形成无定形固体沉淀的过程。
了解：特定：操作简单、经济、浓缩倍数高； 种类：盐析、有机溶剂沉析、等电点沉析等；
缺点：针对复杂体系而言，分离度不高、选择性不强）
一般沉析操作过程：
1、在经过滤或离心后的样品中加入沉析剂；
2、沉淀物的陈化，促进晶体生长；
3、离心或过滤，收集沉淀物。网上找的
吸附等温线：当吸附剂与溶液中的溶质达到平衡时，其吸附量q*同溶液中溶质的平衡应与温度有关。当温度一定时，吸附量只和浓度有关，q* = f(c)。PPT
保留体积VR：指从进样开始到被测组份在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相体积。色谱PPT
死体积VM：指色谱柱内固定相颗粒间所剩留的空间、色谱仪中管路和连接头间的空间以及检测器的空间的总和，当后两项很小而可忽略不计时，VM可由 tm与流动相体积流速F0(ml/min)的乘积计算。色谱PPT
理论塔板高度：单位理论塔板的长度称为理论塔板高度。它等于色谱柱长度除以理论塔板数。用理论塔板数与板高表示柱效率时是等价的。网上找的。估计是计算题。色谱PPT
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。结晶PPT
介电常数：是一个化合物摩尔极化程度的量度，物质的介电常数ε可表示为ε=C/C0（C为物质在电容器中的静电容量值(F)；C0为无介质时，同一电容器中的静电容量值(F)）。根据溶质的介电常数选择极性相近的溶剂作为萃取剂，这是溶剂选择的重要方法之一。网上找的，在有机溶剂萃取里
分子筛层析法：又称凝胶过滤层析法，是以各种多孔凝胶为固定相，利用溶液中各组分的分子量不同而进行分离的技术。色谱PPT 07生技2班 生物分离工程 2010-7-4 溶解度参数：溶质对聚合物的溶胀能力可用溶解度参数δ或内聚能密度（cohesive energy density,CED)来表征。
CED=δ2=E/V（E—摩尔内能；V—摩尔体积）
分子结构越相似，就越接近；两个物质溶解度参数的数值接近时，有利于互相溶解。大孔树脂吸附PPT
阻滞因数：是在色谱系统中溶质的移动速度和一理想标准物质（通常是和固定相没有亲和力的流动相）的移动速度之比，即 R=溶质的移动速度 / 流动相在色谱系统中的移动速度
网上找的
分离因子：某一瞬间被吸附溶质量占总量的分数，又称质量分布比。即 α=q / Ct（Ct为溶质总浓度，包括游离和被结合）。
网上找的
解离常数：有效结合位子浓度与溶质在液相的浓度乘积与溶质在固相中的浓度比值。即 Kp=m*C / q。通常应用解离常数Kp 来讨论分子间的相互作用。网上找的
膜组件：由膜、固定膜的支撑体、间隔物以及收纳这些部件的容器构成的一个单元，又称膜装置。P67
膨胀度：离子交换树脂含有大量亲水基团，与水接触即吸水膨胀。当树脂中的 离子变换时，如阳离子树脂由H+转为Na+、阴离子树脂由Cr转为OH，都因离子直径增大而发生膨胀，增大树脂的体积。通常，交联度低的树脂的膨胀度较大。在设计离子交换装置时，必须考虑树脂的膨胀度，以适应生产运行时树脂中的离子转换发生的树脂体积变化。（网上找的）
吸附层：指离子导体颗粒表面的密度较大的正离子层。离子导电体颗粒和溶液接触时，由于固体表面吸附力场的作用，岩石和土壤中的颗粒都吸附负离子，溶液中则出现过剩的正离子，表面则形成电偶层。靠近颗粒表面密度较大的—层就是吸附层。其厚度d=10-8米。吸附层外正离子密度逐渐减小的部分叫散漫层，其厚度因条件不同而变化。一般其厚度δ=10.7—10.6米。
亲和吸附:是利用溶质和吸附剂之间特殊的化学作用,从而实现分离.网上找的
扩散层：在胶粒周围的一部分阳离子由吸附层表面分布至胶粒阴电荷不能吸引的最小距离所形成的非牢固结合层。网上找的
SDS-PAGE：十二烷基硫酸钠—聚丙烯酰胺凝胶电泳,SDS是一种阴离子去污剂，作为变性剂和助溶性试剂，能断裂分子内和分子间的氢键，使分子去折叠，破坏雨林木风 第 4 页 2013-3-28蛋白质分子的二级、三级结构；而强还原剂，如二硫苏糖醇、β-巯基乙醇能使半胱氨酸残基之间的二硫键断裂。因此，在样品和凝胶中加入SDS和还原剂后，蛋白质分子被解聚为组成它们的多肽链，解07生技2班 生物分离工程 2010-7-4 聚后的氨基酸侧链与SDS结合后，形成带负电的蛋白质-SDS胶束，所带电荷远远超过了蛋白质原有的电荷量，消除了不同分子间的电荷差异；同时，蛋白质-SDS聚合体的形状也基本相同，这就消除了在电泳过程中分子形状对迁移率的影响。主要用于测定蛋白质亚基分子量以及未知蛋白质分子量的测定；PPT
体积浓缩倍数：即料液体积与溶剂体积的比值。网上找的
比较微滤、超滤、反渗透的区别和共同点？网上找的
答：超滤(UF)和微滤(MF)都是利用膜的筛分性质,以压差为传质推动力。UF膜和MF膜具有明显的孔道结构，主要用于截留高分子溶质或固体微粒。UF膜的孔径较MF膜小，主要用于处理不含固形成的料液，其中相对分子质量较小的溶质和水分透过膜,而相对分子质量较大的溶质被截留。因此，超滤是根据高分子溶质之间或高分子与小分子溶质之间相对分子质量的差别进行分离的方法。
微滤过程中，膜两侧渗透压差较小，所以操作压力比反渗透操作低，一般为0.1～1.0MPa。微滤一般用于悬浮液（粒子粒径为0.1～10μ）的过滤,在生物分离中,广泛用于菌体细胞的分离和浓缩。微滤过程中膜两侧的渗透压差可忽略不计，由于膜孔径较大，操作压力比超滤更低，一般为0.05～０.5ＭＰa。
反渗透：溶质浓度越高，渗透压越大。如果欲使高浓度溶质一侧溶液B中的溶剂（水）渗透到纯水侧A，在B侧所施加的压力必须大于此渗透压，这种操作称为反渗透。
专业学位是相对于学术性学位而言的学位类型,其目的是培养具有扎实理论基础,并适应特定行业或职业实际工作需要的应用型高层次专门人才。专业学位在培养目标上与学术性学位有明显差异,以专业实践为导向,重视实践和应用,培养在专业和专门技术上受到正规的、高水平训练的高层次人才,授予学位的标准要反映该专业领域的特点和对高层次人才在专门技术工作能力和学术能力上的要求[5]。
随着近两年开始规模化招生的专业学位硕士数量增加,日常教学要求教学大纲中更多地增加实用技术培养内容,实现为社会经济发展培养更多优秀的工程师的目标,因此通过实验课程让学生掌握更多的实用技术和操作技巧是课程必要手段,也是实验课程设计的初衷[6]。因此,我们把 《高等生物分离工程》课程中的部分学时变更为实验教学学时。通过大量的实验内容强化学生的工程观点,培养工程思维,更多机会去接触和了解生产实践[7]。
1针对学生理论基础不同,选择合适的实验内容
对于近两年来选修 《高等生物分离工程》 的学生进行调查,了解到这些学生大学阶段的专业比较多元化,有来自生物学、生物技术、生物工程、制药工程、药学等专业。其中大部分同学均未学习过 《生物分离工程》或者 《高等生物分离工程》,也没有接触过 《生物分离工程实验》。结合专业学位生物工程专业的要求,仔细研究该课程的先修课程,发现要想让学生们熟练掌握一些基本生物应用技术,尽快形成工程思维,培养工程观点,选择好实验内容是非常重要的。
因为学生缺乏先修课程的知识准备,所以首先选择较易上手和操作不复杂的实验。植物中的生物活性物质是很多药品和保健品等的重要来源,而且从植物中获得糖类、蛋白类或者小分子生物酸碱类是相对于从动物材料获得更容易,操作也更简单,更容易上手。比如,从辣椒中提取辣椒素和辣椒红素; 从栝楼的块根提取天花粉蛋白; 从地黄中提取水苏糖等。虽然这些实验操作简单,但是原理清楚,失败的可能较小,会让实验者体会成功的喜悦,提高学生实验的兴趣[7]。
在实验选择中,考虑到不同学生对不同内容的熟悉程度不同,在实验分组和选择实验过程中加以指导。在准备实验内容时,考虑实验对相关知识的要求,把对旧有知识的复习和新知识的学习进行区分,使学生在实验过程中既能够加深对理论课学习内容的理解,而且可以对实验中操作技巧初步了解和做到对生产实践能力的养成。
对于每一个生物分离过程的一般流程画出技术路线图,技术路线图主要由相应的单元操作进行组合,来确定实验内容。 不同的实验要体现不同类型的实践训练和知识积累,因此,设计4 ~ 5个独立的综合实验是保证不同知识基础学生均能够得到能力提升和顺利开展实验的保证。每个实验能够概括生物分离课程中涉及到的主要分离操作,通过这条主线把在课程的讲解的重点进行突出。通过技术流程图使学科知识可化繁为简, 让学生熟悉各分离操作在生物产品分离中的地位,加深对各个单元操作的认识,有利于学生深入理解分离操作的单元过程在生物产品分离工艺中的作用和相互关系,从而扎实地掌握各分离操作并能够灵活运用[8]。
2实验内容抓住知识点,进行模块组合设计
《高等生物分离工程》课程教学内容包括生物分离的基本理论、主要设备以及分离过程的特点和应用范围,内容十分繁杂,学生难以掌握。本实验课程开设就是要通过亲自动手实验来加深对理论的理解。在实验设计中,注重知识点的归纳,并把知识点进行模块化,每个模块包括几个性质或者作用相同的单元操作。在一个完整的生物分离工程中,能够由不同的单元操作构成的模块进行组合。因此,运用模块化时要注意,既要注重模块之间内容的独立,又要注意各个分离单元技术之间的关联及各自的特点,通过对比加强学习,加深理解和有利于掌握。
根据生物分离过程的特点划分为几个模块,像原材料处理模块,可以包括不溶物的去除、材料的破碎、不同尺寸材料的分离、材料的浸泡等操作。可以针对不同原料,采用模块中的一种单元操作或者组合,来达到模块操作的目的。同时,要建立工程化的观点考察采用何种模块能够提高效率问题。
对于模块之间的组合,除了上述工程效率问题,还要核算模块中各个单元操作的单独成本问题,以及模块组合时前后衔接所需要付出的成本等问题。这些既是工程思维的体现,也是为培养优秀工程师的基本能力奠定基础。
由于生物分离工程学科的飞速发展,教师必须及时跟踪学科前沿,在实验设计过程中要考虑介绍本学科的最新研究成果,尽可能在实验模块中强调当今生产实践中的主流技术,引领学生了解学科最新进展,拓宽了学生眼界[9]。
比如,在天花粉蛋白纯化实验中,提取模块包括离心分离和过滤分离。通过对不同单元操作的比较和深入学习,熟练了固液产品初级分离的基本单元操作,厘清了二者之间的差异, 学会了生产实践中选择的原则。
每个综合实验的由四个模块组成,基本上包括5个以上知识点的训练,经过每个知识点的模块化组合,形成对整个生物分离过程的综合认识,对工艺路线的设计的训练。实验课中, 尽可能增加学生个人选择模块的机会,能够提高学生实验的主动性和积极性,使实验效果更加显著。
3实验设计调动学习积极性,突出动手实践能力培养
本实验课的由于采用模块化设计和单元操作组合等方式进行,现有的实验教材均不能满足需要,而且现有教材内容的相对滞后在所难免。随着教学改革进行和科学技术飞速发展,本实验课程采用自编讲义,对实验中涉及的单元操作技术进行详细说明,不足部分要求学生自己查找相关资料。一般在实验开始阶段安排学生阅读相关资料,进行研讨式教学,以学生为核心,把操作中的关键点设立讨论题,进行课堂讨论,增加了趣味性和新颖性,进而加深理解各模块以及模块中的各单元操作,明确每个操作的特点和应用范围。由于采用组合式实验模式,需要学生自己选择实验题目,然后设计工艺路线,画出技术流程图,并对应相应模块选择合适的单元操作,发挥了学生的积极性和主动性,改变学生被动进行实验,提高了学生上实验课的热情。在前期的阅读中,对其中一些技术产生兴趣,有进一步探索的欲望,模块的内容给出了解决问题的方法和工具,而实验的成功也会提高教学效果。这种课前充分准备,采用了虚拟实验目标的方式,增强学生阅读资料的目的性,结合理论课程模块教学,让学生更好地理解生物分离工程的基本原理,保证实验的顺利进行。
通过自主设计实验来验证理论学习中遇到的问题,更直观地体现生物分离工程的过程,加强了对生物分离工程的感性认识,建立了创新思维和工程观念,提高了动手实践能力[10]。而作为实验课程的考核,在实验中关键点的掌握和单元操作过程的筛选是重要依据。选用的实验内容也是结合任课教师的科研工作开展的,也具有一定的实验价值和先进性。比起现有实验教材内容的更接近于生产实践,因此学生也会更感兴趣这些实验内容。
结合专业学位硕士的培养要求,提供机会让学生尽早接触到生物产业的规模化生产,认识生物分离工程所需要的设备。 在生物分离工程理论教学阶段,与生物分离相关企业进行联系,增加参观学习的环节,了解生物分离的原理与设备的配套关系。然后,结合在企业完成毕业论文题目要求,多积累相关知识和动手实践经验,提高动手能力,养成工程观念,熟悉生物分离工程系统性及整体性,以实现大幅提高生产效率[11]。
4结语
我们应该根据生物分离工程实践性和应用性强的特点,针对不同学生的知识基础与背景,因材施教,上好生物分离工程实验课程,结合时代发展合理改变教学内容、教学方法、实验教学体系,符合国家对专业学位硕士生培养的要求,也是新时代工科教学建设的方向。培养学生的创新思维、工程思维、经济思维能力和用工程观点解决工程实际问题能力,是我们开展实验教学改革和探索的终极目标。因此,改革传统的理论教学模式,增加更多的自主实践和实验课程设计势在必行。
摘要：生物分离工程是整个生物产业技术中的关键环节,而生物分离工程实验课程是生物工程专业学位教育中不可替代的内容。本文阐述了利用具有不同专业知识基础的专业学位硕士生的知识基础不同,选择不同实验内容。在实验设计中,强调知识点的模块化设计。通过学生参与设计,调动学生学习积极性。开展好实验设计,对培养专业型人才有重要作用。
关键词：生物分离工程 课堂教学 实验教学 课程考核
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2012）12（a）-0075-01
生物分离工程又称生物工业下游技术，即对各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。它与生产实践紧密结合，是生物技术产品产业化的必经之路，很多工业生物技术产品，包括现代发酵工业产品，其质量的优劣、成本的高低、竞争力的大小，往往与生物分离技术直接相关[1]。具有实用性强、应用面广的特点，是高校生物工程专业核心课程。但是，在教学过程中我们发现，由于其不被列为考研科目，学生的学习兴趣普遍不高。如何通过教学方法的改进来提高学生的学习积极性，促进知识掌握，培养学生创新能力，以下是我对于该课程教学改革的几点探索。
1 “启发式”课堂教学
《论语·述而》有云：“不愤不启，不悱不发，举一隅不以三隅反，则不复也”。“愤”是指，百思仍不得其解，“悱”是指，想说却又不知怎样表达。这句话的意思是：“不到他绞尽脑汁仍想不明白的程度不要去开导他，不到他想说却不能表达出来的程度不要去启发他。如果他不能举一反三，就不要再反复的给他举例。”此为“启发式”教学的来源[2]。
要搞好“启发式”教学，我们必须处理好“传授式”与“启发式”教学的关系。“启发式”教学重在培养学生的思维能力和创新意识，但这和传统的“传授法”教学并不矛盾。我们不能动辄就将“传授法”教学称之为“填鸭式”教学，著名学者程树德先生曾说过：“愤者，心求通而未得之意；悱者，口欲言而未能之貌；启，谓开其意；发，谓达其辞。物之有四隅者，举一可知其三；反者，还以相证之意[3]”。即，当学生“不愤，不悱”，我们要采取“传授法”这种传统但高效省时的方法把新的基础知识系统的传授给他们，在学生对新知识有一定了解并形成自己的理解的基础上，达到“愤、悱”的状态，这时再通过教师的引导和启发，解决问题，组织语言，达到自我提高。比如在讲离子交换树脂时，首先给出离子交换树脂的概念：一种带有官能团的网状结构的高分子化合物，接着按照高分子材料的不同、网状结构的大小、所带官能团的不同将其归为几大类。在通过传授式教学了解其概念和分类的基础上，通过举例、提问等启发式教学手段促进学生掌握，比如硬水中Ca2+、Mg2+的去除，海水中Br的去除，让学生判断分别用到哪种离子交换树脂，再让学生自己联系实际回答在日常生活中有哪些实例用到了何种类型的离子交换树脂。从而提高学生的兴趣，促进知识的掌握。
2 “设计性”实验教学
设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验[4]。与普通的验证性试验相比，其更能发挥学生的主观能动性，激发学生的求职欲和学习兴趣。一般按以下几个步骤实施：（1）给出题目，分组，布置任务。（2）各组查阅相关资料并上交实验预案，教师给出意见和建议。（3）各组按既定方案进行实验，教师给予相应指导。（4）实验结果汇报与总结，鼓励各组派代表以PPT的方式进行汇报，每人上交一份实验报告。
比如苏云金芽孢杆菌菌悬液伴孢晶体蛋白的提取，分三组，要求每组分别以高速离心法，液体双相分层法，等电点沉淀法提取，设计实验预案，交由教师审阅，确定方案，開始试验。提取结束各组分别用可见光分光度计对三种不同方法提取的伴孢晶体蛋白进行浓度分析，再用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳对三种不同方法体的伴孢晶体蛋白进行纯度分析，最终总结出不同方法的优缺点，并比较选择出最适方法，上交试验报告，各组派代表总结汇报。最终成绩评定包括实验期间的清洁卫生习惯和考勤（20%），实验预案（30%），实验报告（50%）。
3 “开放式”课程考核
课程考核是全部教学活动的一个重要组成部分。实践发现，学生重视课程考核的程度远远超过了教师的想象。课程考核像一根无形的指挥棒，指挥着学生的学习、思考，乃至日常行为。课程考核的方式和内容直接影响着学生的思维过程，学习范围和主动程度。课程考核可以诱导和激发学生潜能的发挥，同时也可以限制和扼杀学生创造力的展示与释放[5]。
目前，传统的考核模式主要是采取终结式考核，它易于操作，便于组织，但其不仅无法对学生的真实水平作出全面的评价，而且可能将学生引向死记硬背的学习轨道，阻碍学生创新思维的培养与发展，因此必须建立一个合理的课程考核体系[6]。
我们首先改变了课程考核体系，加强了平时成绩的比重。总成绩由平时考查（占60％）和期末笔试（占40％）两部分组成，平时考查主要包括考勤（占10％），课外作业（占15%），课程论文（占15％）和实验成绩（占20％）5部分组成。同时，期末试题以考核学生思维能力和理解能力为主。本课程与生产实际结合比较紧密，试卷除了对基本概念、基本原理的考查，还有实验设计题，比如设计如何利用静电相互作用，通过反胶团萃取分离核糖核酸酶a，细胞色素c和溶菌酶；如何利用双水相PEG/盐系统提取胞内酶等，要求写出实验原理、步骤和方法，着重考查学生对知识的理解和灵活应用能力。通过对课程考核的改革，普遍提高了学生的学习热情和积极性，和以往的传统考核方式对比，能更加全面综合的反映学生对知识的掌握程度，受到学生一致好评。
4 结语
通过以上几个方面的实施有效的激发了学生的学习兴趣，提高了学生独立思考和解决问题的能力，使他们的动手能力、团队意识、创新思维得到了明显的锻炼和提高，学生理解和运用相关单元操作的能力显著提高。
参考文献
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吸附架桥效果好;②分子过小`絮凝剂在水中溶解度小.⑵絮凝剂用量:①浓度较低时增加用量有助于架桥充当,絮凝效果提高;②絮凝剂浓度过多时,引起吸附饱和,胶粒上形成覆盖层,失去与其他胶粒架桥作用.⑶pH值:影响离子型絮凝剂官能团电离度,提高电离度`使分子链上同电荷间斥力增大,链伸展,提高架桥能力.⑷搅拌速率和时间:剪切力会打散絮凝团,要注意搅拌.7.过滤设备及其结构:按推动力的不同可分为以下四类:⑴重力过滤:
应用较少.⑵加压过滤:操作繁杂,拆装不便.⑶真空过滤:可实现连续化生产.⑷离心过滤:略 8.重力沉降:当静置悬浮液时,密度较大的固体颗粒在重力作用下逐渐
下沉.离心沉降见10 9.重力沉降受重力:Fg=πd3
ρ
s 固体颗粒介质密度[kg/m3g/6 d—微粒半径[m].2
ρ].g—微粒加速度[m/s].s—
10.离心沉降:基于固体颗粒和周围液体密度存在差异,在离心场中使不
同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程.11.分离因数:Z=FC/g=4π2N2r/g.12.超离心技术分类:⑴制备型超离心.⑵分析型超离心.13.制备型离心:⑴离子差速离心法[分布离心法]:①逐渐增加离心速度.②高速与低速交替进行,使沉降粒子在不同离心速度及不同离心时间内分批分离出来.⑵一般密度梯度离心法[区带离心]:先将样品ag置于一个由梯度材料形成的密度梯度液体柱中,离心后被分离组分以区带层分布于梯度柱中,是粒子在完全沉降之前,液体梯度中形成不连续的分离区带,前提是要控制好粒子分离的时间.⑶等密度离心法:当不同离子存在密度差时,在离子力场作用下,粒子向上浮起,或向下沉降,一直移动到与它们密度正好相等的位置上,并形成区带.①预形成梯度等密度离心.②自形成梯度等密度离心.14.细胞破碎原理:动`植物及微生物长生的天然产物,有胞外型和胞内型两种.为回收胞内产物,需用利用外力破坏细胞膜和细胞壁,使细胞内含物释放出来,然后再进行分离纯化.15.选择细胞破碎方法所考虑因素:⑴细胞壁的坚韧长度.⑵产物的性质[承受剪切力`耐酸`耐热].16.化学破碎法: 渗透冲击法`增溶法`碱溶法`酶溶法`脂溶法.17.[化学破碎]渗透冲击法:适用范围:⑴细胞破碎难易程度决定于其类型,红血球细胞非常适合采用渗透冲击法溶破,快速改变介质中盐浓度,将十分有效地破碎红血球细胞.⑵①动物细胞只有当其组织被机械切碎或匀浆后才易溶破;②植物细胞很难溶破,因其细胞中含有大量木质成分,通过渗透流很难渗透.18.[化学破碎]增溶法:⑴方法:将2倍细胞体积的某浓度表面活性剂加入到细胞中,表面活性剂溶解细胞壁中的脂类成分,从而破碎细胞,胞内物释放.⑵表面活性剂通常是两性的,结构中含有亲水基团[离子及疏水基团[烃基],既能和水作用也能和脂作用.19.[化学破碎]碱溶法:⑴原理:细胞壁外层和浆膜上有Pro成分,利用Pro在碱性条件下溶解的特性,调节溶液pH值,实现Pro溶解,细胞壁破碎.⑵①优点:成本低廉,反应速度快;②缺点:反应剧烈,不具选择性,碱的加入,与细胞壁产生多种反应,包括磷脂皂化等.20.[化学破碎]酶溶法:⑴加酶法:将溶解细胞壁的酶加入体系中,细胞壁受到部分或完全破坏后,再利用渗透压冲击等方法破坏细胞壁,进一步增大胞内产物通透性.⑵自溶法:通过调节温度`pH值或添加有机溶剂,诱使细胞产生溶解自身的酶的方法.⑶①优点:条件温和`具有选择性,可催化细胞壁反应,而不破坏细胞内的其他物质;②缺点:价格昂贵,限制大规模生产中的使用.21.[化学破碎]脂溶法:⑴原理:选择适当溶剂,加入细胞悬浮液中,细胞壁脂质吸收后导致细胞壁膨胀`裂开,细胞质释放.⑵选择理想的溶剂应选和细胞壁脂溶解度相配,而与细胞质相差较大的.22.物理破碎法:匀浆法`超声法`研磨法`珠磨法.23.[物理破碎]匀浆法:影响高压破碎的主要因素:操作压力`破碎次数`
阀型设计`操作温度`细胞浓度.24.[物理破碎]超声:影响因素:⑴振幅:振幅直接声能有关,影响目标产
物的释放量.⑵细胞悬浮液的黏度:黏度过大会抑制空穴现象.⑶被处理悬浮液的体积:体积越大需要的能量也越大.⑷珠粒的体积和直径:添加细小的珠粒有助于形成空穴,同时可以辅助研磨效应.随着珠粒直径的变化,目标K有最大值出现.⑸超声条件:破碎时间`温度`细胞种类`pH值`料液比.25.[物理破碎]高速搅拌珠研磨法:过程:⑴研磨仓为一个密封系统,有
垂直和水平两种设计:①垂直仓的研磨介质载量为50-60%,可减少珠的磨损,但效率低.②水平仓的研磨介质装载量80-85%,研磨效率高,但磨损大.⑵搅拌设计:主要是给研磨珠的推动力,搅拌盘与驱动轴有同心的,也有偏心的,有垂直的,也有倾斜的.⑶研磨珠:有无铅玻璃`钢珠`陶瓷珠等,直径在0.1-1.5mm范围内.①使用研磨珠的大小主要由细胞的大小决定:细菌菌体--用小的研磨珠,直径0.1mm;;酵母菌菌体--用大的研磨珠,直径0.5mm.②另外目标产物在细胞内的位置也影响研磨珠的选择:用大直径可以有效释放游离在细胞之中的目标产物,在细胞质中的产物,不必把细胞完全破碎;;在细胞核中的目标产物须完全破碎,用小直径的珠.⑷研磨珠的装载量:一般在80-90%之间.①太低,提供的碰撞率和剪切力不够,增加装载量提高细胞破碎率.②过大,研磨珠之间产生相互干扰,研磨珠会过度磨损,同时产生的温度会很高,能量消耗大,对目标产物也有影响.细胞破碎率与流速成反比关系.26.吸附:利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力,使其富集在吸附剂表面的过程.27.吸附过程[四过程]:料液与吸附剂混合→吸附质被吸附→料液流出
→吸附质解吸附吸附剂再生.28.吸附剂种类:⑴活性炭:活性炭粉末[效力强`需带压];颗粒活性碳[效力中`效率高];棉纶活性炭[效力弱`易洗脱].⑵大孔网状吸附剂:①吸附机理:大孔树脂属属非离子型共聚物,借助范德华力从ag中吸附各种有机物,其吸附能力与树脂的化学结构`物理性能以及与溶质`ag性质有关.②遵循规律:非极性吸附剂可从极性溶剂中吸附非极性溶质;;极性吸附剂可从非极性溶剂中吸附极性物质;;中等极性吸附剂兼有以上两种能力.29.影响吸附的主要因素:⑴吸附剂的性质:①比表面积大,吸附容积大:因此,颗粒度越小,微孔越发达,吸附速率越快,吸附能力越强.②孔结构:孔径太大,比表面积小,吸附能力差;;孔径太小,不利于吸附质向空隙中扩散.⑵吸附质的性质:①表面张力越小,液体被固体吸附越多;②在ag中溶解度大时,吸附量少;③相似相吸;④相对分子量大易吸附.⑶操作条件:①温度:吸附是放热过程,还要兼顾吸附质的稳定性.②溶液pH值:影响吸附质的解离,进而影响吸附量.最佳pH值需通过实验来确定.③盐浓度:有影响,或阻止或促进吸附,依情而定.30.亲和吸附:利用溶质和吸附剂之间特殊的可你亲合作用[静电`氢键`疏水`金属配位],从而实现分离.31.离子交换:利用离子交换树脂树脂作为吸附剂,将ag中的待分离组分,依据其电荷差异,依靠库仑力吸附在树脂上,然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来,达到分离目的.32.主要的多糖基离子交换树脂:⑴离子交换纤维素:①树脂骨架为纤维素,根据活性基团的性质可分为阳离子交换纤维素和阴离子交换纤维素两类.②特点:骨架松散`亲水性强`表面积大`交换容量大`吸附力弱`交换和洗脱条件温和`分辨率高.③常用的:甲基磺酸纤维素`羧甲基纤维素`二甲基氨基乙基纤维素.⑵葡聚糖凝胶离子交换树脂:①骨架为葡聚糖凝胶,根据功能集团的不同,亦可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂.②命名方法:交换活性基团+骨架+(阳C/阴A)原骨架编号.③如:DEAE-sephadex A-25为二乙基氨基乙基葡聚糖阴离子树脂;CM-sephadex C-25为羧甲基葡聚糖阳离子树脂.33.离子交换树脂分类:⑴按活性基团性质:阳离子交换树脂[含酸性基
团]`阴离子交换树脂[含碱性基团].⑵具体分为:强阳`弱阳&强阴`弱阴.34.离子交换树脂的理化性能:⑴外观:球形浅色为宜,粒度大小16-60
目>90%.⑵机械强度:>90%.⑶含水量:0.3-0.7g/g树脂.⑷交换容量:重量交换容量`体积交换容量`工作交换容量`表观交换容量.⑸稳定性:化学稳定性`热稳定性.⑹膨胀度:交联度`活性基团的性质与数量`活性离子的性质`介质的性质和浓度`骨架结构.⑺湿真密度:单位体积湿树脂的重量.⑻吸附性能指标:孔度`孔径`比表面积.⑼滴定曲线:表征树脂官能团.35.离子交换机理:⑴A+自ag中扩散到树脂表面.⑵A+从树脂表面进入
树脂内部的活性中心.⑶A+与R-B在活性中心上发生复分解反应.⑷解吸附离子B+自树脂内部扩散至数值表面.⑸B+离子从树脂表面扩散到ag中.36.扩散控制步骤:⑴内部扩散:液相浓度越快,搅拌越激烈,浓度越浓,颗
粒越大,吸附越弱.⑵外部扩散:液体流动慢,浓度稀,颗粒细,吸附强.37.离子交换速度方程:⑴外部扩散控制:ln(1-F)=-K1t
K1--外扩散速
度常数;F—时间为t时,树脂的饱和度.⑵内部扩散控制:F=1-6/π2
*∑[1/n2×e(-Din2π2t/r02)].38.影响交换速度的因素:⑴颗粒大小:愈小愈快,无论对内`外扩散.⑵
交联度:交联度小,树脂易膨胀,交换速度快.⑶温度:越高越快.⑷离子化合价:化合价越高`越快.⑸离子大小:越小越快,大分子阻力大,与骨架碰撞.⑹搅拌速度:在一定程度上`越大越快.⑺ag浓度:当交换速度为外扩散控制时,浓度越大,交换速度越快.39.应用实例—硬水软化:如果水质要求高,不仅要去除阳离子,还要出去阴离子.一般采用阳离子树脂和阴离子树脂.利用氢离子交换阳离子,而以氢氧根离子交换阴离子;以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子[如Na+`Ca2+`Al3+].同样的,以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到各种阴离子[如Cl-].从阳离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水.40.蛋白质离交分离的基本步骤:⑴平衡:以平衡缓冲液冲洗装填好的分离柱,目的是使离子交换树脂表面的碱性[或酸性]配基完全被平衡缓冲液中的反离子所饱和,确保分离柱处于稳定的状态.⑵吸附:样品ag进入分离柱,各组分依据离子交换亲和力大小与离子交换剂作用,目标物分子吸附于树脂上,并释放出反离子.⑶洗脱:媳妇完成后,以洗脱剂洗脱.洗脱剂含有高浓度反离子,通过竞争性吸附实现目标物洗脱.⑷再生:通过高浓度洗脱剂使离子交换树脂重新获得吸附能力.41.泡沫分离定义:以通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体,液相中的溶质或颗粒在表面活性的作用下吸附于气泡上进行的分离,人们通常把凡是利用气体在ag中鼓泡,以达到分离或浓缩目的的这类方法总称为泡沫吸附分离技术.42.泡沫分离技术须在低于CMC浓度下进行.见48的⑶
43.泡沫分离效率的衡量指标:富集比`回收率.富集比=消泡液中的表面活性物质浓度/液相中初始料液浓度.回收率=(初始液浓度*初始液体积--剩余液浓度*剩余液体积)/(初始液浓度*初始液体积).44.泡沫的形成:⑴当气体在含表面活性剂的水ag中发泡时,首先在液体内部形成被气裹的气泡,与此同时,ag表面活性剂分子立即在气泡表面排成单分子膜,亲油基指向气泡内部,亲水基指向ag.⑵气泡借助浮力上升,冲击ag表面的单分子膜.⑶某些情况下,气泡可以跳出液体表面,此时,该气泡表面的水膜外层上,形成与液体内部单分子膜的分子排列完全相反的单分子膜,从而构成了较为稳定的双分子层气泡体,形成接近于球体的单个气泡.45.泡沫分离法的分类:⑴泡沫分离:按分离对象是ag还是含有固体粒
子的悬浮液`胶体ag,泡沫分离可分成:①泡沫分离:用于分离溶解物质,他们可以是表面活性剂,或者可与表面活性剂结合的物质,当料液鼓泡时,能进入液层上方泡沫层,从而与液相主体分开.②泡沫浮选:用于分离不溶解物质,按被分离对象是分子/胶体,是大颗粒/小颗粒.又被称作分子浮选`粒子浮选`胶体浮选等.应用较多的是对于Pro`酶的分离,目前还处于实验室阶段,最初用于胆酸和胆酸钠混合物中分离胆酸,泡沫中胆酸浓度为料液的3-6倍,活性增加65%,还有大豆蛋白质的分离也在实验室阶段成功提取.⑵无泡沫分离:用鼓泡进行分离,但不一定形成泡沫层,按是否存在萃取层,可分为:①鼓泡分离:从设备底部通气鼓泡,表面活性物质被气泡富集并上升至塔顶,和液相主题分离,使溶质得到浓缩,液相主体被净化.②萃取浮选:在ag顶部设置有一种与其互不相容的溶剂,用它来萃取或富集有塔底鼓出的气泡所吸附的表面活性物质.应用与贵重金属的分离辅机,如采用乙基二甲二硫代氨基甲酸酯将尾矿中的黄金由每吨5g左右提高到每吨2250g以上.46.气泡间当膜间夹角为120°时,压力差最小,泡沫稳定.47.泡沫的稳定性影响因素:⑴泡径大小:泡径小,利于稳定,合成大气泡的历程长,且泡膜中含液量相对较大,较能经受液体流失造成的稳定性损失.另方面,泡径小,在液相中的上升速度慢,为表面活性剂的吸附提供充足的时间,增加了稳定性.⑵起泡液粘度:一定的黏度有利于泡沫稳定,某些ag,[如Pro溶液,虽然表面张力较高,但因粘度大,对于外力的冲击起到缓冲作用,所以产生的泡沫稳定].⑶温度:基本条件是应达到表面活性剂的气泡温度,但随温度升高,ag粘度降低,表面弹性降低,排液速度加快,泡沫稳定性下降.⑷离子强度:表面电荷离子型表面活性剂,水解后带电荷,泡沫的定向吸附层为双电层结构,由于离子间延缓泡沫变薄过程,使泡沫稳定.48.泡沫分离操作的影响因素:⑴待分离物质的种类:不同分离物质其理化性质不同,表面活性也不同,因此是对分离影响最大的因素.⑵pH值:不同的pH值对分离效果有影响,对于天然表面活性物质,[如:Pro的泡沫分离,在等电点时,Pro在泡沫表面的吸附量最大]这些条件下进行分离,分离效率最高.⑶表面活性剂浓度:一般要在CMC以下,过高引起排液阻力大;;太低,泡沫层不稳定,太高,分离效率下降.⑷温度:温度应达到表面活性剂的气泡温度,保持泡沫稳定性;还要根据吸附平衡类型来选择分度高低.⑸气流速度[气体流量]:上升,泡沫形成速度↑,单位时间的去除率也↑,泡沫停留时间短,影响分离选择性;;过低时,泡沫又停留时间过长,效率低,且物质易变性.⑹泡沫柱高度:足够高的柱体才能保证泡沫层高度,使泡沫在柱中有适当的停留时间,满足目标分离需求.49.萃取分类:⑴按萃取对象分:①液-液:用选定的溶剂分离液体混合物中的某种组分.溶剂与被萃取混合液体不相溶具有选择性的溶解能力,有好的热稳定性和化学稳定性,并有小的毒性和腐蚀性.②固-液:也叫浸取,用溶剂分离固液混合物中组分,如用水浸取甜菜中的糖类;用正乙烷浸取黄豆中的豆油;用水从药中浸取有效成分叫做”渗沥”或”浸沥”.⑵按萃取机理分:①物理萃取:利用溶剂对欲分离组分有较高溶解能力,分离过程为物理过程.②化学:溶剂首先在选择性与溶质化合或络合,从而在两相中重新分配而达到分离目的.50.有机溶剂萃取法:[溶剂萃取]利用样品中不同组分分配在两种互不相容的溶剂中的溶解度或分配比不同来达到分离`提纯或纯化的目的.51.萃取分离原理:分配定律:在一定T`P下,溶质在两个互不相溶的溶剂中分配,平衡时,如果在两相中的相对分子质量相等,溶质在两相中平衡浓度之比为成熟,成为分配系数K,表征平衡的两个共存相中溶质浓度的关系.k=y/x;;y—平衡时溶质在萃取相中的浓度.x—平衡时溶质在萃余相中的浓度.52.萃取步骤方法:⑴单机萃取.⑵多级萃取:①错流接触.②逆流接触[多用].53.多级萃取设备流程:待分离液经去杂后进入第一级萃取罐,在此与第二级沉降器来的萃取相[含目标物]混合接触,然后流入第一级沉降器分成上`下两液层,上层萃取相富含目的产物送去蒸馏回收溶剂及产物进一步精制;下层萃余相,含目的产物浓度较低,送第二级萃取.54.有机溶剂萃取的影响因素:⑴有机溶剂的选择.⑵乳化与去乳化.⑶
萃取操作的因素.55.萃取操作的因素:⑴pH值:①对弱酸随pH值降低,分配系数增大.②
对弱碱随pH值降低,分配系数减少..pH值低有利于酸性物质分配在有机相;碱性物质分配在水相.⑵温度:①温度高,分子扩散速度快,萃取速度快.②温度低,使分配系数增加.⑶盐析:生化物质在水中溶解度低,有利于溶质向有机相中分配.56.常用表面活性剂及其相应的有机溶剂:⑴AOT—烃类`异辛烷`环己
烷`四氯化碳`苯.⑵CTAB—己醇/异辛烷`己醇/辛烷`三氯甲烷/辛烷.⑶TOMAC—环己烷.⑷TritonX—己醇/环己烷.⑸磷脂酰胆碱—苯`庚烷.⑹磷脂酰乙醇胺—苯`庚烷.57.水壳模型:大分子蛋白质被封闭在”水池”中,表面存在一层水化层与
胶束内表面分隔开,从而使蛋白质不与有机溶剂直接接触.依据:⑴从似弹性光散射的研究证实在Pro分子周围存在一个单分子水层.⑵反胶束中酶动力学特征与水中接近.⑶某蛋白酶在胶束中的荧光特性与主题水中相像.58.Pro溶入反胶束的推动力:⑴静电引力作用:Pro的表面电荷与表面
活性剂反胶束内表面电荷[离子型表面活性剂]之间的静电引力作用.对于阳离子表面活性剂形成的反胶束体系,萃取只发生在水溶液的pH>pI.⑵空间位阻作用:反胶束”水池”的物理性能[包括其大小`形状及其中水的活度]会影响Pro的增溶或排斥.59.反相微胶束分离过程分为3步:⑴选择有利于形成油包水和适当
W0值的表面活性剂[HLB为3-6].⑵含生物大分子的反相微胶团的形成.⑶反相微胶团的破乳及生物大分子的释放.60.反胶束萃取操作方法:⑴相转移法.⑵注入法.⑵溶解法.61.反萃取效果评估:一方面对Pro的回收率和分离度进行评估,还应对其分离过程中微观变化分子构象评估,即对其生物活性要有保证.62.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.63.双水相体系的种类:⑴两种都是非离子型高聚物(PEG/DEX`聚丙二醇/DEX等).⑵其中一种是离子型高聚物(羧甲基纤维素钠/葡聚糖DEX).⑶两种都是离子型高聚物(羧甲基纤维素钠/羧甲基葡聚糖钠).⑷其中一种是无机盐(PEG/磷酸盐或硫酸盐).64.试差实验及放大:⑴双水相体系形成判定:将一定量的高聚物P浓溶液置于试管内,然后用已知浓度的高聚物Q溶液来滴定.随着高聚物Q的加入,试管内ag由均相突然变浑浊,记录Q加入量.然后在试管内加1ml水,ag又澄清,继续滴加高聚物Q,ag又变浑浊,此时系统形成.以高聚物P浓度对高聚物Q浓度作图,为一系列双节线上的系统组成点,即可得到双节线.⑵试差实验放大:采用10ml离心管进行试验,结果可直接放大生产.操作过程:①配置高浓度的聚合物和盐的备用液,配置一系列不同浓度`pH值的双水相,每个双水相只改变一个参数[pH的调节可采用磷酸盐缓冲液].②先加入料液,再加入配置好的备用高聚物及盐液,使整个系统质量达到5-10g,离心管封口后,充分混合.③在1800-2000g离心3-5min,使两相完全分离.④小心移取上下两相,分别测定目标物含量,并与加入总量作对比.65.膜分离技术的概念:利用天然的或人工合成的`具有选择透过性的薄膜,以外界能量差作为推动力,由于ag中各组分迁移率的不同而进行分离`分级`提纯`富集的一种技术.66.膜分离技术的优势&劣势:⑴优势:①能耗低,处理量大.②分离条件温和,使用热敏物质的分离.③操作方便结构紧凑,工作方式灵活,自动化程度高.⑵劣势:①操作工程化中膜面容易发生污染,膜性能呈衰减趋势.②膜的耐药性`耐热性和耐溶剂能力有限.③多数膜组件价格昂贵,投资高.67.膜分离分类依据:⑴膜的平均孔径.⑵膜的推动力.⑶膜的状态.⑷膜的结构.⑸膜的形状.⑹膜的材质.68.膜分离技术按孔径分类:⑴微滤[MF]:以多孔细小薄膜为过滤介质,主要用于DNA`病毒截留与浓缩,也多于膜分离的前处理,孔径分布范围约在0.02-10μm之间.⑵超滤[UF]:分离介质同上,但孔径更小,约为0.001-0.1μm,适合与分离酶`Pro等生物大分子物质.⑶纳滤:从ag中截留平均分子量300-5000的物质,孔径分布在0.2-2nm.⑷反渗透[RO]:孔径范围0.0001-0.001μm之间,主要应用于汗水脱盐`超净水设备等.69.截留分子量[MWCO]:又称为切割分子量,指截留率为90%时所对
应的分子量,与膜孔径大小有关.由于直接测定超滤膜的孔径相当困难,所以使用一直分子量的球状物质进行测定.如膜对被截留物质的截留率达到90%时,就用被截留物质的分子量表示膜的截留性能,称为膜的截留分子量.实际上,所用的物质并非绝对球形,膜孔径也绝非绝对均一,所测定的截留率不能绝对表示膜的分离性能.70.膜分离过程模型:⑴浓差极化:①在操作过程中,由于膜的选择透过
性,被截留组分在膜料液侧表面积累形成浓度边界层,其浓度大大高于料液的主体浓度,在膜表面与主体料液之间浓度差的作用下,将导致溶质从膜表面向主体的反向扩散.②危害:膜面处浓度Ci增加,使得渗透压↑:在一定操作压力下,溶剂的透过速率↓,Ci增加,导致溶质的透过↑,截留率↓.③避免:可通过提高操作温度`对膜定期清洗等措施来避免浓差极化.⑵凝胶极化:膜表面的浓度超过溶质的溶解度时,溶质析出,形成凝胶层.当料液中含有菌体`细胞或其他固形物时,也会形成凝胶层.71.模装置的工作形式-超滤膜装置:一般用来完成目标物的浓缩和目标
物脱出小分子杂质,分别称为浓缩和洗滤.浓缩:①开路循环:循环液中溶质浓度不断上升,若流量和压差不变,透过通量将随操作时间不断降低.②闭路循环:循环液中溶质浓度增加更快,通过通量小于开路循环.优点是膜组件内流速可不单纯依靠料液泵供应.③连续浓缩:容易实现自动化.但透过通量很低,为改善通量,一般设计成多段串联组合.72.乳状液膜制作过程:⑴首先把两种互不相容的液体在高剪切下制成油包水小液滴;⑵其次在温和搅拌下将油包水乳液分散在第三相[料液相即外相]中;⑶乳状液滴内被包裹的相为内相,内相外相之间为液膜.73.载体促进传递机制有不同表现形式:同相迁移[促进并流]`逆向迁移[促进逆流].74.盐析:De:在高浓度的中性盐存在下,Pro[酶]等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低,产生沉淀的过程.虽然方法经典,但主要用于Pro分离与回收.75.盐析过程:是对[生物大分子在水ag中存在状态:⑴两性电解质,由于静电力的作用,分子间相互排斥,形成稳定的分散系.⑵Pro周围形成水合膜,保护了Pro粒子,避免了相互碰撞.]破坏的过程:原因:⑴盐离子与Pro表面具有相反电性的离子基团形成离子对,部分中和了Pro电性,稳定的双电层被破坏,Pro分子间斥力减弱而相互聚拢.⑵中性盐亲水性比Pro大,盐离子在水中发生水合使Pro脱去水合膜,暴露疏水区域,疏水相互作用产生沉淀.76.盐溶液对Pro溶解度影响:中性盐加入Pro溶液时可能出现:⑴”盐溶”现象:较低盐浓度(0.15-0.2mol/kg)下,Pro溶解度随盐浓度增大而增大.⑵”盐析”现象:高盐浓度下,Pro溶解度随盐浓度增大而下降.77.盐析方法分类:⑴β盐析法:在一定离子强度下,改变pH和温度进行盐析[逐步向Pro溶液中加入预先调好pH的饱和硫酸铵ag,调节温度,Pro便沉淀出来].由于溶解度随温度变化缓慢,且变化幅度小,因此分辨率更高,常用于纯化.⑵KS盐析法:在一定pH和温度下,改变体系离子强度进行盐析的方法[粗制品中逐步加入固体硫酸铵,加到一定饱和度时,Pro便沉淀出来].由于Pro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.78.影响盐析的因素:⑴Pro浓度:①高浓度Pro可节约用盐量,但过高
会发生严重沉淀.②低浓度Pro用盐量较多,共沉作用少.⑵盐种类的影响:阳离子:NH4+>K+>Na+>Mg2+.阴离子:SO42+>CHCOO->Cl->NO2->ClO3-.⑶温度:①低离子强度/纯水中:蛋白质溶解度随温度↑而↑.②高浓度:随温度↑而↓.⑷pH的影响:等电点附近Pro溶解度小,是盐析沉淀适合的pH.79.盐析沉淀操作:lg:硫酸铵步骤:
⑴取一部分料液,将其分成等体积的数份,冷却至0℃.⑵用W=[505(S2-S1)]/(1-0.285S2)式计算饱和度达到20%-100%时所需加入的硫酸铵量,并在搅拌条件下分别加到料液中,继续搅拌1h以上,使沉淀达到平衡.⑶3000g下离心40min后,将沉淀溶于2倍体积的缓冲ag中,测定其中Pro总浓度和目标Pro浓度[如有不溶物,可离心去除].⑷分别测定上清液中Pro的总浓度和目标Pro的浓度,比较沉淀前后Pro是否保持物料守恒,检验分析结果的可靠性.⑸以饱和度为横坐标,上清液中Pro总浓度和目标Pro浓度为纵坐标作图,图中纵坐标为上清液中Pro的相对浓度[与原料液浓度之比].80.@@沉淀生成过程:Pro分子通过接触而聚集,形成微细颗粒,微细颗
粒继续生长成为大颗粒沉淀.⑴扩散控制过程:生长出去,布朗粒子的扩散,推动粒子的生长.这一过程称为[异向生长].⑵剪切作用生长过程:在搅拌作用下,粒径1μm以上的粒子生长主要起因在于剪切作用引起的颗粒间互相碰撞,发生凝聚.这一过程称为[同向凝聚]…同向凝聚速率很低,是沉淀过程的控制步骤.因此,搅拌混合非常重要,沉淀放大设计时,单位体积的搅拌功率是放大的基准,一般在放大后不变.81.色谱分离法概念:是一种物理的分离方法,利用不同物质在两相[固
定相和流动相]中具有不同的分配系数,并通过两相不断的相对运动而实现分离的方法.82.色谱过程:⑴物质分子在相对运动的两相间分配平衡的过程.在混合物中,若两个组分的分配系数不等,则被流动相携带移动的速率不等,即形成差速迁移而被分离.@⑵经色谱柱的分离,各组分将分别流过检测器,检测器将流动相中各组分浓度变化转变成电信号.随时间变化的曲线,称为色谱流出曲线,或称色谱图.83.[色谱术语]色谱图和色谱峰:⑴组分流经检测器时响应的连续信号产生的曲线为色谱图.⑵流出曲线上的突起部分为色谱峰.84.[色谱术语]⑴正常色谱峰近似于对称形正态分布曲线[高斯曲线].⑵不对称色谱峰有两种:前沿峰[较少]`和拖尾峰.⑶不对称峰的原因复杂:进样体积`浓度`柱温`柱污染`样品溶液离子强度`柱极性等.85.[色谱术语]对称因子[判断是否对称]:fS=W0.55h/2A=(A+B)/2A 完全对称:fS=1.00;对称峰: fS =0.95-1.05;前沿峰: fS <0.95;拖尾峰fS >1.05.86.[色谱术语]色谱基线:色谱操作条件下,仅有流动相通过检测器时,反应检测器噪声随时间变化的曲线.稳定的基线是一条直线.87.[色谱术语]基线噪音:与被测样无关的检测器输出信号引起的基线波动,基线波动的大小就是噪声的大小.基线漂移:基线随时间的增加朝单一方向的偏离.88.[色谱术语]峰高h:从色谱峰顶点到基线的距离.峰高一般用mm或检测器输出信号单位表示.峰高可作为定量测定的依据之一.89.[色谱术语]峰底宽度W:在色谱峰两边的转折点[也叫拐点,即E和F]所画的切线与基线相交的截距IJ.两个拐点E和F之间的距离为EF=2σ,分别位于约0.607h处.峰宽直接体现出色谱条件的影响.90.[色谱术语]峰面积A:色谱峰与基线延长线所包围的面积.91.[色谱术语]保留指数:它是与被测物质具有相同调整保留时间的假想的正构烷烃的碳数乘以100.92.[色谱术语]分离度RS:相邻两个组分的色谱峰,其保留时间差与两
峰峰底宽平均值之商.93.[分配色谱]⑴正相色谱:极性固定相+非极性流动相
用于分离极
性化合物,极性小的组分先流出.⑵反相色谱:非极性固定相+极性流动相 用于分离非极性化合物,极性大的组分先流出.94.载体:载体是惰性的,无吸附能力,可吸留较大固定相液体.⑴硅胶:使
用前:酸洗—水洗—醇洗—干燥—水混—调浆[展开剂]—装柱.⑵硅藻土:是目前应用最多的载体.处理方法同上,浆态上柱,压平.⑶纤维素:也较为常用,酸洗+水洗.95.选择展开剂[流动相]时,首先应选择各组分溶解度相差较大的溶剂.展开剂必须先用固定相饱和,方法是过量固定相加展开剂中,分液漏
斗分层出展开剂.96.凝胶[排阻]色谱:原理:待分离物质分子量大小不同,在凝胶柱经过
时,停留时间的不同得以分离.97.三种凝胶:⑴葡聚糖凝胶:应用最广①国外商品名Sephadex,由葡聚
糖交联而成.葡聚糖是蔗糖发酵后,分级,选取分子质量在3×104-5
×104的部分,经交联后得到不溶于水的葡聚糖凝胶.②交联度:交联
剂占原料总质量的百分比称为交联度.③常用G类Sephadex商品，Sephadex G-250含义为每克干胶吸水体积可达到25ml.⑵聚苯烯酰胺凝胶:①一种全化学合成的人工凝胶,由苯烯酰胺[单体]以亚
甲基双苯烯酰胺[双体]为交联剂,经催化聚合而成再经干燥成型处
理得到颗粒状干粉商品.②商品名:Bio-Gel P, P后编号×1000大致
反应其排阻极限.③如: Bio-Gel P-100表示其分离相对分子质量大约为100000.⑶琼脂糖凝胶:①用氯化十六烷基吡啶/乙烯醇等将海藻多糖琼脂中带负电基团的琼脂胶沉淀除去,得到中性多糖成分即为琼脂糖.②商品名:Sepharose 2B`4B`6B.表示琼脂糖浓度
1、硝化作用：由硝化菌将氨氮氧化成硝酸盐氮的过程
2、反硝化作用：异养微生物在无分子氧条件下将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原为气态氮或氮氧化物。
3、生物修复：利用生物，特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中污染物的一个受控或自发进行的过程。
4、固体废弃物：指在社会生产、流通、消费等一系列过程中产生的一般不再具有进一步使用价值而被丢弃的以固态和泥状存在的物质
5、有机废气生物净化：利用微生物以废气中的有机组分作为其生命活动的能源或其它养分，经代谢降解，转化为简单的无机物(CO2、水等)及细胞组成物质。
6、合成洗涤剂：是由表面活性剂(烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠)和各种助剂(三聚磷酸钠)、辅助剂配制而成的一种洗涤用品
7、植物固定：利用植物及一些添加物质使环境中的金属流动性降低，生物可利用性下降，使金属对生物的毒性降低。
8、植物挥发：利用植物去除环境中的一些挥发性污染物，即植物将污染物吸收到体内后，又将其转化为气态物质，释放到大气中。
9、植物吸收：利用能耐受并能积累金属的植物吸收环境中的金属离子，将它们输送并储存在植物体的地上部分。
10、生物冶金：某些微生物能有效地把金矿、铜矿和铁矿中的金属选择性地溶解，这一过程称为生物浸取，或称为生物冶金
11、清洁生产：将综合预防的环境策略持续应用于生产过程和产品中，以减少对人类和环境的风险。
12、单细胞蛋白（single cell protein,SCP）：是通过培养单细胞生物而获得的生物体蛋白质，又称微生物蛋白。包括细菌、放线菌中的病原菌、酵母菌、霉菌和微型藻类等。
1、生物脱氮的基本原理
废水中氮的主要形式是有机氮化合物： 蛋白质、氨基酸和氨氮细菌，放线菌和真菌都有氨化能力，称为氨化菌。有机氮通过氨化作用转化为氨氮 生物脱氮过程：
(1)通过硝化作用将氨氮转化为硝酸盐氮
(2)再通过反硝化反应将硝酸盐氮转化为气态氮从水中逸出 ★
2、硝化过程
(1)亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐(NO2-)(2)硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐(NO3-)
3、反硝化细菌(兼性厌氧)： 假单胞菌属、反硝化杆菌属、螺旋菌属和无色杆菌属等 ★
4、废水中磷的生物去除的两种途径：
①、生物细胞合成中吸收部分磷
②、微生物以聚磷酸盐(poly-P)的形式超量储存磷
5、聚磷菌(PAOs)在厌氧与好氧区的代谢
厌氧区：当废水与活性污泥混合时，聚磷菌(PAOs)可以通过水解体内储存的聚磷提供厌氧摄取磷的能量。因此，聚磷菌(PAOs)摄取碳源并以聚羟基烷酸盐(PHAs)的形式储存，同时降解体内的聚磷释放正磷酸盐；
好氧区：聚磷菌(PAOs)进行好氧生长，利用储存的聚羟基烷酸盐(PHAs)作为碳源和能源，摄取正磷酸盐将其转化为聚磷酸盐。
6、生物除磷工艺 所有生物除磷工艺的一个共同特征： 设置厌氧区，供聚磷菌(PAOs)吸收基质，产生选择性增殖
多数污水除磷工艺构造基于硝化和反硝化的考虑，使系统在硝化的情况下保证良好除磷
主流除磷工艺：厌氧池在污水水流方向上，磷的最终去除通过剩余污泥排放实现。包括Bardenpho系列、A/O系列、SBR系列
测流除磷工艺：厌氧池不在污水的主流方向上，大部分磷通过化学沉淀去除。以Phostrip工艺为代表。
7、生物修复技术基本内容
生物修复的定义：利用生物，特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中污染物的一个受控或自发进行的过程。
生物修复的目的：去除环境中的污染物，使其浓度降至环境标准规定的安全浓度之下
应用：分解石油及石油制品，多环芳烃(PAHs)，氯代烃如三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)，氯代芳烃等
应用生物修复技术的主要原因是价格因素。尽管任何一项污染物去除或降解技术都是较昂贵的，但生物处理相对较便宜
8、生物修复技术的分类
①、原位生物修复
污染土壤不需移动，污染地下水不需用泵抽至地面
优点：处理费用低
缺点：处理过程比较困难 ②、异位生物修复
通过某些方法将污染介质转移到污染现场附近或之外，再进行处理。
优点：处理过程容易控制
缺点：污染物搬动费用较大，反应器的加工制造、控制系统的设置也会增加费用
9、土壤污染的生物修复技术：原位生物处理
①、土地处理
天然土壤中存在丰富的微生物种群，具有多种代谢活性，因此处理污染物的一个简单方法是依靠土著微生物的作用将污染物分解或去除，这种方法称为土地处理。
应用：石油工业废弃物处理、含防腐油土壤、各类工业废弃物如食品加工，纸浆及造纸、鞣革业等的废弃物的处理
当土著微生物不具有污染物降解能力或其数量较少，可在污染场地投加具有分解活性的微生物，这种方法称为生物强化 ②、植物修复
直接或间接利用高等植物分解有机物的技术被称为植物修复技术。
可用于土壤、某些情况下浅层沉积物中化合物的生物修复。
植物修复过程包括植物对污染物的吸收，及植物根部和根部附近土壤中微生物对污染物的分解
优点：费用与其它生物处理技术相比较低。当污染土壤的深度在1-2m或更深一些时，此技术有相当保证性
缺点：速率较低，需要时间长 ③、生物通风及生物喷雾
生物通风：是在土壤含水层之上，即不饱 和层通入空气，为好氧微生物提供最终电
子受体。一般做法是在污染场地上打井，通入空气或抽真空
应用：碳氢化合物的生物修复，含燃 料油、发动机油、单一芳香烃土壤的 生物修复 生物喷雾：与生物通风类似的技术，不同的是将空气通入地下水位以下，即通入饱和层。通入空气的目的不仅是提供氧，还要将饱和土层内的挥发性有机物转移到不饱和土层内，使之在微生物的作用下得到降解。此外，一部分有机物在饱和层内通入空气的状态下得到降解
应用：降低土壤中JP-4喷气燃料的浓度
10、土壤污染的生物修复技术：异位生物修复
①、特制生物床反应器
由供水及营养物喷淋系统、土壤底部的防渗衬层、渗滤液收集系统及供气系统等构成
衬层及渗滤液收集系统可防止污染物或代谢产物中间产物被渗流水带入地下，污染地下水。渗滤液送到附近及其它生物反应器内进一步处理。
处理对象：多环芳烃、BTEX(苯、甲苯、乙基苯、二甲苯)、或多环芳烃与BTEX的混合物 ②、泥浆反应器
将污染土壤与液体混合起来形成泥浆，引入反应器进行处理。
泥浆反应器可以是具有防渗衬层的简单水塘，也可是精细设计制造的反应器，污染物在其中混合，与活性污泥法反应器类似。
处理对象：多环芳烃PAHs、杂环化合物、杂酚油中的酚 ③、土壤堆积
土壤堆积也称为生物堆积，是一种略微复杂的土壤修复技术。
将含污染物的土壤挖据出来，堆放在不透水的衬层上，衬层可以截留渗滤液。
在堆放的土壤中设置通气管道，通入空气或氧气或抽真空以促进污染物的好氧降解
含有营养物质的液体施用于土壤表面，以促进微生物活性，渗滤液被收集并循环于堆积土壤中
如果被处理的化合物或代谢产物是挥发性且具有毒性，则需采用一些方法，如活性炭吸附法收集释放气体 ④、堆肥
堆肥是将污染物质与一些自身容易分解的有机物，如新鲜稻草、木屑、树皮、用作家禽饲料的稻草等堆放，并加入氮、磷及其它无机营养物质。
堆放的形状一般是长条状，也可将物料放入具有曝气设备的容器内，保持湿度，通过机械搅拌或某种供气设备提供氧气
曝气可通过简单的鼓风机实现，也可在堆放物料底部设置布气系统。如果曝气会引起挥发性有毒气体释放，则必须设置气体吸收装置，防止污染空气。★
11、固体废弃物中可以好氧分解的组分
纤维素、半纤维素、木质素、葡聚糖和果聚糖、脂肪类有机分子。
代谢过程需要多种酶的协同作用及微生物的共代谢作用。
代谢过程中由于多种微生物的参加及固体废弃物成分的多样化而十分复杂 ★
12、有机废气生物净化与废水生物处理过程的最大区别
废气中的有机物质首先要经历由气相转移到液相(或固体表面液膜)中的传质过程，然后在液相(或固体表面生物层)被微生物吸附降解
13、农药分子结构与微生物降解的关系
农药因其在分子结构及理化性质方面的不同，对生物降解的敏感性差别很大 ①、苯环上连接的氯原子数目和位置影响生物降解： ②、苯环上取代氯的数目越多，降解越困难 ③、苯环上间位取代的类型最难降解
14、降解农药的活性微生物
★活性微生物主要以转化和矿化两种方式，通过胞内或胞外酶直接作用于环境中的农药
矿化作用是清除环境中农药污染的最佳方式，但目前的研究表明，自然界中此类微生物的种类和数目还相当缺乏
转化作用相当普遍，某一特定种属以共代谢的方式实现对农药的转化作用，同一环境中的其它微生物则以联合代谢的方式最终完成对它的完全降解
采用基因工程技术定向选育遗传工程菌株，可实现农药降解菌的构建
目前农药的代谢和降解途径还没有被完全研究清楚
15、合成洗涤剂
用途广泛：用于家庭生活及工农业生产
使用后大部分以乳化胶体状废水排入自然界
★合成洗涤剂分类(根据表面活性剂在水中的电离性状): 阴离子型、阳离子型、非离子型和两性电解质型
★我国近年来生产的合成洗涤剂多属阴离子表面活性剂，以直链烷基苯磺酸钠(LAS)为主，产量占合成洗涤剂总产量90%左右
16、石油组分中一般烷烃的生物降解
烷烃的降解途径： 单一末端氧化、双末端氧化(ω-氧化)、亚末端氧化
烷烃的分解通常从一个末端的氧化形成醇开始，然后继续氧化形成醛和羧酸
羧酸经过β-氧化形成乙酸乙酰辅酶A，羧酸链不断减短，形成两个碳的乙酸
乙酸从烷烃链上分离，经中心代谢途径分解为CO2。
支链的存在会增加微生物氧化降解的阻力
17、石油组分中环烷烃的生物降解
没有取代基的环烷烃是原油的主要成分，对微生物的降解抗性较大，能在环境中滞留较长时间。
尽管环境中广泛存在环烷烃，自然界中却几乎没有利用环烷烃生长的微生物，但环烷烃的共代谢现象普遍存在：
环烷烃被一种微生物代谢形成的中间产物，如烷醇或烷酮可以作为其它微生物的生长基质，进一步开环
具有碱基取代基的环烷烃可以作为微生物生长基质
18、煤炭中硫存在的形式
煤炭是我国主要的一种一次能源，煤中含硫量为0.25%~7%
19、煤炭脱硫微生物
对煤炭中黄铁矿硫最有效的脱硫菌种： 氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌
对煤炭中有机硫最有效的脱硫菌种： 假单胞菌属的CB1和硫化叶菌属的嗜酸热硫化叶菌 20、微生物助浮脱硫法的原理
微生物能选择性地粘附在矿石和黄铁矿表面，此过程一般在15min内，一般吸附在矿物的晶格凹陷处。
当煤破碎至一定粒度时，大部分的黄铁矿从煤中解离出来，由于在选煤过程中，煤粒和黄铁矿都具有疏水性，能附着在空气泡上，故能产生共浮，使煤脱硫。
微生物浮选法脱硫技术是将氧化铁硫杆菌应用于煤的浮选体系中，如在浮选柱中加入该细菌后，因为微生物的亲水性和微生物的迅速粘附，黄铁矿表面由疏水性变为亲水性。因此，煤的浮选过程中，黄铁矿不能附着在空气泡上，失去浮选性能。
21、微生物助浮脱硫过程
22、木聚糖酶
利用木聚糖酶可以提高纸浆的可漂性，木聚糖酶几乎对所有类型的纤维都有助漂作用
木聚糖酶可用于纸浆在漂白前的预处理阶段。在漂白木浆时应用木聚糖酶，可以降低二氧化氯用量，提高白度，减少AOX(可吸收有机卤化物)的产生量。
木聚糖酶处理阔叶木浆和针叶木浆，可分别节约有效氯20%~25%和15%~20% 北美和欧洲许多硫酸盐浆厂的工业性实验表明，经木聚糖酶预处理可降低化学浆漂白成本达20%，可降低漂白负荷5%~20%
23、木质素直接降解实现生物漂白
研究发现纸浆白度的提高与真菌作用过程中所产生的木质素降解酶有关，近年来，利用各种木质素酶进行生物漂白的研究迅速兴起
研究目标：利用木质素酶对木质素的直接作用实现生物漂白
许多实验室在研究非木聚糖酶的漂白用酶： 木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶和纤维二糖脱氢酶等
白腐真菌主要分泌3种与木质素降解相关的氧化性酶，均可直接降解木质素，包括漆酶(laccase)、锰过氧化物酶(Mn P)、木质素过氧化物酶(Lip)
24、矿冶生物技术——微生物湿法冶金
微生物在冶金过程中的作用：
微生物浸出、微生物氧化、微生物吸附与累积 应用于微生物冶金的微生物包括细菌、真菌、藻类和霉菌等 细菌是其中研究最深入，应用最广泛的一类微生物
25、生物合成替代化工合成：清洁生产
清洁生产是一项实现经济与环境协调持续发展的环境策略
对生产过程而言，清洁生产包括节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，并在全部排放物和废物离开生产过程以前减少它们的数量和毒性
对产品而言，清洁生产的战略重点是在产品的整个生命周期过程中，即从原材料获取到产品的最终处置过程，减少各种不利影响
26、能源的分类
不可再生能源：煤炭、石油、天然气
可再生能源：风能、水能、地热能、生物质能、太阳能、海洋能
27、能源利用的总趋势
纵观人类利用能源的历史，可以发现，能源利用的总趋势是从高碳低氢的燃料转向低碳高氢的燃料
利用生物技术提高不可再生能源的开采率及创造更多的可再生能源将是今后能源生产的有效技术之一
28、硝酸盐还原菌
从油藏分离得到的硝酸盐还原菌大都为新属：
专性厌氧菌： 还原硝酸盐，也可以发酵若干种糖类化合物和有机酸
兼性厌氧菌： 在氧或硝酸盐存在的条件下，利用有机酸(如延胡索酸、丙酮酸、琥珀酸、甲酸)生长
油藏中硫酸盐还原菌生长产生H2S，会导致油气品质降低。向油藏中注入硝酸盐和硝酸盐还原菌或激活土著硝酸盐还原菌，可以抑制硫酸盐还原菌的生长，并可以生物转化已存在的H2S
29、微生物二次采油的基本原理
微生物采油的目的：利用微生物技术获得更多的石油开采量
①、利用微生物能在油层中发酵并产生大量的酸性物质及H2、CO2和CH4等气体的生理特点，微生物产气可增加地层压力，提高采油率。
②、微生物产生的酸性物质可溶于原油中，降低原油的粘度，使原油能从岩石缝隙中流出而聚集，便于开采
③、微生物还可产生表面活性剂，降低油水的表面张力，把高分子碳氢化合物分解成短链化合物，使之更加容易流动，避免堵住油井输油通道 30、微生物三次采油的基本原理
①、利用微生物分子生物学技术，来构建能产生大量CO2和甲烷等气体的基因工程菌株，或选育能提高产气量的高活性菌株
②、把这些菌体连同它们所需的培养基一起注入到油层中，让这些工程菌能在油层中能够产生气体，增加井压
③、另外，这些菌体还能分泌高聚物，糖酯等表面活性剂，降低油层表面张力，使原油从页岩中、沙土中松开，粘度减低，从而提高采油量
31、地层堵塞的形成
地层堵塞是降低采油量的一种常见现象，原因是在注入油田的水中含有各种各样的微生物，其中能利用石油的微生物种类较多，加上油田中存在着某些微生物生长的良好环境，因而大量菌体繁殖及菌体代谢产物的沉积，造成了地层渗透率发生变化，影响产油量，还可能使得整个油井报废 影响地层渗透率的主要菌群： 硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌、硫细菌等（其中影响最大的是硫酸盐还原菌）
硫酸盐还原菌将硫酸盐还原成H2S。H2S与亚铁结合生成Fe S黑色沉淀。此外，硫酸盐还原菌能作用于硫酸盐和含钙盐类生成白色硫酸钙沉淀，引起地层堵塞现象。
32、地层堵塞的消除
消除微生物所造成的地层堵塞的有效方法：酸化法
①、在注入油田的水中加入能产酸并能在地层发酵生长的微生物，通过微生物代谢产酸来消除地层堵塞现象。
②、也可用产酸菌大量发酵含酸性的代谢产物，例如柠檬酸、硫酸等，然后将酸性物质加入到将注入油田的水中，提高注入水的酸度，从而减轻堵塞现象，提高采油率
33、利用纤维素生产乙醇的发酵工艺
纤维素生产乙醇涉及两个主要步骤：
①、纤维素糖化： 由纤维素酶参与完成，属于蛋白层次上的酶反应，是生物转化制乙醇的限速步骤
②、乙醇发酵： 由酵母菌参与完成，属于活细胞层次上的微生物反应，相对而言是一种成熟的技术
34、同时糖化和发酵法(SSF)为降低酒精生产成本，1970s开发了同时糖化和发酵工艺(SSF)
利用一种可产生纤维素酶的微生物和酵母在同一容器中连续进行纤维素的糖化和发酵，除水解和发酵在一个容器内进行以外，同时糖化和发酵过程的顺序与单独水解和发酵过程实际上是相同的
35、同时糖化和发酵(SSF)工艺的优势 ①、纤维素水解后产生的葡萄糖可以不断地用于发酵。由于发酵罐内纤维素水解速率远远低于糖发酵速率，因此酵母和酶的同时存在会使容器内糖的累积降到最低，降低或消除了高浓度葡萄糖对纤维素酶活性的产物抑制，提高了水解效率。但与此同时却带来了乙醇对纤维素酶的抑制
②、与单独水解和发酵过程相比，SSF的生产速度、产量和乙醇的浓度都较高。此外，还减少了容器的数量，降低了杂菌污染的机会。
36、同时糖化和发酵(SSF)工艺存在的问题
主要的问题：水解和发酵所需的最佳温度不能匹配
水解的最佳温度 ：45°C~50°C 发酵的最佳温度：28°C~30°C 在同一个特定的反应器中，要解决生物过程中普遍存在的中间产物与最终产物的反应条件相互制约，难以协调以致不能完成预计过程的矛盾，是十分困难的
在实际工艺中，SSF常在35°C~38°C下操作，使得酶的活性和发酵速率都不能达到最大
另外，酒精浓度高也会抑制酶的活性 三种工艺中，同时糖化和发酵法SSF是最有前途的生产低成本燃料乙醇的技术路线
37、微生物燃料电池
解决当前日趋严重的环境污染问题和探寻新的产能方式，是关系人类社会可持续发展的两大根本问题。微生物燃料电池作为一种具有应用前景的可再生能源生物技术，正日益受到人们的关注
微生物燃料电池(MFCs)可以将微生物代谢中产生的电子传递给电极，产生电流，从而把还原型有机底物中的能量直接转化为电能
微生物燃料电池和有机废水的资源 化利用相结合，使其进一步具有清 洁能源生产和环境治理的双重意义
38、生物制氢
生物制氢的优点： 清洁、节能、不消耗矿物资源
生物制氢的方式：生物产氢包括光合生物产氢（光和细菌、蓝细菌、绿藻）和厌氧发酵产氢
39、厌氧发酵产氢
厌氧发酵生物产氢的四种基本途径： 混合酸发酵、丁酸型发酵、乙醇型发酵和NADH途径
葡萄糖在厌氧条件下发 酵生成丙酮酸(EMP过程)，同时产生大量的NADH和H+
当微生物体内NADH和H+ 积累过多时，NADH会通 过氢化酶的作用将电子转 移给H+，释放分子氢
丁酸型发酵、乙醇型发酵和混合发酵途径均发生于丙酮酸脱羧作用中，是微生物为解决这一过程中所产生的“多余”电子而采取的一种调控机制 40、可生物降解塑料PHAs的特性
微生物体内的PHAs： PHAs是多种微生物细胞内的储存物(碳源能源)
特性：低溶解性、高分子量、细胞内的积累不会引起渗透压的增加
PHAs的应用：
41、PHB的生物合成途径(三步法)
第一步：β-铜硫裂解酶催化乙酰Co A生成乙酰乙酰Co A 第二步：在依赖NADPH的乙酰乙酰Co A还原酶的作用下，把乙酰乙酰Co A还原成D-(-)-3-羟基丁酰Co A 第三步：单体的D-(-)-3-羟基丁酰Co A由PHB聚合酶催化聚合生成PHB β-铜硫裂解酶受游离辅酶A的强烈抑制
①、在非胁迫条件下，游离辅酶A含量高，因而抑制了β-铜硫裂解酶的合成，阻碍了PHB的积累
②、在胁迫条件下，游离辅酶A含量可能很低，β-铜硫裂解酶执行催化功能，PHB可以顺利合成
42、利用不同方法生产PHAs的策略
利用非转基因植物植物生产淀粉，转化成葡萄糖，然后发酵生产PHB
消毒：杀灭物体上的病原微生物，但不一定能杀死芽胞的法。灭活：能够破坏病毒成分和结构的理化因素使病毒失去感染性，称为灭活
肥达试验：用已知伤寒沙门菌菌体O抗原和鞭毛H抗原以及引起副伤寒的甲型副伤寒沙门菌肖氏沙门菌和希氏沙门菌H抗原的诊断菌液与受检血清做试管或微孔管凝集试验测定受检血清中有无相应的抗体和效价的试验可以辅助诊断肠热症 抗原性漂移：基因点突变所知的抗原变异,幅度小HA NA 的氨基酸变异小于1%属于量变即亚型内编译引起甲型和乙型流感局部地地区小规模流行
微生物：存在于自然界形体微小，数量繁多，肉眼看不见，必须借助于光学显微镜或电子显微镜放大数百倍甚至上万倍，才能观察的一群微小低等生物体 败血症：病原菌侵入血流并在其中大量生长繁殖产生毒性代谢产物，引起全身严重的中毒症状 灭菌：杀灭物体所有上病原微生物（包括病原体、非病原体，繁殖体和芽胞）的方法
卡介苗（BCG）：是将有毒力的牛型结核分枝杆菌在含胆汁、甘油和马铃薯的培养基中，经过230次移种，历时13年培养而获得的减毒活疫苗。预防接种后，可使人获得对结核分枝杆菌的免疫力。
垂直传播：存在母体的病毒通过胎盘或产道从亲代传给子代的过程，主要是孕妇发生病毒血症或者病毒与血细胞紧密结合造成的子代感染
转导：以温和噬菌体为载体，将供体菌的遗传物质转移到受体菌中去，使受体菌获得新的遗传性状的方式叫转导
干扰现象：两种病毒同时感染一种宿主细胞时，常发生一种病毒抑制另一种病毒的现象 Dane颗粒：大球形颗粒，具有感染性的HBV完整颗粒，直径42nm，具有双层衣壳。内基小体:是狂犬病病毒核衣壳积储在细胞浆内，凝集而成的一种卵形或卵圆形的嗜酸性颗粒，广泛分布在脑和神经细胞，呈圆形或卵圆形
真菌：是一种无根、茎、叶的分化，不含叶绿素的真核细胞型微生物。少数为单细胞，大多数为多细胞。
热原质：即菌体中的脂多糖，由革兰阴性菌产生的。注入人体或动物体内能引起发热反应 侵袭力：指细菌突破机体防御功能，在体内定居、繁殖和扩散的能力。细菌侵袭力与其表面结构和产生的胞外酶有关
质粒:是细菌染色体外的遗传物质，结构为双链闭合环状DNA，带有遗传信息，具有自我复制功能。可使细菌获得某些特定性状 支原体：是一类没有细胞壁，可在无生命培养基上生长繁殖的最小的原核细胞型微生物 人畜共患病：某些病原微生物既可感染动物也可感人类且人类患病多是由于接触了感染动物接合：细菌通过性菌毛将遗传物质从供体菌转移给受体菌，使受体获得新的遗传性状
SPA金黄色葡萄球菌表面蛋白A：可与除IgG3以外的FC断发生非特异性结合IgG的FaB段任然可以与特异性抗原结合可使金黄色葡萄球菌发生肉眼可见的凝集反应
DPT:白百破：三联疫苗预防白喉（类毒素）百日咳（菌苗）和破伤风（类毒素）
外斐试验：用变形杆菌代替相应的立克次体抗原非特异性凝集反应监测患者血清仲有无立克次体抗体的凝集试验
磷壁酸：为大多数革兰阳性菌细胞壁的特有成分，约占细菌细胞壁干重的20-40%，有2种，即壁磷壁酸和膜磷壁酸
脓毒血症：化脓性细菌侵入血流，在其中大量繁殖，并可通过血流到达机体其他器官或组织，产生新的化脓灶
生物制品:用微生物本身或病毒成分或动物的免疫血清细胞制剂或细胞因子等用于预防感染的措施
胆盐溶菌试验：表面活性剂如胆汁会脱氧胆酸盐可激活自溶酶 加速菌体自溶 常用于鉴别肺炎链球菌发生肉眼可见的凝集反 立克次体：是一类与节肢动物（虱蚤、蜱、螨）关系密切活细胞内寄生的原核细胞型微生物 抗原性转变：由于基因重配所致的病毒一种或俩种抗原发生变异幅度大属于质变容易引起流感大流行
转座子：在染色体噬菌体质粒之间自由移动的遗传物质 粘附素：细菌表面的一些特殊结构和相关蛋白质 具有细菌粘附宿主细胞的作用
1多糖的生物活性
1.1抗肿瘤活性。用于抗肿瘤的多糖类药物多数都是无毒的,它们通常不直接作用于癌症细胞,而是通过激活体内的免疫系统来达到抗癌的作用,即通过促进淋巴细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞的分化、成熟和繁殖,同时活化网上内皮系统和补体,促进各种细胞因子的生成来抑制肿瘤细胞的生长或诱导肿瘤细胞的凋亡。目前,在国内外应用于肿瘤治疗的多糖主要有香菇多糖、云芝多糖、灵芝多糖等,枸杞多糖、人参多糖、白菜果胶多糖也正在研究中[1]。经研究表明,不止β-葡聚糖具有抗癌活性,α-葡聚糖也具有抗癌活性。
1.2降血糖作用。多糖作为降糖药物有望出现在临床应用中。多糖是十个以上的单糖通过缩合去水后以糖苷键形式结合的多聚糖,它不但不会像单糖和寡糖一样引起血糖升高,而且还可以起到降低血糖的作用。有研究证明,多糖的降糖机理并不是增加胰岛素的分泌,而是通过提高肝脏中己糖激酶、葡萄糖激酶和6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性,同时降低血浆甘油三酯及胆固醇的水平来达到降糖的目的,还有一些多糖可以作为β-受体激动剂,加速糖的氧化利用,完成降糖的目的。目前,有很多种具有降糖作用的多糖被发现,它们分别是从小豆、沙蒿籽、植物羽叶白头树及高等真菌等自然界存在的物种中提取的多糖[2]。
1.3抗病毒作用。目前发现有抗疱疹病毒、抗流感病毒、抗艾滋病病毒作用的多糖。此类多糖通过干扰病毒表面的糖蛋白gp120对淋巴细胞表面CD4受体的结合;抑制病毒抗原的表达;抑制病毒逆转录酶的活性来完成抗病毒的作用。抗病毒多糖中硫酸根的存在及多寡对其抗病毒活性产生影响。目前以及确定具有抗病毒作用的多糖很多,但是结构汇总都含有可以抗凝血的硫酸根,比如具有抗疱疹病毒做的硫酸化半乳聚糖及可以选择性抑制单纯性疱疹病毒及合胞体的生成的硫酸化盐藻类多糖-墨角藻多糖和硫酸木聚糖;还有有望成为发展中国家预防性传播艾滋病的硫酸化K5多糖[3]。当然,也有不含硫酸跟的抗病毒多糖,例如具有明显抗流感病毒作用的念珠藻多糖、具有明显抗艾滋病病毒左右的从玫瑰花中获得的多糖[4]。
1.4抗炎作用。多糖因为可以选择性的粘附病原体,阻断微生物病原体对靶细胞的吸附,从而具有消炎和抗感染的作用。近些年来已经有多种多糖类消炎药进入到临床试验阶段,糖类有望成为第二代抗炎药物。
1.5抗补体作用。作为人体重要免疫防御系统之一的补体系统一旦被过度激活将引起重症非典型肺炎、风湿性关节炎等多种疾病。目前临床上尚无安全有效的抑制补体系统的药物。但是多糖的出现,为寻找抗补体活性化合物提供了一个新的方向。
2多糖的分离纯化
分离和纯化从来都是很难被区别开来的定义,因为很多时候,分离的时候就已经在纯化了,而在纯化过程中会进一步分离,所以本文将分离纯化结合在一起讲。对于多糖的纯化过程就是将分离的到的混合多糖纯化为单一的多糖。以下是对常用的多糖纯化方法进行的说明。
2.1分步沉淀法。多糖根据分子量的不同会表现出在乙醇或丙酮中溶解度不同,分离沉淀法就是依据多糖的这个特性进行分离的,分子量越大的多糖在乙醇或丙酮中的溶解度越小,逐步增加乙醇或丙酮的量可以将不同分子量的多糖分别沉淀[5,6,7,8]。分步沉淀的关键就是控制靠乙醇或丙酮的浓度,避免共沉淀的发生。目前,分步沉淀法因为方法简单而常常被应用于保健品的开发中。
2.2盐析法。盐析法是利用在一定浓度的盐溶液中不同分子量的多糖溶解度不同的性质,对多糖进行分离提纯的一种方法。次方法多用于蛋白的提纯,早期是云芝多糖就是用此方法纯化的。此方法虽然成本低但是容易产生共沉淀。
2.3有机盐沉淀法和季铵盐沉淀法。有机盐沉淀法可用于植物和微生物中粘多糖和蛋白多糖的提取。主要原理是利用单宁酸与多糖可形成有机盐复合物而沉淀析出。季铵盐沉淀法跟有利于分离酸性多糖及中星高分子量多糖。主要原理是利用长链季铵盐可与多糖形成络合物的性质[9,10,11]。
2.4金属络合物法。铜盐络合法和氢氧化钡络合法是多糖的纯化中最常用的方法,主要是利用多糖能与铜、钡、钙和铅离子形成络合物的性质[12]。
2.5柱层析法。多糖的纯化最多用的方法就是柱层析法,目前常用的柱层析法有纤维素柱层析、离子交换柱层析、凝胶柱层析和亲和层析。
2.6超离心法。在强大的离心力场的作用下,不同分子量的多糖有不同的沉降速度而将不同的多糖分离。
2.7超滤法。是利用分子筛的原理,使强压力下不同大小和形状的多糖通过超滤膜,从而实现不同多糖的分离。但由于超滤膜对多糖的吸附严重,一般将此方法应用于多糖的分离提纯[13,14]。
多糖的分离提纯很复杂,方法也很多,在实践中根据实际情况选择最优的方法最为重要。
摘要：本文主要阐述了多糖在抗肿瘤、降血糖、抗病毒、抗炎和抗补体方面的生物活性,并对多糖的分离纯化方法做了简单的陈述。
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