层析分离技术

第六章层析分离技术

第一节吸附

一、吸附层析的原理与特点

吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择吸附的能力，使其富集在吸附剂表面，而从混合物中的分离的的过程。

典型的吸附过程包括四个步骤：

固体内部分子所受分子间的作用力是对称的，而固体表面分子所受力是不对称的。向内的一面受内部分子的作用力较大，而表面向外一面所受的作用力较小，

因而当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固体表面时就会被吸引而停留在固体表面上。

吸附的类型

（1）物理吸附: 放热，可逆，单分子层或多分子层，选择性差

（2）化学吸附: 放热量大，单分子，选择性强

（3）交换吸附: 吸附剂吸附后同时放出等当量的离子到溶液中

物理吸附与化学吸附的特点

吸附法特点

（1）不用或少用有机溶剂

（2）操作简便、安全、设备简单

（3）生产过程pH 变化小

（4）从稀溶液分离溶质

（5）吸附剂对溶质的作用小

（6）吸附平衡为非线性

（7）选择性较差

吸附法的应用

气体过滤

水处理

脱色、除臭

目标产物的分离

二、吸附剂（固定相）的选择

吸附剂通常应具备以下特征：

?表面积大、颗粒均匀、

?对被分离的物质具有较强的吸附能力

?有较高的吸附选择性

?机械强度高

?再生容易、性能稳定

?价格低廉。

常用的吸附剂有极性的和非极性的两种。

羟基磷灰石、硅胶、氧化铝等属前者，活性炭属后者

人工合成的如大网格吸附剂、分子筛等两种都有。但大多属非极性的常用的吸附剂

1大网格聚合物吸附剂：

2活性碳：助滤，脱色，去热原

使用:偏酸性(pH 5-7),加热(50-60℃)搅拌30min

活性白土：脱组胺类过敏物，脱色。

硅藻土：助滤，澄清

1.大网格聚合物吸附

树脂的网络骨架

大网格树脂吸附法

Ⅰ. 基本概念

一．什么是大网格树脂吸附法？

将多孔的大网格吸附树脂作为吸附剂，利用表面分子与物

质分子间范德华引力，把液相中物质吸附到吸附树脂表面。

◆大网格树脂吸附法与离子交换法的比较：

相同：①操作方法：静态法、动态法；

②骨架结构：树脂均有溶胀孔隙和永久孔隙的大

网格骨架结构。

区别

介质不同：

离交法－离交树脂，骨架上接有离子交换基团，利用表面层

和孔隙中离子基团起作用；

吸附法－吸附树脂，无离交基团（称白球），利用外表面和

孔隙内表面分子起作用。

机理不同：

离交法－离子间静电引力吸附，要求树脂和物质的电离度α↑

吸附法－分子间范德华引力吸附，要求物质的电离度α↓

大网格吸附树脂

大网格吸附树脂适合于提取各种有机化合物。在抗菌素工业中，用于头孢菌素、维生素B12、林可霉素的提取。

优点

（1）选择性好

（2）解吸容易

（3）机械强度好

（4）流体阻力小、

（5）反复使用

（6）可适用于各种产品

大网格吸附剂结构与类型

按骨架极性：

非极性（苯乙烯-二乙烯苯）

中等极性（甲基丙烯酸酯）

极性(硫氧基、酰胺、N-O基、磺酸基)

孔隙度：吸附剂中空隙所占百分比

孔容：每g吸附剂所含的空隙体积

骨架密度(真密度)：吸附剂每ml骨架（不包括空隙)的重量。

湿真密度：空隙充满水时的密度

大网格吸附剂吸附条件选择

1 吸附剂的选择（相似互溶）：

非极性吸附剂从极性溶剂中吸附非极性物质

高极性吸附剂从非极性溶剂中吸附极性物质

中等极性吸附剂对两种情况均有吸附能力

孔径与比表面（孔径6倍于分子直径）

吸附法提取的生化物质大多是弱极性或非极性，一般选非极性或中等极性。

2．无机盐的影响

无机盐存在，对吸附不仅无干扰，还有促进作用（盐析）。

3．吸附pH

弱酸物质：pH

弱碱物质：pH>pK （呈分子状态）

中性物质：pH无影响（不会电离）。

大孔吸附剂解吸条件

1. 选择洗脱剂原则

a. 洗脱剂应容易溶胀大网格吸附剂。

溶剂的溶解度参数和聚合物的溶解度参数接近时，溶剂愈易溶胀聚合物。（δ洗≈δ聚）

b. 洗脱剂对被吸附物有较大的溶解度

2.吸附在高浓度盐溶液中（加盐析剂），则洗脱可仅用水。

3.易挥发性物质，用热水或蒸汽解吸。

4.流速（空间速度，线速度）洗脱液的流速务必恰当控制。如果太快，洗脱物在两相中

的平衡过程不完全；如果太慢，洗脱物会扩散。

5.树脂高径比（3:1）

6.洗脱pH，* 洗脱剂用水溶液时，须考虑pH：

弱酸性物质：吸附?偏酸性(pHpK)，洗脱?酸性水溶液

大孔吸附树脂的应用

生化制药方面的应用

抗生素分离纯化（再生容易、产品灰分少）：β-内酰胺类、大环内酯类、氨基糖苷类、肽类、博莱霉素类、含氮杂环类及其他新抗生素

维生素的提取纯化：VB12，VB2，VC

天然产物的分离：生物碱，黄酮，多糖，苷类、红景天甙等

生化药物：酶, 氨基酸, 蛋白质, 肽,甾体

活性炭对物质的吸附规律

活性炭是极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于有机溶剂中的吸附能力。

针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律：

（1）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物

（2）对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物

（3）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化合物

（4）pH 值的影响碱性中性吸附酸性洗脱

酸性中性吸附碱性洗脱

（5）温度未平衡前随温度升高而增加

3．氧化铝

氧化铝的吸附能力很强，可以活化到不同程度，重演性好，再生容易，故是常用的吸附剂之一。

氧化铝的活性与其含水量有很大的关系。水分会掩盖活性中心，故含水量愈高，活性愈低。分酸性、碱性和中性三种，

酸性氧化铝(pH4-5)适合于分离酸性化合物，

碱性氧化铝(pH9-10)适合于分离碱性化合物，

中性氧化铝(pH7)适合于分生物碱、挥发油、萜类、甾体及在酸、碱中不稳定的甙类、酯类等化合物。

4．硅胶

硅胶是应用很广的一种极性吸附剂。是具有硅氧交联结构，表面有许多硅醇基的多孔性微粒。硅醇基可与极性化合物或不饱和化合物形成氢键而使硅胶具较强的吸附力。

主要优点是化学惰性，具有较大的吸附量，易制备不同类型的多孔硅胶，一般以SiO2.xH2O 通式表示。

硅胶的活性与含水量有关：含水量高则

吸附力减弱。当游离水含量17%以上时，

吸附能力极低，可作为分配色谱的载体

硅胶具有微酸性，适用于分离酸性和中

性物质，如有机酸、氨基酸、甾体等。

5．羟基磷灰石（磷酸钙）

在无机吸附剂中，磷酸钙是唯一的适用于生物活性高分子物质（如蛋白质、核酸）的分离的吸附剂。

羟基磷灰石主要适用于蛋白质的层析分离，也适用于较小的核酸，如转移RNA的分离。

用0.5mol/L CaCl2加0.5mol/L磷酸二钠盐，在室温下反应，得到满意的流速的磷酸钙。CaHPO4.2H2O在pH 7以上，慢慢变为羟基磷灰石，即Ca5(PO4)3OH放出H3PO4。

吸附操作技术

⑴固定床吸附操作

⑵膨胀床吸附操作

⑶流化床吸附操作

⑷模拟/移动床吸附操作

⑸搅拌釜吸附操作

第二节离子交换

离子交换树脂结构

骨架：接有功能基团，本身是惰性

功能基团：连接在骨架上，可与相反离子结合

活性离子：与功能基团所带电荷相反的可移动的离子

待交换分子：在吸附阶段可与活性离子交换，与骨架上的功能基团结合

◆活性离子为阳离子，称阳离子交换树脂，

与阳离子发生交换

◆活性离子为阴离子，称阴离子交换树脂，

与阴离子发生交换

离子交换层析原理

离子交换法是通过带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换而达到分离纯化的方法。

二. 离子交换树脂的分类

按化学功能团分

1.阳树脂，酸性基团，(弱酸性、强酸性)

2.阴树脂，碱性基团，(弱碱性、强碱性)

◆活性离子H＋氢型阳树脂；

◆活性离子OH－羟型阴树脂；

◆活性离子为其它离子统称盐型树脂。

阳离子交换树脂

阴离子交换树脂

1强酸性阳离子交换树脂

一般以磺酸基一SO3H作为活性基团，交换反应以磺酸型树脂与氯化钠的作用为例，可表示如下：

由于是强酸性基团，其电离程度不随外界溶液的pH而变化，所以使用时的pH一般没有限制。

此外，以磷酸基一PO(OH)2和次磷酸基一PHO(OH)作为活性基团的树脂具有中等强度的酸性。

2 弱酸性阳树脂

功能团可以为羧基-COOH，-OH (酚羟基）

这类树脂的电离程度小，其交换性能和溶液的pH有很大关系。在酸性溶液中，这类树脂几乎不能发生交换反应，交换能力随溶液的pH增加而提高。

对于羧基树脂，应该在pH ＞7的溶液中操作，

而对于酚羟基树脂，溶液的pH应＞9。

强碱性阴树脂

弱碱性阴树脂

特殊类型的树脂

大网格离子交换树脂

两性均孔树脂

蛇笼树脂

均孔树脂

多糖交换树脂

离子交换树脂命名

●●●×●

离子交换树脂命名

强酸性（001-099）

弱酸性（100-199）

强碱性（200-299)

弱碱性（300-399）

X 后面交联度（对凝胶型离子交换树脂）

对大孔型离子交换树脂，在型号的前面加?°Ｄ?±表示。

离子交换树脂的理化性能

对树脂的一般要求：

（1）机械强度：膨胀度大，交联度小的树脂强度差

（2）化学稳定性：主要指耐化学试剂、耐氧化、耐辐射的性能。

（3）大小及形状：制成球形，其直径为0.2-1.2mm。球形的优点是增大比表面积、提高机械强度和减少流体阻力。

（4）色泽：普通凝胶型树脂是透明的球珠，大孔树脂呈不透明的雾状球珠。随合成原料、工艺条件不同，树脂的颜色也有所不同，一般有黄、白、黄褐、红棕等几种颜色。

树脂理化性能

（1）含水量

（2）膨胀度：

（3）膨胀率：

（4）湿真密度：

（5）交换容量；

（6）滴定曲线：

离子交换操作方式

静态：操作简单、但是分批操作，交换不完全

动态：离子交换柱，交换、洗脱、再生等步骤均在柱内进行，亦称为离子交换层析法, 操作连续、交换完全，适宜多组份分离

柱式固定床（Fixed－Bed）

模拟移动床（SMB）

离子交换操作步骤

1 树脂的选择

2 树脂预处理

3 装柱

4 离子交换吸附

5 洗脱

6 再生

1 树脂的选择

2 树脂预处理

物理处理：水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树脂颗粒；

化学处理：转型

阳离子树脂酸—碱—酸

阴离子树脂碱—酸—碱

最后以去离子水或缓冲液平衡

3 离子交换吸附

溶液中待交换离子与树脂上的活性离子发生交换反应的过程

使尽可能多的待交换离子吸附到树脂上，同时保证其选择性

4 洗脱

离子交换完成后，将树脂吸附的物质重新转入溶液的方法

洗脱条件选择原则

（1）与吸附条件相反

（2）缓冲液

（3）缓和酸碱

（4）有机溶剂

洗脱一般采取梯度淋洗：先采用洗脱能力弱的溶液，使易洗脱组分流出，然后依次使用洗脱能力更强的溶液，洗脱较难洗脱的组分。

5 树脂再生

离子交换树脂(IONRESIN)使用一段时间后，吸附的杂质接近饱和状态，就要进行再生处理，使之恢复原来的组成和性能

树脂的再生特性与它的类型和结构有密切关系。

强酸/强碱树脂再生比较困难，再生剂量比理论值高相当多；

弱酸/弱碱性树脂则较易再生，再生剂量只需稍多于理论值。

大孔型和交联度低的树脂较易再生，而凝胶型和交联度高的树脂则要较长的再生反应时间。

在实际运用中，为降低再生费用，使树脂的性能恢复70～80%。

再生剂的种类应根据树脂的离子类型来选用，并适当地选择价格较低的酸、碱或盐。

钠型阳树脂可用NaCl溶液再生，用量为其交换容量的2倍；

氢型阳树脂用强酸再生，盐酸或硫酸

氯型碱性树脂，主要以NaCl 溶液来再生，但加入少量碱有助于将树脂吸附的色素和有机物溶解洗出。

OH型碱阴树脂则用4%NaOH溶液再生。

腺苷蛋氨酸(SAM)的纯化流程

腺苷蛋氨酸(SAM)的纯化流程

第五节凝胶柱层析

利用凝胶层析介质(固定相)交联度的同所形成的网状孔径的大小，在层析时能阻止比网孔直径大的生物大分子通过。利用流动相中溶质的分子量大小差异而进行分离的一种方法，称之为排阻层析。

一、凝胶层析的原理

固定相（凝胶）是一种不带电荷的具有三维空间的多孔网状结构的物质，凝胶的每个颗粒的细微结构就如一个筛子，小的分子可以进入凝胶网孔，而大的分子则排阻于凝胶颗粒之外，因而具分子筛的性质。又因整个层析过程一般不变换洗脱液，好像过滤一样，故也称凝胶过滤。

二、凝胶的种类

1.葡聚糖凝胶

2.琼脂糖凝胶

3.聚丙烯酰胺凝胶

三、凝胶柱层析的操作与应用

（一）凝胶柱层析的操作特点

1、凝胶柱层析优点：（1）分离条件温和，因此不易引起生物样品的变性失活；（2）每次分离操作之后，层析剂无需再生就可重复利用；（3）工作范围广，分离的分子质量范围可从几百到数百万；（4）设备简单，分离机理简单，易于操作；（5）样品回收率高，几乎可达100%。

2、凝胶层析的缺点：凝胶层析上样量小，操作压力不能高，流速较慢。

（二）凝胶柱层析的特点与应用

（1）主要用于脱盐

（2）类分离

（3）分级分离

（4）生物大分子分子量的测定

第六节疏水层析(hydrophobic chromatography)

利用固定相载体上偶联的疏水性配基与流动相中的一些疏水分子发生可逆性结合而进行分离的方法，称之为疏水层析。

一、疏水层析的原理

亲水性蛋白质（酶）表面均含有一定量的疏水性基团。尽管在水溶液中蛋白质（酶）具有将疏水性基团折叠在分子内部而表面显露极性和荷电基团的趋势，但总会有一些疏水性基团或极性基团的疏水部位暴露在蛋白质（酶）表面。这部分疏水基团可与亲水性固定相表面偶联的短链烷基、苯基等弱疏水基会发生疏水性相互作用，被固定相（疏水性吸附剂）所吸附。

二、疏水性吸附剂

各种凝胶过滤介质经偶联疏水性配基后均可用作疏水性吸附剂。

常用的疏水性配基主要有苯基、短链烷基（C3-C8）、烷氨基、聚乙二醇和聚醚等。

三、疏水柱层析的操作与应用

（一）疏水柱层析的操作特点

1、层析柱的制备

2、平衡

3、加样与洗脱

4、再生

（二）疏水柱层析的特点与应用

1、疏水柱层析特点：（1）疏水柱层析可直接分离盐析后或高盐洗脱下来的蛋白质、酶等生物大分子溶液；（2）分辨率很高、流速快、加样量大；（3）疏水性吸附剂种类多，选择余地大，价格与离子交换剂相当。

2、疏水柱层析应用：疏水柱层析适用于分离的任何阶段，尤其是样品离子强度高时，即在盐析、离子交换或亲和层析之后用。疏水柱层析主要用于蛋白质类生物大分子分离纯化。

第七节亲和层析(affinity chromatography)

在固定相载体表面偶联具有特殊亲和作用的配基这些配基可以与流动相中溶质分子发生可逆的特异性结合而进行分离的一种方法，称之为亲和层析

亲和柱层析的原理

一、亲和柱层析的原理

（一）配基固定化：选择合适的配基与不溶性的支撑载体偶联，或共价结合成具有特异亲和性的分离介质；

（二）吸附样品：亲和吸附介质选择性吸附酶或其他生物活性物质，杂质与层析介质间没有亲和作用，故不能被吸附而被洗涤去除；

（三）样品解析：选择适宜的条件，使被吸附的亲和介质上的酶或其他生物活性物质解吸

二、亲和吸附介质

用于亲和层析的理想载体常选用均一的珠状颗粒，特别是琼脂糖和交联葡聚糖，但也用合成的聚丙烯酰胺凝胶、纤维素衍生物、聚苯乙烯和多孔玻璃珠等。

选作配基的分子必须具有适当的化学基团，该基团不参与配基与生物分子的特异结合，但是

却可以用来连接配基与载体。

将亲和配基共价偶联在载体的表面，即可制得亲和吸附介质。一般凝胶过滤介质均可作为亲和配基的载体来制备亲和吸附介质。

三、亲和柱层析的操作与应用

（一）亲和柱层析的操作特点

1．基本过程

（1）进料吸附

（2）杂质清洗

（3）目标产物洗脱

（4）层析柱再生

（二）亲和层析的特点与应用

1、亲和层析的特点：在生物制品分离和分析领域有宽广的应用开发前景。由于其具有简便、快速、专一和高效等特点，亲和层析的应用十分广泛，已普及到生命科学的各个领域。

2、亲和层析亲和层析的应用：

（1）分离和纯化各种生物分子

（2）分离纯化各种功能细胞

（3）用于各种生化成分的分析检测

第八节分配柱层析

一、分配柱层析的基本原理

分配柱层析是利用被分离物质中各成分在两种不相混溶的液体之间的分配系数不同而使混合物得到分离。

固定在柱内的液体叫固定相，用作冲洗的液体叫流动相。为了使固定相固定在柱内，需要有一种固体来吸牢它，这种固体本身不起什么分离作用，也没有吸附能力，只是用来使固定相停留在柱内，这种固体叫载体。

进行分离时先将含有固定相的载体装在柱内，加少量被分离的溶液后，用适当溶剂进行洗脱。在洗脱过程中，流动相与固定相发生接触，由于样品中各成分在两相之间的分布不同，因此向下移动的速度不同，容易溶于流动相中的成分移动快，而在固定相中溶解度大的成分移动就慢，因此得到分离。

二、分配柱层析的载体

（一）硅胶

吸水量为50%时仍为粉末状，当其吸水量在17%以上时，硅胶就失去其吸附作用，作为载体使用，此时硅胶层析则为分配层析。

（二）硅藻土

具有微孔结构，不具吸附作用，是现在使用最多的载体。其处理和装柱方法基本同硅胶相似。

（三）纤维素

三、分配柱层析的固定相与展开剂

（一）固定相

常用的固定相有水、各种缓冲溶液、酸的水溶液、甲酰胺、丙二醇以及为水所饱和的有机溶剂等。有时也采用?°反相层析法?±，即用有机溶剂为固定相，而以水或水溶液或与水混合的有机溶剂为流动相。

（二）展开剂

流动相一般用为水所饱和的有机溶剂或水一有机溶剂互溶的混合液，一般常用的流动相溶剂有石油醚、醇类、酮类、酯类、卤代烷类、苯类等，或它们的混合物。反相层析法常用的流动相，则为正相层析法中的固定相，如水、各种水溶液（包括酸、碱、盐与缓冲液）、低级醇类等。

三、分配柱层析的基本操作

（一）装柱

装柱前，将固定相与载体混合，如果用硅胶、纤维素等载体时，可以直加固定相直接混合，用硅藻土为载体先把硅藻土放在大量流动相液体中，在不断搅拌下，逐渐加入固定相。（二）加样

1、将被分离物配成浓溶液，用吸管轻轻沿管壁加到含固定相载体的上端，然后加流动相洗脱；

2、被分离物溶液用少量含固定相的载体吸收，溶剂挥发后，加在层析管载体的上端，然后加流动相洗脱；

3、用一块比管径略小的圆形滤纸吸附被分离物溶液，溶剂挥发后，放在载体上，然后加流动相洗脱。

四、分配柱层析的特点与应用

（一）特点：

分配柱层析具有载体来源容易、分离成本低、流速快等特点,适用于分离极性比较大、在有机溶剂中溶解度小的成分，或极性很相似的成分。

（二）应用：

分配柱层析多用于分离亲水性的成分，如苷类、糖及氨基酸类。

实验十胡萝卜素的柱层析分离

一、实验准备

（一）实验原理及目的

1、原理

本实验采用氧化铝为固定相的吸附层析。各种物质具有不同的吸附力，

胡萝卜素存在于胡萝卜、辣椒等黄绿色植物中，由于在动物体内可将胡萝卜素转变为维生素A，故又称维生素A原。胡萝卜素（属多烯色素类，又可分为α、β、γ等几种类型）可用乙醇、石油醚和丙酮等有机溶剂从食物中提取出来，并能被氧化铝所吸附。由于胡萝卜素与其他植物色素的化学结构不同，它们在有机溶剂中的溶解度以及被氧化铝吸附的强度也不相同，故将抽提液进行氧化铝柱层析，再用石油醚等冲洗层析柱，即可将植物提取液中混合的胡萝卜素分离成不同的色带。同植物其他色素相比较，胡萝卜素的极性最小，吸附最差，用石油醚洗脱速度最快，故被最先洗脱下来，使胡萝卜素与其他色素分开。同时也可将胡萝卜

素层析带洗脱下来进行比色定量。

2、目的

（1）了解柱层析的基本原理

（2）掌握胡萝卜素分离的操作方法

（二）试剂及器具

1、材料

新鲜红辣椒、氧化铝（Al2O3，高温烘烤除去水分，提高其吸附力）

2、试剂

95%乙醇、无水硫酸钠、石油醚（沸点60～90℃）、1%丙酮-石油醚液（丙酮：石油醚=1：1；体积比）、三氯化锑氯仿溶液（称取三氯化锑22g，加100ml氯仿溶解后，贮于棕色瓶中）。

3、器具

剪刀、研钵，层析柱（1cm×16cm）,100ml分液漏斗，量筒100ml，铁架台及蝶形夹，蒸发皿，恒温水浴，天平，烧杯、软木塞、棉花、胶头滴管、滤纸、试管

二、实验过程

乙醇石油醚蒸馏水硫酸钠红辣椒研磨研磨洗涤提取液除水上样层析收集洗脱液鉴别

三、注意事项

（一）实验中一定要将新鲜红辣椒研细，以彻底破坏植物细胞，使胡萝卜素释放更完全。丙酮可增强分离效果，有利于对胡萝卜素的提取，若分离条件控制得好，可依次提取、分离得到α胡萝卜素，?胡萝卜素、γ胡萝卜素，以及紧随其后的是辣椒红素，番茄红素及叶黄素等植物色素。

（二）为使分离色带整齐，装柱时层析柱一定要无裂缝和气泡，氧化铝的高度一般为玻璃柱高度的3/4，装好柱后柱上面覆一层滤纸，以保持柱上端顶部平整，若上端不平，影响分离效果而产生不规则的条带。

三）分离洗脱过程中，要连续不断加入洗脱液，并保持一定高度的液面，在整个操作中绝不能使氧化铝表面的液体流干。

（四）三氯化锑腐蚀性较强，在实验过程中切勿触及皮肤。三氯化锑遇水生成碱式盐，再转变成氯氧化锑，此化合物与胡萝卜素不发生颜色反应，而出现浑浊。

（五）石油醚提取液中的乙醇必须洗净，否则吸附不好，层析中色带也弥散不清。

（六）层析柱底部棉花的用量不宜过多，松紧要适宜，否则将影响流速。

实验十一离子交换色谱分离混合氨基酸

一、实验准备

（一）实验原理及目的

1、原理

本实验采用磺酸型阳离子交换树脂分离酸性氨基酸天冬氨酸（Asp，pI=2.97，分子量为133.1）和碱性氨基酸赖氨酸（Lys，pI=9.74，分子量为146.2）的混合液。在pH=5.3条件下，因为pH值低于Lys的pI值，Lys可解离成阳离子结合在树脂上；Asp可解离成阴离子，不被树脂吸附而流出层析柱。在pH=12条件下，因pH值高于Lys的pI值，Lys可解离成阴离子从树脂上被交换下来。这样，通过改变洗脱液的pH值可使它们被分别洗脱而达到分离的目的。

2、目的

(1)、了解离子交换树脂分离氨基酸基本原理

(2)、掌握阳离子交换树脂处理技

（二）试剂及器具

1、材料

磺酸型阳离子交换树脂（732型）

2、试剂

树脂处理液：2mol/LNaOH、2mol/L HCL、1mol/L HCL、1mol/L NaOH、0.45mol/L柠檬酸缓冲液（pH=5.3）、0.01mol/LNaOH缓冲液（pH=12）、天冬氨酸、赖氨酸、茚三酮、无水乙醇。

3、器具

离子交换色谱柱、量筒、吸管、收集器、试管、恒流泵。

二、实验过程

树脂处理、转型装柱平衡上样洗脱收集测定

三、注意事项

（一）为使分离色带整齐，装柱时层析柱一定要无裂缝和气泡。

（二）分离洗脱过程中，要连续不断加入洗脱液，并保持一定高度的液面，在整个操作中绝不能使树脂表面的液体流干。

（三）一直保持流速10滴/min～12滴/ min，并注意勿使树脂表面干燥。

实验十二凝胶柱层析分离蛋白质

一、实验准备

（一）实验原理及目的

1、原理：

凝胶层析（gel chromatography）是利用某些凝胶对于不同组分因分子大小不同而阻滞作用不同的差异而进行分离的技术。当溶液在层析柱内流过时，各种物质分子在柱内同时进行向下的移动和不定向的分子扩散运动。大分子物质由于分子直径大，难于进入凝胶颗粒的微孔，只能在凝胶颗粒的间隙中随流动相快速向下移动；而小分子物质能够扩散进入凝胶颗粒的微孔中，因此在流动过程中不断地进出于胶粒的微孔，这样就使小分子物质向下移动的速度落后于大分子物质，从而使溶液中的各组分按分子量从大到小的顺序先后流出层析柱，达到分离纯化的目的。

本实验主要学习葡聚糖凝胶柱层析分离（凝胶过滤）的基本操作技术环节，如柱层析填充介质（凝胶）的溶胀、装柱、平衡、洗脱等。

2、目的：

（1）熟悉凝胶层析分离的基本原理；

（2）掌握凝胶柱层析填充物的装柱、平衡、加样、洗脱等基本操作技术

（二）试剂及器具

1、材料

Sephadex G-50（或G-75）、蓝色葡聚糖2000、牛血清蛋白

2、试剂

磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、0.1mol/L磷酸盐缓冲液。

缓冲液的配制方法：先称取一定量的磷酸氢二钠和磷酸二氢钾，用去离子水分别溶解、配制成3L浓度为0.1mol/L的溶液，然后将这两种溶液边按一定比例混合，边用酸度计检测，调配成pH7.0的磷酸盐缓冲液

3、器具

酸度计、层析柱（1.6cm×30cm）、铁架台、试管（多个）紫外分光光度计或紫外检测仪、电炉、容量瓶（1L）、烧杯、三角瓶、滴管、移液管、电子天平、玻棒、塑料壶（3~5L）。

二、实验过程

凝胶溶胀装柱平衡加样洗脱绘制曲线三、注意事项

（一）层析柱大小可根据实际需要选择，一般来说，细长的柱分离效果较好。若样品量多，最好选用内径较粗的柱，但此时分离效果稍差。柱管内径太小时，会发生管壁效应，即柱管中心部分的组分移动慢，而管壁周围的移动快。柱越长，分离效果越好，但柱过长，实验时间长，样品稀释度大，分离效果反而不好。

（二）装好的层析柱凝胶要均匀，不能有断层或纹路或气泡，将柱管对着光照方向观察，若层析柱床不均匀，必须重新装柱。

（三）各接头不能漏气，连接用的小乳胶管不要有破损，否则造成漏气、漏液。操作过程中，层析柱内液面不断下降，则表示整个系统有漏气之处，应仔细检查并加以纠正。

（四）始终保持柱内液面高于凝胶表面，否则水分挥发，凝胶变干。也要防止液体流干，使凝胶混入大量气泡，影响液体在柱内的流动，导致分离效果变差，不得不重新装柱。

（五）洗脱用的液体应与凝胶溶胀所用液体相同，否则，由于更换溶剂引起凝胶容积变化，从而影响分离效果。

生物分离与纯化技术模拟试卷三答案培训讲学

生物分离与纯化技术模拟试卷三答案

精品资料 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2 生物分离与纯化技术模拟试卷三答案 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1．CM-Sephadex C-50：羧甲基纤维素、弱酸性阳离子交换剂，吸水量为每克干胶吸水五克。 2．絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程 3．离心过滤：使悬浮液在离心力场作用下产生的离心力压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离，是离心与过滤单元操作的集成，分离效率更高 4．膜分离：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。 5．层析分离：是一种物理的分离方法，利用多组分混合物中各组分物理化学性质的差别，使各组分以不同的程度分布在两个相中。 二、单选题（每小题1分，共15分） 1．适合于亲脂性物质的分离的吸附剂是（ B ）。 A．活性炭 B.氧化铝 C.硅胶 D.磷酸钙 2．下列哪项酶的特性对利用酶作为亲和层析固定相的分析工具是必需的？（ B ） A.该酶的活力高 B.对底物有高度特异亲合性 C.酶能被抑制剂抑制 D.最适温度高 E.酶具有多个亚基 3．盐析法沉淀蛋白质的原理是（ B ） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 4．凝胶色谱分离的依据是（B）。 A、固定相对各物质的吸附力不同 B、各物质分子大小不同 C、各物质在流动相和固定相中的分配系数不同 D、各物质与专一分子的亲和力不同 5．如果要将复杂原料中分子量大于5000的物质与5000分子量以下的物质分开选用（D）。 A、Sephadex G-200 B、Sephadex G-150 C、Sephadex G-100 D、Sephadex G-50 6．工业上强酸型和强碱型离子交换树脂在使用时为了减少酸碱用量且避免设备腐蚀，一般先将其转变为（B）。 A、钠型和磺酸型 B、钠型和氯型 C、铵型和磺酸型 D、铵型和氯型 7．下面哪一种是根据酶分子专一性结合的纯化方法（ A ）。 A. 亲和层析 B. 凝胶层析 C. 离子交换层析 D. 盐析 8．以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（ B ） A.重力 B. 压力 C.浮力 D. 阻力 9．关于用氢键形成来判断各类溶剂互溶规律，下列（A）项是正确的叙述。 A、氢键形成是能量释放的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则有利于互溶。 B、氢键形成是能量吸收的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则有利于互溶。 C、氢键形成是能量释放的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则不利于互溶。 D、氢键形成是能量吸收的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则不利于互溶。 10．关于萃取下列说法正确的是（C） A. 酸性物质在酸性条件下萃取 B碱性物质在碱性条件下萃取 C. 两性电解质在等电点时进行提取 D. 两性电解质偏离等电点时进行提取 11．下列关于固相析出说法正确的是（B） A.沉淀和晶体会同时生成 B析出速度慢产生的是结晶 C.和析出速度无关 D.析出速度慢产生的是沉淀 12．那一种膜孔径最小（C） A.微滤 B超滤 C.反渗透 D. 纳米过滤 13．酚型离子交换树脂则应在（B ）的溶液中才能进行反应 A. pH＞7 B pH＞9 C. pH﹤9 D. pH﹤7 14．一般来说，可使用正相色谱分离（B） A. 酚 B带电离子 C. 醇 D. 有机酸 15．离子交换层析的上样时，上样量一般为柱床体积的（C）为宜。 A. 2％-5％ B1％-2％ C. 1％-5％ D. 3％-7％ 三、判断题（每小题1分，共10分） 1．珠磨法中适当地增加研磨剂的装量可提高细胞破碎率。（×） 2．进料的温度和pH会影响膜的寿命。（√） 3．应用有机溶剂提取生化成分时，一般在较高温度下进行。（×） 4．溶剂的极性从小到大为丙醇＞乙醇＞水＞乙酸。（√） 5．蛋白质为两性电解质，改变pH可改变其荷电性质，pH﹤pI蛋白质带正电。（√） 6．进行水的超净化处理、汽油超净、电子工业超净、注射液的无菌检查、饮用水的细菌检查使用孔径为0.2μm的膜。（×） 7．只有树脂对被交换离子比原结合在树脂上的离子具有更高的选择性时，静态离子交换操作才有可能获得较好的效果。（√） 8．制备型HPLC对仪器的要求不像分析型HPLC那样苛刻。（√） 9．Sephadex LH-20的分离原理主要是分子筛和正相分配色谱。（√） 10．水蒸气蒸馏法是提取挥发油最常用的方法。（√） 四、填空题（每小题1分，共15分） 1．常用的蛋白质沉析方法有（等电点沉淀），（盐析）和（有机溶剂沉淀）。 2．蛋白质分离常用的色谱法有（凝胶色谱法），（多糖基离子交换色谱法），（高效液相色谱法）和（亲和色谱法）。 3．离子交换树脂由（载体），（活性基团）和（可交换离子）组成。 4．膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为（微滤膜），（超滤膜），（纳滤膜）和（反渗透膜）。 五、简答题（每小题7分，共35分） 1．在色谱操作过程中为什么要进行平衡？ 答：1、流速平衡：流速是柱层析操作当中的主要影响因素，流速的快慢直接影响着分离的效果，流速过快，混合物得不到完全的分离，流速过慢，整体分离的时间要延长，因此在分离前首先要确定留宿。

层析分离技术

第六章层析分离技术 第一节吸附 一、吸附层析的原理与特点 吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择吸附的能力，使其富集在吸附剂表面，而从混合物中的分离的的过程。 典型的吸附过程包括四个步骤： 固体内部分子所受分子间的作用力是对称的，而固体表面分子所受力是不对称的。向内的一面受内部分子的作用力较大，而表面向外一面所受的作用力较小， 因而当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固体表面时就会被吸引而停留在固体表面上。 吸附的类型 （1）物理吸附: 放热，可逆，单分子层或多分子层，选择性差 （2）化学吸附: 放热量大，单分子，选择性强 （3）交换吸附: 吸附剂吸附后同时放出等当量的离子到溶液中 物理吸附与化学吸附的特点 吸附法特点 （1）不用或少用有机溶剂 （2）操作简便、安全、设备简单 （3）生产过程pH 变化小 （4）从稀溶液分离溶质 （5）吸附剂对溶质的作用小 （6）吸附平衡为非线性 （7）选择性较差 吸附法的应用 气体过滤 水处理

脱色、除臭 目标产物的分离 二、吸附剂（固定相）的选择 吸附剂通常应具备以下特征： ?表面积大、颗粒均匀、 ?对被分离的物质具有较强的吸附能力 ?有较高的吸附选择性 ?机械强度高 ?再生容易、性能稳定 ?价格低廉。 常用的吸附剂有极性的和非极性的两种。 羟基磷灰石、硅胶、氧化铝等属前者，活性炭属后者 人工合成的如大网格吸附剂、分子筛等两种都有。但大多属非极性的常用的吸附剂 1大网格聚合物吸附剂： 2活性碳：助滤，脱色，去热原 使用:偏酸性(pH 5-7),加热(50-60℃)搅拌30min 活性白土：脱组胺类过敏物，脱色。 硅藻土：助滤，澄清 1.大网格聚合物吸附 树脂的网络骨架 大网格树脂吸附法 Ⅰ. 基本概念 一．什么是大网格树脂吸附法？ 将多孔的大网格吸附树脂作为吸附剂，利用表面分子与物 质分子间范德华引力，把液相中物质吸附到吸附树脂表面。 ◆大网格树脂吸附法与离子交换法的比较： 相同：①操作方法：静态法、动态法； ②骨架结构：树脂均有溶胀孔隙和永久孔隙的大 网格骨架结构。 区别 介质不同： 离交法－离交树脂，骨架上接有离子交换基团，利用表面层 和孔隙中离子基团起作用； 吸附法－吸附树脂，无离交基团（称白球），利用外表面和

实验十一 色素的分离(层析法)

实验十一色素的分离(层析法) 一、目的要求 1．进一步了解绿叶中色素的组成及各色素的颜色和性质。 2．学会用层析法分离色素的操作技术，了解层析分析的有关知识。 二、实验原理 层析分离技术是一种物理分离方法，按分离原理的不同，层析法可分为吸附层析、分配层析、离子交换层析、亲和层析等数种方法。按操作方式的不同，又可分为柱型、薄层和纸型。在本实验中采用柱吸附层析法分离叶色素，由于叶色素中各色素被吸附剂吸附的程度不同以及它们被溶剂溶解的能力不同，所以在层析柱中向下移动的距离不同而得以分离。 用适当的溶剂如石油醚、甲醇、丙酮、苯等，可将绿叶中的色素（叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素）提取出来，提取液通过吸附柱将其中的各种色素分开，吸附柱常用蔗糖、碳酸钙、氧化铝等吸附剂制成。 三、实验器材 抽滤瓶、研钵、带托玻璃棒、层析柱(20㎝×1㎝)、分液漏斗、烧杯，具塞试管。 40 ℃烘干的菠菜叶、脱脂棉 四、实验试剂 1.石油醚 2.甲醇 3.苯 4.无水硫酸钠 5.细粉状蔗糖 6.无水碳酸钙 7.氧化铝 8.海砂 五、操作步骤 1．取烘干的菠菜叶1 g置于研钵中，加少许海砂研碎。浸入含有22.5 mL 的石油醚、2.5 mL苯和7.5 mL甲醇的混合溶剂中，放置约1 h。 2．将上述溶液置于分液漏斗中，加5 mL水轻轻上下颠倒数次，静置后弃去水层（其中溶有甲醇），应避免剧烈振荡，否则发生乳化现象。将剩余的液体通过装有无水硫酸钠（5 g）的漏斗过滤除去水分，即得到色素提取液(必要时可在通风橱中小心浓缩)。提取液于干燥的试管中保存，并用塞子将试管塞紧。 3．取层析柱1支（也可用25 mL酸式滴定管代替），在下端塞上一块脱脂棉，将约2 g细粉状氧化铝装入柱中，每装少许就用带托的玻璃棒压紧，尤其四周要与柱壁紧密相接，不得留有空隙。装到3 cm高为止。用同样的方法装入约2.5 g 细粉状碳酸钙，高度为5 cm，然后再用同样的方法将约3.5 g的细蔗糖粉末装入柱内，高度为7 cm。最后在蔗糖上面再放一块脱脂棉，将准备好的吸附柱装在抽滤瓶上(见图实-3)。

《生物分离与纯化技术》授课教案

《生物分离与纯化技术》授课教案 第一章绪论 教学目的：熟悉生物物质的概念、种类和来源；了解分离纯化技术及其基本原理；熟悉分离纯化工艺的优化、放大和验证工作；掌握分离纯化的特点与一般步骤；了解生物分离纯化技术的发展历史；熟悉生物分离纯化技术的发展趋势。 教学重点：生物物质的概念、种类和来源；分离纯化工艺的优化、放大和验证工作；分离纯化的特点与一般步骤；生物分离纯化技术的发展趋势。 教学难点：分离纯化技术及其基本原理；分离纯化工艺的优化、放大和验证工作。教学课时：4 学时 教学方法：多媒体教学 教学内容： 第一节生物分离与纯化的概念与原理 一、生物物质的概念、种类和来源 1. 生物物质：氨基酸及其衍生物类、活性多肽类、蛋白质、酶类、核酸及其降解 物、糖、脂类、动物器官或组织制剂、小动物制剂、菌体制剂 2. 生物物质来源：动物器官与组织、植物器官与组织、微生物及其代谢产物、细胞培养产物、血液、分泌物及其代谢物 二、生物分离纯化概念 指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液或动植物组织细胞与体液等中分离、纯化生物产品的过程。 三、生物分离纯化技术

生物技术 上游：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程及组织工程；下游：生物产品的回收——生物分离与纯化技术，主要包括离心技术、细胞破碎技术、萃取技术、固相析出技术、色谱技术和膜分离技术等。 四、分离纯化基本原理 有效识别混合物中不同组分间物理、化学和生物学性质的差别，利用能够识别这些差别的分离介质或扩大这些差别的分离设备来实现组分间的分离或目标产物的纯化。

第二节分离纯化策略 一、生物分离纯化技术的特点 1. 环境复杂、分离纯化困难 2. 含量低、工艺复杂

柱层析分离的实验方法和技巧

柱层析分离的实验方法和技巧 常说的过柱子应该叫柱层析分离，也叫柱色谱。我们常用的是以硅胶或氧化铝作固定相的吸附柱。由于柱分的经验成分太多，所以下面我就几年来过柱的体会写些心得，希望能有所帮助。 一：柱子可以分为：加压，常压，减压 压力可以增加淋洗剂的流动速度，减少产品收集的时间，但是会减低柱子的塔板数。所以其他条件相同的时候，常压柱是效率最高的，但是时间也最长，比如天然化合物的分离，一个柱子几个月也是有的。 减压柱能够减少硅胶的使用量，感觉能够节省一半甚至更多，但是由于大量的空气通过硅胶会使溶剂挥发（有时在柱子外面有水汽凝结），以及有些比较易分解的东西可能得不到，而且还必须同时使用水泵抽气（很大的噪音，而且时间长）。以前曾经大量的过减压柱，对它有比较深厚的感情，但是自从尝试了加压后，就几乎再也没动过减压的念头了。 加压柱是一种比较好的方法，与常压柱类似，只不过外加压力使淋洗剂走的快些。压力的提供可以是压缩空气，双连球或者小气泵（给鱼缸供气的就行）。特别是在容易分解的样品的分离中适用。压力不可过大，不然溶剂走的太快就会减低分离效果。个人觉得加压柱在普通的有机化合物的分离中是比较适用的。 二：关于柱子的尺寸 应该是粗长的最好。柱子长了，相应的塔板数就高。柱子粗了，上样后样品的原点就小（反映在柱子上就是样品层比较薄），这样相对的减小了分离的难度。试想如果柱子十厘米，而样品就有二厘米，那么分离的难度可想而知，恐怕要用很低极性的溶剂慢慢冲了。而如果样品层只有0.5厘米，那么各组分就比较容易得到完全分离了。当然采用粗大的柱子要牺牲比较多的硅胶和溶剂了，不过这些成本相对于产品来说也许就不算什么了（有些不环保的说，不过溶剂回收重蒸后也就减小了部分浪费）。 现在见到的柱子径高比一般在1：5～10，书中写硅胶量是样品量的30～40倍，具体的选择要具体分析。如果所需组分和杂质分的比较开（是指在所需组分rf在0.2～0.4，杂质相差0.1以上），就可以少用硅胶，用小柱子（例如200毫克的样品，用2cm ×20cm的柱子）；如果相差不到0.1，就要加大柱子，我觉得可以增加柱子的直径，比如用3cm的，也可以减小淋洗剂的极性等等。

生物分离与纯化技术模拟试卷九答案

生物分离与纯化技术模拟试卷九答案 装 订 线 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1．离心分离技术：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。 2．物理萃取：即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。 3．有机聚合物沉析：利用生物分子与某些有机聚合物形成沉淀而析出的分离技术称为有机聚合物沉析。 4．平衡离子：离子交换树脂中与功能基团以离子键联结的可移动的平衡离子，亦称活性离子。 5．离子交换层析：是以离子交换剂为固定相，根据物质的带电性质不同而进行分离的一种层析技术。 二、单选题（每小题1分，共15分） 1．葡聚糖凝胶可使用那种溶剂溶胀（C ） A.甲醇 B 乙醇 C.缓冲液 D.乙酸乙酯 2．不能用于固液分离的手段为（C ） A.离心 B 过滤 C.超滤 D.双水相萃取 3．最常用的干燥方法有（ D ） A 、常压干燥 B 、 减压干燥 C 、喷雾干燥 D 、以上都是 4．物理萃取即溶质根据（ B ）的原理进行分离的 A.吸附 B.相似相溶 C 分子筛 D 亲和 5．适合小量细胞破碎的方法是（ B ） A.高压匀浆法 B.超声破碎法 C.高速珠磨法 D.高压挤压法 6．关于分配柱层析的基本操作错误(D )。 A 装柱分干法和湿法两种 B 分配柱层析法使用两种溶剂，事先必须先使这两个相互相饱和 C 用硅藻土为载体，需分批小量地倒入柱中，用一端是平盘的棒把硅藻压紧压平 D 分配柱层析适用于分离极性比较小、在有机溶剂中溶解度大的成分，或极性很相似的成分。 7．颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（ A ） A.越小 B.越大 C.不变 D.无法确定 8．“类似物容易吸附类似物”的原则,一般极性吸附剂适宜于从何种溶剂中吸附极性物质（ B ） A ．极性溶剂 B ．非极性溶剂 C ．水 D ．溶剂 9．关于大孔树脂洗脱条件的说法，错误的是： （ A ） A 、最常用的是以高级醇、酮或其水溶液解吸。 B 、对弱酸性物质可用碱来解吸。 C 、对弱碱性物质可用酸来解吸。 D 、如吸附系在高浓度盐类溶液中进行时，则常常仅用水洗就能解吸下来。 10．亲和层析的洗脱过程中，在流动相中减去配基的洗脱方法称作 （ D ） A 、 阴性洗脱 B 、剧烈洗脱 C 、正洗脱 D 、负洗脱 11．下列哪一项不是常用的滤布材料 （ C ） A. 法兰绒 B. 帆布C. 滤纸 D.斜纹布 12．阴树脂易受有机物污染，污染后，可用（ B ）处理 A 柠檬酸 B 10%NaCl+2%～5%NaOH 混合溶液 C 氨基三乙酸 D EDTA 13．HPLC 是哪种色谱的简称（ C ）。 A ．离子交换色谱 B.气相色谱 C.高效液相色谱 D.凝胶色谱 14．适合于亲脂性物质的分离的吸附剂是（ B ）。 A ．活性炭 B.氧化铝 C.硅胶 D.磷酸钙 15．分离纯化早期，由于提取液中成分复杂，目的物浓度稀，因而易采用 （ A ） A 、分离量大分辨率低的方法 B 、分离量小分辨率低的方法 C 、分离量小分辨率高的方法 D 、各种方法都试验一下，根据试验结果确定 三、判断题（每小题1分，共10分） 1．有机溶剂被细胞壁吸收后，会使细胞壁膨胀或溶解，导致破裂，把细胞内产物释放到水相中去。（√ ） 2．向含有生化物质的水溶液中加入一定量亲水性的有机溶剂，能使生化物质沉淀析出。（√ ） 3．等电点沉淀在实际操作中应避免溶液pH 上升至5以上。（√ ） 4．在聚丙烯酰胺凝胶中加入阴离子去污剂十二烷基硫酸钠（SDS ），影响凝胶的形成。（× ） 5．当气体的温度超过其临界温度，压力超过临界压力之后，物质的聚集状态就介于气态和液态之间，成为超临界流体。（√ ） 6．冻结-融化法冻结的作用是破坏细胞膜的疏水键结构，增加其亲水性和通透性来破坏细胞的。（√ ） 7．盐析作用也能减少有机溶剂在水中的溶解度，使提取液中的水分含量减少。可以促使生化物质转入有机相从而提高萃取率。（√ ） 8．氨基酸、蛋白质、多肽、酶、核酸等两性物质可用等电点沉析。（√ ） 9．甲醇沉淀作用与乙醇相当，但对蛋白质的变性作用比乙醇、丙酮都小，所以应用广泛。（×） 10．若两性物质结合了较多阳离子（如Ca2+、Mg2+、Zn2+等），则等电点pH 升高。（√ ）

层析分离技术.

F t V R R ?=m s m s V V K q q k =='b u 色层分离技术 色层分离：是一组相关技术的总称，也称为色谱分离或层析分离。 按固定相的基质（载体）类型分类： 层析：载体一般为软基质的凝胶，常用的有纤维素、琼脂糖、交联葡聚糖、交联琼脂糖、聚丙烯酰胺凝胶等，只适合在低压下操作。 色谱：载体一般为高强度的经过表面该性的硅胶、聚甲基丙烯酸或聚苯乙烯材料，适合在高压下使用。也有人将层析称为色谱。 用途：用在产品的精制阶段，目标是获得合乎使用要求的产品。 层析：一般用于生物大分子或酶的批量纯化。 高压液相色谱：具有生物活性的小分子物质的分离纯化。 色层分离过程包含两部分： ●固定相：载体或载体+功能基团 ●流动相（洗脱液）：缓冲液或有机溶剂 对于高压液相色谱和低压层析，操作模式有很大区别。 液相色谱的基本原理和参数 ●保留时间(t R )和保留体积(V R ) 从进样开始到后来出现样品的浓度极大值所需的时间为保留时间，用t R 表示。在这段时间内冲洗剂（流动相）流过的体积为保留体积，用V R 表示。 理论塔板数的计算公式为：2)(σR t N = 容量因子k ' 和平衡常数K 某物质的k '定义为在分配平衡时该物质在两相中绝对量之比。而平衡常数K 为平衡时，物质在两相的浓度比：)()('m s q q k 物质在流动相的量物质在固定相的量= ) /)/(m m s s V q V q K 物质在流动相的浓度（物质在固定相的浓度= Vs 和Vm 分别为柱内固定相和流动相所占的体积。于是有 溶质在固定相停留的时间分数= ' 1'k k q q q m s s +=+ 溶质在流动相停留的时间分数'11k q q q m s m +=+= 在柱内溶质只有转移到流动相时才能沿柱的方向向前移动，所以对于一个在柱内有保留的溶质，其谱带移动速度( )总是小于流动相的移动速度( )，而等于流动相的移动速度与该谱带对应的溶质在流动相停留的时间分数之积：)' 11(k u u m b += 而当柱长一定时，溶质谱带的移动速度和流动相的移动速度与它们通过柱子所花费的时间成反 比： R o R m b t t u u = )'1(0k t t R R += 当柱外死体积可忽略不计时，m R V V =0 s m m m R KV V k V V V +=+=' 0'0001'R R R R R R R t t t t t t t k =-=-= 柱效率： 塔板高度（H ）和塔板数（N ）是衡量色谱柱效率的两个重要指标。 塔板高度（H ）：在某一段柱长范围内溶质在固定相和流动相之间达到分配平衡，这段柱长就相当于一个理论塔板的高度(HETP 或H)。 理论塔板数的计算公式为： 式中R t 为标准偏差。 理论塔板高度为： 式中， L ? 柱长。 m u 2)(σR t N =L H =m R V V =00'0001'R R R R R R R t t t t t t t k =-=-=

层析分离法.

第三章层析分离法 1. 主要教学目标：学习和掌握柱色谱、纸色谱和薄层色谱法的原理、技术和应用。 2. 教学方法和手段：采用板书及与多媒体课件相结合，课堂上师生互动，采用启发式和提问式的教学方式，并且课堂上学习的表现记入学生的平时成绩。 3. .教学重点及难点：柱层析及基本理论；纸色谱 色谱法又称层析法，是一种广泛应用的分离方法。 色谱分析法是在1906年由俄国植物学家Tsweet首先系统地提出，他将叶绿素的石油醚液流经装有CaCO3的管柱，并继续以石油醚淋洗时，发现由于CaCO3对于叶绿素中各种色素吸咐能力的不同而使它们彼此分离，于是管中出现不同颜色的谱带，如图3─1所示。 图3-1 Tsweet的色谱工作图 尤如光谱一样，这样就有可能对它们进行定性分析和定量测定，于是他将这种彩色分层物定义为层析谱，而将这种分析方法称为色谱分析法。色谱法(Chromatograph)这—名词是由希腊字“Chroniatus”(颜色)和“graphein”(记录)二字合并而成。并发表了“植物界的色素”专论。到1931年，Kuhn和Leaerer又成功地适用Tsweet的方法分离了植物的色素，才使这一方法得到公认和广泛应用。 1935年人工合成离子交换树脂后，为离子交换色谱的广泛应用提供了物质基础。 1938年苏联的Izmailo等创立了薄层色谱法，主要是用于药物分析，应用于无机物分析则是50年代末才开始的。应用于稀土元素的分离是1964年由Pterce开始的。

1941年Martin和Synge首先介绍了分配色谱法，并将蒸馏塔板理论应用于色谱分离中，使色谱方法在理论上向前推进了一步。 1944年Consden，Cordon和Martin首先开始了纸色谱法，Martin和Synge并用此法成功地分离了氨基酸的各种成份，获得1952年的诺贝尔奖。 1947年美国的Boyd和Spedng等人发表一系列论文，报告他们应用离子交换色谱法分离裂变产物和稀土元素混合物的情况。 1952年Martin和Games开创了气一液色谱的新领域。20世纪60年代末，法国的G.Aubouin和美国的Scott等人同时各自创立了高压液相色谱法，它与分光光度、库仑、电导、荧光等方法联用，可使分离和检测实现自动化。 到目前为止，各种色谱还在不断发展，色谱设备日益完善，操作技术不断突破，色谱分析法已成为近代化学中最重要的分离分析手段之一。 色谱法有许多分支，但在色谱分析过程中总是由一种流动相(例如Tsweet工作的石油醚)，带着被分离物质(如叶绿素)流经固定相(如CaCO3)，从而使分离物中各组分分离。它有许多分类方法。 按流动相和固定相性质不同分类 流动相固定相色谱分析法种类 固体气固色谱法 气体气相色谱(气相层析) 液体气液色谱法 固体液固色谱法 液体液相色谱(液相层析) 液体液液色谱法 按操作形式分类 ①柱色谱：柱色谱顾名思义就是将固定相(如硅胶、氧化铝、氧化铝、碳酸钙、淀粉、纤维素)，离子交换(树脂等)装人一根被称为色谱柱的玻璃瓶中，这种色谱柱通常又称为“层析柱”或“分离柱”。

(高考生物)生物分离与纯化技术复习重点

（生物科技行业）生物分离与纯化技术复习重点

生化分离技术复习重点 1.生化分离，生化分离技术的基本步骤 生物分离与纯化的目的是从微生物发酵液，酶反应产物，动植物细胞培养和生物体本身分离并纯化对人类有用的，符合质量要求的各种生物药物和生物制品。 来源：（1）动物脏器（2）血液，分泌物和其它代谢物（3）海洋生物（4）植物（5）微生物 特点：（1）目的产物浓度低，纯化难度大（2）活性物质性质不稳定，操作过程容易失活（3）生物材料中生化组分数量大，分离困难（4）生物材料易变质，保存困难（5）生物产品的质量标准高 基本步骤：原料的选取和预处理，分离提取，精制和成品的制作 2.吸附技术 概念：是指在一定条件下，将待分离的料液（或气体）通入适当的吸附剂中，利用吸附剂对料液（或气体）中某一组分具有选择吸附的能力，使该祖坟富集在吸附剂表面，然后再用适当的洗脱机将吸附的组分从吸附剂上解吸下来的一种分离技术 吸附剂类型：（1）物理吸附（范德华力）（2）化学吸附（电子转移）（3）交换吸附（离子交换） 常用的吸附剂：一类有机吸附剂，如活性炭、纤维素、大孔吸附树脂、聚酰胺等；另一类是无机吸附剂，如氧化铝、硅胶、人造沸石、磷酸钙‘氢氧化铝等。 活性炭吸附规律：对具有极性基团的化合物吸附力较大；对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物；对相对分子质量大的化合物的吸

附力大于相对分子质量小的化合物。 影响吸附的因素：吸附剂的性质；吸附物的性质；吸附条件（温度、PH、盐的浓度）、溶剂的影响。 3.膜分离技术 概念：指物质在推动力作用下由于传递速度不同而得到分离的过程。特点：易于操作；成本低、寿命长；高效；常温下操作无相态的变化，分离精度高，没有二次污染；膜材质的价格高；操作过程中膜面容易被污染；膜的耐药性，耐溶性，耐热性能有限。 类型：渗析；电渗析；微滤；超滤；反渗透；纳滤；气体分离 微孔滤膜清洗和再生方法：将滤膜平放于清洁盛器内，用60℃左右的蒸馏水浸泡，使全部湿润，数小时候（约4小时以）倾去水，再用上法浸泡12小时，使用前再用适量温蒸馏水清洗一次。 微孔滤过膜截留粒子的范围：0.1—10μm的粒子。 4.液膜分离技术 概念：是一种以液膜为分离介质，以浓度差为推动力的分离操作，是属于液—液系统的传质分离过程。 组成：膜溶剂；表面活性剂；流动载体；膜增强剂。 分类：乳状液膜；支撑液膜。 液膜分离步骤：制备液膜；液膜萃取；澄清分离；破乳。 影响因素：液膜乳液成分的影响；乳水比；连续的PH；搅拌速度的影响；料液的浓度和酸度的影响；操作温度的影响；接触时间。应用：分离氨基酸；提取抗生素；提取生物碱；提取蛋白质；分离

层析技术的应用

层析技术的应用

层析技术的应用 一、层析技术的原理和分类 （一）层析技术的原理 层析法是目前广泛应用的一种分离技术。本世纪初俄国植物学家M.Tswett发现并使用这一技术证明了植物的叶子中不仅有叶绿素还含有其它色素。现在层析法已成为生物化学、分子生物学及其它学科领域有效的分离分析工具之一。 层析法是利用不同物质理化性质的差异而建立起来的技术。所有的层析系统都由两个相组成：一是固定相，它或者是固体物质或者是固定于固体物质上的成分；另一是流动相，即可以流动的物质，如水和各种溶媒。当待分离的混合物随溶媒（流动相）通过固定相时，由于各组份的理化性质存在差异，与两相发生相互作用（吸附、溶解、结合等）的能力不同，在两相中的分配（含量对比）不同，而且随溶媒向前移动，各组份不断地在两相中进行再分配。与固定相相互作用力越弱的组份，随流动相移动时受到的阻滞作用小，向前移动的速度快。反之，与固定相相互作用越强的组份，向前移动速度越慢。分部收集流出液，可得到样品中所含的各单一组份，从而达到将各组份分离的目的。 （二）层析法分类见表16-5～7 （三）层析法的特点与应用 表16-5按两相所处状态分类 流动相 液体气体 液体液-液层析法气-液层析法 固定相 固体液-固层析法气-固层析法 层析法是根据物质的理化性质不同而建立的分离分析方法。根据层析峰的位置及峰高或峰面积，可以定性及定量。层析法与光学、电学或电化学仪器连用，可检测出层析后各组份的浓度或质量，同时绘出层

析图。层析仪与电子计算机联用，可使操作及数据处理自动化，大大缩短分析时间。由于层析法具有分辨率高、灵敏度高、选择性好、速度快等特点，因此适用于杂质多、含量少的复杂样品分析，尤其适用于生物样品的分离分析。近年来，已成为生物化学及分子生物学常用的分析方法。在医药卫生、环境化学、高分子材料、石油化工等方面也得到了广泛的应用。 表16-6按层析原理分类 名称分离原理 组份在吸附剂表面吸附固定相是固体吸附剂，各能力吸附层析法 不同 各组份在流动相和静止液相（固相）中的分配系数不分配层析法 同 固定相是离子交换剂，各组份与离子交换剂亲和力不离子交换层析法 同 固定相是多孔凝胶，各组份的分子大小不同，因而在凝胶层析法 凝胶上受阻滞的程度不同 固定相只能与一种待分离组份专一结合，以此和无亲亲和层析法 和力的其它组份分离 表16-7按操作形式不同分类 名称操作形式 柱层析法固定相装于柱内，使样品沿着一个方向前移而达分离 将适当粘度的固定相均匀涂铺在薄板上，点样后用流薄层层析法 动相展开，使各组份分离 用滤纸作液体的载体，点样后用流动相展开，使各组纸层析法 份分离 将适当的高分子有机吸附剂制成薄膜，以类似纸层析薄膜层析法 方法进行物质的分离

生物分离与纯化技术模拟试卷三答案

生物分离与纯化技术模拟试卷三答案 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1．CM-Sephadex C-50：羧甲基纤维素、弱酸性阳离子交换剂，吸水量为每克干胶吸水五克。 2．絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程 3．离心过滤：使悬浮液在离心力场作用下产生的离心力压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固液分离，是离心与过滤单元操作的集成，分离效率更高 4．膜分离：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。 5．层析分离：是一种物理的分离方法，利用多组分混合物中各组分物理化学性质的差别，使各组分以不同的程度分布在两个相中。 二、单选题（每小题1分，共15分） 1．适合于亲脂性物质的分离的吸附剂是（ B ）。 A．活性炭 B.氧化铝 C.硅胶 D.磷酸钙 2．下列哪项酶的特性对利用酶作为亲和层析固定相的分析工具是必需的？（ B ） A.该酶的活力高 B.对底物有高度特异亲合性 C.酶能被抑制剂抑制 D.最适温度高 E.酶具有多个亚基 3．盐析法沉淀蛋白质的原理是（ B ） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 4．凝胶色谱分离的依据是（B）。 A、固定相对各物质的吸附力不同 B、各物质分子大小不同 C、各物质在流动相和固定相中的分配系数不同 D、各物质与专一分子的亲和力不同 5．如果要将复杂原料中分子量大于5000的物质与5000分子量以下的物质分开选用（D）。 A、Sephadex G-200 B、Sephadex G-150 C、Sephadex G-100 D、Sephadex G-50 6．工业上强酸型和强碱型离子交换树脂在使用时为了减少酸碱用量且避免设备腐蚀，一般先将其转变为（B）。 A、钠型和磺酸型 B、钠型和氯型 C、铵型和磺酸型 D、铵型和氯型 7．下面哪一种是根据酶分子专一性结合的纯化方法（ A ）。 A. 亲和层析 B. 凝胶层析 C. 离子交换层析 D. 盐析 8．以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（ B ） A.重力 B. 压力 C.浮力 D. 阻力 9．关于用氢键形成来判断各类溶剂互溶规律，下列（A）项是正确的叙述。 A、氢键形成是能量释放的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则有利于互溶。 B、氢键形成是能量吸收的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则有利于互溶。 C、氢键形成是能量释放的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则不利于互溶。 D、氢键形成是能量吸收的过程，若两种溶剂混合后形成的氢键增加或强度更大，则不利于互溶。 10．关于萃取下列说法正确的是（C） A. 酸性物质在酸性条件下萃取 B碱性物质在碱性条件下萃取 C. 两性电解质在等电点时进行提取 D. 两性电解质偏离等电点时进行提取 11．下列关于固相析出说法正确的是（B） A.沉淀和晶体会同时生成 B析出速度慢产生的是结晶 C.和析出速度无关 D.析出速度慢产生的是沉淀 12．那一种膜孔径最小（C） A.微滤 B超滤 C.反渗透 D. 纳米过滤 13．酚型离子交换树脂则应在（B ）的溶液中才能进行反应 A. pH＞7 B pH＞9 C. pH﹤9 D. pH﹤7 14．一般来说，可使用正相色谱分离（B） A. 酚 B带电离子 C. 醇 D. 有机酸 15．离子交换层析的上样时，上样量一般为柱床体积的（C）为宜。 A. 2％-5％ B1％-2％ C. 1％-5％ D. 3％-7％ 三、判断题（每小题1分，共10分） 1．珠磨法中适当地增加研磨剂的装量可提高细胞破碎率。（×） 2．进料的温度和pH会影响膜的寿命。（√） 3．应用有机溶剂提取生化成分时，一般在较高温度下进行。（×） 4．溶剂的极性从小到大为丙醇＞乙醇＞水＞乙酸。（√） 5．蛋白质为两性电解质，改变pH可改变其荷电性质，pH﹤pI蛋白质带正电。（√） 6．进行水的超净化处理、汽油超净、电子工业超净、注射液的无菌检查、饮用水的细菌检查使用孔径为0.2μm的膜。（×） 7．只有树脂对被交换离子比原结合在树脂上的离子具有更高的选择性时，静态离子交换操作才有可能获得较好的效果。（√） 8．制备型HPLC对仪器的要求不像分析型HPLC那样苛刻。（√） 9．Sephadex LH-20的分离原理主要是分子筛和正相分配色谱。（√） 10．水蒸气蒸馏法是提取挥发油最常用的方法。（√） 四、填空题（每小题1分，共15分） 1．常用的蛋白质沉析方法有（等电点沉淀），（盐析）和（有机溶剂沉淀）。 2．蛋白质分离常用的色谱法有（凝胶色谱法），（多糖基离子交换色谱法），（高效液相色谱法）和（亲和色谱法）。 3．离子交换树脂由（载体），（活性基团）和（可交换离子）组成。 4．膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为（微滤膜），（超滤膜），（纳滤膜）和（反渗透膜）。 五、简答题（每小题7分，共35分） 1．在色谱操作过程中为什么要进行平衡？ 答：1、流速平衡：流速是柱层析操作当中的主要影响因素，流速的快慢直接影响着分离的效果，流速过快，混合物得不到完全的分离，流速过慢，整体分离的时间要延长，因此在分离前首先要确定留宿。 2、液体环境：为了保持被分离物质运动的均一性，以及好的吸附和解析效果，因此要保持孔隙内部和外部液体环境的一致，所以进行液体环境的平衡。

生物分离与纯化技术

填空 1、色谱分离的基本特点：分离效率高、应用范围广、选择性强、设备简单，操作方便。 2、高效液相色谱的特点：高压、高速、高灵敏度、高效、适用范围广。 3、膜分离技术的优点：a易于操作。b成本低，寿命长。c高效，特别是对于热敏性的物质的处理具有其他分离过程无法比拟的优越性。d 常温下操作无相态变化，分离精度高，没有二次污染。P168 4、七种常见的膜分离过程：渗析（DS），电渗析(ED)，微滤（MF），超滤（OF），反渗透（RO），纳滤（NF），气体分离（GS）。 5、微滤的分离机理：a 表面层截留。b 膜内部截留。 6、液膜的组成：膜溶剂（水和有机溶剂），表面活性剂，流动载体和膜增强剂。 7、液膜的分类：液膜按其构型和操作方式的不同可以分为乳状液膜和支撑液膜。 8、乳状液膜分类：根据是否含有载体可以分为流动载体液膜和非流动载体液膜。 9、液膜分离的操作过程：a 制备液膜。b 液膜萃取。c 澄清分离。d 破乳。 10、预处理的目的：1）改变发酵液的物理性质2）取出发酵液中的部分杂质以利于后续各步操作。 11、杂志的去除方法：1）等电沉淀法：蛋白质等电时溶解度最小，能沉淀出去2)变性沉淀：使蛋白质从有规则的排列变成溶解度较小的无规则的排列而沉淀3吸附：利用吸附作用能经常有效的去除蛋白质杂质。 12、双水相萃取的工艺流程：主要三部分1）目的产物的萃取2）PEG的循环3）无机盐的循环。 13、过饱和溶液的制备一般有四种方法：饱和溶液冷却、部分溶剂蒸发、化学反应结晶法、解析法。P72 14、吸附的类型：物理吸附、化学吸附、交换吸附。P83 名词解释 1、离子交换树脂的命名：有三位阿拉伯数字组成，第一位数字代表产品的分类；第二位数字代表骨架；第三位数字微顺序号。 2、交联度：离子交换树脂中交联剂的含量。 3、交换容量：每克干燥剂的离子交换树脂或每毫升完全溶胀的离子交换树脂所能吸附的一价离子的毫摩尔数。 4、色谱分离：一种物理的分离方法，利用多组分混合物中各组分物理化学性质的差别，使各组分以不同的程度分布在流动相和固定相中。 5、正相色谱法：流动相极性小于固定相的分配色谱法。 6、反相色谱法：流动相极性大于固定相的分配色谱法。 7、浓缩：是低浓度溶液通过除去溶剂（包括水）变为高浓度溶液的过程。 8、干燥：是从湿的固体生化药物中除去水分或溶剂而获得相对或绝对干燥制品的工艺过程。9、差速离心法：采用逐渐增加离心速度或交替使用低速和高速进行离心，用不同强的的离心力是不同质量的目的产物分级分离的方法。 10、速率带离心法：在离心前于离心管内装入密度梯度介质，待分离的样品铺在梯度液的顶部、离心管底部或梯度液的中间，同梯度液一起离心。 11、超临界流体：:处于临界温度和临街压力以上的非凝缩性的高密度流体。处于超临界状态时，气液两相非常接近，无法分别，成为超临界流体。 12、盐析：在高浓度中性盐存在的情况下，蛋白质（或酶）等生物大分子在水溶液中的溶解度降低并沉淀析出的现象叫做盐析。 13、活性炭“中毒”：由于活性炭是一种强吸附剂，对气体的吸附能力很大，气体分子占据了活性炭的吸附表面，会造成活性炭中毒，使其活力降低，因此使用前可加热烘干，以除去大部分气体。P84 14、大网格聚合物吸附剂：又称大孔吸附树脂，是一种有机高聚物，具有与大网格离子交换树脂相同的大网格骨架（由于在聚合时加入了一些不能参加反应的致孔剂，聚合结束后又将其除去，因而留下永久性孔隙，形成大网格结构），一般为白色球形颗粒。 简答 1、离子交换树脂的构成是什么？ 答：1）惰性、不溶的具有三维空间立体结构的网络骨架，称为载体或骨架； 2）与载体连成一体的、不能移动的活性基团，又称功能基团； 3）与功能基团带相反电荷的可移动的活性离子，又称平衡离子或可交换离子。 2、离子交换树脂的分类是什么？ 答：1）按树脂骨架的主要成分分： 1’聚苯乙烯性树脂2’聚苯烯酸型树脂3’多乙烯多胺-环氧氯苯烷树脂4’酚-醛树脂 2）按骨架的物理结构来分：1’凝胶型树脂2’大网格树脂3’均孔树脂 3、微滤的操作模式是什么？ 答：1’常规过滤（静态过滤或死端过滤）：原料液置于膜的上游，在压差的推动下，溶剂和小于膜孔的颗粒透过膜，大于膜孔的颗粒则被膜截留，该压差可通过上游加压或下游侧抽真空产生。但是，常规过滤操作只能是间歇的，必须周期性的停下来清除膜表面的污染层或更换膜。常规过滤操作简便易行，对于固体含量低于0.1%的料液常采用常规过滤；对于固体含量在0.1%~0.5%的料液则需要进行预处理或采用错流过滤；对于固体含量高于0.5%的料液则采用错流过滤操作。 2’错流过滤（动态过滤）：微滤的错流过滤操作类似于超滤和反渗透，原料液以切线方向流过膜表面。溶剂和小于膜孔的颗粒，在压力的作用下透过膜，大于膜孔的颗粒则被膜截留而停留在膜表面形成一层污染层。与常规过滤不同的是，料液流经膜表面产生的高剪切力可使沉积在膜表面的颗粒扩散返回主体流，从而被带出微滤组件，使污染层不能无限增厚。当处理量大时，为避免膜被堵塞，宜采用错流操作。P176

层析分离技术

第四节层析分离技术 层析法又称色谱法，色层法或层离法(chromatography)，是广泛应用的一种生物化学技术。层析法有多种类型，液体作为流动相的称为液相层析，气体作为流动相的称为气相层析。 按层析过程的机理不同，层析法可以分为下列几种类型： 吸咐层析：利用吸咐剂表面对不同物质吸咐性能的差异进行分离。 分配层析：利用不同物质在流动相和固定相之间的分配系数或溶解度不同，使物质分离。 离子交换层析：利用不同物质对离子交换剂亲和力不同而分离。 凝胶层析：利用某些凝胶对不同分子量的物质阻滞作用不同进行分离，亦称分子筛层析。 亲和层析：利用某些蛋白质能与配体分子特异而非共价地结合进行分离。 层析法采用的方式主要是柱层析和薄层层折，前者将固定相或载体装入柱内，使被分离的物质沿一个方向移动而达到分离，后者将吸附剂涂布成薄层，使样品在薄层上进行分离。 一、吸附层析 氧化铝，硅胶等物质具有吸咐其它一些物质的性质，而且对各种被吸附物质的吸附能力不同。吸附力的强弱，除与吸附剂本身的性质有关外，也与被吸附物质的性质有关。 (一)柱层析法 柱层析是用一根玻璃管。管内加吸附剂粉末，用溶剂湿润后，即成为吸咐柱，然后在柱顶部加入要分离的样品溶液，假如样品内含两种成分A和B，则二者被吸咐在柱上端，形成色圈，样品溶液全部流入吸附柱之后，加入合适的溶剂洗脱，A与B也就随着溶剂向下流动而移动，最后达到分离。 在洗脱过程中，管内连续发生溶解、吸附、再溶解、再吸附的现象。例如被吸附的A粒子被溶解随溶剂下移，但遇新的吸附剂，又将A吸附，随后，新溶剂又使A溶解下移。由于溶剂与吸附剂对A与B的溶解力与吸附力不完全相同。A 与B移动的距离也不同，连续加入溶剂，连续分段收集洗脱液。各成分即可顺序洗出。

2020年生物分离与纯化技术模拟试卷五答案

生物分离与纯化技术模拟试卷五答案 装 订 线 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1．离心沉降：利用悬浮液或乳浊液中密度不同的组分在离心力场中迅速沉降分层，实现固液分离 2．固相析出技术：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。 3．乳化液膜系统：乳化液膜系统由膜相、外相和内相三相组成，膜相由烷烃物质组成，最常见的外相是水相，内相一般是微水滴。 4．反相色谱：是指固定相的极性低于流动相的极性，在这种层析过程中，极性大的分子比极性小的分子移动的速度快而先从柱中流出。 5．等电点：是两性物质在其质点的净电荷为零时介质的pH 值,溶质净电荷为零，分子间排斥电位降低，吸引力增大，能相互聚集起来，沉淀析出，此时溶质的溶解度最低。 二、单选题（每小题1分，共15分） 1．在蛋白质初步提取的过程中，不能使用的方法（C ）。 A 、双水相萃取 B 、超临界流体萃取 C 、有机溶剂萃取 D 、反胶团萃取 2．离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂，通过（A ）将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上。 A 、静电作用 B 、疏水作用 C 、氢键作用 D 、范德华力 3．丝状（团状）真菌适合采用（A ）破碎。 A 、珠磨法 B 、高压匀浆法 C 、A 与B 联合 D 、A 与B 均不行 4．真空转鼓过滤机工作一个循环经过（A ）。 A 、过滤区、缓冲区、再生区、卸渣区 B 、缓冲区、过滤区、再生区、卸渣区 C 、过滤区、缓冲区、卸渣区、再生区 D 、过滤区、再生区、缓冲区、卸渣区 5．阴离子交换剂（C ）。 A 、可交换的为阴、阳离子 B 、可交换的为蛋白质 C 、可交换的为阴离子 D 、可交换的为阳离子 6．凝胶色谱分离的依据是（B ）。 A 、固定相对各物质的吸附力不同 B 、各物质分子大小不同 C 、各物质在流动相和固定相中的分配系数不同 D 、各物质与专一分子的亲和力不同 7．依离子价或水化半径不同，离子交换树脂对不同离子亲和能力不同。树脂对下列离子亲和力排列顺序正确的有（A ）。 A 、Fe3+>Ca2+>Na+ B 、Na+ >Ca2+> Fe3+ C 、硫酸根>柠檬酸根>硝酸根 D 、硝酸根>硫酸根>柠檬酸根 8．乳化液膜的制备中强烈搅拌（B ）。 A 、是为了让浓缩分离充分 B 、应用在被萃取相与W/O 的混合中 C 、使内水相的尺寸变小 D 、应用在膜相与反萃取相的乳化中 9．盐析法纯化酶类是根据（ B ）进行纯化。 A.根据酶分子电荷性质的纯化方法 B.调节酶溶解度的方法 C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法 D.根据酶分子专一性结合的纯化方法 10．以下哪项不是颗粒在离心力场中受到的力（ C ） A.离心力 B. 向心力 C.重力 D. 阻力 11．关于精馏回流比控制，对于一定的分离任务，以下正确的两项是（A ） A 、若回流比变大，则精馏能耗增大； B 、若回流比变大，则精馏能耗减小； C 、若回流比变大，则所需理论塔板数变大； D 、若回流比变小，则所需理论塔板数变小。 12．其他条件均相同时，优先选用那种固液分离手段（B ） A. 离心分离 B 过滤 C. 沉降 D.超滤 13．蛋白质溶液进行有机溶剂沉淀，蛋白质的浓度在（A ）范围内适合。 A. 0.5％～2％ B1％～3％ C. 2％～4％ D. 3％～5％ 14．超滤技术常被用作（C ） A. 小分子物质的脱盐和浓缩 B 小分子物质的分级分离 C. 小分子物质的纯化 D.固液分离 15．通过改变pH 值从而使与离子交换剂结合的各个组分被洗脱下来，可使用（A ） A. 阳离子交换剂一般是pH 值从低到高洗脱 B 阳离子交换剂一般是pH 值从高到低洗脱 C. 阴离子交换剂一般是pH 值从低到高 D. 以上都不对 三、判断题（每小题1分，共10分） 1．溶剂萃取中的乳化现象一定存在。（×） 2．用冷溶剂溶出固体材料中的物质的方法又称浸煮。（× ） 3．在生物制剂制备中，常用的缓冲系统有磷酸盐缓冲液；碳酸盐缓冲液；盐酸盐缓冲液；醋酸盐缓冲液等。（× ） 4．蛋白质变性，一级、二级、三级结构都被破坏。（× ） 5．不同高分子化合物的溶液相互混合可形成两相或多相系统，如葡聚糖与聚乙二醇（PEG ）按一定比例与水混合后，溶液先呈浑浊状态，待静置平衡后，逐渐分成互不相溶的两相，上相富含PEG ，下相富含葡聚糖。（√ ） 6．离子交换剂可以分为3部分：高分子聚合物基质、电荷基团和被交换离子。（× ） 7．由于pH 值可能对蛋白的稳定性有较大的影响，故一般通常采用改变离子强度的梯度洗脱（√ ） 8．盐析一般可在室温下进行，当处理对温度敏感的蛋白质或酶时，盐析操作要在低温下（如0℃～4℃）进行。 （√ ） 9．采用凝胶过滤分离蛋白质主要取决于蛋白质分子的大小，先将蛋白质混合物上柱然后进行洗脱，小分子的蛋白质由于所受排阻力较小首先被洗脱出来。( × ) 10．树脂使用后不可再回收。（×）