天然产物分离与纯化
茶叶中茶多酚的提取分离纯化重庆大学课程论文
学生姓名：何英
学号：20161902017t
专业：生物学
学科门类：理学
重庆大学生物工程学院
二O一六年十月
摘要
茶叶中含有600多种化学成分，组分极为复杂。茶叶中的无机矿物质有27种，大多数都是人体健康所必须物质。茶叶中的有机物茶多酚与儿茶素类物质、咖啡碱、茶多糖等决定了茶叶色泽、香气、滋味、营养及保健功效。本文总结了茶多酚为主要内容物的提取纯化及性质为主要内容，对比不同方法的优异，按要求选择一条合适的工艺路线。溶剂浸提法工艺简单、技术成熟。离子沉淀法选择性强、纯度较高但是损失大、收率低、安全性低。树脂吸附法虽工艺简单、纯度高、能耗低但是溶剂用量大、成本高。超临界流体萃取法纯度高但是设备要求高、成本高，不适合大剂量的提取茶多酚。超声波浸提法高效、节时、提取率高但噪音污染，不适合长期使用。微波浸提法高效、节能、节时、提取率高但具有微波辐射。膜分离法工艺简单，环境污染小但纯度低。所以根据不同的要求、设备、成本需要选择不同的方法。
关键词：茶叶，茶多酚，提取方法
1绪论
茶叶起源于我国，后流传于世界。至今，地球上引种茶树的国家已经达到了60多个，近年来世界茶叶种植面积总数达290万公顷[1]。我国是产茶大国，进入21世纪以来，我国的茶产量稳居世界第一[2]。科学研究和临床医学实验表明，茶叶有降血糖、降血脂、抗癌、抗衰老、抗辐射等诸多保健作用，这与茶叶中的有效功能成分密不可分。茶叶中的有效成分包括茶多酚、茶多糖、咖啡碱、茶氨酸、茶蛋白等。所以，用中低档茶叶为原料，提取分离有效成分，大力发展茶叶深加工技术，不仅可以开辟中低档茶叶市场、充分利用茶叶资源，也将成为我国茶叶行业发展的新方向。
茶多酚作为茶叶中最主要的功能性成分，使其成为目前天然产物研究的热点，由于具有多种生理活性和功能，在医疗保健、食品行业、日用品等领域都得到了广泛的应用。因此，优化提取工艺，分离提纯茶多酚具有十分重要的经济和社会效益。目前，国内茶多酚生产企业基本上采用的是溶剂法制备茶多酚，该方法生产周期长，温度高，所制备的茶多酚含量和活性低，且由于在生产过程中使用氯仿等有机溶剂，不仅操作不安全，产品还存在有毒溶剂残留问题，其品质难以满足国内外市场的需求，造成茶多酚产品销售困难，大量积压，同时溶剂法对环境的污染较大，不符合绿色化生产发展的方向。因此，需要选择一条合理，绿色，创新的生产工艺，提高茶多酚产品的质量，实现资源、环境、经济、社会一体化发展。
1茶叶的主要成分及功能简介
茶是我国的国饮，是天然的绿色饮料，我国是最早发现茶树，并且最早采制茶叶和饮用茶汤的国家。在我国，根据茶多酚的氧化程度，茶叶基本被分为绿茶、红茶、乌龙茶、黑茶、白茶和青茶六类[3，4]，其生理活性和功能也因成分的不同有所差异。
1.1茶叶的主要成分
茶叶含有600 多种化学成分，因而组分极其复杂，主要有无机物质和有机物质之分[5]。
1.1.1茶叶中的无机成分
只占干茶叶总质量4%~9%的无机物质影响着人体的健康营养及茶叶的质量。茶叶中发现的无机矿物质元素（N、H、O、N 除外）有27 种：P、B、As、S、Se、Si、I、F、Br、K、Mg、Mn、Al、Ca、Na、Fe、Cu、Ni、Zn、Mo、Pb、Cd、Co、Cs、Cr、Ti 和V 等元素，大多数元素都是人体健康所不可缺少的[6]。
1.1.2茶叶中的有机成分
（1）茶多酚与儿茶素类物质
茶多酚是茶叶中多酚类物质及其衍生物的总称，在茶叶的药效中起主导作用。儿茶素类物质是茶多酚中最重要的一类结构复杂的化合物，儿茶素在绿茶中含量最高；红茶、乌龙茶等发酵类茶由于加工工艺的不同，儿茶素发生氧化聚合反应生成茶黄素、茶红素等有色化合物，从而对茶的品质有很大影响。
（2）茶蛋白与氨基酸
茶叶中蛋白质含量很高，达20%~30%，但水溶性的蛋白质仅有1%~3%。氨基酸占茶
叶干重的1%~5%，人们已在茶叶中发现28 种氨基酸，如茶氨酸、精氨酸等。其中，茶氨酸是茶树所特有的一种氨基酸，含量占氨基酸总量的50%以上。目前对茶蛋白和茶氨酸的
生理功效进行研究表明：茶蛋白能清除超氧阴离子，具有降血脂，抗突变、抗动脉粥样硬化和冠心病等作用；茶氨酸具有降压，提高记忆力，增强人体抵御病毒感染的能力等作用[7，8]。（3）咖啡碱
咖啡碱的含量占有机物干物质总量的2.5%~5%，是构成茶叶滋味的重要物质；它也是
一种重要的医药原料，具有强心利尿、兴奋神经中枢等作用[9-11]，同时也是多种饮料的添加剂，历来为食品、医学行业人士重视。
（4）碳水化合物与茶多糖
茶叶中碳水化合物的含量占干物质总量的20%~25%，但多数是淀粉、纤维素等不溶于水的多糖类化合物，也含有葡萄糖、果糖、麦芽糖等水溶性的游离糖。上世纪80 年代发现茶叶中活性多糖即茶多糖有着重要的生理活性。实验表明，茶多糖具有抗血栓、抗辐射、降血脂、降血糖，增强机体的非特异性免疫能力，防治甲状腺肥大和糖尿病等多种功效[12-17]。（5）维生素
茶叶中含有丰富的维生素，饮茶是获得人体所需维生素的极好来源。
（6）芳香类物质
茶叶中芳香类物质含量虽然不超过干物质的万分之三，但其种类却超过500多种，这些物质相互作用和配合，产生了各种独特的茶类香气[18-20]。
（7）有机酸和皂苷类物质
茶叶中含有苹果酸、金鸡钠酸等多种有机酸，有助于维持体液的平衡。皂苷类物质在茶叶中含量约为0.07%，不仅具有抗虫杀菌、抗渗消炎、抗癌等活性，而且作为一种性能优良的天然表面活性剂，广泛应用于日化、林业、纺织等行业。
（8）色素和脂质
色素占茶叶干物质总量的1%左右，是构成茶叶色泽及茶汤颜色的成分。茶叶中脂质含量不高，约为4%~5%，饮茶可以获得一定量的脂肪酸。
1.2茶叶的功能
《本草拾遗》记载：“诸药为各病之药，茶为万病之药”。茶叶中具有的含量丰富的营养素和多种药效成分是其独特的保健和药用作用的基础。从传说几千年前神农时代对茶的发现和利用，到现代对茶的深入研究，茶的医药和保健功能[21]不断被发现，简述如下：（1）生津止渴；（2）消暑；（3）清热；（4）提神；（5）明目；（6）解毒；（7）止痢；（8）通便；（9）降脂减肥；（10）利尿；（11）除腻助消化；（12）预防高血压；（13）防治高血脂；（14）防治脂肪肝；（15）防治糖尿病；（16）防癌抗癌；（17）补硒；（18）消炎杀菌；（19）改善心血管功能；（20）消除口臭；（21）预防龋齿；（22）防治坏血病；（23）抗辐射；（24）延缓衰老等。
2茶多酚的组成和功效
2.1茶多酚的组成及儿茶素的结构
茶多酚又名茶单宁或茶鞣质，简称TP（tea polyphenols），是从天然植物茶叶中提取的多羟基酚类及其衍生物的混合物。茶多酚在绿茶的含量最高，占茶叶干重的15%~30%，因此提取制备茶多酚大都以绿茶为原料。茶多酚是由儿茶素类、黄酮醇及配糖物、无色花青素、酚酸及缩酚酸、氧化态聚合酚类等30 多种酚类物质组成。其中儿茶素类占茶多酚总量的65%~80%，是其最主要成分，主要包括儿茶素（catechin，C）、表儿茶素（Epicatechin，EC）、表儿茶素没食子酸酯（Epicatechin gallate，ECG）、儿茶素没食子酸酯（Catechin gallate，CG）、表没食子儿茶素没食子酸酯（Epigallocatechin gallate，EGCG）、没食子儿茶素没食子酸酯（Gallocatechin gallate，GCG）、表没食子儿茶素（Epigallocatechin，EGC）、没食子儿茶素（Gallocatechin，GC），其中主要单体的结构式如图2 所示：
图 2.1 主要儿茶素单体的结构
Fig. 2.1 Structure of main monomers of catechin
2.2茶多酚的功效
2.2.1清除自由基、抗衰老作用
茶多酚具有清除体内自由基的能力，不仅抑制机体内脂质过氧化作用或延缓细胞脂褐素的产生，而且能提高体内抗自由基损伤的酶系SOD 和GSH-PX 等的活性，再生体内维生素C和维生素E、GSH 等高效抗氧化剂，延缓细胞衰老。[22-23]
2.2.2抗辐射作用
茶多酚通过清除自由基，调节与辐射有关酶的活性，增强造血功能及杀菌等作用，有助于受损细胞的恢复，从而减小或防治辐射对人体的影响。茶多酚还能吸收200~330nm 的紫外线，保护皮肤，被誉为“紫外线过滤器”。[24]
2.2.3抗突变作用
茶多酚可灭活终致突变剂或抑制前突变剂的代谢，抑制致癌物与DNA 结合等，从而发挥其抗突变作用。[25-27]
2.2.4防癌和抗癌作用
它能阻断亚硝酸盐等致癌物质在体内的合成，并可直接杀伤癌细胞和增强免疫力，对肝癌、胃癌、口腔癌等多种癌症的预防和辅助治疗，均能起到良好的疗效。[28-30]
2.2.5解毒、抗过敏作用
另外，茶多酚是天然的金属离子络合剂，能使重金属离子（如Pb2+、Hg2+、Cr6+等）沉淀，并可作为生物碱和重金属盐中毒的抗解剂，起到一定的缓解作用。茶多酚对顽固性特应性皮炎中的过敏反应有良好的抑制作用，对哮喘等过敏性病症亦有显著的疗效。[31-33]
2.2.6消炎、抗菌、抗病毒作用
茶多酚有消炎作用，具有广谱抗菌性，其抑菌能力和选择性都很强，在一定程度上能抑制口腔细菌、螺旋杆菌、大肠杆菌、等多种病原菌的生长。儿茶素类化合物可明显抑制流感病毒，对艾滋病病毒的增殖亦可起到抑制作用。[34-36]
2.2.7降低胆固醇、降血脂作用
茶多酚通过降低血脂水平，调节血甘油三酯（TG）、胆固醇（CH）及低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）在血液中的含量，起到降低体内胆固醇和血脂的作用。[37-39]
另外，茶多酚还具有降血压和抗动脉粥样硬化、减肥轻身、护齿除口臭、降低血糖、调节机体免疫功能的功效[40-52]。
3茶多酚的提取制备工艺
3.1溶剂浸提法
溶剂浸提法是最传统的提取工艺。常用溶剂有水、乙醇、乙酸乙酯等，利用茶多酚易溶于这些溶剂的性质，使其从茶叶或浸提液中分离。工艺流程见图 3.1。
图3.1溶剂浸提法提取茶多酚工艺流程图
Fig. 3.1 The flow-sheet diagram of solvent extraction to prepare tea polyphenols 溶剂提取法是工业用于提取茶多酚最常用的方法，提取原理是茶多酚易溶于水、醇类、酮类、酯类、醚类等，可利用水和有机溶剂将茶多酚从茶叶中提取出来。常用的方法有：
①茶叶—用水或乙醇浸取—回收水或乙醇、喷雾干燥—茶多酚。
特点：工艺简单，成本低，但所生产的茶多酚粗品含有大量的多糖、色素、咖啡因、氨基酸等，茶多酚的含量仅为30%左右，儿茶素含量仅10%，市场销售价格每千克一般只几十元，应用受到限制；只有经过进一步的精制、去杂、才有实用意义。
②茶叶—用水或乙醇浸取—乙酸乙酯(丙酮)萃取回收乙酸乙酯—喷雾干燥—茶多酚
特点：在工艺一的基础上使用乙酸乙酯作主浸取剂，或丙酮作助提剂，提高了产品的纯度和得率，且产品的抗氧化活性好，但咖啡因的含量仍较高，茶多酚含量在70%左右，市场销售价格每千克100元。
③茶叶—用水或乙醇浸提—真空浓缩—氯仿萃取—水相(含儿茶素)—乙酸乙酯萃取—回收乙酸乙酯、干燥—茶多酚
3.2离子沉淀法
离子沉淀法[53-56]是根据茶多酚能与某些金属离子络合生成沉淀物的性质，将茶多酚从浸提液中分离，实现与其他组分的初步分离。工艺流程见图3.2。
图3.2溶剂浸提法提取茶多酚工艺流程图
Fig. 1-3 The flow-sheet diagram of iron-precipitation to prepare tea polyphenols
3.3树脂吸附法
树脂吸附法[57-58]是利用树脂对茶多酚的选择性吸附实现与其他组分之间的分离。该工艺需要对茶多酚选择性强的高吸附量的填料，适用于制备少量高纯度
的茶多酚产品，不太适合工业化生产。工艺流程见图3.3。
图3.3树脂吸附法提取茶多酚工艺流程图
Fig. 3.3The flow-sheet diagram of resin absorption to prepare tea polyphenols
3.4超临界流体萃取法
超临界流体萃取法[59-60]目前研究较多的体系包括CO2、水、氨、甲醇、乙醇等。如今人们将有毒的有机溶剂用超临界流体来代替，实现对目标产物的高效萃取分离，具体方法如下：高压下使超临界流体与茶叶接触，控制体系的温度和压力使茶多酚溶解在超临界流体中，进而升温或降压降低其密度，使茶多酚析出。该法由于其介质多是无毒的CO2，尤其适合医药、食品等行业中产品的制备。工艺流程见图3.4。
图3.4超临界流体萃取法提取茶多酚工艺流程图
Fig. 3.4The flow-sheet diagram of supercritical fluid extraction to
prepare tea polyphenols
3.5超声波浸提法
超声波浸提法[61]是先利用超声波的机械破碎和空化作用使细胞破碎，加速茶多酚等浸提物从茶叶向溶剂的扩散速率，缩短浸提时间，再采用与传统工艺相同的制备过程从浸提液中取得产品。传统工艺的浸提时间都比较长，而且在高温下还容易造成茶多酚的氧化，使得率降低；而超声浸提时间短，避免了茶多酚长时间处在高温环境下的氧化，使产品得率和质量都有所提高。
3.6微波提取法
微波浸提法[62-64]是利用分子在微波场中发生高频运动的特点，加速茶多酚等浸提物的扩散，进而使其快速浸取出来。该法省时、高效、节能，可有效地保护有效成分。Pan Xuejun 等人[65]使用微波辅助的方法提取茶多酚和咖啡碱，提取效率和茶多酚得率都有所提高。
3.7膜分离法
膜分离法[66-67]是将浸提液流过半透膜，以膜两侧产生浓度梯度为传质推动力，使溶液中茶多酚等小分子可以选择性地通过膜，一定程度上将茶多酚、咖啡碱等与蛋白质、果胶、可溶性淀粉等进行了分离。该方法工艺简单，条件温和，环境污染小，但是制备的茶多酚纯度不高，仍需要进一步纯化。
4结论
提取天然产物的方法根据其性质不同，方法会所改变。提取茶多酚根据其溶解性，酸性，与金属离子络合反应等性质确定了多种不同的提取分离茶多酚的方法。表1中总结了茶多酚提取工艺的优缺点，根据提取的不同要求选择不同的提取方法。
表1 提取工艺的优缺点
Table 1 Advantages and disadvantages of the extraction processes 提取方法主要优点主要缺点
溶剂浸提法
离子沉淀法
树脂吸附法
超临界流体萃取法超声波浸提法
微波浸提法
膜分离法纯度低
工艺简单、技术成熟
选择性强、纯度较高
工艺简单、纯度高、能耗低
纯度高
高效、节时、提取率高
高效、节能、节时、提取率高
工艺简单，环境污染小
工序复杂、时间长、成本偏高
损失大、收率低、安全性低
溶剂用量大、成本高
设备要求高、成本高
高效、节时、提取率高
微波辐射
纯度低
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微生物菌种的分离和纯化方法
从混杂微生物群体中获得只含有某一种或某一株微生物的过程称为微生物分离与纯化。在分子生物学的研究及应用中，不仅需要通过分离纯化技术从混杂的天然微生物群中分离出特定的微生物，而且还必须随时注意保持微生物纯培养物的“纯洁”，防止其他微生物的混入。 1、用固体培养基分离和纯化 单个微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞生长群体，称为菌落。当固体培养基表面众多菌落连成一片时，便成为菌苔。不同微生物在特定培养基上生长形成的菌落或菌苔一般都具有稳定的特征，可以成为对该微生物进行分类、鉴定的重要依据。大多数细菌、酵母菌、以及许多真菌和单细胞藻类能在固体培养基上形成孤立的菌落，采用适宜的平板分离法很容易得到纯培养。所谓平板，即培养平板的简称，它是指固体培养基倒入无菌平皿，冷却凝固后，盛固体培养基的平皿。这方法包括将单个微生物分离和固定在固体培养基表面或里面。固体培养基用琼脂或其它凝胶物质固化的培养基，每个孤立的活微生物体生长、繁殖形成菌落，形成的菌落便于移植。最常用的分离、培养微生物的固体培养基是琼脂固体培养基平板。这种由Kock建立的采用平板分离微生物纯培养的技术简便易行，100多年来一直是各种菌种分离的最常用手段。1.1 稀释倒平板法 首先把微生物悬液作一系列的稀释（如1:10、1:100、1:1000、1:10000），然后分别取不同稀释液少许，与已熔化并冷却至50℃左右的琼脂培养基混合，摇匀后，倾入灭过菌的培养皿中，待琼脂凝固后，制成可能含菌的琼脂平板，保温培养一定时间即可出现菌落。如果稀释得当，在平板表面或琼脂培养基中就可出现分散的单个菌落，这个菌落可能就是由一个细菌细胞繁殖形成的。随后挑取该单个菌落，或重复以上操作数次，便可得到纯培养。 1.2 涂布平板法 因为将微生物悬液先加到较烫的培养基中再倒平板易造成某些热敏感菌的死亡，且采用稀释倒平板法也会使一些严格好氧菌因被固定在琼脂中间缺乏氧气而影响其生长，因此在微生物学研究中常用的纯种分离方法是涂布平板法。其做法是先将已熔化的培养基倒入无菌平皿，
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。
天然产物分离与纯化
茶叶中茶多酚的提取分离纯化重庆大学课程论文 学生姓名：何英 学号：20161902017t 专业：生物学 学科门类：理学 重庆大学生物工程学院 二O一六年十月
摘要 茶叶中含有600多种化学成分，组分极为复杂。茶叶中的无机矿物质有27种，大多数都是人体健康所必须物质。茶叶中的有机物茶多酚与儿茶素类物质、咖啡碱、茶多糖等决定了茶叶色泽、香气、滋味、营养及保健功效。本文总结了茶多酚为主要内容物的提取纯化及性质为主要内容，对比不同方法的优异，按要求选择一条合适的工艺路线。溶剂浸提法工艺简单、技术成熟。离子沉淀法选择性强、纯度较高但是损失大、收率低、安全性低。树脂吸附法虽工艺简单、纯度高、能耗低但是溶剂用量大、成本高。超临界流体萃取法纯度高但是设备要求高、成本高，不适合大剂量的提取茶多酚。超声波浸提法高效、节时、提取率高但噪音污染，不适合长期使用。微波浸提法高效、节能、节时、提取率高但具有微波辐射。膜分离法工艺简单，环境污染小但纯度低。所以根据不同的要求、设备、成本需要选择不同的方法。 关键词：茶叶，茶多酚，提取方法
1绪论 茶叶起源于我国，后流传于世界。至今，地球上引种茶树的国家已经达到了60多个，近年来世界茶叶种植面积总数达290万公顷[1]。我国是产茶大国，进入21世纪以来，我国的茶产量稳居世界第一[2]。科学研究和临床医学实验表明，茶叶有降血糖、降血脂、抗癌、抗衰老、抗辐射等诸多保健作用，这与茶叶中的有效功能成分密不可分。茶叶中的有效成分包括茶多酚、茶多糖、咖啡碱、茶氨酸、茶蛋白等。所以，用中低档茶叶为原料，提取分离有效成分，大力发展茶叶深加工技术，不仅可以开辟中低档茶叶市场、充分利用茶叶资源，也将成为我国茶叶行业发展的新方向。 茶多酚作为茶叶中最主要的功能性成分，使其成为目前天然产物研究的热点，由于具有多种生理活性和功能，在医疗保健、食品行业、日用品等领域都得到了广泛的应用。因此，优化提取工艺，分离提纯茶多酚具有十分重要的经济和社会效益。目前，国内茶多酚生产企业基本上采用的是溶剂法制备茶多酚，该方法生产周期长，温度高，所制备的茶多酚含量和活性低，且由于在生产过程中使用氯仿等有机溶剂，不仅操作不安全，产品还存在有毒溶剂残留问题，其品质难以满足国内外市场的需求，造成茶多酚产品销售困难，大量积压，同时溶剂法对环境的污染较大，不符合绿色化生产发展的方向。因此，需要选择一条合理，绿色，创新的生产工艺，提高茶多酚产品的质量，实现资源、环境、经济、社会一体化发展。
《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
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。（√ ）
天然产物提取分离新技术
天然产物提取分离新技术 ■常温超高压技术 高压生物化学研究已经证明：压力达到一定值，蛋白质、多糖（淀粉、纤维素）等有机大分子会发生变性，但生物碱、低聚糖、甾、萜、苷、挥发油、维生素等小分子物质则不发生任何变化。 在高压生物化学的研究中还证明了：高压灭菌的机理是，压力作用于微生物，使细胞壁变性、破裂，细胞内容物外泄，从而使微生物致死。在肉、鱼、水果、蔬菜的高压加工中也证实了细胞的这种变化。 超高压提取就是利用了超高压对生物材料的这种作用实现有效成分提取的。植物细胞壁上有很多微孔，因此我们可以把植物细胞壁看作是由许多微孔组成的薄膜。当植物细胞处于溶剂中时，溶剂将通过这些微孔进入细胞内部。 1.升压时： 通过渗透作用，溶剂进入细胞内部；由于我们施加的压力非常大，因此通量很大，细胞内部在短时间内就会充满溶剂。 细胞内部充满溶剂后，细胞壁两侧压力平衡。 2.保压时： 细胞内容物与进入细胞内部的溶剂接触，经过一段时间，有效成分溶于这些溶剂中。 3.泄压时： 细胞外部的压力减小为零，细胞内部的压力仍然保持平衡时的压力，此时压力差与施加压力时方向相反。由于我们施加的是超高压，因此这种反方向的压力差仍然是很大的。 4.在反方向压力作用下，细胞壁变形；如果变形超过了其反向变形极限，细胞壁破坏；于是，溶解了有效成分的溶剂泄出，与其它溶剂汇合。 5.如果在反方向压力作用下细胞壁的变形仍然没有超过其反向变形极限，细胞内部已经溶解了有效成分的溶剂将通过渗透作用排出，与其它溶剂汇合。由于反方向压力差非常大，因此溶解了有效成分的溶剂快速且完全地泄出。
常温超高压提取技术可以使用多种溶剂，包括水、不同浓度的醇和其它有机溶剂，可以从不同的天然产物中提取不同性质（如生物碱、黄酮、皂甙、多糖、挥发油）的有效成分。 ■超声波提取技术 超声波是一种高频率的机械波。超声场主要通过超声空化向体系提供能量。频率范围在15-60kHz的超声，常被用于过程强化和引发化学反应，超声波在天然产物有效成分提取等方面已有了一定作用。其原理主要是利用超声的空化作用对细胞膜的破坏，有助于有效成分的溶出与释放，超声波使提取液不断震荡，有助于溶质扩散，同时超声波的热效应使水温基本在57℃，对原料有水浴作用。超声波提取与传统的回流提取、索氏提取发比较，具有提取速度快、时间短、收率高、无需加热等优点。已被许多天然产物分析过程选为供试样处理的手段。 ■微波辅助提取技术 微波是一种非电离的电磁辐射。微波辅助提取（Microwave Assisted Extract ion，MAE）是利用微波能来提高萃取率的新发展起来的技术。被提取的极性分子在微波电磁场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦引起发热，可以保证能量的快速传递和充分利用，易于溶出和释放。微波辅助提取（以下简称微波提取）的研究表明，微波辐射诱导萃取技术具有选择性高、操作时间短、溶剂耗量少、有效成分收率高的特点，已被成功应用在药材的浸出、中药活性成分的提取方面。它的原理是利用磁控管所产生的每秒24.5亿次超高频率的快速震动，使药材内分子间相互碰撞、挤压，这样有利于有效成分的浸出，提取过程中，药材不凝聚，不糊化，克服了热水提取易凝聚、易糊化的缺点。 微波萃取技术有一定的局限性，只适宜于对热稳定的产物。 ■酶法提取技术 天然植物的细胞壁由纤维素构成，其中的有效成分往往是包裹在细胞壁内。酶法就是利用纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等（主要是纤维素酶），破坏植物的细胞壁，以利于有效成分最大限度溶出的一种方法。酶反应可以较温和的将植物组织分解，从而大幅度提高提取效率。 ■分子蒸馏技术
生物分离与纯化技术模拟试卷十一答案
生物分离与纯化技术模拟试卷十一答案 装 订 线 一、名词解释（每小题3分，共15分） 1．盐析：是利用不同物质在高浓度的盐溶液中溶解度的差异，向溶液中加入一定量的中性盐，使原溶解的物质沉淀析出的分离技术。 2．洗脱：利用适当的溶剂，将树脂吸附的物质释放出来，重新转入溶液的过程。 3．树脂的再生：就是让使用过的树脂重新获得使用性能的处理过程，树脂的再生反应是交换吸附的逆反应。 4．疏水层析：是利用表面偶联弱疏水性基团（疏水性配基）的疏水性吸附剂为固定相，根据蛋白质与疏水性吸附剂之间的弱疏水性相互作用的差别进行分离纯化的层析技术。 5．过滤介质：是指能使固一液混合料液得以分离的某一介面，通常指滤布或膜过滤中所用的膜。 二、单选题（每小题1分，共15分） 1．微滤膜所截留的颗粒直径为( A ) A 0.02～10μm B 0.001～0.02μm C <2nm D < 1nm 2．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。 3．在酸性条件下用下列哪种树脂吸附氨基酸有较大的交换容量 （ C ） A ．羟型阴 B ．氯型阴 C ．氢型阳 D ．钠型阳 4．下列哪项不是常用的树脂再生剂（ D ） A 1％～10％HCl B H2S04、 C NaCl 、 D 蒸馏水 5．亲和层析的洗脱过程中，在流动相中加入配基的洗脱方法称作 （ C ） A 、 阴性洗脱 B 、 剧烈洗脱 C 、竞争洗脱 D 、非竞争洗脱 6．活性炭在下列哪种溶剂中吸附能力最强？ （ A ） A 、水 B 、甲醇 C 、乙醇 D 、三氯甲烷 7．在一定的pH 和温度下改变离子强度（盐浓度）进行盐析，称作 ( A ) A 、KS 盐析法 B 、β盐析法 C 、重复盐析法 D 、分部盐析法 8．在超滤过程中，主要的推动力是 （ C ） A 、浓度差 B 、 电势差 C 、压力 D 、重力 9．在选用凝胶层析柱时，为了提高分辨率，宜选用的层析柱是 （A ） A 、粗且长的 B 、粗且短的 C 、细且长的 D 、细且短的 10．如果用大肠杆菌作为宿主细胞，蛋白表达部位为周质，下面哪种细胞破碎的方法最佳？ （ C ） A.匀浆法 B.超声波法 C. 渗透压休克法 D. 冻融法 11．盐析法与有机溶剂沉淀法比较， 其优点是（ B ） A ．分辨率高 B ．变性作用小 C ．杂质易除 D ．沉淀易分离 12．磺酸型阳离子交换树脂可用于分离（E ） A 、强心苷 B 、有机酸 C 、醌类 D 、苯丙素 E 、生物碱 13．用于蛋白质分离过程中的脱盐和更换缓冲液的色谱是（ C ） A ．离子交换色谱 B ．亲和色谱 C ．凝胶过滤色谱 D ．反相色谱 14．洗脱体积是（C ）。 A 、凝胶颗粒之间空隙的总体积 B 、溶质进入凝胶内部的体积 C 、与该溶质保留时间相对应的流动相体积 D 、溶质从柱中流出时所用的流动相体积 15．下列细胞破碎的方法中，哪个方法属于非机械破碎法( A ) A.化学法 B. 高压匀浆 C. 超声波破碎 D.高速珠磨 三、判断题（每小题1分，共10分） 1．伯胺基在pH<7的溶液中使用。（√ ） 2．阴树脂易受有机物污染，可用有机溶剂浸泡或淋洗。（× ） 3．吸附力较弱的组分，有较低的Rf 值。（× ） 4．凝胶柱层析可进行生物大分子分子量的测定。（√ ） 5．等密度梯度离心中，梯度液的密度要包含所有被分离物质的密度。（√ ） 6．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（√ ） 7．采用溶剂提取法提取中草药有效成分时，选择溶剂的原则是“相似相溶原则”。 （ √ ） 8．丙酮，介电常数较低，沉析作用大于乙醇，所以在沉析时选用丙酮较好。（×） 9．中性多糖类药物常用水作溶剂来提取，也可用水浸煮，也可以用冷水浸提。（ ∨ ） 10．有机溶剂（如胍、乙醇、尿素和异丙醇等）可以削弱疏水分子间的相互作用。可以用于任何规模的细胞破碎。（√ ）
几类类天然产物的提取分离方法
几类类天然产物的提取分离方法
几类类天然产物的提取分离方法 本人总结了一些分离方法，以抛砖引玉！ 总述 1)提取前文献查阅综述和药材生药鉴定2)提取方法 ①粉碎成粗粉 ②有机溶剂法和水提法③水蒸气蒸馏法④升华法 3)分离纯化法 ①根据物质溶解度的不同进行分离 a.温度不同,溶解度不同 b.改变溶液的极性去杂 c.酸碱法 d.沉淀法 ②根据物质分配比不同极性分离 a.液-液萃取法 b.反流分布法 c.液滴逆流层析法 d.高速逆流层析法 e.GC法 f.LC法:LC分配层析载体主要有---硅胶,硅藻土,纤维素等;有正反相之分;压力有低、中、高之分;载量有分析、制备之分。 ③根据物质吸附性不同极性分离 a.※极性吸附剂（如SiO2,Al2O3...)极性强，吸附力大 ※非极性吸附剂(如活性炭－对非极性化合物的吸附力强(洗脱时洗脱力随洗脱剂的极性降低而增大)。 b.化合物的极性大小依化合物的官能团的极性大小 而定; 溶剂的极性大小可按其介电常数大小排列 （极性渐大> ）: 己烷苯无水乙醚CHCl3 AcOEt 乙醇甲醇水e 1.88 2.29 4.47 5.20 6.11 26.0 31.2 81.0 c.氢键力吸附聚酰胺吸附层析--洗脱剂的洗脱力由小到大为: 水> 甲醇> 丙酮> NaOH液> 甲酰胺> 尿素水液 ④根据物质分子的大小进行分离 如葡萄糖凝胶(Sephadex G and LH-20...)过泸法等 ⑤根据物质解离程度不同的分离法离子交换法： 强酸：-SO3H 强碱：-N+(CH3)3Cl- 弱酸：-CO2H 弱碱：-NH2(NH,N) 一、糖及苷类的提取和分离 1 溶剂处理法 2 铅盐沉淀法 3 大孔树脂处理法 4 柱色谱分离法 二醌类化合物的提取和分离 一提取方法: 一般选用甲醇或乙醇为溶剂，可同时将游离态和成苷的蒽醌类化合物从药材中提取出来，浓缩后再依次用有机溶剂提取（多用索氏提取法），可根据极性大小不同进行初步分离（如将苷和苷元分开）。
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。（×）
(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
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