《生物產(chǎn)品分離分析技術(shù)》教學(xué)大綱

1、生物產(chǎn)品分離分析技術(shù)教學(xué)大綱Separation and Analysis of Bioproducts課程編碼：27A11417學(xué)分： 4.0課程類別：專業(yè)必修課計劃學(xué)時：64其中講課：32實驗： 32適用專業(yè)：生物技術(shù)推薦教材：顧覺奮主編，分離純化工藝原理，中國醫(yī)藥科技出版社，2002。參考書目：1. 歐陽平凱編著，生物分離原理及技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，2010。2. 嚴(yán)?？抵骶帲镂镔|(zhì)分離工程，化學(xué)工業(yè)出版社，2010。3. 俞俊棠主編，新生物工藝學(xué)（下） ，化學(xué)工業(yè)出版社，2002。4. 李俊玲主編，生物產(chǎn)品分離分析技術(shù)實驗，濟(jì)南大學(xué)出版社，2016。課程的教學(xué)目的與任務(wù)通過本課程的學(xué)

2、習(xí)，使學(xué)生了解生物體系的基本特點及對分離過程的特殊要求,掌握生物物質(zhì)的分離純化方法的基本原理、工業(yè)操控方式與操控因素及其適用性。培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合基礎(chǔ)知識分析解決試驗研究和工業(yè)化生產(chǎn)可能遇到的根本問題的能力。通過對本課程的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生針對不同產(chǎn)品的特性，較好地運用各種分離技術(shù)來設(shè)計合理的提取、精制的工藝路線，并能從理論上解釋各種現(xiàn)象，提高分析問題和解決問題的能力。課程的基本要求通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解生物體系的基本特點及對分離過程的特殊要求,掌握生物物質(zhì)的分離純化方法的基本原理、工業(yè)操控方式與操控因素及其適用性。培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合基礎(chǔ)知識分析解決試驗研究和工業(yè)化生產(chǎn)可能遇到的根本問題的能力。各章節(jié)授

3、課內(nèi)容、教學(xué)方法及學(xué)時分配建議（含課內(nèi)實驗）第一章：緒論建議學(xué)時：2 教學(xué)目的與要求 掌握生物分離工程在生物工程領(lǐng)域的地位，生物分離過程的特點以及生物分離過程的分類。 教學(xué)重點與難點 準(zhǔn)確理解生物分離過程的特點。難點： 正確理解生物分離過程與普通化工產(chǎn)品分離的區(qū)別，準(zhǔn)確理解生物分離過程的特點。 授課方法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授課內(nèi)容 1.生物分離工程的歷史及應(yīng)用；2.生物分離過程的特點。第二章：發(fā)酵液的預(yù)處理和固液分離建議學(xué)時：4教學(xué)目的與要求 分離菌體和其他懸浮顆粒（細(xì)胞碎片、核酸和蛋白質(zhì)的沉淀物）；除去部分可溶性雜質(zhì)和改變?yōu)V液性質(zhì)，以利于提取和精制的順利進(jìn)行。 教學(xué)重點

4、與難點 懸浮液的一般特征和預(yù)處理的方法，掌握細(xì)胞壁的破碎方法。難點：細(xì)胞破碎方法的原理和影響因素。 授課方法以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授課內(nèi)容 4.1 發(fā)酵液的預(yù)處理和菌體的回收懸浮液的一般特征和預(yù)處理的方法；懸浮液的分離過程和分類及常用的過濾法。 4.2 細(xì)胞的破碎與分離細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成；細(xì)胞壁的破碎方法；基因工程表達(dá)產(chǎn)物后處理的特殊性。第三章：萃取建議學(xué)時：4 教學(xué)目的與要求 了解萃取分離原理、典型萃取設(shè)備，掌握萃取分離的基本方程、各種萃取過程的相關(guān)計算、典型萃取方法的分離原理。 教學(xué)重點與難點 萃取分離的基本方程，單級萃取和多級萃取，超臨界萃取，雙水相萃取，反微團(tuán)萃取

5、。難點：萃取分離的基本方程及計算，單級萃取和多級萃取的有關(guān)計算。 授課方法以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授課內(nèi)容 4.3 萃取萃取分離原理；單級萃取和多級萃取過程；微分萃取操作：典型萃取設(shè)備的結(jié)構(gòu)、萃取過程的解析計算法；液 -液萃取設(shè)備與流程。 4.4 萃取分離的基本方程固體浸?。汗腆w浸取的原理與計算、典型浸取設(shè)備的工作原理；超臨界萃?。撼R界流體的性質(zhì)、超臨界萃取的特點及在多方面的應(yīng)用；雙水相萃?。弘p水相萃取的原理、影響因素及應(yīng)用； 反微團(tuán)萃取。第四章：吸附及離子交換建議學(xué)時：4 教學(xué)目的與要求 了解吸附的基本概念，掌握各種吸附過程的原理、特點。 教學(xué)重點與難點 吸附等溫線，影響吸

6、附的因素，親和吸附，間歇吸附，固定床吸附過程分析，離子交換的概念、分類及原理，離子交換樹脂的命名、理化性能，離子交換選擇性的影響因素，樹脂的處理和再生，軟水和無鹽水的制備。難點：吸附等溫線及相關(guān)計算，間歇吸附的計算，固定床吸附的計算。 4.5 吸附吸附的有關(guān)概念：吸附類型、常用吸附劑、吸附等溫線；親和吸附:親和吸附的原理、特點、載體及吸附的影響因素。 4.6 離子交換間歇吸附與連續(xù)攪拌吸附:Langmuir 吸附等溫線、操作方程；固定床吸附過程分析: 動力學(xué)方程及解析；離子交換:基本概念、分類、分離原理及相關(guān)設(shè)備。第五章：色譜分離建議學(xué)時：4 教學(xué)目的與要求 掌握色譜分離法的分類和基本概念，了

7、解常用色譜分離方法的基本原理及應(yīng)用。 教學(xué)重點與難點 重點： 色譜分離的基本概念，吸附色譜法及載體的選擇，凝膠色譜法的特點。難點：色譜分離產(chǎn)物回收率的計算。 授課方法以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授課內(nèi)容 4.7 色譜分離基本概念色譜分離基本概念：分類、分配系、阻滯因數(shù)、洗脫容積、塔板理論、回收率和純度。 4.8 常用色譜法基本色譜法：吸附色譜法、分配色譜法、離子交換色譜法、凝膠色譜法、紙色譜法、薄層色譜法、高壓液相色譜；其他常用色譜法：免疫親和色譜、疏水作用色譜、金屬螯合色譜、共價作用色譜。第六章：膜分離建議學(xué)時：4 教學(xué)目的與要求 了解膜分離的有關(guān)概念、各種膜分離裝置，掌握超濾的

8、傳質(zhì)方程和相關(guān)計算。 教學(xué)重點與難點 重點：超濾的傳質(zhì)方程和相關(guān)計算，超濾膜的選擇，超濾過程分析。難點：超濾的傳質(zhì)方程和相關(guān)計算，超濾過程分析。 授課方法以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授課內(nèi)容 6.1 基本概念基本概念：常用濾膜、滲透壓；膜分離過程的傳質(zhì)動力學(xué)。 6.2 膜分離超濾；電滲析過程及裝置。第七章：沉析建議學(xué)時：4 教學(xué)目的與要求 掌握各種沉析方法的原理及影響因素，了解沉析的操作。 教學(xué)重點與難點 重點：鹽析及其影響因素，有機溶劑沉析及其影響因素，等電點沉析原理，大規(guī)模沉析的相關(guān)計算。難點：大規(guī)模沉析的相關(guān)計算。 授課方法以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授課內(nèi)容 7

9、.1 鹽析、有機溶劑沉析鹽析：原理、影響因素、用鹽的選擇；有機溶劑沉析：原理、影響因素、溶劑的選擇。 7.2 其他沉析法等電點沉析法：原理、操作；其他沉析法；大規(guī)模沉析。第八章：結(jié)晶建議學(xué)時：4 教學(xué)目的與要求 了解晶體形成過程及有關(guān)機理，掌握過飽和溶液的制備方法，結(jié)晶過程的分析及提高晶體質(zhì)量的方法。 教學(xué)重點與難點 重點：結(jié)晶過程的影響因素，過飽和溶液的形成，成核速度及影響因素，晶體純度的有關(guān)計算，間歇與連續(xù)結(jié)晶過程分析及相關(guān)計算，提高晶體質(zhì)量的方法。難點：正確理解過飽和溶解度曲線與溶解度曲線的不同，掌握晶體生長速度及相關(guān)計算，間歇與連續(xù)結(jié)晶過程的相關(guān)計算， 授課方法以課堂講授為主，課堂討論

10、和課下自學(xué)為輔。授課內(nèi)容 8.1 晶體形成結(jié)晶過程的分析：Kelvin 公式，過飽和溶解度曲線；過飽和溶液的形成；晶核形成及晶體的生長：成核速度，工業(yè)起晶法，晶體生長擴散學(xué)說。 8.2 結(jié)晶過程的分析晶體的純度及大小分布；間歇結(jié)晶過程分析；提高晶體質(zhì)量的方法。第九章：干燥建議學(xué)時：2 教學(xué)目的與要求 掌握干燥過程的基本概念及有關(guān)計算，了解各種干燥設(shè)備的原理、操作及應(yīng)用。 教學(xué)重點與難點 重點：干燥過程的基本概念及有關(guān)計算。難點：正確理解結(jié)合水與非結(jié)合水、平衡水分與自由水分的區(qū)別，準(zhǔn)確理解干燥速率曲線，掌握干燥過程的有關(guān)計算。 授課方法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授課內(nèi)容 1.基本

11、概念：結(jié)合水，非結(jié)合水，平衡水分；2. 干燥過程分析:干燥速率曲線，恒速干燥，降速干燥；3. 干燥過程基本計算:水分蒸發(fā)量，干燥空氣用量；4. 干燥設(shè)備的分類與選擇原則。實驗一： 南極磷蝦油的制備及關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)檢測建議學(xué)時：10教學(xué)目的與要求 1. 了解南極磷蝦的基本性質(zhì)。2. 掌握本實驗中實驗儀器的規(guī)范操作技術(shù)。3. 學(xué)會利用有機溶劑萃取法提取、精制南極磷蝦蝦油。4. 熟悉減壓蒸餾裝置的安裝和要求，以及旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的原理和應(yīng)用。5. 要求學(xué)生掌握南極磷蝦油提取、精制的方法，南極磷蝦油中磷脂、蝦青素、水分及揮發(fā)物（主要是溶劑殘留）等的檢測方法。教學(xué)方式教師課堂講解，學(xué)生分組操作。場所及條件要求 生

12、物工程實驗室。作業(yè)要求撰寫實驗報告，預(yù)習(xí)下個實驗項目。注意事項本實驗使用乙醇，注意防火。 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)設(shè)備為昂貴玻璃儀器，做好學(xué)生的操作指導(dǎo)工作。實驗二：牛奶中酪蛋白的制備及SDS-PAGE 檢測建議學(xué)時：10教學(xué)目的與要求 1. 掌握鹽析法和等電點沉淀法的原理和基本操作。2. 了解 SDS-PAGE 電泳法的基本原理及垂直板電泳的操作方法。3. 學(xué)習(xí)并掌握SDS PAGE 法測定蛋白質(zhì)分子量的方法。4. 通過本實驗使學(xué)生復(fù)習(xí)所學(xué)的等電點法沉淀物質(zhì)的知識，及掌握物質(zhì)分離工程實驗技能， 鍛煉學(xué)生獨立的進(jìn)行實驗并觀察實驗中的各種現(xiàn)象，分析總結(jié)得出的各種數(shù)據(jù)并撰寫相應(yīng)的研究及實驗報告等各種過程，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和獨立分析問題能力。教學(xué)方式教師課堂講解，學(xué)生分組操作。場所及條件要求 生物工程實驗室。作業(yè)要求撰寫實驗報告，預(yù)習(xí)下個實驗項目。注意事項本實驗使用乙醇、乙醚，注意做好學(xué)生安全防護(hù)。電泳設(shè)備為玻璃儀器，做好學(xué)生的操作指導(dǎo)工作。實驗三：烏司他丁的制備及純化建議學(xué)時：12教學(xué)目的與要求 1. 了解從人尿液中提取烏司他丁的原理、操作及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。2. 掌握等電點沉淀法、吸附分離法、鹽析分離法在物質(zhì)的分離制備