1、生物分離工程教學大綱Bioseperation課程代碼：044021 學時：48 學分：3理論學時：32 實驗或討論學時：16適用專業：生物工程 課程性質：必修撰稿人：成堃 審定人：一、課程說明（一）課程性質、地位與任務主要講述生物活性物質的各種分離純化技術，是生物工程中不可缺少的組成部分，通過對本課程的學習，能使學生針對不同產品的特性，較好運用各種分離技術來設計合理的提取和純化工藝路線或改進現有工藝，并能從理論上解釋各種實際問題，提高分析問題和解決問題的能力，是一門理論和實踐密切結合的課程。（二）課程教學的基本要求本課程的教學與學習主要側重于準確理解生物活性物質分離過程的特點和基本規律，本課

2、程將生物分離過程分為不溶物的去除、提取、分離與精制四大部分。要求學生對重要的公式要會推導，明確公式的物理意義，結合課后的習題練習學會熟練運用公式進行一些生物分離過程的計算，加深對生物分離過程基本原理的理解，并學會正確選擇各種分離設備的型號，使學生能順利學習后續如發酵工廠設計等專業課，提高自學與更新本專業知識的能力。二、教學內容與學時分配（一）課程理論教學1 緒論 1學時知識點：生物分離工程的歷史，生物分離工程的應用，生物分離過程的特點，生物分離技術的發展趨勢本章小結重點：生物分離工程的歷史及應用難點：生物分離過程的特點 思考題：簡述生物分離技術的發展趨勢建議教學方法：結合工業發酵生產與理論一起

3、講授。 2 過濾 4學時2.1 過濾的基本概念 2學時知識點：加熱，絮凝，加助濾劑，選擇助濾劑的原則，不同助濾劑的性能。2.2 過濾的設備及其結構 2學時知識點：過濾設備的分類，過濾設備的選擇，過濾介質，板框壓濾機的結構與型號，垂直葉片式硅藻土過濾機。本章小結重點：板框壓濾機的結構，真空轉鼓過濾機的結構和工作原理，真空轉鼓過濾機的型號及型式難點：過濾設備的選擇，影響絮凝效果的因素，絮凝的原理 思考題：簡述影響絮凝效果的因素。建議教學方法：講授、練習相結合。3 細胞破碎 4學時 3.1 細胞壁 0.5學時知識點：常用的細胞破碎方法，革蘭氏陰性細胞的細胞壁組成，真核細胞的結構 3.2 化學破碎法

4、1學時知識點：滲透沖擊法的原理，增溶法的原理，脂溶法的原理 3.3 機械破碎 2學時知識點：勻漿機的結構，研磨法的原理，超聲波法的原理，珠磨破碎法的原理。3.4 其他破碎方法 0.5學時知識點：凍融法的原理，干燥法的原理，自溶法的原理。本章小結重點：不同破壁方法的特點難點：勻漿機的結構與工作原理，珠磨機的結構與工作原理思考題：簡述勻漿閥的結構與工作原理。建議教學方法：講授、練習相結合。4 吸附與離子交換 9學時4.1 吸附類型 0.5學時知識點：物理吸附，化學吸附，交換吸附。4.2 常用吸附劑 1.5學時知識點：活性炭，活性炭纖維，球形炭化樹脂，大孔網狀聚合物吸附劑。4.3 吸附等溫線 1學時

5、知識點：線性吸附等溫線，蘭格繆爾吸附等溫線，弗羅因德利希吸附等溫線。4.4 影響吸附的因素 1學時知識點：吸附劑的性質，吸附質的性質，溫度，溶液pH值，鹽濃度，吸附物濃度與吸附劑用量。4.5 離子交換 5學時知識點：基本概念，陽離子交換樹脂，陰離子交換樹脂，新型離子交換樹脂，兩性樹脂，螯合樹脂，均孔型離子交換樹脂，多糖基離子交換劑，葡聚糖凝膠離子交換劑，離子交換樹脂的命名，離子交換樹脂的制備，離子交換樹脂的理化性能，樹脂的選擇，樹脂的處理和再生，離子交換操作的方式本章小結重點： 采用離子交換法制備軟水與無鹽水難點：蛋白質的離子交換平衡，離子交換分離蛋白質的一般步驟思考題：簡述離子交換樹脂的分類

6、。建議教學方法：講授、練習相結合。5 沉析 8學時5.1 鹽析 2學時知識點：鹽析原理，鹽析用鹽的選擇，影響鹽析的因素，鹽析操作 5.2 有機溶劑沉析 1學時知識點：有機溶劑沉析原理，沉析溶劑的選擇，影響有機溶劑沉析的因素5.3 等電點沉析原理 1學時知識點：等電點沉析原理，等電點沉析操作，5.4 其他沉析法 1學時知識點：水溶性非離子型多聚物沉析劑，生成鹽類復合物的沉析劑，離子型表面活性劑，離子型多聚物沉析劑，分離核酸用沉析劑，分離粘多糖的沉析劑，選擇變性沉析法5.5 大規模沉析 1學時知識點：初步混合，起晶，擴散控制晶體生長階段，對流沉析，絮凝階段本章小結重點： 鹽析在蛋白質回收或分離中的

7、應用難點： 各種沉析方法基礎知識在沉淀純度、溶解度計算中的應用。思考題：簡述選擇鹽析用鹽的原則。建議教學方法：講授、練習相結合。6 膜分離 6學時6.1 基本的膜分離過程 0.5學時知識點：微濾的定義及特點，超濾的定義及特點，反滲透的定義及特點。6.2 滲透壓的計算 5.5學時知識點：超濾膜的構造，超濾膜的制造，超濾膜的選用，超濾裝置，超濾過程分析。本章小結重點：超濾過程的分析難點：超濾的具體應用及參數計算思考題：簡述超濾、微濾的特點。建議教學方法：講授、練習相結合。三、考核方式及成績評定平時成績：習題作業/課堂提問/課堂討論；結課后考試：閉卷；總成績評定辦法：平時30%/考試70%。附：教學

8、參考資料1.選用的教材：歐陽平凱，胡永紅，姚忠，生物分離原理及技術，化學工業出版社，2015年6月，第2版。2.主要參考書：1施巧琴，吳松剛，工業微生物育種學，科學出版社，2009年3月，第3版。2朱玉賢，李毅，現代分子生物學，高等教育出版社，2013年1月，第4版。生物分離工程實驗教學大綱Bioseperation Experiments課程代碼：044021 學時：16 學分：1適用專業：生物工程 課程性質：必修撰稿人：成堃 審定人：一、實驗課的性質與任務生物分離工程是生物工程專業本科生必修的一門專業基礎課程，通過本實驗課程教學，加深學生對生物分離工程理論的理解；掌握常用固液分離、提取、精

9、制等技術的基本操作；同時培養學生理論聯系實際、正確觀察、縝密思考、總結歸納等能力，以及誠實記錄的學習態度、方法和習慣，逐步培養學生獨立工作的能力以及實事求是、嚴肅認真的科學態度。二、實驗目的與要求1. 通過本課程實驗教學，熟悉并掌握固液分離的基本實驗技術，如鹽析、凝膠過濾等。2. 培養分析問題、解決問題能力以及撰寫大型實驗報告的能力。3. 初步培養從事生物工程下游領域科研工作的能力。三、實驗項目設置情況序號實驗項目名稱學時開出要求實驗項目類型必做選做演示驗證綜合創新設計1糖化酶的分離純化1616四、各實驗項目教學內容實驗項目一：糖化酶的分離純化 16學時（一）實驗目的要求通過糖化酶的分離純化，

10、熟悉生物大分子分離純化的一般原則；掌握鹽析和分子篩凝膠層析法的原理和基本操作方法。（二）實驗材料和儀器設備1. 硫酸銨，30%三氯乙酸溶液，葡聚糖凝膠G-25，糖化酶粗粉，無水乙醇2. 儀器設備普通天平，離心機，燒杯，層析柱，100mL量筒（三）實驗內容（1）糖化酶的浸出 稱取5.0g糖化酶粗粉放入離心管中，加入50mL蒸餾水浸泡。玻璃棒攪拌15min，然后4000r/min離心15min，棄沉淀，上清液為酶浸出液。（2）硫酸銨鹽析 量出酶浸出液體積，按472g/L緩慢加入硫酸銨粉末，邊加邊攪拌，待硫酸銨全部溶解后放入冰箱，靜置30min，以4000r/min離心15min，棄上清液，沉淀即為

11、硫酸銨鹽析所得酶蛋白沉淀。加入10mL蒸餾水，溶解后過濾于小燒杯中備用。（3）分子篩層析脫鹽1 凝膠的預處理 凝膠必須于使用前在過量的溶劑中充分的膨脹。用傾瀉法除去混雜的細小顆粒，重復3-4次。2 裝柱首先，將柱垂直的安裝好。層析柱濾板下必須充滿水，不能留有氣泡。然后，將已經膨脹的凝膠懸液沿著玻璃棒小心的連續不斷的徐徐灌到柱中。盡量一次裝完，以免出現不均勻的凝膠帶。3 加樣打開柱的下口，讓水逐漸流出，待柱中水面與株床上表面平齊時，關閉下口夾。將燒杯內酶液慢慢沿玻璃棒加到凝膠床的表面上去，注意加樣時勿將床面凝膠沖起。然后打開下口夾，調流速1-2mL/min，待樣品恰好入床后，用少量水洗一下凝膠的

12、表面和接觸過樣品的柱壁，待完全流進床內后，再加水進行洗脫。在全部操作期間，要避免洗脫液斷檔，株床流干。4 洗脫用蒸餾水洗脫，流速不變。用30%三氯乙酸檢查流出液出現白色沉淀時開始收集。收集時約3mL換一只試管，直至用奈氏試劑檢查流出液中有銨離子時為止，一般收集30mL左右。5 處理柱停止收集酶液后，仍用大量蒸餾水流洗凝膠柱，直至流出液中不含銨離子為止，膠柱備用。（4）酒精沉淀經凝膠柱分離得到的無鹽酶液，用1mol/L鹽酸調至pH4.0，量體積，加2.5倍體積的冷乙醇，然后在冰浴中靜置30min，去上清液，沉淀離心10min。然后再用無水乙醇洗一次，離心5min，所得酶泥涂于預先洗凈、干燥、稱重

13、的表面皿內，即得初步純化的酶制劑。收集保存好，下次試驗用。五、實驗報告要求實驗報告一般分為以下幾個部分： 一、實驗名稱。二、實驗原理。將該實驗的主要原理用簡明扼要的語言進行歸納總結。三、實驗儀器和材料。如果所用儀器和材料較多，可寫重要的部分，常用的可以不寫。 四、實驗步驟。該實驗如何操作的，方法和順序?？梢杂梅娇驁D表示，這樣一目了然。五、實驗結果。將該實驗最后結果用文字或圖表的方式進行表達。推薦用表格或圖進行表示。要注意將度量單位寫清楚。六、實驗討論。該部分主要對上述實驗結果進行討論。有的是對實際操作中實驗現象或結果和實驗指導不一致的原因進行討論，有的是對實際操作中產生的實

14、驗現象的原理或原因進行討論，有的是對實際操作中可以改進的方法進行討論，有的是對該實驗的進一步應用進行討論等等。六、課程考核方式及成績評定（一）考核方式平時成績：課堂提問/學習態度/預習報告/實驗報告/考勤；結課后考試：筆試。（二）課程成績評定辦法成績構成：平時30%/考試70%七、實驗應配套的主要儀器設備及臺（套）數（以一個實驗教學班為標準）凝膠柱7套附：教學參考資料1.選用的教材：杜連祥，路福平，微生物學實驗技術，中國輕工業出版社，2005年8月，第1版。2.主要參考書：1牛天貴，食品微生物學實驗技術，中國農業大學出版社，2002年8月，第1版。2咸洪泉，微生物學實驗教程，高等教育出版社，2

15、010年9月，第1版。12（3）專業實踐教學大綱××××專業實踐教學大綱（宋體，二號加黑） 執筆人： 審定人：（以下標題為黑體，四號，內容均為宋體小四號）一、前言二、實踐教學大綱（一）軍事理論及訓練課大綱（學生處提供） ××學分，共×周1.目的要求（明確該實踐環節應達到的教學目標及主要技能要求）2.主要內容（要詳細寫清學生需要完成的具體內容）3.建議完成形式及時間（主要明確該實踐環節應該在什么時間完成；以何種形式進行）（二）勞動課大綱（學生處提供） ××學分，共×周1.目的要求（同上）2.勞動內

16、容（同上）3.建議完成形式及時間（同上）（三）體育健康與標準測試（基礎部提供） ××學分，共×周（四）思想政治教育實踐（思政部提供） ××學分，共×周(五)以下略同三、成績考核與評定將有關內容填入下表。各專業可根據自己的特點，將各實踐環節分解為若干考核單元，對每個考核單元的內容、方法、標準、技能要求等作出明確規定。實踐教學環節考核標準課程代碼實踐環節名 稱考核內容考核方法考核標準完成形式（集中/分散）負責單位(人員)                  四、重點說明執行本大綱應注意的問題（包括如何加強領導，對指導教師和學生的要求以及其他應說明的問題）  附：教學參考資料1.選用的教材：編寫者