《生物产品分离分析技术》教学大纲

1、生物产品分离分析技术教学大纲Separation and Analysis of Bioproducts课程编码：27A11417学分： 4.0课程类别：专业必修课计划学时：64其中讲课：32实验： 32适用专业：生物技术推荐教材：顾觉奋主编，分离纯化工艺原理，中国医药科技出版社，2002。参考书目：1. 欧阳平凯编著，生物分离原理及技术，化学工业出版社，2010。2. 严希康主编，生物物质分离工程，化学工业出版社，2010。3. 俞俊棠主编，新生物工艺学（下） ，化学工业出版社，2002。4. 李俊玲主编，生物产品分离分析技术实验，济南大学出版社，2016。课程的教学目的与任务通过本课程的学

2、习，使学生了解生物体系的基本特点及对分离过程的特殊要求,掌握生物物质的分离纯化方法的基本原理、工业操控方式与操控因素及其适用性。培养学生结合基础知识分析解决试验研究和工业化生产可能遇到的根本问题的能力。通过对本课程的学习，能使学生针对不同产品的特性，较好地运用各种分离技术来设计合理的提取、精制的工艺路线，并能从理论上解释各种现象，提高分析问题和解决问题的能力。课程的基本要求通过本课程的学习，使学生了解生物体系的基本特点及对分离过程的特殊要求,掌握生物物质的分离纯化方法的基本原理、工业操控方式与操控因素及其适用性。培养学生结合基础知识分析解决试验研究和工业化生产可能遇到的根本问题的能力。各章节授

3、课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）第一章：绪论建议学时：2 教学目的与要求 掌握生物分离工程在生物工程领域的地位，生物分离过程的特点以及生物分离过程的分类。 教学重点与难点 准确理解生物分离过程的特点。难点： 正确理解生物分离过程与普通化工产品分离的区别，准确理解生物分离过程的特点。 授课方法 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。授课内容 1.生物分离工程的历史及应用；2.生物分离过程的特点。第二章：发酵液的预处理和固液分离建议学时：4教学目的与要求 分离菌体和其他悬浮颗粒（细胞碎片、核酸和蛋白质的沉淀物）；除去部分可溶性杂质和改变滤液性质，以利于提取和精制的顺利进行。 教学重点

4、与难点 悬浮液的一般特征和预处理的方法，掌握细胞壁的破碎方法。难点：细胞破碎方法的原理和影响因素。 授课方法以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。授课内容 4.1 发酵液的预处理和菌体的回收悬浮液的一般特征和预处理的方法；悬浮液的分离过程和分类及常用的过滤法。 4.2 细胞的破碎与分离细胞壁的结构和化学组成；细胞壁的破碎方法；基因工程表达产物后处理的特殊性。第三章：萃取建议学时：4 教学目的与要求 了解萃取分离原理、典型萃取设备，掌握萃取分离的基本方程、各种萃取过程的相关计算、典型萃取方法的分离原理。 教学重点与难点 萃取分离的基本方程，单级萃取和多级萃取，超临界萃取，双水相萃取，反微团萃取

5、。难点：萃取分离的基本方程及计算，单级萃取和多级萃取的有关计算。 授课方法以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。授课内容 4.3 萃取萃取分离原理；单级萃取和多级萃取过程；微分萃取操作：典型萃取设备的结构、萃取过程的解析计算法；液 -液萃取设备与流程。 4.4 萃取分离的基本方程固体浸取：固体浸取的原理与计算、典型浸取设备的工作原理；超临界萃取：超临界流体的性质、超临界萃取的特点及在多方面的应用；双水相萃取：双水相萃取的原理、影响因素及应用； 反微团萃取。第四章：吸附及离子交换建议学时：4 教学目的与要求 了解吸附的基本概念，掌握各种吸附过程的原理、特点。 教学重点与难点 吸附等温线，影响吸

6、附的因素，亲和吸附，间歇吸附，固定床吸附过程分析，离子交换的概念、分类及原理，离子交换树脂的命名、理化性能，离子交换选择性的影响因素，树脂的处理和再生，软水和无盐水的制备。难点：吸附等温线及相关计算，间歇吸附的计算，固定床吸附的计算。 4.5 吸附吸附的有关概念：吸附类型、常用吸附剂、吸附等温线；亲和吸附:亲和吸附的原理、特点、载体及吸附的影响因素。 4.6 离子交换间歇吸附与连续搅拌吸附:Langmuir 吸附等温线、操作方程；固定床吸附过程分析: 动力学方程及解析；离子交换:基本概念、分类、分离原理及相关设备。第五章：色谱分离建议学时：4 教学目的与要求 掌握色谱分离法的分类和基本概念，了

7、解常用色谱分离方法的基本原理及应用。 教学重点与难点 重点： 色谱分离的基本概念，吸附色谱法及载体的选择，凝胶色谱法的特点。难点：色谱分离产物回收率的计算。 授课方法以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。授课内容 4.7 色谱分离基本概念色谱分离基本概念：分类、分配系、阻滞因数、洗脱容积、塔板理论、回收率和纯度。 4.8 常用色谱法基本色谱法：吸附色谱法、分配色谱法、离子交换色谱法、凝胶色谱法、纸色谱法、薄层色谱法、高压液相色谱；其他常用色谱法：免疫亲和色谱、疏水作用色谱、金属螯合色谱、共价作用色谱。第六章：膜分离建议学时：4 教学目的与要求 了解膜分离的有关概念、各种膜分离装置，掌握超滤的

8、传质方程和相关计算。 教学重点与难点 重点：超滤的传质方程和相关计算，超滤膜的选择，超滤过程分析。难点：超滤的传质方程和相关计算，超滤过程分析。 授课方法以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。授课内容 6.1 基本概念基本概念：常用滤膜、渗透压；膜分离过程的传质动力学。 6.2 膜分离超滤；电渗析过程及装置。第七章：沉析建议学时：4 教学目的与要求 掌握各种沉析方法的原理及影响因素，了解沉析的操作。 教学重点与难点 重点：盐析及其影响因素，有机溶剂沉析及其影响因素，等电点沉析原理，大规模沉析的相关计算。难点：大规模沉析的相关计算。 授课方法以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。授课内容 7

9、.1 盐析、有机溶剂沉析盐析：原理、影响因素、用盐的选择；有机溶剂沉析：原理、影响因素、溶剂的选择。 7.2 其他沉析法等电点沉析法：原理、操作；其他沉析法；大规模沉析。第八章：结晶建议学时：4 教学目的与要求 了解晶体形成过程及有关机理，掌握过饱和溶液的制备方法，结晶过程的分析及提高晶体质量的方法。 教学重点与难点 重点：结晶过程的影响因素，过饱和溶液的形成，成核速度及影响因素，晶体纯度的有关计算，间歇与连续结晶过程分析及相关计算，提高晶体质量的方法。难点：正确理解过饱和溶解度曲线与溶解度曲线的不同，掌握晶体生长速度及相关计算，间歇与连续结晶过程的相关计算， 授课方法以课堂讲授为主，课堂讨论

10、和课下自学为辅。授课内容 8.1 晶体形成结晶过程的分析：Kelvin 公式，过饱和溶解度曲线；过饱和溶液的形成；晶核形成及晶体的生长：成核速度，工业起晶法，晶体生长扩散学说。 8.2 结晶过程的分析晶体的纯度及大小分布；间歇结晶过程分析；提高晶体质量的方法。第九章：干燥建议学时：2 教学目的与要求 掌握干燥过程的基本概念及有关计算，了解各种干燥设备的原理、操作及应用。 教学重点与难点 重点：干燥过程的基本概念及有关计算。难点：正确理解结合水与非结合水、平衡水分与自由水分的区别，准确理解干燥速率曲线，掌握干燥过程的有关计算。 授课方法 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。授课内容 1.基本

11、概念：结合水，非结合水，平衡水分；2. 干燥过程分析:干燥速率曲线，恒速干燥，降速干燥；3. 干燥过程基本计算:水分蒸发量，干燥空气用量；4. 干燥设备的分类与选择原则。实验一： 南极磷虾油的制备及关键质量指标检测建议学时：10教学目的与要求 1. 了解南极磷虾的基本性质。2. 掌握本实验中实验仪器的规范操作技术。3. 学会利用有机溶剂萃取法提取、精制南极磷虾虾油。4. 熟悉减压蒸馏装置的安装和要求，以及旋转蒸发的原理和应用。5. 要求学生掌握南极磷虾油提取、精制的方法，南极磷虾油中磷脂、虾青素、水分及挥发物（主要是溶剂残留）等的检测方法。教学方式教师课堂讲解，学生分组操作。场所及条件要求 生

12、物工程实验室。作业要求撰写实验报告，预习下个实验项目。注意事项本实验使用乙醇，注意防火。 旋转蒸发设备为昂贵玻璃仪器，做好学生的操作指导工作。实验二：牛奶中酪蛋白的制备及SDS-PAGE 检测建议学时：10教学目的与要求 1. 掌握盐析法和等电点沉淀法的原理和基本操作。2. 了解 SDS-PAGE 电泳法的基本原理及垂直板电泳的操作方法。3. 学习并掌握SDS PAGE 法测定蛋白质分子量的方法。4. 通过本实验使学生复习所学的等电点法沉淀物质的知识，及掌握物质分离工程实验技能， 锻炼学生独立的进行实验并观察实验中的各种现象，分析总结得出的各种数据并撰写相应的研究及实验报告等各种过程，培养学生动手能力和独立分析问题能力。教学方式教师课堂讲解，学生分组操作。场所及条件要求 生物工程实验室。作业要求撰写实验报告，预习下个实验项目。注意事项本实验使用乙醇、乙醚，注意做好学生安全防护。电泳设备为玻璃仪器，做好学生的操作指导工作。实验三：乌司他丁的制备及纯化建议学时：12教学目的与要求 1. 了解从人尿液中提取乌司他丁的原理、操作及其在工业生产中的应用。2. 掌握等电点沉淀法、吸附分离法、盐析分离法在物质的分离制备