《生化分离技术》教学大纲.doc

《《生化分离技术生化分离技术》》教学大纲教学大纲一、说明：一、说明：《生化分离技术》是为生物技术专业学生开设的一门专业限选课，是本专业的一门主干课程本课程主要讲授各种生物活性物质中各种杂质的去除、分离、纯化和精制技术，是生物工程中不可缺少的组成部分，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，是一门理论和实践密切结合的课程一）教学目的和要求：（一）教学目的和要求：1.1.教学目的：教学目的：本课程主要讲授各种生物活性物质中各种杂质的去除、分离、纯化和精制技术，是生物工程中不可缺少的组成部分，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，是一门理论和实践密切结合的课程2.2.教学基本要求：教学基本要求：本课程的教学与学习要侧重于准确理解生物活性物质分离过程的特点和基本规律，本课程将生物分离过程分成不溶物的去除、提取、分离与精制四大部分要求学生对重要的公式要会推导，明确公式的物理意义，结合课后的习题练习学会熟练运用公式进行一些生物分离过程的计算，加深对生物分离过程基本原理的理解，并学会正确选择各种分离设备的型号，使学生能顺利学习后续如发酵工厂设计等专业课，提高自学与更新本专业知识的能力。

二）教学重点和难点（二）教学重点和难点本课程教学重点为不溶物的去除、提取、分离与精制的原理与方法，以及每种方法的适用对象，这些方法在科研与生产实践中的实际应用本课程教学难点为对重要的公式的推导，明确公式的物理意义，运用公式进行生物分离过程的计算三）总学时（三）总学时72 学时（四）学分（四）学分4 学分（五）开课学期（五）开课学期三年级上学期二、大纲内容和学时分配二、大纲内容和学时分配（一）教学内容（一）教学内容绪论（2 学时）1. 生物分离工程的历史及应用2. 生物分离过程的特点基本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重 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本章作业：1、生物分离工程在生物技术中的地位？2、生物分离工程的特点是什么？3、生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？4、在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？第一部分 不溶物的去除第一章 过滤（8 学时）1. 过滤的基本概念过滤前物料的预处理方法、关于过滤过程的基本理论及方法、理想不可压缩滤饼及可压缩滤饼过滤过程方程。

2. 连续旋转式真空抽滤机的操作原理连续旋转式真空抽滤过程的三个步骤即滤饼的形成、滤饼的洗涤、滤饼的去除过程的分析与计算3. 过滤的设备及其结构过滤设备的分类、设备的选择、过滤介质的特征以及典型过滤设备的种类和结构基本要求：掌握过滤前物料预处理的基本方法，过滤的基本理论及相关方程，了解连续旋转式真空抽滤机的操作原理与过程，以及过滤设备的基本结构及选择原则重 点：准确理解过滤的基本理论及相关方程、过滤设备的基本结构与选型难 点：理想不可压缩滤饼和可压缩滤饼过滤过程的相关计算方程本章作业：1、何谓过滤2、过滤的基本形式3、凝聚和絮凝的区别4、常用的絮凝剂有哪些5、过滤设备分类6、常用过滤设备及其特点第二章 离心与沉降（8 学时）1. 颗粒的沉降2. 重力沉降式液固分离设备重力沉降式分离设备的种类、特点及结构3. 离心式沉降分离设备及其原理离心式沉降分离设备的分类、分离原理与计算4. 离心分离过程的放大5. 离心过滤分离过程分析及其设备离心过滤分离过程的分析计算，过滤设备的分类、结构及特点基本要求：掌握颗粒沉降的计算，了解各种分离沉降设备的种类、结构和原理，离心分离过程的放大方法，掌握典型沉降设备的相关计算。

重 点： 颗粒沉降的计算，典型沉降设备的原理和相关计算难 点：Stocks 沉降公式，管式离心机及蝶片式分离机的有关计算本章作业：1、何谓沉降2、沉降与离心的异同3、沉降与离心的速度方程4、离心设备可分为哪两大类5、常用的离心沉降设备有哪些6、常用的离心过滤设备有哪些第三章 细胞破碎（8 学时）1. 细胞壁2. 化学破碎法化学破碎的方法及原理3. 机械破碎4. 其他破碎方法基本要求：了解细胞壁的结构、各种细胞破碎方法的原理和特点重 点：原核细胞的细胞壁结构，化学破碎法难 点：各种破碎方法的比较，渗透压的计算第二部分 生化、微生物产品的分离本章作业：1、简述细胞破碎的意义2、细胞破碎方法的大致分类3、渗透压的计算方法第四章 萃取（8 学时）1 萃取分离原理 2 单级萃取和多级萃取过程3 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4 液-液萃取设备与流程5 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6 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7 双水相萃取双水相萃取的原理、影响因素及应用8 反微团萃取基本要求：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。

重 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本章作业：1、什么是萃取过程？2、液－液萃取从机理上分析可分为哪两类？3、常见物理萃取体系由那些构成要素？4、何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？5、何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？6、何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？7、反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理第五章 吸附及离子交换（8 学时）1 吸附的有关概念吸附类型、常用吸附剂、吸附等温线2 亲和吸附亲和吸附的原理、特点、载体及吸附的影响因素3 间歇吸附与连续搅拌吸附Langmuir 吸附等温线、操作方程 4 固定床吸附过程分析动力学方程及解析5 离子交换基本概念、分类、分离原理及相关设备基本要求：了解吸附的基本概念，掌握各种吸附过程的原理、特点重 点：吸附等温线，影响吸附的因素，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。

本章作业：1、P223 第一题，第二题2、影响吸附的主要因素？3、亲和吸附的原理和特点是什么？4、常用的离子交换树脂类型有哪些？5、影响离子交换速度的因素有哪些？6、用于蛋白质提取分离的离子交换剂有哪些哪些特殊要求，主要有哪几类？第三部分 生化、微生物产品的纯化第六章 色谱分离（6 学时）1 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2 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3 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、共价作用色谱基本要求：掌握色谱分离法的分类和基本概念，了解常用色谱分离方法的基本原理及应用重 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本章作业：1、色谱方法共分几类？常用的蛋白质分离方法有哪些？并简述其原理2、 何为理论塔板高度和理论塔板数？如何计算？3、 简述高效反相液相色谱的工作原理？4、 试分析 HPLC 和 HIC 技术的异同第七章 沉析（6 学时）1 盐析原理、影响因素、用盐的选择2 有机溶剂沉析原理、影响因素、溶剂的选择。

3 等电点沉析法原理、操作4 其他沉析法5 大规模沉析基本要求：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本章作业：（1）常用的蛋白质沉淀方法有哪些？（2）影响盐析的主要因素有哪些？（3）何谓中性盐的饱和度？盐析操作中，中性盐的用量（40% 硫酸铵饱和度）如何计算？第八章 膜分离和电泳（6 学时）1 基本概念常用滤膜、渗透压2 膜分离和电泳过程的传质动力学3 超滤4 电泳5 电渗析过程及装置基本要求：了解膜分离和电泳的有关概念、各种膜分离装置，掌握超滤和电泳的传质方程和相关计算重 点：超滤和电泳的传质方程和相关计算，超滤膜的选择，超滤过程分析难 点：超滤和电泳的传质方程和相关计算，超滤过程分析本章作业：1、 何谓膜分离？2、 膜分离的种类3、 何谓反渗透？4、 常用的膜分离组件有哪些？5、 何谓电泳？6、 常规 PAGE 和 SDS PAGE 电泳有何异同？7、 何谓双相电泳？第四部分 生化、微生物产品的精制第九章 结晶（6 学时）1 结晶过程的分析Kelvin 公式，过饱和溶解度曲线2 过饱和溶液的形成3 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4 晶体的纯度及大小分布5 间歇结晶过程分析6 提高晶体质量的方法基本要求：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。

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，本章作业：1、结晶操作的原理是什么？2、绘制饱和温度曲线和过饱和温度曲线，并标明稳定区、亚稳定区和不稳定区第十章 干燥（6 学时）1 基本概念结合水，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基本要求：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本章作业：1、什么是干燥？2、干燥的基本流程是什么？3、物料中所含水分的种类有哪些？除去的难易程度如何？4、平衡水分和自由水分的概念？5、了解干燥曲线，并结合干燥速率曲线说明什么是恒速干燥阶段？什么是降速干燥阶段？6、常用的干燥设备有哪些（二）课时分配表（二）课时分配表章章绪论绪论一一二二三三四四五五六六七七八八九九十十合计合计课时课时2888886666672三、教材及参考书目：三、教材及参考书目：（一）教材：（一）教材：《生化分离技术》第二版，于文国、卞进发主编，化学工业出版社，2010（二）参考书目：（二）参考书目：生物工业下游技术，毛忠贵主编，轻工出版社， 1999新生物工艺学（下） ，俞俊棠主编，化学工业出版社， 2002生物工程下游技术，刘国诠等编著，化学工业出版社 ，1994生物分离工程孙彦编著， 化学工业出版社， 1999。