生物工程下游技术教学大纲.doc

《生物工程下游技术》课程教学大纲一、 课程说明（一）开课对象：生物技术与应用专业（二）课程性质：《生物工程下游技术》课程是生物工程等专业学生的专业必修课程它着重介绍从工程菌或工程细胞的大规模培养一直到产品的分离纯化、质量监测所需要的一系列单元操作技术，是结合重多分离、纯化和产品检测的综合技术，具有很高的实践性三）课程目的：《生物工程设备》课程的任务主要是在于从生物工程下游技术的角度，归纳、阐述现有发酵工业和新兴的正在发展中的生物技术产品的提取、分离、纯化、精制加工等技术的科学本质、原理、方法、规律及发展趋势，和相互之间的关系等通过本课程的学习，使学生掌握生物工程产品下游制造技术的科学本质，理解、掌握传统技术基础，接受新概念、新知识、新技术，为今后的科学研究、技术开发和工程应用作好相应的知识和技术准备四）课程的基本原则：1、理论与实践相结合的原则 2、传统教学与现代教学相结合的原则3、教师教与学生学相结合的原则 （五）学时数、学分数及学时数具体分配：学时数：64学分数：4学时数具体分配：章（节）教学内容总时数理论时数实践时数绪论绪论22第一章下游技术的理论基础44第二章发酵液预处理642第三章微生物细胞破碎422第四章溶剂萃取和浸取 642第五章超临界流体萃取642第六章双水相萃取技术532第七章反胶团萃取532第八章膜分离过程642第九章膜液分离642第十章离子交换法642第十一章色谱分离642期终复习22总计644420（六）教学方法和教学方法建议：课堂授课：本课程采用课堂教学与实验教学相结合的方法，针对不同的内容采用不同的教学方法。

要求学生课前认真预习，教师认真备课，要有备课笔记，上课时合理运用多媒体教学课后习题：根据每章内容都留有课后作业，并每次均由老师批发并给出成绩，及时反馈教学信息七）考核方式和成绩记载说明：理论考试为闭卷作业/平时学习：30 % ，考试成绩占:70 %实验成绩采用考查法进行考核二、课程内容纲要与各章的基本要求绪论教学目标：掌握生物工程下游技术的一般工艺过程；理解生物工程下游技术的发展历程，了解生物工程下游技术的发展动态教学重点、难点：重点：生物工程下游技术的一般工艺过程教学时数：2教学内容：第一节 生物工业下游技术的工作领域一、技术范畴二、生物工程下游技术的发展历程第二节 生物工程下游技术的一般工艺过程一、原料及产品特性二、下游技术的一般工艺过程第三节 生物工业下游技术的发展动态一、传统分离技术的提高和完善二、新技术的研究和开发三、清洁生产第一章 下游技术的理论基础教学目标：掌握下游技术的理论基础掌握物理学过程中平衡论的主要内容，理解平衡、非平衡、拟平衡过程的区别；理解化学过程中化学分子间的相互识别及识别机理，分子间的相互作用和化学反应；理解生物分离过程的特异性相互作用及作用方式教学重点、难点：重点：下游技术的理论基础；平衡论的主要内容；化学分子间的相互识别及识别机理，分子间的相互作用和化学反应。

难点：平衡论的主要内容；化学分子间的相互识别及识别机理，分子间的相互作用和化学反应教学时数：4教学内容：第一节 下游技术中的物理学过程一、基础物性二、物理学过程分类三、平衡论及各种平衡关系四、传递现象及传递方式第二节 下游技术中的化学过程一、化学分子识别机理及相互作用二、下游技术中的化学反应第三节 下游技术中的生物学过程一、生物特异性相互作用机理，作用方式和影响因素二、亲和色谱第二章 发酵液预处理教学目标：了解发酵液进行预处理的目的，掌握具体的改善发酵液过滤特性的处理方法掌握发酵液中高价无机离子和杂蛋白质的去除方法理解固液分离的方法，设备以及各分离设备的类型，分离原理和分离适用范围教学重点、难点：重点：改善发酵液过滤特性的处理方法；发酵液中高价无机离子和杂蛋白质的去除方法；固液分离的方法，设备，分离设备的类型，分离原理和分离适用范围难点：高价无机离子和杂蛋白质的去除方法；固液分离的原理、方法与应用教学时数：4教学内容：第一节 发酵液过滤特性的改变一、发酵液的特性二、改善发酵液过滤特性的方法第二节 发酵液的相对纯化一、发酵液的杂质对提取精制的影响二、高价无机离子的去除方法三、杂蛋白质的去除方法第三节 固液分离工程及设备一、固液分离方法的种类二、离心分离的原理三、离心分离各种类型的设备，分离适用范围和分离原理四、过滤操作的种类五、常用的过滤设备类型和工作机理六、错流过滤原理七、错流过滤应用八、其他固液分离方法 第三章 微生物细胞破碎教学目标： 理解微生物细胞壁的组成与结构，能区分G+菌、G—菌以及酵母菌细胞壁的差别。

掌握微生物细胞破碎的原理，具体的破碎方法以及不同破碎方法各自的原理及适用范围理解细胞破壁应注意的问题掌握破碎率的测定方法，了解细胞破碎的发展动态教学重点、难点：重点：细胞壁的组成与结构；细胞破碎的常用方法及适用范围；破碎率的测定难点：细胞破碎的常用方法及适用范围教学时数：2教学内容：第一节 细胞壁的组成与结构一、细胞壁和细胞膜的组成和各自的作用二、细菌，酵母菌，霉菌的细胞壁结构三、细胞壁结构和细胞破碎第二节 常用破碎方法一、细胞破碎方法分类二、机械破碎方法原理三、不同类型机械破碎设备四、细胞机械破碎影响因素五 、非机械破碎方法种类六 、不同细胞破碎方法适用范围七、不同细胞破碎方法各自优缺点八、其他破碎方法第三节 破碎率的测定与破碎技术的研究方向一、破碎率的测定方法二、破碎技术的研究方向 第四章 溶剂萃取和浸取 教学目标：掌握溶剂萃取法分离机制，溶剂萃取中的基本概念了解溶剂萃取基础上发展起来的新型萃取技术理解工业萃取方式及过程计算掌握乳化和去乳化概念和过程了解萃取设备理解浸取基本概念，步骤，理论基础和扩散机理教学重点、难点：重点：萃取法分离机制，溶剂萃取中的基本概念；工业萃取方式及过程计算；乳化和去乳化概念和过程；理解浸取基本概念，步骤，理论基础和扩散机理。

难点：萃取的原则和选用；浸取的原理和选择教学时数：4教学内容：第一节 溶剂萃取一、溶剂萃取过程的理论基础二、基本概念三、相似相溶原理四、溶解过程五、溶剂的互溶性规律六、溶剂萃取溶剂的选择七、分配定律和分配因数八、溶剂萃取水相条件的影响九、工业萃取方式十、不同工业萃取方式过程计算十一、乳化和去乳化概念和过程十二、萃取设备简介第二节 浸取一、基本概念二、浸取过程三、费克定律四、不同介质中的分子扩散五、相平衡六、溶剂选择原理 第五章 超临界流体萃取教学目标：掌握超临界流体萃取中相关概念，了解超临界流体萃取技术在工业上的应用掌握超临界流体萃取的基本原理，超临界流体的性质，超临界流体的选择性，夹带剂的使用，超临界流体萃取的特点掌握超临界流体萃取的基本过程了解超临界流体萃取设备教学重点、难点：重点：超临界流体萃取的基本原理；超临界CO2溶剂特征；超临界CO2萃取；超临界CO2萃取流程难点：超临界流体萃取的基本原理；超临界CO2萃取流程教学时数：2教学内容：第一节 序言一、超临界流体萃取的基本概念二、超临界流体萃取在工业上的应用第二节 超临界流体萃取的基本原理一、癸酸为列说明超临界流体萃取的基本原理二、溶剂气体的临界温度和溶解度之间的关系第三节 超临界CO2溶剂特征一、超临界CO2的相图二、萃取溶剂CO2的性质第四节 超临界CO2萃取一、超临界CO2萃取举例二、拖带剂概念及作用第五节 超临界CO2萃取流程一、咖啡豆中咖啡因萃取二、啤酒花萃取第六节 超临界CO2萃取技术在生物，食品等工业中的应用 第六章 双水相萃取技术教学目标：了解双水相体系的形成。

掌握双水相萃取的基本原理了解影响双水相萃取得率的因素了解双水相萃取技术的应用和双水相萃取技术的进展教学重点、难点：重点：双水相萃取的基本原理；双水相萃取技术的应用难点：双水相萃取的基本原理教学时数：3教学内容：第一节 概述一、双水相萃取的特点二、双水相萃取的基本概念三、双水相萃取现象四、聚合物的不相溶性第二节 双水相分离理论一、双水相形成二、几种典型的双水相系统三、相图四、物质在两相中的分配五、双水相系统中物质分配的影响因素第三节 双水相萃取技术的应用一、酶的提取和纯化二、核酸的分离及纯化第四节 双水相萃取技术的进展 一、廉价双水相体系 二、双水相萃取技术同生物转化相结合 三、双水相萃取技术同膜分离技术相结合 四、双水相萃取技术同亲和层析相结合第七章 反胶团萃取教学目标：掌握反胶束的形成和概念，比较反胶束和正常胶束掌握反胶团的物理化学性质，了解反胶束萃取的基本原理学习反胶团的制备方法理解蛋白质向非极性溶剂中的溶解模型掌握影响反胶束萃取得率的因素了解反胶团萃取在分离工艺中的应用教学重点、难点：重点：反胶束的形成和概念；反胶团的物理化学性质；反胶束萃取的基本原理；反胶束萃取得率的因素难点：蛋白质向非极性溶剂中的溶解模型；反胶束萃取的基本原理；反胶束萃取得率的因素教学时数：3教学内容：第一节 概述一、反胶团的概念二、反胶团的功能三、反胶团的应用方面四、反胶团萃取的优点第二节 反胶团的形成一、反胶团的构造二、反胶团的物理化学性质三、反胶团和正胶团的比较四、反胶团的制备方法第三节 生物活性物质的分离浓缩一、反胶团萃取的原理二、蛋白质向非极性溶剂中的溶解模型三、反胶束萃取蛋白质的影响因素四、AOT/异辛烷体系中立体性、静电性、疏水性相互作用的分离特性和效果第四节 反胶团萃取在分离工艺中的应用分离核糖核酸酶，细胞色素和溶菌酶的混合物流程第八章 膜分离过程教学目标：掌握膜分离的基本概念，基本操作模式。

理解膜分离的特点，膜的分类理解膜分离过程的机理和模型了解膜的性能参数及其中的基本概念，影响膜寿命的因素了解膜组件的结构与特点比较反渗透、纳滤与超滤教学重点、难点：重点：膜分离的基本概念；膜分离过程的基本原理和过程；膜组件的结构和应用难点：膜分离过程的过程和模型教学时数：4教学内容：第一节 概述一、膜的概念二、膜分离的优点第二节 膜和膜分离过程的分类和特性一、膜的分类二、膜分离过程的种类三、膜分离过程的区别和使用范围第三节 膜的基本理论一、膜分离过程的基本传质过程二、膜分离过程的机理三、浓差极化四、膜分离过程的扩散模型五、膜的性能和参数六、膜的性能参数中的基本概念七、膜的使用寿命的影响因素八、膜的使用寿命的影响因素中的基本概念第四节 膜的应用一、膜组件的结构和特点二、各种膜组件性能的比较三、反渗透法膜的基本性。