[生化分离技术]教学大纲

《生化分离技术》教学大纲

一、课程性质与教学目的

1．课程性质

《生化分离技术》是生物工程专业基础课，在第六学期开设。该课程是在学习完《生物化学》、《化工原理》等课程后开设的一门专业基础课。生化分离技术是生物工程的重要分支，又与生化反应工程相关联，是从发酵液、酶反应液或动植物细胞培养液中将生化产物分离、提取并精制的一门工程学科，是生物技术转化为生产力必不可少的重要环节。

2．教学目的

开设这门课的目的在于使学生了解生化分离过程的本质及其变化规律，学习使分离过程与设备设计、放大与操作等方面获得最佳化的方法，为毕业设计（毕业论文）等教学环节打下良好的基础。

二、课程的基本要求

1．学习生物物质、特别是那些不稳定的生物活性大分子的分离技术和理论。

2．掌握生物生化分离过程中各单元操作的基本原理和操作方法。

3．了解最新分离技术的研究进展。

三、教学内容

第一章 绪 论

教学目的和要求

1．了解生物技术下游加工过程的特点及其重要性，生化分离过程的一般步骤和单元操作，了解生物技术下游加工过程的发展动向。

2． 介绍本课程的学习内容和学习方法。

本章思考题

1．生化产品的分离特点

2．生化产品分离的一般步骤

3．生化产品的类型、特点及常用的单元操作

第二章 发酵液的预处理和固液分离

教学目的和要求

1．了解发酵液的基本特性、预处理方法固液分离方法。

2．学习细胞的破碎方法，细胞壁的结构特点。

第一节 发酵液的预处理和固液分离

第二节 细胞破碎

本章思考题

1．发酵液的预处理方法及固液分离方法

2．常用细胞破碎方法的原理、特点及适用性

3．举例说明采用多种破碎方法相结合提高破碎率的机理

4．破碎技术与上、下游过程相结合提高破碎率的机理

第三章 提取

教学目的和要求

1．了解生化产品一般常用的初步分离方法。

2．掌握各种提取方法的单元操作。

第一节 沉淀

1．盐析沉淀

2．等电点沉淀

3．有机溶剂沉淀

4．其它沉淀法

第二节 萃取

1．弱电解质的萃取和化学萃取

2．双水相萃取

3．液膜萃取

4．反胶团萃取

5．超临界流体萃取

第三节 膜分离

1．各种膜分离方法及其原理

2．膜的操作特性

3．膜的污染与清洗

第四节 吸附和离子交换

1．吸附剂与离子交换剂

2．吸附平衡

3．固定床吸附操作

4．其它吸附操作

本章思考题及练习题

1． 什么是β沉淀? 什么是Ks 沉淀? 蛋白质盐析沉淀后如何去除 盐分? 有机溶剂做沉淀剂的优缺点。

2． 对弱电解质的萃取，如何控制pH 值? 常用的双水相体系有哪 两种? 各有何优缺点? SC-CO2为何有较好的物质萃取能力? SC-CO2的萃取工作区为何通常选在临界点附近?

3． 膜的分类方法，常用的膜组件形式及优缺点? 什么是膜的浓差极化? 膜污染? 如何预防膜污染? 膜的清洗方法?

4．工业常用四大吸附剂? 可吸附组分? 离子交换树脂的分类及命名。离子交换树脂的预处理方法，装柱及过程操作方法。常用三种吸附等温线? 优惠型吸附? 非优惠型吸附? 六种吸附操作方法的优缺点及适用场合? 固定床的穿透曲线? 影响穿透曲线形状的因素?

5．习题： P103：5，6，10；P130：1，2，4；P160：5

第四章 纯化

教学目的和要求

1．了解生化产品常用的纯化方法。

2．学习纯化操作方法。

第一节 层析

1．层析原理与分类

2．凝胶过滤层析

3．离子交换层析

4．疏水性相互作用层析

5．其它层析方法

第二节 电泳

1．凝胶电泳

2．等电点聚焦

3．毛细管电泳

本章思考题

1．按机理分类的层析方法有哪些? 机理? 各自适宜的洗脱方法及

特点? Sephadex G-15，Sepharose 4B的名称，如何利用凝胶过滤法测量大分子物质的分子量?

2．习题：P192：4，5；

第五章 精制

第一节 结晶

1．结晶原理

2．结晶器

3．结晶操作及其应用

第二节 干燥

1．干燥过程

2．干燥设备及其应用

本章思考题

1． 由溶解度曲线、第1、2溶解度曲线所分割出的四个区域名称及各区域的特点。在那个区域加晶种较好? 什么叫初级成核? 次级成核? 粒度大小与溶解度的关系?

2．干燥传热方式有哪几种? 常用干燥设备的特点及其适用场合?

四、参考书目

1. 生物分离工程，孙彦，化学工业出版社，1998.10

2. 生化分离工程，严希康，化学工业出版社，2001.2

3. Bioseparations: Downstream Processing for Biotechnology，Better P A, Cussler E L, Hu W-s. New York: John Wiley﹠Sons Inc., 1998

五、学时分配