《生物分离工程》教案

山西大同大学
生命科学学院教案
课程名称：生物分离工程实验
教材名称：生物分离工程实验
授课对象：11级生工1班
授课学期：2013-2014第二学期
讲课学时：32
授课教师：张睿、张弘弛
技术职务：讲师
工作单位：生科院生工系
编写时间：2014年4月
审阅意见：
温度t = ℃
编号
H2O
加量/g
(NH4)2SO4
溶液加量纯(NH
4
)2SO4
累计量/g
溶液累
计总量/g
PEG400
质量分
数/%
(NH4)2SO4
质量分数/% /ml/g
1 0.5
2 0.3
3 0.3
4 0.3
5 0.5
6 0.5
7 0.5
注：如果实验室的电子台秤（精确至0.01g)能做到每组一台，也可采用在电子台秤上称取质量的方式来加(NH4)2SO4溶液，这样就不需要通过密度转换，更直观。

五、思考题
（一）预习
1.简述两水相萃取中成相的原因。

2.说明实验数据的每步计算方法。

（二）实验结果和讨论
1.将实验结果列入表格，并作出相图。

2.实验操作中应注意哪些问题？分析试验误差。

生物分离工程教案教案标题：生物分离工程教案教学目标：1. 了解生物分离工程的基本概念和原理。

2. 掌握生物分离工程的常用方法和技术。

3. 能够运用所学知识解决实际生物分离问题。

4. 培养学生的实验设计和科学思维能力。

教学内容：1. 生物分离工程的概述a. 生物分离工程的定义和发展历程b. 生物分离工程在生物技术领域的应用2. 生物分离工程的基本原理a. 色谱技术b. 膜分离技术c. 吸附分离技术d. 离心分离技术e. 电泳分离技术3. 生物分离工程的常用方法和技术a. 凝胶过滤法b. 超滤法c. 离子交换法d. 亲和层析法e. 水相两相分离法4. 生物分离工程的实践应用a. 生物药物的纯化与提纯b. 生物废水处理与资源回收c. 生物酶的分离与纯化d. 生物染料的分离与回收教学方法：1. 教师讲授：通过教师的讲解，介绍生物分离工程的基本概念、原理和应用。

2. 实验演示：展示生物分离工程的常用方法和技术，并解释其操作步骤和实验原理。

3. 小组讨论：组织学生进行小组讨论，探讨生物分离工程在实际问题中的应用和解决方法。

4. 实践操作：安排学生进行实验操作，运用所学知识解决实际生物分离问题。

教学评估：1. 课堂练习：通过课堂练习，检查学生对生物分离工程的理解程度和掌握情况。

2. 实验报告：要求学生完成实验操作并撰写实验报告，评估其实验设计和实验结果分析能力。

3. 问题解答：针对学生在学习过程中遇到的问题，进行个别解答和指导。

教学资源：1. 教材：选择与生物分离工程相关的教材，提供基本理论知识和实验操作指导。

2. 多媒体资料：使用多媒体投影仪展示生物分离工程的原理图、实验演示视频等。

3. 实验设备和材料：提供生物分离工程实验所需的设备和材料，让学生进行实践操作。

教学延伸：1. 参观实验室：组织学生参观生物分离工程相关的实验室，了解实际应用情况。

2. 学术讲座：邀请相关领域的专家进行学术讲座，拓宽学生的知识视野。

《生物分离工程》课程（09123）教学大纲一、课程基本信息（宋体五号加粗）课程中文名称：生物分离工程课程代码：09123学分与学时：52学时，3学分课程性质：专业必修授课对象：生物工程专业（本科）二、课程教学目标与任务《生物分离工程》是为生物工程本科专业学生开设的一门专业必修课，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。

三、学时安排四、课程教学内容与基本要求第一章绪论（2学时）教学目的：了解生物分离工程的特点。

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。

重点与难点：准确理解生物分离过程的特点教学方法：多媒体教学主要内容：一、生物分离工程的历史及其应用二、生物分离工程在生物技术中的地位三、生物分离工程的特点四、生物分离一般步骤第二章生物分离的理论基础（4学时）教学目的：使学生了解生物分离的理论基础基本要求：了解生物分离的基本理论基础，掌握分离效率的评价标准。

重点与难点：分离机理、分离效价的评价标准教学方法：多媒体讲授主要内容：一、分离机理二、分离操作三、分离效价的评价第三章过滤（4学时）教学目的：学习并掌握发酵液过滤的基本理论基本要求：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。

重点与难点：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。

教学方法：多媒体课件教学与课堂讨论相结合主要内容：一、过滤的基本概念二、过滤前物料的前处理1、加热（Heating）——降低液体粘度2、凝聚和絮凝三、影响凝聚作用的主要因素四、絮凝作用五、常用的絮凝剂六、助滤剂七、过滤理论八、连续旋转式过滤机九、过滤设备及其结构十、过滤介质十一、典型的过滤设备1、板框压滤机2、旋转过滤机第四章离心与沉降（4学时）教学目的：掌握离心和沉降的基本原理基本要求：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。

《生物分离工程》教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：201342262、课程名称（中/英文）：生物分离工程/Bioseparation Engineering3、课程类别：专业核心课程4、课程学分：3.05、课程学时：56（其中，授课学时：40；实践环节学时：16）6、开课单位：生物与化学工程学院7、教学对象：生物工程专业8、先修课程：物理化学、化工原理、工业微生物学、生物化学二、课程简介生物分离工程是生物工程专业较为重要的一门专业必修课，重在培养学生的工程应用能力与专业技术能力。

生物产品分离起始原材料具有浓度稀、成分多、不稳定的特点，而生物产品对纯度的要求却很高，这就对生物分离方法及工艺提出了很高的要求。

现有的生物分离方法包括生物大分子和生物小分子的分离纯化。

分离方法多式多样，同一产品可用不同的方法进行分离，一种方法亦可分离多种产品；对某一具体产品，在分离工艺上又有多种选择。

本课程的学习任务是：让学生掌握生物分离纯化过程的基本原理，并能在实践中加以灵活应用，提高分析问题和解决实际问题的能力。

同时结合基本原理适当介绍前沿技术进展，使学生了解生物分离工程规模化、集成化、极端条件分离、分子水平分离等技术动态和发展趋势。

三、课程的教学目的和基本要求教学目的：使学生掌握典型的生物工程产品的提取流程，和生物分离纯化过程常规单元操作方法，以及生物体系分离纯化特点和过程所依据的基本原理，并使学生具有进行生物分离过程的工艺设计、过程放大、有关设备的选型和设计的初步能力。

同时，通过进一步阅读参考资料和完成所列习题，使学生加深对生物分离技术的原理、流程和方法的理解，并对生物分离技术的发展趋势有所了解，为今后从事生物工程相关行业打下良好的技术基础。

基本要求：通过对本课程的系统学习，使学生掌握不同来源（微生物发酵、细胞培养、生物转化、生物催化等）的生物工程产品的常用分离纯化方法，理解针对性的操作方法和工艺要点，牢固建立起“纯度”和“质量”专业意识。

⽣物分离⼯程实验讲义（⽣⼯09）实验⼀⽜乳中酪蛋⽩的提取⼀、实验⽬的1、掌握等电点法提取蛋⽩的基本原理及基本操作；2、掌握双缩脲法测定蛋⽩含量的基本原理及基本操作。

⼆、实验原理酪蛋⽩是乳蛋⽩质中最丰富的⼀类蛋⽩质，约占乳蛋⽩的80~82%，酪蛋⽩不是单⼀的蛋⽩质，是⼀类含磷的复合蛋⽩质混合物，以⼀磷酸酯键与苏氨酸及丝氨酸的羟基相结合。

它还含有胱氨酸和蛋氨酸这两种含硫氨基酸，但不含半胱氨酸。

它在⽜乳中的含量约为35g/L，⽐较稳定，利⽤这⼀性质，可以检测⽜乳中是否掺假。

酪蛋⽩在其等电点时由于静电荷为零，同种电荷间的排斥作⽤消失，溶解度很低，利⽤这⼀性质，经⽜乳调到pH4.6，酪蛋⽩就从⽜乳中分离出来。

酪蛋⽩不溶于⼄醇，这个性质被利⽤来从酪蛋⽩粗制剂中将脂类杂质除去。

在乳制品加⼯或成品中，酪蛋⽩含量是⼀个常需测定的指标。

常⽤于测定酪蛋⽩的⽅法是先将酪蛋⽩在等电点沉淀，再⽤凯⽒定氮法测定。

本实验采⽤双缩脲法测定酪蛋⽩。

其原理为：蛋⽩质含肽键，肽键在碱性溶液中可与铜离⼦形成紫红⾊化合物，在540nm波长处有最⼤吸收，其颜⾊深浅与蛋⽩质浓度成正⽐，⽽与蛋⽩质分⼦量及氨基酸组成⽆关。

三、材料与试剂市售⽜奶10mg/mL酪蛋⽩标准溶液（⽤0.1M NaOH配制）0.1M NaOH溶液、0.2 M pH4.6的HAc－NaAc缓冲液双缩脲试剂：称取硫酸铜（CuSO4·5H2O）1.5 g，加⽔100 mL，加热助溶；另称取酒⽯酸钾钠（NaKC4H4O6·4H2O）6.0g、碘化钾5g溶于500 mL⽔中。

两液混匀后，在搅拌下加⼊10%NaOH 300 mL，后⽤⽔稀释⾄1000 mL，贮存于塑料瓶中。

此液可长期保存，若瓶底出现⿊⾊沉淀则需重新配制。

四、操作步骤1、⽜乳中酪蛋⽩的等电点沉淀⽤量筒量取25 mL⽜乳两份分别置于50 mL 烧杯中，⽔浴加热⾄40℃，在搅拌下慢慢加⼊到已预热⾄40℃的等体积的0.2 M pH 4.6的HAc－NaAc缓冲液中，混匀，冷却静置30 min沉淀酪蛋⽩后，3000 r/min 离⼼15 min，弃上清液，收集沉淀。

《生物分离工程实验》课程教学大纲总学时：24 学 分：1.5理论学时：0 实验学时：24面向专业：生物工程 课程代码：B4100112先开课程：物理化学、化工原理等 课程性质：必修课执笔人：谭海刚 审定人：宫春波 孙庆杰第一部分：实验教学部分一、说明1、本门课程实验的性质任务、目的与要求本实验课程是对理论教学课程的验证，训练学生掌握生物分离工程最基本的操作技能， 了解生物分离的基本知识，加深理解课堂讲授的某些生物分离理论，同时，通过实验培养学 生观察思考、分析问题和解决问题的能力，培养学生实事求是、严肃认真的科学态度以及勤 俭节约、爱护公物的良好作风，为今后的学习和工作打下坚实的基础。

2、本门课程实验项目设置情况实验类型序号 实验名称学时必开选开验证基本操作综合性、设计性内容提要1 微生物细胞的破碎及分离4 √ √啤酒酵母的培养；超声波破壁（高压匀浆破壁或酶法破壁）；计算细胞破碎率。

2 牛奶中酪蛋白的制备及其等电点的测定4 √ √牛奶中酪蛋白的制备——离心去脂法和加热法；酪蛋白等电点的测定。

3 用 PEG/ （NH4） 2SO4双水相体系萃取糖化酶6 √ √不同比例双水相体系提取糖化酶；次碘酸盐法测定糖化酶活力。

4 糖化酶的分离纯化——分子筛层析脱盐6 √ √糖化酶的浸出； 硫酸铵盐析；分子筛层析脱盐；测定糖化酶活力。

5 离子交换树脂总交换容量的测定6 √ √用静态法和动态法测定阴、阳离子交换树脂的总交换容量。

6 氨基酸的分离鉴定——纸层析法4 √ √配制扩展剂和显色剂； 点样；展开；显色；计算 R f 值。

7 酵母 RNA的提取及 4 √ √ 浓盐法、稀碱法提取酵母定性和定量鉴定 ——浓盐法和稀碱 法 RNA；紫外分光光度计测定 酵母 RNA的含量。

8 薄层层析法分离鉴定糖分4 √ √配制扩展剂和显色剂； 制板；点样；展开；显色；计算 Rf值9用超滤技术分离和浓缩碱性蛋白酶 （糖化酶）8 √ √以碱性蛋白酶（糖化酶）粗品为料液超滤，同时进行超滤性能各项指标的研究，包括膜的水通量、截留率、超滤速度随透出液体积而变化的规律。

《生物分离工程》教学大纲课程名称：《生物分离工程》Bioseparation Engineering课程性质: 必修适用专业、年级：生物工程专业三年级开课系及教科组：生物工程系生物分离工程教研室学分数：3总学时数：48要求先修课程：《生物化学》、<<物理化学>> 、《化工原理》教材：《新编生物工艺学》下册参考教材：1. 曹学君著，《现代生物分离工程》，华东理工大学出版社，上海，2007年1月1.严希康著，《生化分离工程》，化学工业出版社，北京，2001年2月2.孙彦著，《生物分离工程》，化学工业出版社，北京，2005年3月3.欧阳平凯，胡永红著，《生物分离原理及技术》，化学工业出版社，北京，2006年2月4.谭天伟著，《生物分离技术》，第二版，化学工业出版社，北京，2007年8月5.朱志强著，《超临界流体萃取技术原理》，化学工业出版社，北京，2001年8月7. Industrial Bioseparations: Principles and Practice，By Daniel Forciniti，Publish Date:2007-12-318. Principles of Bioseparations Engineering，By Raja Ghosh，Publish Date: 2006-10-319 Bioseparation Engineering: A Comprehensive Dsp Volumen，Paperback - 2009)，byAjay Kumar，Abhishek Awasthi10. Process Scale Bioseparations for the Biopharmaceutical Industry，By Abhinav A.Shukla, Mark R. Etzel, Shishir Gadam，Publication Date: 2006-07-07一、本课程的地位、作用和任务：生物分离工程是生物工程专业重要的专业必修课，重在培养学生的工程应用能力与专业技术能力。

《生物成分的分离与测定技术》学历案一、课程目标1、理解生物成分分离与测定的基本概念和重要性。

2、掌握常见的生物成分分离技术，如离心、层析、电泳等。

3、学会使用常见的测定方法对生物成分进行定量分析，如分光光度法、荧光法等。

4、培养学生的实验设计和操作能力，能够根据具体的实验需求选择合适的分离和测定技术。

二、课程内容（一）生物成分分离技术1、离心技术（1）离心的原理：利用离心机旋转产生的离心力，使不同密度的物质分层。

（2）常见离心机的类型：低速离心机、高速离心机、超速离心机。

（3）离心操作的注意事项：平衡样品、选择合适的离心转速和时间。

2、层析技术（1）层析的基本原理：基于混合物中各组分在固定相和流动相之间的分配系数不同而实现分离。

（2）常见的层析类型：凝胶过滤层析、离子交换层析、亲和层析。

（3）层析实验的操作步骤：装柱、平衡、上样、洗脱、收集。

3、电泳技术（1）电泳的工作原理：在电场作用下，带电粒子在介质中发生迁移。

（2）常见的电泳类型：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳。

（3）电泳结果的分析方法：通过染色观察条带的位置和强度。

（二）生物成分测定技术1、分光光度法（1）原理：利用物质对光的吸收特性进行定量分析。

（2）仪器：分光光度计。

（3）应用实例：测定蛋白质浓度、核酸浓度。

2、荧光法（1）原理：某些物质在特定波长的激发光下会发出荧光，通过检测荧光强度进行定量。

（2）特点：灵敏度高，但易受干扰。

（3）应用：测定细胞内某些物质的含量。

3、化学分析法（1）重量法：通过称量物质的质量进行测定。

（2）容量法：通过滴定反应消耗的试剂体积进行计算。

（三）实验设计与综合应用1、实验设计的原则：科学性、可行性、对照性。

2、综合应用实例分析：以某一生物样品中特定成分的分离和测定为例，讲解如何选择合适的技术和方法，并进行实验方案的设计。

三、学习资源1、教材：《生物化学实验技术》、《分子生物学实验指南》。

2、在线课程：相关的慕课、教学视频网站。

生物工程下的生物分离工程实验教学【摘要】为满足社会对应用型人才的需求，对生物项目专业?生物别离项目实验》课程的教学改革进行探索。

通过改革课程内容、改革实验教学伎俩、改革实验教学模式和以科研促教学等方面的改革，培养学生的创新应用能力，调动学生学习的主观能动性，提高教学效果。

【关键词】生物别离项目；应用型人才；教学改革地方高校的办学宗旨是效劳地方，效劳社会，要到达这一目标，应用型人才培养是其保障。

因此我们在日常教学中应不断总结经验，努力提高教学的效果。

在高等教育过程中，实验教学不仅仅只作为理论教学的补充，在应用型人才培养模式下，作为训练学生实践动手能力的实验教学显得更加突出、更加重要，应该受到更多的重视。

而生物项目专业作为新型交叉学科，加强学生的实践创新能力的培养更是迫在眉睫。

生物别离项目通常也称为生物工业下游技术,现阶段已成为整个生物产业技术中的瓶颈技术，其加工过程主要针对生物工业上游生产过程获得的生物原料，对其中某种有效成分进行别离提取、加工并精制，最终使其成为成型产品的应用型技术。

生物别离项目课程作为生物项目专业的必修课程，课程的目的是让学生了解并掌握生物物质别离所依赖的原理、常用的生物物质别离技术、生物别离的各种过程，以及这些别离技术操作过程的关键点和如何保证实验所采用别离工艺水平的先进性，因此该课程实践性强，应用性强，且与生产结合紧密，但从以往的教学效果看，传统方式培养的学生不足创新意识和创新能力，这显然不合乎应用型人才的培养目标，对生物别离项目课程进行项目实践应用的教学改革势在必行。

进行生物别离项目实验教学改革对于培养具有扎实理论知识和实际应用能力的应用型人才具有重要的意义。

经过对现行的生物别离项目实验课存在的问题进行总结，并通过认真细致的思考，尝试提出下列几点倡议，作为普通地方高校生物别离实验课程教学的参考。

1改革课程内容，加强应用能力的培养任何一门课程，其教学内容的设置都尤为重要，实验课程的教学也如此。