2010级生物工程下游技术教学大纲

《生物工程下游技术》课程教学大纲课程基本信息课程名称:生物工程下游技术课程编号：051115课程性质：专业必修课课程学时和学分：总学时总学分：3.5理论学时实验学时：20适用专业：生物工程先修课程：生物化学、生物工艺学、发酵工程开课学院（部：生物工程学院 教研室：生物工一、教学目的、要求《生物工程下游技术》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。二、课程主要内容（内容及要求）绪论2学时）工程下游技术的发展动态。主要内容：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、清洁生产重点与难点：重点：生物工程下游技术的一般工艺过程第一章下游技术的理论基础（4学时）目的和要求：主要内容：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、亲和色谱重点与难点：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。学反应。第二章发酵液预处理（4学时）目的和要求：型，分离原理和分离适用范围。主要内容：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二、离心分离的原理四、过滤操作的种类六、错流过滤原理七、错流过滤应用八、其他固液分离方法重点与难点：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。第三章微生物细胞破碎（2学时）目的和要求：理解微生物细胞壁的组成与结构，能区分G+G—主要内容：第一节细胞壁的组成与结构二、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重点与难点：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。第四章溶剂萃取和浸取（4学时）目的和要求：理解浸取基本概念，步骤，理论基础和扩散机理。主要内容：第一节溶剂萃取二、基本概念四、溶解过程五、溶剂的互溶性规律八、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、费克定律五、相平衡重点与难点：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。第五章超临界流体萃取（2学时）目的和要求：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。主要内容：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CO溶剂特征2一、超临界CO2的相图二、萃取溶剂CO2的性质第四节超临界CO萃取2一、超临界CO2二、拖带剂概念及作用第五节超临界CO萃取流程2一、咖啡豆中咖啡因萃取二、啤酒花萃取第六节超临界CO萃取技术在生物，食品等工业中的应用2重点与难点：重点：超临界流体萃取的基本原理；超临界CO溶剂特征；超临界CO萃取；超临界CO2 2 2萃取流程。难点：超临界流体萃取的基本原理；超临界CO萃取流程。2第六章双水相萃取技术（2学时）目的和要求：了解双水相萃取技术的应用和双水相萃取技术的进展。主要内容：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四、双水相萃取技术同亲和层析相结合重点与难点：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。第七章反胶团萃取（2学时）目的和要求：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。主要内容：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重点与难点：萃取得率的因素因素第八章膜分离过程目的和要求：主要内容：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四、超滤法膜的基本性能参数和应用五、微孔过滤的基本性能参数和应用六、纳米过滤的基本性能参数和应用重点与难点：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。第九章液膜分离（3学时）目的和要求：主要内容：第一节概述一、液膜分离的概念二、液膜分离的应用简介三、液膜的分类四、液膜的膜相组成第二节乳化液膜的制备与分离机制一、乳化液膜的制备方法二、乳化液膜的两大分离机制第三节载体载体分类及简要介绍第四节乳化液膜分离技术的工艺流程及其应用一、乳化液膜分离技术的一般工艺流程二、工业规模角度对膜相成分的要求三、破乳化四、乳化液膜分离在工业上的应用六、乳化液膜分离在医学上的应用第五节乳化液膜过程的不利因素一、膜破裂二、膜膨胀的两种机理三、选择性载体的开发重点与难点：及应用。难点：乳化液膜的分离机制，乳化液膜的制备方法；液膜分离和反胶团萃取的异同点。第十章离子交换法目的和要求：类型和特点。主要内容：第一节概述离子交换剂的简介第二节离子交换原理及分类一、离子交换原理二、离子交换树脂分类三、树脂的命名第三节离子交换树脂的理化性能一、基本概念二、离子交换树脂的基本要求第四节离子交换过程的理论基础一、离子交换平衡二、离子交换选择性三、离子交换选择性的影响因素四、离子交换过程第五节离子交换的应用一、离子交换装置二、离子交换树脂的工作过程第六节生化用离子交换剂的特点和种类一、生化用离子交换剂的特点二、生化用离子交换剂的种类重点与难点：用。难点：离子交换装置和离子交换树脂的工作过程及理论。第十一章色谱分离（4学时）目的和要求：色谱，亲和色谱各自的分离原理，特点。主要内容：第一节概述一、色谱分离的概念二、色谱分离的发展历程第二节色谱分离的分类一、按分离机理不同分类三、其他分类方法第三节生物工业中的色谱分离一、色谱分离规模划分二、色谱分离方法的选择三、分析色谱与制备色谱及工业色谱的比较第四节色谱分离的基本原理一、色谱分离的原理示意图二、分配色谱的分配系数三、分配色谱的阻滞因素四、分配色谱的塔板理论五、吸附色谱的典型等温曲线六、凝胶色谱分离原理七、凝胶色谱分离中的概念第五节柱色谱分离法一、层析剂的概念二、层析剂的分类三、层析色谱分离装置五、层析色谱分离的洗脱方法六、径向色谱的原理第六节亲和色谱一、亲和色谱的概念二、亲和色谱的特点三、亲和色谱常用的配基五、常规亲和色谱层析剂的简介六、亲和色谱操作中的洗脱方法重点与难点：重点：分配色谱，吸附色谱，凝胶色谱，层析色谱，亲和色谱各自的分离原理，特点难点：分配色谱，吸附色谱，凝胶色谱，层析色谱，亲和色谱各自的分离原理，特点三、学时分配合计合计36序号章节内容学时数1绪论绪论22第一章下游技术的理论基础43第二章发酵液预处理44第三章微生物细胞破碎25第四章溶剂萃取和浸取46第五章超临界流体萃取27第六章双水相萃取技术28第七章反胶团萃取29第八章膜分离过程310第九章膜液分离311第十章离子交换法412第十一章色谱分离4四、教学环节安排课堂教学：1、教学方法：传统讲授和实践教学相结合2、教学手段：多媒体习题课和课外习题：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。五、课程内实验内容及要求实验名称：凝胶色谱法分离甘油三酯 学时：4目的和要求：通过从粗油中分离甘油三酯，学习运用凝胶色谱法分离油脂中各个成分的方法。实验名称：HPLC法测定羰基化合物 学时目的和要求：通过学习测定羰基化合物，了解高压液相检测的基本原理，掌握高压液相的操作方法。2,42,4365nm）将各个羰基化合物分离并鉴定。实验名称：香菇多糖的分离提取 学时：6目的和要求：了解香菇多糖的理化性质及提取工艺流程，掌握真空浓缩技术。β-1,3-葡聚糖的形式，分子量从几万到几十万不等。利用溶剂萃取技术和真空浓缩方法进行分离提取。实验名称：不同茶叶产物的提取和分离 学时：6目的和要求：了解不同茶叶产物的性质和提取工艺，掌握溶剂萃取技术和离子沉淀方法。等生理功能。茶多酚是一种小分子酚酸类物质，主要以儿茶素