《生物分离技术》教学大纲

《生物分离技术》教学大纲
课程编号：0241005课程性质：专业特色课
学时/学分：32/2适用专业：生物工程；生物制药
一、课程简介
《生物分离技术》是一门研究生物分离过程基本原理及规律的学科，是生物工程专业中的一门重要的技术基础课程。

生物分离技术主要研究生化工程中生物制品的分离和纯化，课程主要讲授传质与生化分离工程的原理和应用，以及生化分离过程中一些主要的分离单元操作和分离工程领域的研究进展及其动态。

《生物分离技术》的教学内容，以不溶物去除、粗分离、纯化和精制的四个阶段来展示生物分离过程的基本原理与应用实践，主要教学内容涉及发酵液的预处理、细胞破碎、萃取法、离子交换法、吸附法、层析分离法、膜分离法、结晶和干燥等单元操作原理及其在生物工程技术领域的应用。

Bioseparation Technology is a course related to the basic principles and rules of bio-separation processes,which is a fundamental course for the students of bioengineering.Bioseparation technology mainly focus on separation and purification of bioproducts from bioprocesses.This course covers theories related to bioseparation engineering and its applications,unit operations, and recent advances in bioseparation engineering area.
The content of Bioseparation Technology includes four parties,such as removal of insoluble substances,crude separation,purification and refining.All of them demonstrate the details of bioseparation process and its application practices,including pretreatment of fermentation broth, cell disruption,solvent extraction,ion exchange,adsorption,chromatography,membrane separation,crystallization and drying unit operation.
二、教学目的与要求
课程的目的通过理论学习，扩大学生对生物分离技术的认识，培养生物提取和分离方面具有一定工程知识的生物工程技术专业人才。

本课程的要求是：从生物分离技术的单元操作工程化角度出发，掌握生物分离技术的基本原理、工艺过程和应用特点，培养生物分离下游过程方面的技能。

三、教学重点与难点
第一章下游加工过程概论
地位作用、特点、一般流程和单元操作、发展趋势。

介绍生物分离技术与工业生物分离领域中应用的最新技术、装备，以及对生物产品形成产业化的推动效果。

第二章发酵液的预处理和固液分离方法
发酵液的预处理、发酵液的过滤。

第三章微生物细胞的破碎
细胞壁的组成和结构、破碎技术、破碎率的测定。

第四章沉淀法
盐析、等电点沉淀、有机溶剂沉淀法、非离子型聚合物沉淀法、聚电解质沉淀法、金属离子沉淀法的分离机理和应用对象。

第五章膜分离过程
分类和定义、膜的制造、分离机理、表征参数、传递理论、影响因素、膜污染、设备及操作方式、膜的应用。

第六章溶剂萃取法
分配定律、溶剂选择、水相影响、乳化、去乳化、萃取方式和计算。

第七章两水相萃取法
两水相形成、相图与分配理论、影响分配参数、应用、亲和萃取。

第八章离子交换法
基本概念、树脂分类、命名、树脂合成；
树脂理化性能与测定、交换过程理论基础、交换过程选择性、大网格离子交换树脂、偶极离子吸附、软水和无盐水的制备、提取蛋白质；
离子交换膜和电渗析技术的作用原理。

第九章吸附法
吸附过程理论基础、大网格聚合物吸附剂。

第十章色层分离法
基本概念与分类、柱色层装置与操作、吸附色层分离法；
离子交换色层分离法、亲和色层分离法、分配色层分离法、凝胶过滤法、电泳法的作用机理和应用；
纸色层分离法、薄层色层分离法的操作。

第十一章结晶法
结晶过程实质、过饱和溶液形成、结晶过程、晶体质量。

四、教学方法与手段
多媒体（PPT）课件的教学，课件为配合文字和彩色图表的系统性课件。

配以课堂讨论。

五、教学内容、目标与学时分配
章节教学内容教学目标
（对知识和能力理解、掌握、了解等要求进行描述）
学时
分配
第一章生物分离技术概论
第一节生物分离技术在生物技术中的地位第二节生物分离技术的特点
第三节生物分离技术的一般流程和单元操作.掌握生物分离技术的定义，理解生物分离技术的特点，了解生物分离技术的发展史，生物分离技术在生物技
术中的地位。

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创新创业教育介绍生物分离技术与工业生物分离领域中应用的最新
技术、装备，以及对生物产品形成产业化的推动效果。

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第二章发酵液的预处理和固液分离方法掌握发酵液的预处理方法，固液分离的方法，凝聚与2
第一节发酵液的预处理
第二节发酵液的过滤
第三节固-液分离设备的选择絮凝的原理，过滤的基本形式，理解达西定律和过滤设备的分类，了解常用过滤设备及其特点，常用的絮凝剂。

第三章微生物细胞的破碎
第一节细胞壁的组成和结构第二节微生物细胞的破碎技术第三节细胞破碎率的测定掌握细胞破碎的方法及其原理，渗透压的计算方法，
理解细胞的组成与结构，了解细胞破碎的意义，常用
的细胞破碎的设备，细胞破碎率的测定。

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第四章沉淀法第一节盐析法
第二节等电点沉淀法
第三节有机溶剂沉淀法
第四节非离子型聚合物沉淀法第五节聚电解质沉淀法
第六节金属离子沉淀法掌握沉析、盐析、有机溶剂沉淀、等电点沉淀的原理，理解不同沉析方法的影响因素。

了解常用沉析的试剂
以及其他的沉析方法。

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第五章膜分离过程第一节分类和定义第二节膜的制造
第三节分离机理
第四节表征膜性能的参数
第五节传递理论
第六节影响超滤速度的各种因素第七节膜的污染
第八节超滤器的型式和适用范围第九节操作方式
第十节膜过程的应用掌握膜分离的概念、膜的分类，膜分离的基本原理，
理解膜分离的传递理论，膜分离过程的影响因素，了
解膜的材制及制造过程，表征膜性能的参数以及不同
的膜分离设备。

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第六章溶剂萃取法
第一节分配定律
第二节溶剂的选择
第三节水相条件的影响
第四节乳化与去乳化
第五节萃取方式和理论收率的计算掌握萃取过程的概念，分配定律，液-液萃取的分类，溶剂选择，萃取方式与理论收率计算，理解反渗透原
理及条件，超临界流体萃取，了解乳化与去乳化过程，以及常用的萃取设备。

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第七章两水相萃取法第一节两水相的形成
第二节相图
第三节分配理论
第四节影响分配的参数第五节应用
第六节亲和萃取掌握双水相形成的原理，分配理论以及影响分配系数
的因素，理解双水相相图的构成，常用双水相体系，
了解双水相的应用及亲和萃取过程。

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第八章离子交换法
第一节基本概念
第二节离子交换树脂的合成
第三节离子交换树脂的理化性能和测定方法
第四节离子交换过程的理论基础
第五节离子交换过程的选择性
第六节大网格离子交换树脂
第七节偶极离子吸附
第八节树脂和操作条件的选择及应用举例第九节软水和无盐水的制备
第十节离子交换法提取蛋白质掌握离子交换的基本概念，离子交换过程的理论基础，选择性及影响因素，理解离子交换树脂理化性质，蛋
白质离子交换以及离子交换的操作，软水及无盐水的
制备，了解离子交换树脂的制备，离子交换的应用及
常用离子交换设备，离子交换膜及电渗析技术。

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第十一节离子交换膜和电渗析技术
第九章吸附法
第一节吸附过程的理论基础第二节大网格聚合物吸附剂掌握吸附过程的理论基础，吸附力的本质，等温吸附
线及其方程，理解吸附的类型及其区别，吸附单元操作，吸附过程的影响因素，了解常用吸附剂，亲和吸
附作用机理。

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第十章色层分离法
第一节色层分离法的分类
第二节色层分离法的基本概念第三节色层分离法的装置和操作
第四节吸附色层分离法
第五节离子交换色层分离法第六节生物亲和色层分离法第七节分配色层分离法
第八节凝胶过滤法
第九节电泳法
第十节纸色层分离法
第十一节薄层色层分离法掌握色谱分离基础概念，基本色谱法的原理，凝胶色谱、离子交换色谱、疏水色谱，理解蛋白质常用的色
谱方法以及常用设备，了解电泳、纸色谱、薄层色谱法。

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第十一章结晶法
第一节结晶过程的实质
第二节过饱和溶液的形成第三节晶核的形成
第四节晶体的生长
第五节提高晶体质量的途径掌握结晶过程的实质，过饱和溶液的形成，理解晶核
形成和晶体生长，结晶动力学与热力学，了解间歇结
晶与连续结晶过程，常用的结晶设备，结晶的应用。

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六、考核方式及成绩评定
1.考核方式：闭卷
2.成绩评定：过程性评价与终结性评价相结合。

过程性评价的依据是学生的出勤率、课堂交流与讨论表现等。

平时成绩所占比例为10%-30%，期末考试成绩所占比例为70%-90%。

七、教材与参考资料
1.教材：
《新编生物工艺学》下册，俞俊棠等，化学工业出版社
2.参考资料：
《生物分离原理及技术》，欧阳平凯，化学工业出版社。