生物分离技术(Biological Separation Technology)

柠檬小子

        课程名：生物分离技术(Biological Separation Technology)  学分：2  学时：32  
课程类别：专业教育基础必修课  
开课学院：水产与生命学院  所属基层教学组织：遗传育种系
曾任课教师：邹曙明(副教授)  
        课程大纲：
一、课程性质与目的
    生物分离技术从动物、植物及微生物发酵体系分离纯化目标产物，是工业生物技术的重要组成部分，发展极为迅速，许多近年来出现的分离技术（如微波萃取技术）已成为工业化应用的重要技术之一。
    生物分离技术发展日新月异，新内容层出不穷。课程的目的是要求学生牢固掌握生物分离技术的基本知识，并且能够掌握和了解生物分离技术的热点课题的现状和未来的发展趋势，包括色谱技术、电泳技术、分子印记技术、外力场萃取技术、固相萃取技术等，为将来生物技术专业的学生从事医药品、天然活性成分分析和制备、食品生物技术、能源生物技术等工业生物技术的工作奠定理论和实践基础。
二、课程简介
    本课程的教学系统而详尽地介绍了生物分离中的一些关键技术，如发酵液预处理和细胞破碎技术、萃取、膜分离、色谱和电泳分离技术。特别是在萃取和色谱技术方面的内容涵盖了双水相萃取、反胶团萃取、亲和技术等新型技术的内容。本课程既着力于技术发展前沿进和趋势的讨论，又兼顾了基础知识和背景的阐述。为学生将来从事相关产品分离方面的科研和开发，以及从事食品、药品和天然活性成分分析、制备领域的工作打下基础。
三、教学内容
第一章  绪论 (2学时)                                                            
第一节 引言
第二节 凝胶过滤的发现历史
第三节 电泳的发展历史
第四节 亲和色谱的发明
教学要求：
掌握生物分离技术发展的历史。重点介绍了当前生物分离技术发展的总趋势和热点领域与方向。
第二章  发酵液预处理 (4学时)                                                
第一节        发酵液杂质的去除
第二节        发酵液处理性能的改善
第三节        絮凝技术
教学要求：
了解发酵液预处理的重要性，掌握发酵液预处理的方法。
1.发酵液杂质的去除，包括去除蛋白质、无机离子以及色素、热原、毒性物质等有机物质；
2.改善发酵液处理性能，主要通过降低发酵液的黏度、调节适宜的pH值和温度、絮凝与凝聚等操作来实现。
3.絮凝技术，主要通过加入絮凝剂来改善发酵液的性能，是预处理的重要方法。
第三章  固液分离技术（2学时）
第一节    过滤                              
第二节    离心
教学要求：
了解和掌握固液分离技术如过滤和离心的基本原理和应用。
1．过滤，重点掌握过滤理论、过滤方法、过滤速率的影响因素、改善过滤性能的方法以及膜过滤的原理。
2．离心，重点掌握离心理论、离心方法、差速离心和区带离心的原理和方法。
第四章 细胞破碎和分离提取技术（2学时）                                                         
第一节  细胞破碎技术
第二节 从发酵液直接分离产物
教学要求：
1.细胞破碎，掌握细胞破碎方法及机理、机械破碎、物理破碎、化学破碎、超临界破碎技术。
2.从发酵液直接分离产物，掌握双水相分离技术、膨胀床分离技术。
第五章  生物产品萃取技术(4学时）                                                               
第一节        双水相萃取
第二节        反胶团萃取
第三节        凝胶萃取
第四节        固相微萃取
第五节        超临界萃取
第六节        超声和微波萃取
第七节        新型萃取技术
教学要求：
    萃取技术是化学工业中普遍采用的分离技术之一，需系统掌握生物产品萃取的技术。
第六章 沉淀和膜分离技术   (4学时）                                                                 
第一节 沉淀分离技术
第二节 膜分离技术
第三节 微滤膜分离
第四节        超滤膜分离技术
第五节        纳滤膜分离技术
教学要求：
    掌握沉淀分离技术、膜分离技术、微滤膜分离、超滤膜分离技术、纳滤膜分离技术等沉淀和膜分离技术。
第七章 色谱原理  (2学时）
第一节 色谱的由来
第二节 色谱的原理和分类
第三节 色谱理论
教学要求：
掌握色谱技术这一重要的分离和分析技术，包括色谱的原理和分类、以及色谱理论。
第八章   常见的生化分离色谱技术  (2学时)                                                
第一节        凝胶色谱
第二节        离子交换色谱
第三节        正、反相色谱
教学要求：
掌握常见的生化分离色谱技术，包括凝胶色谱、离子交换色谱和正、反相色谱。
第九章 亲和色谱  (2学时)                                                
第一节        亲和分离技术概论
第二节 亲和色谱分离技术
教学要求：
掌握亲和分离技术的原理、方法及应用。
第十章 亲和分离技术  (2学时）
第一节        亲和膜分离技术
第二节        亲和萃取
第三节        亲和沉淀分离技术
第四节        分子印迹分离技术
教学要求：
掌握亲和膜分离技术、亲和萃取技术、亲和沉淀技术、亲和过滤技术、亲和电泳技术等。
第十一章  电泳分离技术  （2学时）
第一节        电泳分离技术概述
第二节        凝胶电泳
第三节        等电聚焦
第四节        毛细管电泳
第五节        制备电泳综述
教学要求：
掌握凝胶电泳的原理、方法及应用。
掌握等电聚焦的原理、方法及应用。
掌握毛细管电泳的原理、方法及应用。
第十二章  基因重组蛋白包涵体的分离和复性  (2学时）   
第一节        重组蛋白的生产
第二节        包涵体的分离纯化和蛋白质复性
第三节        重组蛋白的分离纯化
教学要求：
掌握基因重组蛋白包涵体的分离和复性的方法及应用。

四、教学基本要求
    授课教师在课堂上应对生物分离技术的基本概念、规律、原理和方法进行必要的讲授。按照教学内容进行详细讲授每章的重点、难点内容；讲授中应注意联系当前生物分离技术发展的前沿问题展开讨论，启迪学生的思维，加深学生对有关概念、理论等内容的理解，弥补教材落后于科学发展的一些问题。

五、教学方法
    本课程作为大班授课，主要以教师讲述为主。
    本课程采用的教学媒体主要有：文字教材（主要是潭天伟的教材）、专业期刊（包括生物工程学报、发酵工业、工业微生物等）以及网上辅导（主要采用幻幻学苑、E-MAIL和QQ交流等形式）。
    考试主要采用闭卷方式，考试范围应涵盖所有讲授及自学的内容，考试内容应能客观反映出学生对本门课程主要概念的记忆、掌握程度，对有关理论的理解、掌握及综合运用能力。
    总评成绩：课程讨论（课外作业）占30%，期末闭卷考试占70%。
六、参考教材和阅读书目
《Pocket guide to biotechnology and genetic engineering》，2006（第2版），罗尔夫•施密德著，李慎涛等译，北京：科学出版社。
《中国生物产业发展报告》，国家发改委和中国生物工程学会编写，北京：化学工业出版社。
七、本课程与其它课程的联系与分工
    联系：生物分离技术作为现代工业生物技术和实验生物学的基本技术。它建立在分子生物学、微生物和生物化学的基础上，作为发酵工业、食品、医药和化工的基础学科。现代生物分离技术的主要任务是用现代产品分离的理论和方法研究获得功能产品，造福人类。
   分工：由于广泛的学科交叉，生物分离技术虽然范围广阔，却不能像有些学科那样再划分一些分支学科。