生物分離工程教學(xué)大綱

《生物分離工程》教學(xué)大綱課程名稱：《生物分離工程》BioseparationEngineering課程性質(zhì):必修合用專業(yè)、年級(jí)：生物工程專業(yè)三年級(jí)開(kāi)課系及教科組：生物工程系生物分離工程教研室學(xué)分?jǐn)?shù)：3總學(xué)時(shí)數(shù)：48規(guī)定先修課程：《生物化學(xué)》、<<物理化學(xué)>>、《化工原理》教材：《新編生物工藝學(xué)》下冊(cè)參考教材：1.曹學(xué)君著，《當(dāng)代生物分離工程》，華東理工大學(xué)出版社，上海，1月嚴(yán)?？抵?，《生化分離工程》，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，2月孫彥著，《生物分離工程》，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，3月歐陽(yáng)平凱，胡永紅著，《生物分離原理及技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，2月譚天偉著，《生物分離技術(shù)》，第二版，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，8月朱志強(qiáng)著，《超臨界流體萃取技術(shù)原理》，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，8月7.IndustrialBioseparations:PrinciplesandPractice，ByDanielForciniti，PublishDate:-12-318.PrinciplesofBioseparationsEngineering，ByRajaGhosh，PublishDate:-10-319BioseparationEngineering:AComprehensiveDspVolumen，Paperback-)，byAjayKumar，AbhishekAwasthi10.ProcessScaleBioseparationsfortheBiopharmaceuticalIndustry，ByAbhinavA.Shukla,MarkR.Etzel,ShishirGadam，PublicationDate:-07-07本課程的地位、作用和任務(wù)：生物分離工程是生物工程專業(yè)重要的專業(yè)必修課，重在培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力與專業(yè)技術(shù)能力。生物產(chǎn)品分離起始材料含有濃度稀，成分復(fù)雜，不穩(wěn)定等特點(diǎn)，而生物產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)定卻很高。這就對(duì)生物分離辦法及工藝提出很高規(guī)定，現(xiàn)有的生物分離辦法涉及生物大分子和小分子的分離純化。生物分離辦法多個(gè)多樣，同一產(chǎn)品可用不同辦法進(jìn)行分離，一種辦法亦可分離多個(gè)產(chǎn)品。對(duì)某一具體的產(chǎn)品，在分離工藝上有多個(gè)選擇。本課程的目的是通過(guò)理論和實(shí)踐訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握分離純化的基本原理，并能在實(shí)踐中加以應(yīng)用，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。課程同時(shí)結(jié)合基本原理適宜向?qū)W生介紹學(xué)術(shù)前沿進(jìn)展，使學(xué)生理解生物分離工程規(guī)?；苫?，極端條件分離及分子水平分離等發(fā)展方向，掌握生物分離工程中出現(xiàn)的新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。教學(xué)基本規(guī)定課程采用多媒體授課，配以恰當(dāng)?shù)陌迨?，適宜補(bǔ)充重要典型及前沿內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)每章過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)掌握與之有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，理解生物分離工程的基本原理，根據(jù)生物產(chǎn)品的具體性質(zhì)，設(shè)計(jì)純化工藝路線，并能提出和解決其中的工程問(wèn)題。三、教學(xué)內(nèi)容緒論（2學(xué)時(shí)）21世紀(jì)生物醫(yī)藥的發(fā)展與展望；2、分離技術(shù)在生物工程中的地位和重要性；3、分離技術(shù)的發(fā)展和我國(guó)的現(xiàn)狀；4、生化物質(zhì)提煉的特殊性；5、純化過(guò)程的工藝流程及單元操作。發(fā)酵液的預(yù)解決和固液分離（4學(xué)時(shí)）1、雜蛋白質(zhì)去除；2、凝聚和絮凝技術(shù)；3、高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除；4、影響固液分離的因素；5、過(guò)濾和離心技術(shù)；6、固液分離技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向；7、全發(fā)酵液的提取。微生物細(xì)胞的破碎（3學(xué)時(shí)）機(jī)械法；2、非機(jī)械法；3、多個(gè)破碎辦法的評(píng)述及選擇根據(jù)；4、基因工程菌發(fā)酵液的前解決辦法。沉淀法（3學(xué)時(shí)）鹽析法；2、等電點(diǎn)沉淀法；3、有機(jī)溶劑沉淀法；4、其它沉淀法。膜分離過(guò)程（6學(xué)時(shí)）膜分離技術(shù)的概論；2、膜透過(guò)機(jī)理；3、傳遞理論；4、膜分離法的應(yīng)用；親和超濾法。有機(jī)溶劑萃取法（4學(xué)時(shí)）熱力學(xué)分派系數(shù)和表觀分派系數(shù)；2、萃取方式和理論收率的計(jì)算；3、影響萃取操作的因素；4、乳化和去乳化；5、工藝實(shí)例討論。兩水相萃取法（4學(xué)時(shí)）基本概念；2、相圖；3、分派理論；4、應(yīng)用；5、親和分派。離子交換法（6學(xué)時(shí)）基本概念及樹(shù)脂分類；2、離子交換樹(shù)脂理化性能和測(cè)定辦法；3、離子交換過(guò)程的理論基礎(chǔ)；4、工藝和操作條件的選擇；5、離子交換法提取蛋白質(zhì)；6、軟水和無(wú)鹽水的配制；7、離子交換膜和電滲析技術(shù)。吸附法（3學(xué)時(shí)）吸附過(guò)程的機(jī)理和類型；2、大網(wǎng)格吸附法提取生化物質(zhì)的工藝條件選擇。色層分離法（8學(xué)時(shí)）基本原理；2、表征差別移動(dòng)的參數(shù)；3、吸附等溫線和色譜峰形；4、吸附、分派和離子交換層析；5、凝膠層析；6、親和層析；7、疏水層析；8、電泳法。（十一）結(jié)晶法（2學(xué)時(shí)）過(guò)飽和溶液的制備；2、晶核的形成；3、晶體的生長(zhǎng)；4、提高晶體質(zhì)量的途徑。（十二）當(dāng)代生物分離工程介紹（3學(xué)時(shí)）四．考核方式：期末閉卷筆試40%+翻譯創(chuàng)新性論文40%+考勤20%?！渡锓蛛x工程》（全英語(yǔ)）教學(xué)大綱課程名稱：《生物分離工程》（全英文）（BioseparationEngineering）課程性質(zhì):必修合用專業(yè)、年級(jí)：生物工程卓越工程師計(jì)劃實(shí)驗(yàn)班開(kāi)課系及教科組：生物工程系生物分離教研室學(xué)分?jǐn)?shù)：3總學(xué)時(shí)數(shù)：48規(guī)定先修課程：《生物化學(xué)》、<<物理化學(xué)>>、<<化工原理>>、<<專業(yè)英語(yǔ)>>教材：BioseparationEngineering，AjayKumar,Abhishek“Awasthi,I.KinternationalPublishingHousePvt.Ltd.,參考書(shū)清單：1.曹學(xué)君著，《當(dāng)代生物分離工程》，華東理工大學(xué)出版社，上海，1月1.嚴(yán)希康著，《生化分離工程》，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，2月2.孫彥著，《生物分離工程》，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，3月3.歐陽(yáng)平凱，胡永紅著，《生物分離原理及技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，2月4.譚天偉著，《生物分離技術(shù)》，第二版，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，8月5.朱志強(qiáng)著，《超臨界流體萃取技術(shù)原理》，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，8月6.IndustrialBioseparations:PrinciplesandPractice，ByDanielForciniti，PublishDate:-12-317.PrinciplesofBioseparationsEngineering，ByRajaGhosh，PublishDate:-10-318ProcessScaleBioseparationsfortheBiopharmaceuticalIndustry，ByAbhinavA.Shukla,MarkR.Etzel,ShishirGadam，PublishedinbyCRCPressTaylor&FrancisGroupPublicationDate:-07-079.ProteinPurification-Principles,HighResolutionMethods,andApplications,3ed,edbyJan-ChsisterJanson,JohnWiley&Sons,Inc.,Hoboken,NewJersey,.本課程的地位、作用和任務(wù)：生物分離工程是生物工程專業(yè)重要的專業(yè)必修課，重在培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力與專業(yè)技術(shù)能力。生物產(chǎn)品分離起始材料含有濃度稀，成分復(fù)雜，不穩(wěn)定等特點(diǎn)，而生物產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)定卻很高。這就對(duì)生物分離辦法及工藝提出很高規(guī)定，現(xiàn)有的生物分離辦法涉及生物大分子和小分子的分離純化。生物分離辦法多個(gè)多樣，同一產(chǎn)品可用不同辦法進(jìn)行分離，一種辦法亦可分離多個(gè)產(chǎn)品。對(duì)某一具體的產(chǎn)品，在分離工藝上有多個(gè)選擇。本課程的目的是通過(guò)理論和實(shí)踐訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握分離純化的基本原理，并能在實(shí)踐中加以應(yīng)用，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。課程同時(shí)結(jié)合基本原理適宜向?qū)W生介紹學(xué)術(shù)前沿進(jìn)展，使學(xué)生理解生物分離工程規(guī)模化，集成化，極端條件分離及分子水平分離等發(fā)展方向，掌握生物分離工程中出現(xiàn)的新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。教學(xué)基本規(guī)定課程采用多媒體授課，配以恰當(dāng)?shù)陌迨?，選用原版英文教材。適宜補(bǔ)充重要典型及前沿內(nèi)容。教師授課采用英文為主，重要難理解概念用中文簡(jiǎn)樸解釋，試卷是全英文，學(xué)生考試試題采用英文答題。學(xué)生在學(xué)習(xí)每章過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)掌握與之有關(guān)的專業(yè)術(shù)語(yǔ)和學(xué)名，理解生物分離工程的基本原理，結(jié)合專業(yè)知識(shí)，根據(jù)生物產(chǎn)品的具體性質(zhì)，設(shè)計(jì)純化工藝路線，并能提出和解決其中的工程問(wèn)題。三、教學(xué)內(nèi)容1．BIOSEPARATIONENGINEERING：ANOVERVIiiW1．1Introduction1．2AdventofBioseparationProcesses1．3WhatisBioseparationsEngineering1．4CommonDesigningStepsforBioseparationProcess1．5ClassificationandNatureofBioseparations1．6UpstreamProcessing1．7DownstreamProcessing1．8BasicConceptExplained1．9AFewCaseStudies1．10TemplateIsolationandPurincationScheme2．CELLDISRUPTION2．1Introduction2．2ReviewofLiterature2．3PrincipleandTheory2．4CellDisruptionMethods3．FILTRATION3．1Introduction3．2Principle3，3FiltrationTheory3，4TypesofFilter3．5FilterAids3，6BatchFiltration3．7ContinuousFiltration3，8CrossFlowFiltration(MembraneFiltration)4．CENTRIFUGATION4．1Introduction4．2HistoryofCentrifugation4．3PrincipleandTheory4．4CoagulationandFlocculation4，5CentrifugeEquipment4．6TypesofRotors4．7TypesofCentrifugalSeparations4．8TypesofCentrifuges4．9SelectionofCentrifugeTubes4．10CommonCentrifugationVocabulary5．PRODUCTISOlATION5．1Introduction5．2TheoryandBasicPrinciple5．3ExtractioninGeneral5．4SuperCriticalFluidExtraction5．5liquid-LiquidExtraction5．6Solid-LiquidExtractiOn5．7SolidBasedSeparations：Adsorption6．PRECIPITATION6．1Introduction6．2ReviewofPrecipitationProcesses6．3PrincipleandTheory6，4PrecipitateFormation6．5TypesofPrecipitation6．6PrecipitationReactors6．7ScaleupofPrecipitation7．CHROMATOGRAPHY7．1WhatisChromatography7．2HowDoesitwork7．3WhyChromatographyissospecial7．4Chromatography—Equipment7．5Chromatography—BasicOperation7.6Chromatography-TheChromatogram7.7Whatinformationcanbeattained?7.8TypesofChromatography7.9DiagramaticalGuidetoVariousChromarographicTechniquesAppendix:High-PerformanceLiquidChromatography(HPLC)8.ELECTROPHORESIS8.1Introduction8.2PrincipleandTheory8.3ElectrophoresisEquipment8.4GelElectrophoresis8.5SDS.6IsoelectricFocusing(IEF)8.7Two-DimensionalGelElectrophoresis8.8PulseFieldGelElectrophoresis(PFGE)8.9ProteinDetectionFollowingElectrophoresis8.10PreparativeElectrophoresis8.11ElectrophoresisofNucleicAcids9.MEMBRANESEPARATIONS9.1Introduction9.2PrinciplesandTheory9.3RequirementofMembranes9.4StructureofMembranes9.5MembraneTypesandtheirPreparation9.6MembraneModules9.7FlowPatternsinMembraneModules9.8MembraneFo