生物工程下游技术

生物工程下游技术生物工程下游技术的定义

指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。

实质：是研究如何从混合物中把一种或几种物质分离出来的科学技术。

1.生化工程分离技术

预处理

结晶干燥

离心法：离心过滤、离心沉降、超离心

萃取法：有机溶剂、双水相、液膜、反胶团、超临界

层析法：凝胶过滤层析、反相层析、亲和、疏水相互作用、聚焦、离子交换

膜分离：微滤、超滤、

反渗透、透析、电渗透

2.生物物质常用的分离技术

氨基酸：结晶和离子交换法

蛋白质和多肽：离子交换层析、电泳

糖类：吸附层析

脂质：有机溶剂萃取、超临界流体萃取和层析

抗生素：有机溶剂萃取、离子交换、结晶和吸附层析

3. 生物分离方法的选择与评价

原则：

步聚少，次序合理，产品规格（注射，非注射），生产规模，物料组成，产品形式，产品稳定性，危害性，物性：溶解度、电荷、分子大小、功能团、稳定性、挥发性，废水处理

4.浓缩率：浓缩程度一般用浓缩率(concentration factor)表达，是一个以浓缩为目的的分离过程的最重要指标。浓缩率为m，mt=mx则目标产物未得到任何程度的分离纯化。

5.分离因子：分离因子又称分离系数。产品中目标产物浓度越高，杂质浓度越低，则分离因子越大，分离效率越高。

6. 回收率：无论是以浓缩还是以分离为目的操作过程，目标产物均应以较大的比例回收, 回收率R：生物分离操作多为间歇过程（分批操作），若原料液和产品溶液的体积分别为VC和VP。

1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？

2 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？

3 分离纯化的回收率与浓缩率如何计算？

4 现代生物分离工程研究方向有哪些特点？

5 分离纯化指标有哪些?

简述pH对发酵液过滤特性的影响，并举例说明。

答：（1） pH直接影响发酵液中某些物质的电离程度和电荷性质，因此适当调节pH值可以改善发酵液的过滤特性。（2）氨基酸和蛋白质在酸性条件下带正电，碱性条件下带负电，等电点时净电荷为零，两性物质在等电点下的溶解度最小，等电点沉淀法在生物工业分离中广泛使用。（3）如味精生产，利用等电点沉淀法提取谷氨酸，一般蛋白质也在酸性范围达到等电点；膜分离中可通过调整pH 值改变易吸附分子的电荷性质，减少膜堵塞和膜污染；此外，细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在特定pH下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤进行。

第二章

1.预处理的目的：促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率：

⑴改变发酵液的物理性质，包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸，降低液体黏度。

⑵相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。

⑶尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）；

2.预处理的方法

凝聚和絮凝

加热法

调节悬浮液的pH值

杂蛋白的去处

高价无机离子的去处

助滤剂

反应剂

3凝聚与絮凝：.凝聚与絮凝处理过程就是将化学药剂预先投加到悬浮液中，改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，使其聚集起来,增大体积以便固液分离。

凝聚和絮凝技术常用于菌体细小而且黏度大的发酵液的预处理中。

凝聚和絮凝是两种方法，两个概念。

凝聚：指在投加的化学物质（铝、铁的盐类）作用下，胶体脱稳并使粒子相互聚集成１ mm 大小块状凝聚体的过程。

机理：

1）中和粒子表面电荷

2）消除双电层结构

3）破坏水化膜

胶体双电层结构

发酵液中菌体表面带有负电荷，由于静电引力使溶液中反离子被吸附在其周围，在界面上形成了双电层。

正离子同时受到使它们均匀分布的热运动影响，具有离开胶粒表面的趋势。两种相反作用力下，双电层分裂成两部：

1）吸附层或stern层；2）扩散层。

扩散双电层的结构模型(Gouy-Chapman-Stern model)。

两种相反作用力下，双电层分裂成两部：

1）吸附层或stern层；2）扩散层。

扩散双电层的结构模型(Gouy-Chapman-Stern model)。

絮凝：指使用絮凝剂（天然的和合成的大分子量聚电解质）将胶体粒子交联成网，形成10mm大小絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。

机理：架桥作用

采用絮凝法可形成粗大的絮凝体，使发酵液较易分离。

人工合成有机高分子聚合物、天然有机高分子聚合物、无机高分子聚合物

聚丙烯酰胺类絮凝剂的优点

用量少，一般以mg/L计量；

絮凝体粗大，分离效果好；

絮凝速度快；

种类多，适用范围广。

聚丙烯酰胺类絮凝剂的缺点：

存在一定的毒性，特别是阳离子型聚丙烯酰胺，用于食品和医药工业时应谨慎。

天然有机高分子絮凝剂具有无毒，易生物降解，原料来源广等优点。

天然有机高分子改性絮凝剂根据其原料来源不同可分为淀粉类、纤维素类、植物胶类和聚多糖类。其中淀粉改性絮凝剂的研究开发最引人注目。

微生物絮凝剂是近年来研究和开发的新型絮凝剂，

由微生物或其分泌物产生的具有絮凝细胞功能的代谢产物。

主要成分是糖蛋白、粘多糖、纤维素及核酸等高分子物质。

微生物絮凝剂和天然絮凝剂最大的优点是安全，无毒和不污染环境。

4.助滤剂：一种不可压缩的多孔微粒，

菌体可吸附于助滤剂微粒上，降低了滤饼的可压缩性，减小了过滤阻力。

常用的助滤剂是硅藻土，其次是珍珠岩粉、活性炭、石英砂、石棉粉、纤维素等。

(1)粒度

根据悬浮液中的颗粒和滤液的澄清度确定，一般颗粒较小的滤饼应采用细小的助滤剂。

(2)助滤剂的品种

根据过滤介质选择助滤剂品种。使用粗目滤网时易泄漏，可选择石棉粉、纤维素；采用细目滤布时，可使用细硅藻土；

(3)用量

间歇操作时，过滤介质表面预涂助滤剂，其厚度应不小于2mm。连续过滤机中根据过滤速度确定。使用硅藻土时，通常细粒为500g/m3，中等粒度700g/m3,粗粒700-1000g/m3。

5.反应剂：加入某些不影响目标产物的反应剂，可消除发酵液中的一些杂质对过滤的影响，从而提高过滤速度。

1）反应剂与某些可溶性盐类发生反应生成不溶性沉淀,生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块

状结构，又能使蛋白质凝固，过滤性能上升，沉淀本身可作为助滤剂.

如新生霉素发酵液中加入CaCl2和Na3PO4，生成Ca3(PO4)2沉淀。

2）发酵液中含有不溶性多糖物质时，用酶将其转化为单糖，以提高过滤速率。

如万古霉素用淀粉作培养基，发酵液过滤前加入%的淀粉酶，搅拌30min后，再加%硅藻土助滤剂，可提高过滤效率5倍。

6. 杂蛋白的去除方法

沉淀法

A 等电点沉淀法（isoelectric precipitation ）

蛋白质的等电点大都在酸性范围内～，调节发酵液的pH到蛋白质的等电点是除去蛋白质的有效方法。

B. 酸碱调节，使蛋白质与离子形成沉淀

在酸性溶液中，蛋白质与一些阴离子形成沉淀，如三氯乙酸盐、水杨酸盐、苦味酸盐等；

在碱性溶液中，蛋白质与一些阳离子形成沉淀，如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+等。

变性

蛋白质从有规则的排列变成不规则结构的过程称为变性。变性蛋白质溶解度较小。

加热，

大幅度调节pH值，

加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。

不足之处：

加热法只适合于对热较稳定的目的产物；

极端pH值也会导致某些目的产物失活，且要消耗大量酸碱；

有机溶剂法通常只适用于所处理的液体数量较少的场合。

1.沉淀法主要包括盐析法，有机溶剂沉淀法，等电点沉淀法，结晶法等等。

2.按照一般的习惯，析出物为晶体时称为结晶，析出物为无定形固体则称为沉淀。

3.影响盐析的因素有：无机盐的种类、溶质（蛋白质等）种类的影响、蛋白质浓度的影响、温度的影响、pH的影响。

吸附法

加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。

四环类抗生素生产中，采用黄血盐和硫酸锌的协同作用生成亚铁氰化锌钾K2Zn3[Fe(CN)5]2的胶状沉淀来吸附蛋白质，利用此法除蛋白质已取得很好的效果。

在枯草杆菌发酵液中，常加入氯化钙和磷酸氢二钠，这两者本身生成庞大的凝胶，把蛋白质、菌体及其它不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，从而加快了过滤速度。

1 发酵液为何需要预处理？处理方法有哪些？其简要机理如何？

2 凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？

3 除去发酵液中杂蛋白常用方法有哪些？

4 简述胶体双电层结构及稳定性机理?

5 什么是助滤剂和反应剂？能列举1-3个应用的例子

1. 盐析法：是利用各种生物分子在浓盐溶液中溶解度的差异，通过向溶液中引入一定数量的中性盐，使目的物或杂蛋白以沉淀析出，达到纯化目的的方法。

2. Ks盐析：在一定的pH和温度下改变离子强度（盐浓度）进行盐析，称作Ks盐析法。Ks盐析法多

用于提取液的前期分离工作。

3．β盐析：在一定离子强度下仅改变pH和温度进行盐析，称作β盐析法。在分离的后期阶段，为了求得较好的分辨率，或者为了达到结晶的目的，有时应用β盐析法。β盐析法由于溶质溶解度变化缓慢且变化幅度小，沉淀分辨率比K S盐析法好。

4．亲和沉淀: 利用亲和反应原理，将配基与可溶性的载体偶联后形成载体-配基复合物（亲和沉淀剂），该复合物可选择性地与蛋白质结合，在一定条件下沉淀出来。

四问答

1.什么是盐析作用？盐析的原理是什么？

答：盐析作用：向蛋白质溶液中逐渐加入中性盐，在高盐浓度时，蛋白质溶解度随之减小，发生了盐析作用。产生盐析作用的一个原因是由于盐离子与蛋白质表面具相反电性的离子基团结合，形成离子对，因此盐离子部分中和了蛋白质的电性，使蛋白质分子之间电排斥作用减弱而能相互靠拢，聚集起来。盐析作用的另一个原因是由于中性盐的亲水性比蛋白质大，盐离子在水中发生水化而使蛋白质脱去了水化膜，暴露出疏水区域，由于疏水区域的相互作用，使其沉淀。

2.如何选择盐析所用中性盐？

（1）盐析作用要强。一般来说多价阴离子的盐析作用强，有时多价阳离子反而使盐析作用降低。

（2）盐析用盐要有足够大的溶解度，且溶解度受温度影响应尽可能小。这样便于获得高浓度盐溶液，有利于操作，尤其是在较低温度下的操作，不致造成盐结晶析出，影响盐析效果。

（3）盐析用盐在生物学上是惰性的，不致影响蛋白质等生物分子的活性，最好不引入给分离或测定带来麻烦的杂质。

（4）来源丰富、经济。

3.有机溶剂沉淀的原理是什么？

答：亲水性有机溶剂加入溶液后降低了介质的介电常数，使溶质分子之间的静电引力增加，聚集形成沉淀；水溶性有机溶剂本身的水合作用降低了自由水的浓度，压缩了亲水溶质分子表面原有水化层的厚度，降低了它的亲水性，导致脱水凝集。

4.有机溶剂沉淀影响沉淀效果的因素有那些？

答：（1）有机溶剂种类及用量

（2）pH的影响

（3）温度无机盐的含量

（4）某些金属离子的助沉淀作用

(5)样品浓度

第三章

1.影响发酵液固液分离的因素

1）发酵液中悬浮离子的大小

2）发酵液的黏度viscosity ：

固液分离速度通常与粘度成反比，粘度越大，固液分离越困难。影响粘度的因素：

菌体的种类和浓度(重要因素)

培养液中蛋白质、核酸大量存在

培养基成分

此外，某些染菌发酵液，如染细菌，则粘度会增大。

发酵过程的不正常处理，如大量过剩的培养基和消沫油加入，都会使粘度增大。

2.常见的固液分离方法

过滤 filtration

过滤操作是借助于过滤介质，在一定的压力差ΔP作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。

离心 Centrifugation

离心分离是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒

加速沉降的分离过程。

扩张床吸附 EBA(Expanded Bed Adsorption)

一种新型的生物分离技术：集成化分离技术，即对已有的两种或两种以上的单元操作进行有效的组合，组成一种有效的单元操作，以达到提高产品收率、缩短纯化步骤、降低纯化费用和投资成本的目的

2.固液分离过滤设备

按操作方式分类：间歇过滤机、连续过滤机

按操作压强差分类：压滤、吸滤和离心过滤

典型过滤设备：

实验室用抽滤装置

板框压滤机（间歇操作）板框压滤机的过滤推动力来自泵产生的液压或进料贮槽中的气压。

转筒真空过滤机（连续操作）真空过滤设备以大气与真空之间的压力差作为过滤操作的推动力。

生物工业中，用得较多的是转筒式真空过滤机和带式真空过滤机。

过滤式离心机:由于离心力作用，液体产生径向压差，通过滤饼、滤网及滤筐而流出。

2.离心分离设备优缺点

优点：

分离速度快，分离效率高、

液相澄清度好；

缺点：

与过滤设备相比，设备投资高、能耗大、

离心产生的固体浓缩物和过滤产生的浓缩不同。

通常离心只能得到一种较为浓缩的悬浮液或浆体。而过滤可获得的水分含量较低的滤饼。

3.离心的几种原理类型

（一）差速离心

特点：

介质密度均一；速度由低向高，逐级离心。

用途：分离大小相差悬殊的细胞和细胞器。

沉降顺序：核——线粒体——溶酶体与过氧化物酶体——内质网与高基体——核蛋白体。

可将细胞器初步分离，常需进一步通过密度梯离心再行分离纯化。

（二）密度梯度离心

用介质在离心管内形成一连续或不连续的密度梯度，将细胞混悬液或匀浆置于介质的顶部，通过离心力场的作用使细胞和细胞成分分层、分离。

类型：速度沉降、等密度沉降。

常用介质：氯化铯、蔗糖、多聚蔗糖。

分离活细胞的介质要求：

1）能产生密度梯度，且密度高时，粘度不高；

2）pH中性或易调为中性；

3）浓度大时渗透压不大；

4）对细胞无毒。

4.膨胀床吸附原理和固相分级特性

膨胀床与传统固定床的区别在于：膨胀床的床层上部安装有调节器，当料液或清洗液从床底输入时，吸附剂床层产生膨胀，高度调节器上升，膨胀床状态下床层高度一般为固定床状态的2-3倍，可直接处理菌体发酵液或细胞匀浆液,提高目标产物收率。

膨胀床与流化床的区别：后者的吸附型粒子和液体在床层内混合程度高，吸附效率低，而前者的吸附剂粒子基本悬浮于固定的位置，液体的流动与固定床相似，接近平推流，吸附效率高。

第四章

细胞破碎的目的:破坏细胞外围，使细胞内容物释放出来。

意义：破碎细胞, 提取其中的各种物质, 分析细胞的结构, 遗传物质的研究, 对人类的发展具有重要的意义。

包含体可用密度梯度离心机收集，收集的包含体用变性剂溶解，再除去变性剂即可得到恢复活性的蛋白质产品。

1. 非机械破碎方法有酶溶破碎法\化学破碎法\去垢剂破碎法\渗透压冲击破碎法\冻融破碎法。

2.破碎率的测定：直接测定法\目的产物测定法\导电率测定法

3.基因工程包涵体的纯化过程为____洗涤____ 、_____溶解___和___复性____;

目标蛋白的变性溶解通常使用的变性剂是___盐酸胍__和___尿素__;目标蛋白复性的方法通常有__稀释法___ 、__膜分离法___和__层析法_。

4.气流干燥主要适用于酵母菌，一般在25-30℃的气流中吹干；真空干燥多用于细菌，冷冻干燥适用于不稳定的生化

物质

5.细胞破碎常用的表面活性剂：十二烷基硫酸钠（SDS，阴离子型）；。非离子型如Triton X-100和吐温（Tween）等对疏水性物质具有很强的亲和力，能结合并溶解磷脂，破坏内膜的磷脂双分子层，使某些胞内物质释放出来第五章

1.萃取（Extraction）指任意两相之间的传质过程。在液液萃取过程中常用有机溶剂作为萃取试剂，因而常常称

液液萃取为溶剂萃取。

溶剂萃取法是生物工业中一种重要的分离提取方法。它是利用一种溶质组分（如产物）在两个互不相溶的液相（如水相和有用机溶剂相）中竞争性溶解和分配性质上的差异来进行分离操作的。有机溶剂萃取法广泛应用于抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物工业规模的提取上。

2.溶剂萃取法有以下一些优点：比化学沉淀法分离程度高；比离子交换法选择性好、传质快；比蒸馏法能耗低。

另外它还有生产能力大、周期短、便于连续操作、容易实现自动化控制等优点。

2.一个良好的溶剂要满足以下几方面的要求:

①有很大的萃取容量，即单位体积的萃取溶剂能萃取大量的产物；

②有良好的选择性，理想情况是只萃取产物而不萃取杂质；

③与被萃取的液相（通常是水相）互溶度要小，且粘度低、界面张力小或适中；

④溶剂的回收和再生容易；

⑤化学稳定性好，不易分解，对设备腐蚀性小；

⑥经济性好，价廉易得；

⑦安全性好，闪点高，对人体无毒性或毒性低。

生物工业上常用的溶剂有酯类、醇类和酮类等.

3、单级萃取

单级萃取是使用一个混合器和一个分离器的萃取操作。

料液F与萃取溶剂S一起加入混合器内搅拌混合萃取，达到平衡后的溶液送到分离器内分离得到萃取相L和萃余相R，萃取相送至回收器，萃余相R为废液。

在回收器内产物P与溶剂分离（如蒸馏、反萃取等），溶剂S则可循环使用。

目的物在两相中的数量比:

E=K·VS/VF ＝ K/m

其中m为浓缩比，即: m ＝ VF/VS

令未被萃取的分率为φ，则:

φ= 1/(E+1)

而理论收(得)率: 1－φ= E/(E+1)

4、多级萃取

1）多级错流萃取

多级错流萃取流程的特点是：每级均加新鲜溶剂，故溶剂消耗量大，得到的萃取液产物平均浓度较稀，但萃取较完全。多级错流萃取流程收率

1－φ＝1－1/(E1+1)(E2+1)…(En+1)

2）多级逆流萃取

多级逆流萃取流程的特点是：料液走向和萃取剂走向相反，只在最后一级中加入萃取剂，故和错流萃取相比，萃取剂消耗少，萃取液产物平均浓度高，产物收率最高。

多级逆流萃取流程收率

1－φ＝(En+1－E)/(En+1－1)

5.乳化和去乳化

乳化：是一种液体(分散相)分散在另一种不相混溶的液体（连续相）中的现象。乳化发生后，两相分层困难，出现夹带现象，影响收率和分离效果。

乳化的结果可能形成两种形式的乳浊液。一种是水包油型（O/W），另一种为油包水型（W/O）。

由蛋白质引起的乳化，构成形式为O/W型，液滴粒径再.5～30微米。

形成稳定的乳浊液，一般应有第三种物质即表面活性剂的存在。乳浊液的稳定性与下列因素有关：

①界面上保护膜是否形成；

②液滴是否带电；

③介质的粘度。

其中①最重要。在发酵液中，蛋白质是引起乳化的最重要的表面活性物质。

表面活性剂亲水性强，乳化时易形成水包油。

表面活性剂疏水性强，乳化时易形成油包水。

6、破乳化

破乳方法：

1）过滤或离心分离破乳法，

2）化学法（加电解质中和离子型乳浊液的电荷）

3）物理法（加热、稀释、吸附等）

4）顶替法（加入表面活性更大，但因其C链较短难以形成坚固的保护膜的物质，取代界面上的乳化剂，如戊醇）

5）转型法（如在O/W中加入亲油性乳化剂，使乳化液有生成W/O的倾向，但又不稳定，从而达到破乳目的）

7.浸取：用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程称为浸取，也称之为浸出。

溶剂从固体颗粒中浸取可溶性物质的过程一般包括以下一些步骤：

1）溶剂从溶剂主体传递到固体颗粒的表面；

2）溶剂扩散渗入固体内部和内部微孔隙内；

3）溶质溶解进入溶剂；

4）通过固体微孔隙通道中的溶液扩散至固体表面并进一步进入溶剂主体。

其中，第3和4步是浸取过程总速率的控制性步骤。

溶质从固体内部向溶剂主体的传递受各种因素的影响。包括几个方面：

1）通常情况，为普通的扩散传递。

2）对于生物大分子，传递通道的空间尺度影响较大。

3）溶液中的凝胶物质形成的框架结构会影响分子的扩散。

4）在固体内部的分子扩散包含两种不同的机理（溶解扩散和多孔内扩散）。

8、分配定律和分配系数

从料液中提取出来的物质称为溶质；

用来萃取产物的溶剂常称为萃取剂；

溶质转移到萃取剂中与萃取剂形成的溶液称为萃取液；

被萃取出溶质后的料液称萃余液。

在一定温度一定压力的条件下，溶质分配在两个互不相溶的溶剂中，达到平衡时溶质在两相中的活度之比为一常数，这个现象即为分配定律，比例常数为分配系数。

分配定律成立的条件：

1）稀溶液

2）溶质对溶剂互溶性没有影响

3）必须是同一分子类型

不同溶质在不同溶剂中有不同的K值。K值越大，表示该溶质在上层液相中溶解度愈大，K值越小，表示该溶质在下层液相中溶解度愈大。

9.分离因数

含有两个及两个以上的溶质时，萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用分离因数(β)来表征： ?

β=( C1A/C1B)/(C2A/C2B)=( C1A/C2A)/(C1B/C2B)?

=KA/KB ?

式中：C 代表浓度，下标1、2 代表萃取相和萃余相，A、B 为溶质。

如果A是产物，B为杂质，分离因数可写为：

β＝ K产/K杂

β越大，A、B的分离效果越好，即产物与杂质越容易分离。

10.弱电解质表观分配系数

（1）pH值

如果溶质是弱酸，表观分配系数为 K = K0[H+]/(Kp＋[H+])，如果是弱碱，则K = K0Kp/(Kp＋[H+])。可见pH直接影响表观分配系数。

pH除影响K外，还可能对选择性有影响。

pH值还应尽量选择在使产物稳定的范围内。

（2）温度

温度会影响生化物质的稳定性，所以一般在室温或低温下进行。

温度会影响分配系数K，因为温度通过影响溶质的化学位而影响溶质在两相中的分配。

（3）盐析

无机盐类可降低产物在水中的溶解度而使其更易于转入有机溶剂相中。

无机盐类还能减小有机溶剂在水相中的溶解度。

盐析剂用量要适宜，用量过多也有可能促使杂质一起转入溶剂相，同时还要考虑其经济性，必要时要回收。

（4）带溶剂

带溶剂是指这样一种物质，它们能和产物形成复合物，使产物更易溶于有机溶剂相中，提高分配系数K，该复合物在一定条件下又要容易分解。

第七章

1.双水相系统

双水相系统就是当两种聚合物或一种聚合物与一种盐溶于水中而形成溶液时，由于聚合物溶液间或聚合物与无机盐溶液间具有不相容性，致使当聚合物和无机盐的浓度达到一定值以上时，就会分成互不相溶的两相系统，由于其共同溶剂是水，就称此系统为双水相系统。常见的用于生物物质分离的聚合物/聚合物系统有聚乙二醇（ PEG）/葡聚糖，聚合物/无机盐系统有PEG/磷酸盐，PEG/硫酸铵等。相对于葡聚糖来说，无机盐价格便宜，所以聚合物/无机盐系统在工业应用上具有更为广阔的前景。

2.要成功地运用双水相萃取方法，应满足下列条件：

1）欲提取的酶和细胞碎片应分配在不同的相中；

2）酶的分配系数应足够大，使在一定的相体积比时，经过一次萃取，就能得到较高的收率；

3）两相用离心机很容易分离。

3.相图

水溶性两相的形成条件和定量关系常用相图来表示。图1所示是由两种聚合物和水组成的体系（如 PEG /Dextran体系，这两种聚合物都能与水无限混合），以聚合物PEG的浓度（重量％）为纵坐标，以聚合物Dextran的浓度（重量％）为横坐标所作相图。只有在这两种聚合物达到一定浓度时才会形成两相。

图中曲线TCB把均匀区域和两相区域分隔开来，称作双节线。处于双节线下面的区域时是均匀的，当它们的组成位于上面的区域时，体系才会分成两相。例如，点M代表整个系统的组成，轻相（或上相）组成用T点表示，重相（或下相）组成用B点表示。T、M、B三点在一条直线上，其连接的直线称系线。

第九章

膜分离：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

浓差极化：是指但溶剂透过膜，而溶质留在膜上，因而使膜面浓度增大，并高于主体中浓度。

1. 膜分离过程中所使用的膜，依据其膜（孔径）不同可分为（微滤膜），（超滤膜），（纳滤膜）和（反渗透膜）。

2．工业上常用的膜装置有（板式），（管式），（螺旋卷式）和（中空纤维式）。

3.根据膜结构的不同，常用的膜可分为（对称性膜）、（非对称膜）和（复合膜）三类

4.膜的污染主要有两种情况，一种是化学污染；另一种是物理污染。

1. 区分渗透与反渗透？举例说明反渗透的应用。

答：渗透是由于存在化学势存在梯度而引起的自发扩散现象。

因此，通常情况下，

μμ?

o

其结果是水从纯水一侧透过半透膜向溶液侧渗透，使后者的液位抬高。

如果在溶液一侧施加压力1

P，外界力做功使溶液中水的化学势升高，则纯水通过膜的渗透就会逐渐减小，并最终停止（条件？），此时的压力差就是溶液的渗透压π。

当

π

>

-

1

P

P

时，水将从溶液一侧向纯水一侧移动，此种渗透称之为反渗透。

2. 膜分离过程中，有那些原因会造成膜污染，如何处理？

答：（1）膜污染主要有两种情况：一是附着层被滤饼、有机物凝胶、无机物水垢胶体物质或微生物

等吸附于表面；另一种是料液中溶质结晶或沉淀造成堵塞。（3分）

（2）膜污染是可以预防或减轻的，措施包括料液预处理、膜性质的改善、操作条件改变等方式。（2分）

（3）膜污染所引起的通量衰减往往是不可逆的，只能通过清洗的处理方式消除，包括物理方法冲洗和化学药品溶液清洗等。（2分）

1. 膜分离技术的类型和定义？

答：膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程，近似于筛分过程，依据滤膜孔径大小而达到物质分离的目的，故而可以按分离粒子大小进行分类：

（1）微滤：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力为推动力，使不溶性物质得以分离的操作，孔径分布范围在~14μm之间；

（2）超滤：分离介质同上，但孔径更小，为~ μm，分离推动力仍为压力差，适合于分离酶、蛋白质等生物大分子物质；

（3）反渗透：是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，孔径范围在~ μm之间；（由于分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用，故而成为反渗透）；

（4）纳滤：以压力差为推动力，从溶液中分离300~1000小分子量的膜分离过程，孔径分布在平均2nm；

十二章

1.亲和层析的原理

利用生物分子对之间所具有的专一而又可逆的亲和力使生物分子分离纯化的技术。

载体-间隔臂-配基-配体

特点

亲和层析的分辨率高。

亲和层析法操作步骤少，操作条件温和，生物大分子的活力不易丧失，回收率也高。

适合于含量少又不稳定的生物活性物质的分离与纯化。

要分离一种物质必须找到适宜的配基，并将其制成固相载体之后方可进行。

2.影响亲和作用的因素：

离子强度

pH值

抑制氢键形成的物质

温度

金属螯合剂等

在亲和层析中，作为固定相的一方称为配基。配基必须偶联于载体或担体上，一般采用琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶等。

3.理想的载体应满足下面的要求：

1．极低的非特异吸附性；2．高度的亲水性；

3．较好的理化稳定性；

4. 大量的化学基团能被有效地活化，而且容易和配基结合；

5．适当的多孔性(即孔径大小和孔多少)，最好为粒径均一的球形粒子。

4.优良的配基须具备两个条件：

1）与纯化的物质有较强亲和力

2）具有与载体共价结合的基团

该基团和载体结合后，对配基与配体的亲和力没有影响或影响不明显。

5.手臂：如果在配基与载体之间连接手臂，可以增大配基与载体之间的距离，使其与生物大分子发生有效的亲和结合。

常用的手臂化合物：

乙二胺 NH2-CH2-CH2-NH2

已二胺 NH2-CH2-CH2-CH2-CH2-NH2

6-氨基已酸NH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH ，环氧氯丙烷

1，4- 丁二醇缩水甘油醚

6.提高亲和吸附剂的操作容量的方法

手臂

增加配基浓度

7.亲和色谱中为何要引入手臂

当配基分子量较小时，将其直接固定在载体上，会由于载体的空间位阻，配基与生物大分子不能发生有效的亲和作用。

如果在配基与载体之间连接手臂，可以增大配基与载体之间的距离，使其与生物大分子发生有效的亲和结合。

加入手臂的长度要恰当，太短则效果不明显；太长则容易由疏水性非特异吸附造成弯曲，反而降低吸附效率。

手臂的疏水性也需要考虑，应尽量减小对配基的影响。如手臂和配基疏水性都较强，则效果不明显。

8.凝胶层析

凝胶层析是按照被分离物质分子大小,经过具有一定孔径的多孔物质进行分离的一种方法。其又称为凝胶过滤或分子筛过滤或排阻层析。

洗脱体积（Ve）：

即欲分离物质通过层析柱洗脱下来所需洗脱液的总体积。

1. 过饱和溶液的形成方式有：（饱和溶液冷却），（部分溶剂蒸发），（化学反应结晶法）和（解析法）。

2.在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有（自然起晶法），（刺激起晶法）和（晶种起晶法）。

3.晶体质量主要指（晶体大小），（晶体性状）和（晶体纯度）三个方面；

4. 结晶包括三个过程：形成过饱和溶液、晶核形成和晶体生长。

5. 工业生产中通常采用加入晶种，并将溶质浓度控制在养晶区，以利于大而整齐的晶体形成。结晶过程应尽量控制在介稳区内进行，以得到平均粒度较大的结晶产品，避免产生过多晶核而影响最终产品的粒度。

6. 喷雾干燥法制备微胶囊。

软水无盐水制备 P 244-246

生物科学,生物技术,生物工程的区别与联系

生物科学 业务培养目标：本专业培养具备生物科学的基本理论、基本知识和较强的实验技能，能在科研机构、高等学校及企事业单位等从事科学研究、教学工作及管理工作的生物科学高级专门人才。 业务培养要求：本专业学生主要学习生物科学方面的基本理论、基本知识，受到基础研究和应用基础研究方面的科学思维和科学实验训练，具有较好的科学素养及一定的教学、科研能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识； 2.掌握动物生物学、植物生物学、微生物学、生物化学、细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经生物学、分子生物学、生态学等方面的基本理论、基本知识和基本实验技能； 3.了解相近专业的一般原理和知识； 4.了解国家科技政策、知识产权等有关政策和法规； 5.了解生物科学的理论前沿、应用前景和最新发展动态； 6.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流的能力。 主干学科：生物学 主要课程：动物生物学、植物生物学、微生物学、生物化学、细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经生物学、分子生物学、生态学等 主要实践性教学环节：包括野外实习、毕业论文等，一般安排10周～20周。 主要专业实验：动物生物学实验、植物生物学实验、微生物学实验、细胞生物学实验、遗传学实验、生物化学实验、分子生物学实验等 修业年限：四年 授予学位：理学学士 生物技术

业务培养目标：本专业培养具备生命科学的基本理论和较系统的生物技术的基本理论、基本知识、基本技能，能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作，能在工业、医药、食品、农、林、牧、渔、环保、园林等行业的企业、事业和行政管理部门从事与生物技术有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的高级专门人才。 业务培养要求：本专业学生主要学习生物技术方面的基本理论、基本知识，受到应用基础研究和技术开发方面的科学思维和科学实验训练，具有较好的科学素养及初步的教学、研究、开发与管理的基本能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识； 2.掌握基础生物学、生物化学、分子生物学、微生物学、基因工程、发酵工程及细胞工程等方面的基本理论、基本知识和基本实验技能，以及生物技术及其产品开发的基本原理和基本方法； 3.了解相近专业的一般原理和知识； 4.熟悉国家生物技术产业政策、知识产权及生物工程安全条例等有关政策和法规； 5.了解生物技术的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及生物技术产业发展状况； 6.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流的能力。 主干学科：生物学 主要课程：微生物学、细胞生物学、遗传学、生物化学、分子生物学、基因工程、细胞工程、微生物工程、生化工程、生物工程下游技术、发酵工程设备等 主要实践性教学环节：包括教学实习、生产实习和毕业论文(设计)等，一般安排10周～20周。 主要专业实验：微生物学实验、细胞生物学实验、遗传学实验、生物化学实验、分子生物学实验、生物技术大实验等 修业年限：四年 授予学位：理学学士

生物工程下游技术

生物工程下游技术生物工程下游技术的定义 指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产品中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。 实质：是研究如何从混合物中把一种或几种物质分离出来的科学技术。 1.生化工程分离技术 预处理 结晶干燥 离心法：离心过滤、离心沉降、超离心 萃取法：有机溶剂、双水相、液膜、反胶团、超临界 层析法：凝胶过滤层析、反相层析、亲和、疏水相互作用、聚焦、离子交换 膜分离：微滤、超滤、 反渗透、透析、电渗透 2.生物物质常用的分离技术 氨基酸：结晶和离子交换法 蛋白质和多肽：离子交换层析、电泳 糖类：吸附层析 脂质：有机溶剂萃取、超临界流体萃取和层析 抗生素：有机溶剂萃取、离子交换、结晶和吸附层析 3. 生物分离方法的选择与评价 原则： 步聚少，次序合理，产品规格（注射，非注射），生产规模，物料组成，产品形式，产品稳定性，危害性，物性：溶解度、电荷、分子大小、功能团、稳定性、挥发性，废水处理 4.浓缩率：浓缩程度一般用浓缩率(concentration factor)表达，是一个以浓缩为目的的分离过程的最重要指标。浓缩率为m，mt=mx则目标产物未得到任何程度的分离纯化。 5.分离因子：分离因子又称分离系数。产品中目标产物浓度越高，杂质浓度越低，则分离因子越大，分离效率越高。 6. 回收率：无论是以浓缩还是以分离为目的操作过程，目标产物均应以较大的比例回收, 回收率R：

生物分离操作多为间歇过程（分批操作），若原料液和产品溶液的体积分别为VC和VP。 1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？ 2 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？ 3 分离纯化的回收率与浓缩率如何计算？ 4 现代生物分离工程研究方向有哪些特点？ 5 分离纯化指标有哪些? 简述pH对发酵液过滤特性的影响，并举例说明。 答：（1） pH直接影响发酵液中某些物质的电离程度和电荷性质，因此适当调节pH值可以改善发酵液的过滤特性。（2）氨基酸和蛋白质在酸性条件下带正电，碱性条件下带负电，等电点时净电荷为零，两性物质在等电点下的溶解度最小，等电点沉淀法在生物工业分离中广泛使用。（3）如味精生产，利用等电点沉淀法提取谷氨酸，一般蛋白质也在酸性范围达到等电点；膜分离中可通过调整pH 值改变易吸附分子的电荷性质，减少膜堵塞和膜污染；此外，细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在特定pH下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤进行。 第二章 1.预处理的目的：促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率： ⑴改变发酵液的物理性质，包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸，降低液体黏度。 ⑵相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。 ⑶尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）； 2.预处理的方法 凝聚和絮凝 加热法 调节悬浮液的pH值 杂蛋白的去处 高价无机离子的去处 助滤剂 反应剂 3凝聚与絮凝：.凝聚与絮凝处理过程就是将化学药剂预先投加到悬浮液中，改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子的分散状态，破坏其稳定性，使其聚集起来,增大体积以便固液分离。 凝聚和絮凝技术常用于菌体细小而且黏度大的发酵液的预处理中。 凝聚和絮凝是两种方法，两个概念。

生物技术工程实验室建设

2007-2010年中央与地方共建高等学校共建专项资金项目 生物技术工程实验室建设 可行性论证报告 重庆科技学院 生物系 二○○七年六月二十日

一、总论 1、学科基本情况 原化学与生物工程学院是一个多学科及交叉学科并存的综合性学院，有化学与化学工程、生物技术、环境科学三个一级学科，以及交叉学科覆盖了全院八个专业：化学工程与工艺、应用化学、精细化工、工业分析、商品质量检测、生物制药、制药工程、环境工程，其中已有化学工程与工艺、应用化学两个本科专业。07年3月学校完成了学科专业结构布局调整，进行资源重组，由原来的化学与生物工程学院，新组建成立了化学化工学院和生物系。生物系现有15人，副教授1人，讲师7人，助教4人，全部具有硕士学位，其中博士5人。现有生物制药、制药工程两个专业，2001年以来形成了以能力培养为主线，以基础知识的传授和学习能力的培养、工程观念和创新能力的培养为两个教学重心。全面体现“厚基础、宽口径、重实践、高素质、创造性”整体思路，突出本专业在新药研究与开发方面所形成的特色。 2、实验室现状 化学化工实验室始建于1950年，经过五十六年的发展与建设，特别是经过2004、2005年中央与地方共建基础化学实验室及化工原理实验室的建设，生物系和化学化工学院现共有：制药工程实验室、微生物实验室、生化技术实验室、化工原理实验室、化工仿真实验室、基础化学实验室、化学工程与工艺实验室等实验室，拥有包括高效液相色谱仪、气相色谱仪、原子吸收仪、紫外分光光度仪、红外光谱仪、元素分析仪、发射光谱仪等贵重精密仪器，设备总价值505多万元设备。 3、建设概况 （1）概况 项目名称：生物技术工程实验室建设 项目类型：仪器设备购置 项目需要的投入总额：1200万元。其中对中央财政专项资金的最低需求960万元。 （2）预期目标： 为了全面贯彻落实教育部、财政部《关于实施高等学校本科教学教学质量与教学改革工程的意见》文件精神，集中力量有效提升专业实验室的水平，保证本科教学质量，对2千多平方米的教学实验设备进行整体建设，推进实验教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新。 ①该项目建设完成后，“生物技术工程实验室”的设备档次、规模、台套数满足“质量工程”的要求，增加了设计性、综合性、创新性实验内容，使实验开出率达到100%、设备利用率90%以上，全面提高本科实验教学质量，使学生的综合素质和实践能力得到培养和锻炼；该项目建设完成后，可进一步加强产学研密切合作，与社会、行业以及企事业单位共同建设实习、实践教学基地，培养出一大批社会需要的适用人才。

6705生物工程下游技术

省高等教育自学考试大纲 课程名称：生物工程下游技术课程代码：6705 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 生物工程下游技术这门课程适合于理工科专业生物工程专业进行学习。本课程的容更多的涉及到工业应用。下游技术是对于由生物界自然产生的生物体或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应、微生物转化等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术，也称为下游工程或下游加工过程，是生物技术产品产业化的必经之路。目前所指的下游技术大多数属于“物质分离”畴。主要研究的是物质分离的方法原理及相关的仪器设备。生物工程下游技术这门课程涉及到物理，化学，生物化学，发酵工程，生物工程与设备等多门学科。 二、课程目标与基本要求 通过学习生物工程下游技术这门课程应掌握以下基本知识点： 1.生物工程下游技术的研究对象和发展历程 2.下游技术的理论基础 3.发酵液预处理，微生物细胞破碎方法和设备 4.溶剂萃取和浸取，超临界流体萃取，双水相萃取，反胶团萃取，膜分离过程，液膜分离，离子交换法，色谱法等主要分离单元操作技术及分离过程的特点，工艺设计与设备选型通过学习了解各种分离方法的原理，适用围，熟悉常用分离设备的操作，在实际应用中可以选择合适的分离方法对仪器进行操作达到分离的目的。通过学习，具备对生物产品的分离、纯化技术的应用能力，及对生物物质提纯最佳方案的设计能力。 三、与本专业其他课程的关系 本课程的容更多的涉及到工业应用。下游技术对各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。在生物工程专业课程的学习中，是一门将生物工程上游技术应用到实际生产中所需要借助的手段。 《物理学》，《无机化学》，《有机化学》，《物理化学》等基础课是这门课程的基础，《微

生物医学工程大实验报告

心电检测实验 实验目的 1.复习放大器,滤波器等相关知识, 了解心电测量的原理，并学习用生理信号采集系统记录人体心电图。 2.要求掌握心电测量电路的硬件实现方法，锻炼电路板的焊接与调试能力. 3.学习正常心电图中各波的命名与波形，了解其生理意义。 实验器材 信号发生器，电源，示波器，电机夹，导线若干，电路板一块 实验原理 1.心脏的基本构造和心电图(ECG) 心脏处于人体的循环系统的中心，主要由心肌构成，心肌是可兴奋组织，它的收缩和舒张是人体血液循环的动力；心肌将心脏分隔成左，右心房和心室四个心腔，腔间有瓣膜控制血液在房室间的流动，通过动脉血管将氧和酶等各种营养物质供给全身组织，并将静脉回流带来的组织代谢废物运走。 心脏是自律性器官，有特殊起博心肌细胞和神经传导树支(束)，包括窦房结，结间束，房室结，房室束，左右束支；在起博心肌细胞(窦房结内)的自律作用下，通过房、室、神经束的传导使心肌收缩和舒张完成心脏的博动；另外，参于循环系统调节的有：交感神经，兴奋时通过肾上腺素使心率加快，而副交感神经兴奋时使心率变慢，还

有化学性的体液因素也可影响心脏的博动。 神经细胞元的放电过程已得到实验认证，心脏特殊起博心肌细胞博动和神经传导树支(束)的传导过程都是神经细胞元放电和传导的过程，因此，可通过在人体体表层安放灵敏度很高的电极接受这些微弱的心脏电活动，称为ECG(electrocardiogram)---心电图，早在1903年就发现心电图及基本测量方法；心电图机检查人体的ECG，判断心脏活动正常与否仍是医院目前首选的检查手段。 标准ECG及参数如下： 典型心电图波形 目前ECG的测量技术已很成熟，标准ECG都打印在栅格纸上，标明X方向每格0.04秒，Y方向每格0.1mv.一般来说，P波表征心脏收缩期开始；QRS复合波是心室收缩的结果，指示心室收缩期开始；T波是心室舒张的结果，将延续到下一个P波止. ECG测量基本导联三角形(肢体)：

生物工程下游技术习题题目练习

生物工程下游技术复习题 第一章绪论 生物下游加工过程的几个阶段 预处理和固液分离, 提取（初步分离）, 精制（高度纯化）, 成品制作. 评价分离效果的重要参数:纯度，回收率，浓缩率。

第二章发酵液预处理和固液分离 主要名词：凝聚、絮凝 凝聚：指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象； 絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。1.改变发酵液过滤特性的方法 调酸（等电点），热处理，电解质处理，添加凝聚剂，添加表面活性物质，添加反应剂冷冻-解冻，添加助滤剂 2.发酵液的相对纯化 （1）高价无机离子的去除方法 （2）杂蛋白的去除方法 沉淀法，变性法，吸附法。 3常用的固液分离方法： 重力沉降，浮选，旋液分离，介质过滤，离心。 （1）离心 离心机种类：碟片式。管式。倾析式。 （2）过滤（澄清过滤，滤饼过滤） 过滤机种类：按推动力分为4种重力过滤，加压过滤，真空过滤，离心过滤。 板框压滤机，真空转鼓过滤机 第三章细胞破碎和包涵体复性 细胞破碎的主要方法和适用对象，了解基本机理

方法：珠磨法原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于1mm）一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠子与细胞之间的互相剪切、碰撞，使细胞破碎，释放出内含物。在珠液分离器的协助下，珠子被滞留在破碎室内，浆液流出从而实现连续操作。 高压匀浆法原理：利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎，细胞悬浮液自高压室针形阀喷出时，每秒速度高达几百米，高速喷出的浆液又射到静止的撞击环上，被迫改变方向从出口管流出。不适用范围：易造成堵塞的团状或丝状真菌，较小的革兰氏阳性菌，含有包含体的基因工程菌（因包含体坚硬，易损伤匀浆阀） 珠磨法固体剪切作用可达较高破碎率，可较大规模操作，大分子目的产物易失活，浆液分离困难 高压匀浆法液体剪切作用可达较高破碎率，可大规模操作，不适合丝状菌和革兰氏阳性菌 超声破碎法液体剪切作用对酵母菌效果较差，破碎过程升温剧烈，不适合大规模操作X-press法固体剪切作用破碎率高，活性保留率高，对冷冻敏感目的产物不适合 酶溶法酶分解作用具有高度专一性，条件温和，浆液易分离，溶酶价格高，通用性差化学渗透法改变细胞膜的渗透性具一定选择性，浆液易分离，但释放率较低，通用性差渗透压法渗透压剧烈改变破碎率较低，常与其他方法结合使用 冻结融化法反复冻结-融化破碎率较低，不适合对冷冻敏感目的产物 干燥法改变细胞膜渗透性条件变化剧烈，易引起大分子物质失活 第四章沉淀法 1.蛋白质的表面特征 蛋白质组成 20种氨基酸构成的两性高分子电解质，包括疏水性氨基酸和亲水性氨基酸 蛋白质折叠趋势 疏水性氨基酸：向内部折叠的趋势 亲水性氨基酸：分布于蛋白质外表面的趋势 结果 在蛋白质三维结构中仍会有部分疏水性氨基酸残基暴露于表面，在蛋白质表面形成一定的疏水区

生物工程专业实验大纲

生物工程专业实验大纲 目录 《生物反应工程实验》实验教学大纲 (1) 《生物工程专业实验》实验教学大纲 (2) 《生物化学实验》实验教学大纲 (4) 《微生物学实验》实验教学大纲 (6) 《仪器分析实验》实验教学大纲 (8) 《药物分析实验》实验教学大纲 (10) 《分子生物学实验技术》实验教学大纲 (11) 《基础生物学》实验教学大纲 (13) 《免疫学》实验教学大纲 (15) 《现代生物技术》实验教学大纲 (16)

一、实验课程目的与任务 本实验通过对生化反应的了解和生化反应器的使用，熟悉生化反应工程原理，掌握简单的生物反应工程操作，巩固和检验已学的理论知识，为今后的生物工程专业实验和毕业论文打下基础。 二、实验课程内容及具体要求 通过测定反应器的氧体积传质系数a k L 、反应器的停留时间分布以及采用此反应器进行微生物的间歇和连续发酵过程的实验，熟悉生化反应工程原理，重点掌握生化反应器的使用，掌握简单的生物反应工程实验操作。 三、实验项目设置及学时分配 四、实验计划与学时安排 本课程实验20学时，各实验与讲课穿插进行。 五、实验考核及评分办法 1．学生进实验室要求做好预习报告； 2．对实验过程中学生完成情况进行考核，并提出相应存在问题进行质疑； 3．综合每项实验状况给出成绩。 执笔人：曹飞

一、实验课程目的与任务 通过对工业化L－天冬氨酸的酶法生产过程进行实验，深入了解生化工程原理，掌握典型的生物反应过程操作，巩固和检验已学的理论知识，为毕业论文和走向工作岗位打下基础。 二、实验课程内容及具体要求 本实验综合了发酵工程、酶工程、生物分离工程和生物反应器的基本知识，要求学生通过典型产品的酶法制备了解生物工程的相关基本操作，掌握微生物菌种保存与培养、细胞固定化和酶法转化、目标产品的分离提取等基本实验技能。 三、实验项目设置及学时分配

【生物工程】下游技术实验报告

华南师范大学实验报告 学生姓名：黎嘉俊学号：008 专业：生物工程年级、班级：10工程一班课程名称：生物工程下游技术实验实验项目：黑曲霉β-D甘露聚糖 酶的纯化 实验类型：□验证□设计□综合实验时间：2013年9月17日 实验指导老师：江学文实验评分： 一．实验目的 < 1、粗酶的制备 2、硫酸铵分级沉淀 3、透析袋的处理方法和使用 二．原理 1、盐析原理：中性盐浓度增高到一定数值时，使水活度降低，进而导致蛋白质分子表面电荷逐渐被中和，水化层逐渐被破坏，最终引起蛋白质分子间相互聚集并从溶液中析出。 2、透析袋脱盐：酸性β-甘露聚糖相对分子质量为39000和40000，选择MWCO（切割分子量或截留分子量）14000的透析袋，透过掉分子量小于1000的蛋白质；并借助分子扩散脱盐。 三．实验试剂和器材 纱布1卷、脱脂棉1包、琼脂条1包、透析袋MWCO（分子量）7000 [ 四．实验步骤

1、将黑曲霉菌株斜面接种三角瓶固体发酵培养基,℃恒温培养 72 h。 2、称取10克发酵麸曲，加100毫升的醋酸缓冲液，温度℃，转速135rpm，摇 床摇60 min后，用￠15㎝滤纸过滤。 3、取滤液40毫升，在不断搅拌下分步加入（NH4）2SO4 克（待加入部分溶解 后再加入剩余部分）。 4、置冰箱中5℃下静止沉淀过夜。 5、标准曲线的绘制：分别吸取%标准甘露糖溶液、、、、，分别定容至50ml。 再分别吸取上述溶液各于试管中各加,5-二硝基水杨酸显色液（DNS试剂）， 煮沸5min（另作1管对照，取蒸馏水，加试剂，同样煮沸5min）。冷却后， 用721型分光光度计在530nm波长下比色，记录各管的光密度值，以光密 度作纵坐标，对应标准葡萄糖溶液含糖的毫克数为横坐标，绘制标准曲线。五．实验结果 （ 0.1%标准甘露糖溶液体积/ml0246810 OD100.0970.4150.873 1.254 1.674 OD200.0970.4160.873 1.256 1.674 OD300.0970.4150.874 1.256 1.674 OD平均值00.0970.4153330.873333 1.255333 1.674 OD标准差000.0005770.0005770.0011550

生物工程工艺综合性实验报告

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 生物工程工艺综合性实验报告 院（系）：城市建设学院 专业班级：生物工程1101 学生姓名：马雪文 学号： 指导教师：李世杰 20 14 年 5 月 26 日至20 14 年 6 月 15 日

发酵工艺综合性实验指导书 一、实验目的 微生物发酵技术是生物工程最核心的技术，微生物发酵按其对 氧的需求可分为好氧微生物发酵，和厌氧微生物发酵。好氧和厌氧发酵有较大的区别，各自对工艺条件、发酵设备有不同的要求。分别掌握好氧和厌氧发酵技术也就比较全面的掌握了工业微生物技术。 本实验分别开出典型的好氧和厌氧发酵实验，训练学生掌握这两种工艺的基本技术、操作程序、分析手段，全面锻炼同学们实际动手能力。巩固和提高微生物净化操作能力、显微观察技术、培养基配制和灭菌技术、无菌取样和细胞量的确定、生长曲线的制作、光谱分析技术、气象色谱分析技术。初步培养同学们工业微生物领域科学研究和技术开发的基本能力。 二、实验原理 红曲霉通过有氧发酵将淀粉质原料转化为次级代谢产物红曲色素。 丙丁梭状芽孢杆菌经厌氧发酵将农副产品转化为丁醇和丙酮。 三、实验内容 1、好氧实验：红曲的发酵实验及其抑菌作用研究 2、厌氧实验：丁醇的发酵实验及其气相色谱检测 四、仪器设备和试剂、消耗品： 1．仪器设备： 电子分析天平 手提式蒸汽灭菌锅、自动控制蒸汽灭菌锅 双孔水浴锅 1000W电炉 5台 生物显微镜、电脑成像生物显微镜 生物培养箱、培养摇床 真空干燥箱 紫外可见分光光度计 离心机

真空泵、真空干燥器 蒸发器 气象色谱仪 2．药品和耗材： 药品：可溶淀粉 1瓶（500克），蛋白胨 1瓶（500克），琼脂，饴糖（麦 芽汁）麦芽1000克，大米粉 5公斤，硝酸钠NaNO 31瓶（500克），磷酸二氢钾KH 2 PO 4 1瓶（500克），磷酸氢二钾K 2HPO 4 1瓶，硫酸镁MgSO 4 ·7H 2 O 1瓶（500克）,硫酸 铵(NH 4) 2 SO 4 1瓶，氯化锰MnCL 2 1瓶，硫酸锰MnSO 4 ·H 2 O 1瓶，碳酸钙CaCO 3 1瓶， 维生素B1(盐酸硫胺素)1小瓶，酵母膏1瓶，乳酸（液态1瓶500克），葡萄糖（分析纯）1瓶，乙醇（分析纯）5瓶(5×500克)，乙醇(色谱纯Aladdin) 2瓶,丁醇（色谱纯Aladdin）2瓶，丙酮（色谱纯Aladdin）2瓶，叔戊醇（色谱纯Aladdin）2瓶 耗材：500ml三角瓶50只， 250ml三角瓶16个，100ml粗口径试管50只，1000ml烧杯10个，培养皿160套，常规试管160个，200ml烧杯16个，1ml移液枪头5盒，标签纸若干，玻璃真空干燥器大号1个，波美计8只，移液枪（1000ml）2只，玻璃珠2盒，100ml量筒8个，500ml量筒2个，称量纸2盒，不锈钢试剂勺4根， pH试纸2包，玻璃棒若干，玻璃推棒32根，5ml移液管16只 五、实验方法步骤和具体操作过程 （一）红曲的发酵实验及其抑菌作用研究 红曲是一种具有一定营养和药理作用的纯天然红色素，可赋予肉制品、食品、饮料等鲜艳的色泽及特殊风味，而且具有较好的营养价值和一定的防腐作用，因而被广泛地应用于食品工业。 红曲是由红曲霉经发酵分泌到胞外的一种色素，发酵的主要原料是淀粉类如大米、薯类等。红曲霉发酵合成色素同时对有害菌产生抑制作用。本实验分为两个部分，前一部分为红曲的发酵实验，后一部分为红曲的抑菌试验。 （Ⅰ）红曲的发酵实验 1．菌种 本实验室保藏的红曲霉菌种monascus purpureus。用本实验室自主设计的保藏方法，在短梗霉多糖膜片中封存，置于冰箱中保藏。使用时每取出一片，

《生物工程下游技术实验》项目一

《生物工程下游技术实验》讲义 实验项目一：“超氧化物歧化酶SOD的分离纯化技术” 实验一：植物超氧化物歧化酶（SOD）活性测量(6学时) 过程 1.每组30g绿豆,洗涤，蒸馏水浸泡过夜，倒去浸泡的水，加入300 ml蒸馏水液，匀浆 机匀浆，二层纱布过滤，离心（3000 rpm）得清液，取少量清液进行SOD活性及蛋白质含量测量，计算材料中SOD总活性单位及比活性单位（units/mg Pr）。 2.所得清液测量其总体积，缓慢加入硫酸铵至35%饱和度（查一般实验手册,约 19.4g/100ml清液），5℃冰箱中静置备用下一实验。 SOD活性的测定：（二种方法取一种，本次实验用前者，要求理解后者的原理） ●邻苯三酚自氧化法：这是最简单的一种检测方法，但干扰因素较多。 ●NBT光化还原法：比较稳定，但受酚类物质干扰。 一、利用连苯三酚自氧化测SOD活性的方法 溶液配制： 1，连苯三酚：630 mg------→100 ml 10 mmol/L HCl (0.085 ml 36%的浓HCl ，用蒸馏水配成100 ml)。共配500ml. 2，pH 8.30 50 mmol/L Tric-HCl： A) 0.1 mol/L Tris: 12.114g-----1000 ml (储备液) B) 0.1 mol/L HCL: 浓盐酸稀释得到（8.5 ml 36%的浓HCl ，用蒸馏水配成1000 ml）(储 备液) ●0.05mol/L pH 8.3: 500ml A+199ml B-------定容到1000ml.. 操作： 25?C，3 ml 50 mmol/L pH8.30 的Tric-HCL 缓冲液，加入10 μl 50 mmol/L 连苯三酚（具体加入量应每次测量前校正，加入的原则是使下面的A325变化控制在0.07 ／min左右），迅速摇匀，倒入光径1 cm的比色杯(应该用石英杯)中，每３０秒测一次Ａ３２５值，自氧化速率的变化（?Ａ）控制在0.07 ／min左右，加入酶液后再测连苯三酚自氧化速率的变化（?Ａ’），酶量的加入控制在使加样后的?Ａ’在0.035/min左右。（以上?Ａ?Ａ’的变化值不需特别严格，?Ａ只要控制在0.1以下0.04以上，?Ａ’变化在?Ａ的约一半左右即可） 一个SOD活性单位（连苯三酚单位）：在以上条件下，加入酶如果在一分钟时间能抑制连苯三酚自氧化速率的一半，此时所加的酶量就为一个SOD的酶活性单位（unit，U）。

关于生物技术综合实验报告

关于生物技术综合实验报告生物技术综合实验 甘薯γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-GCS)基因的克隆和原核表达 学生：学号： 同实验者： 谷胱甘肽(glutathione, GSH) GSH具有多种重要生理功能, 抗自由基和抗氧化应激作用, 保护细胞膜的完整性等。γ-GCS是植物细胞中GSH生物合成的限速酶, 可以调控GSH 的生物合成量。GSH在生物体抵御冷害、干旱、重金属、真菌等胁迫过程中起着重要作用, 说明γ-GCS也与植物抗逆过程密切相关。 实验一甘薯叶片RNA提取 一、实验目的 1. 了解真核生物RNA提取的原理； 2. 掌握Trizol提取的方法和步骤。 二、实验原理 Trizol 试剂是由苯酚和硫氰酸胍配制而成的单相的快速抽提总RNA的试剂，在匀浆和裂解过程中，能在破碎细胞、降解细胞其它成分的同时保持RNA的完整性。TRIzol的主要成分是苯酚。苯酚的主要作用是裂解细胞，使细胞中的蛋白，

核酸物质解聚得到释放。苯酚虽可有效地变性蛋白质，但不能完全抑制RNA酶活性，因此TRIzol中还加入了8－羟基喹啉、异硫氰酸胍、β-巯基乙醇等来抑制内源和外源RNase。%的8－羟基喹啉可以抑制RNase，与氯仿联合使用可增强抑制作用。异硫氰酸胍属于解偶剂，是一类强力的蛋白质变性剂，可溶解蛋白质并使蛋白质二级结构消失，导致细胞结构降解，核蛋白迅速与核酸分离。β-巯基乙醇的主要作用是破坏RNase蛋白质中的二硫键。在氯仿抽提、离心分离后，RNA处于水相中，将水相转管后用异丙醇沉淀RNA。用这种方法得到的总 RNA中蛋白质和DNA污染很少。 三、实验材料 1. 材料 甘薯叶片，品种为徐薯18 2. 试剂 ①无RNA酶灭菌水：加入%的DEPC，处理过夜后高压灭菌； ② Trizol试剂； ③氯仿； ④异丙醇、75％乙醇； ⑤ TBE缓冲液； ⑥上样缓冲液 3. 仪器

生物工程下游技术实验课程教学大纲

生物工程下游技术实验课程教学大纲 课程名称：生物工程下游技术（Downstream Processing of Bioengineering） 课程编码：1313083216 实验类别：专业课 总学时数：46 实验时数：16 学分：2.5 开课单位：生命科学学院生物技术教研室 适用专业：生物技术 适用对象：本科（四年） 一、课程的性质、类型、目的和任务 本课程为生物技术专业本科生必修的专业课程。是非单独设课课程，在实验中要求： 1、在本实验课程中培养和提高学生运用生物分离技术的原理的能力。 2、掌握生物分离技术的基本方法和技能，培养学生正确记录实验数据和现象、正确处理实验数据和分析实验结果的能力。 3、培养学生严谨认真、实事求是的科学态度和良好的实验作风。 4、在教学中，教师要向学生讲明该实验课的性质、任务，并使学生明确实验课的地位和作用，提高学生学习的主动性。 5、学生实验前，必须预习实验内容，了解每个实验的目的、原理和方法。 6、实验过程中，要求学生操作要规范、做好实验原始记录、爱惜仪器、节约药品、遵守安全制度、使学生养成良好的实验习惯，树立良好的学风。 7、要求学生实验后按时完成实验报告。。 二、本课程与其它课程的联系与分工 本课程宜从三年级第二学期开始，以确保学生学习本课程具有所需要的数学、物理、化学、微生物学、酶工程、微生物工程、细胞工程等基础。 三、课程内容及教学基本要求 [1]表示“了解”；[2]表示“理解”或“熟悉”；[3]表示“掌握”； 实验一、大肠杆菌的超声波破碎 细菌培养和收集[3]；细胞破碎[3]；细胞液分离[2] 实验二、氨基酸的吸附层析 薄板制备[3]；点样[3]；展层[3]；显色[3]；测定Rf值[2] 实验三、蛋白质溶液的凝胶层析脱盐 凝胶柱制备[3]；加样与洗脱[3]；检测[3] 实验四、有机溶剂萃取抗生素 试剂配制[3]；化学效价测定[3]；标准曲线制备[3]

生物工程下游技术课后题

第一章 1.生物产品的哪些特性制约了下游技术的可选范围？ 1生物物料2产品稳定性、产品性质、产品共存物性质的要求。 2.生物工程下游技术分哪几个阶段？ 四个阶段：预处理；提取（初步分离）；精制（纯化）；成品制作。 3.生物工程下游技术的特点有哪些？ 快速分离、保证纯度、高选择性、分离步骤多、需要高度浓缩。 4.生物工程纯化过程选择依据有哪些？ 生产成本要低、工艺步骤要少、操作程序合理、适应产品的技术规格、生产要有规模、产品具有稳定性、环保和安全要求、生产方式。 第二章下游技术的理论基础 1下游技术中都存在哪些过程？ 物理学过程；化学过程；生物学过程。 2下游技术中物理过程按物理化学原理有哪些分类？ @根据相性质分为：机械分离（非均相）：过滤、重大沉降、离心；传质分离（均相）：均相。 @物理化学原理：平衡分离：1.气体传质：吸收2.气液传质：精馏3.液液传质：萃取4.液固传质：浸取、结晶、吸附、离子交换、色谱分析 5.气固传质：干燥、吸附、升华；速率分离（差速分离）：1.膜分离：超滤、反渗透、电渗析2.均分离：电泳、磁泳、离心沉降。 3什么是对流传递扩散传递及扩散传递的重要性？ 对流传递是由流体的宏观运动引起；扩散传递分为分子传递（由分子的随机热运动引起）和涡流传递（由微团的脉动引起）尽管对流传质速度要扩散传质速度大很多，但在很多情况下，扩散传递都是非常重要的，特别是存在异相界面物质传递的情况下，物质在异相界面间境界膜中的扩散速率往往成为物质传递速率的限制性因素。 4生物反应器的放大原则？ 几何相似、恒定等体积功率放大、恒定传氧系数放大、恒定剪切力恒定叶端速度放大、恒定的混合时间放大。 第三章发酵液的预处理1发酵液预处理的目的？ 固液分离（分离菌体及其它悬浮颗粒）、除去一些可溶性杂质、改变滤液的性质以利于后续的提取与精制。 2发酵液预处理的方法有哪些？并简述各种方法的原理特点和应用36 降低液体黏度（加水稀释法、加热法）、凝聚和絮凝法、调节PH法、加入助滤剂法、加吸附剂法或加盐法（加入反应剂）。 3发酵液进行过滤的目的是什么？影响发酵液过滤速度的因素有哪些？ 目的：以压力差为推动力，依靠过滤介质将固体和液体分离 影响因素：1.从进料侧至过滤介质另一侧的压力降2.过滤面积3.滤饼阻力（厚度、颗粒大小）4.滤液黏度5.过滤介质和初始滤饼层的阻力。4发酵液过滤的方法有哪些？ 并简述各种方法的类型特点和应用39 方法：常压过滤、加压过滤、真空过滤、离心过滤。 5如何进行过滤介质的选择和条件的优化？ 过滤介质除具有过滤作用外，还是滤饼的支撑物，它应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力。合理选择过滤介质取决于许多因素，其中过滤介质所能截留的固体粒子大小以及对滤液的透过性是过滤介质最主要的技术特性过滤介质种类1.织物介质：绵、丝、毛、麻等2.粒状介质：硅藻胶、活性炭、白土 3.多孔固体介质：多孔陶瓷、玻璃、塑料4.微孔纤维素和金属薄膜介质：醋酸纤维素 过滤条件的优化：1.改善发酵液物理性质：降低滤饼比阻、降低发酵液黏度、降低固体浓度、热处理 2.改善设备结构：扩大设备尺寸、增加过滤面积。 6发酵液的构成？ 微生物（菌体）、残存的固体培养基、未被微生物完全利用的糖无机盐蛋白质以及微生物的各种代谢产物。 7发酵液特性有哪些？ 1目标产物浓度普遍较低，悬浮液中大部分是水2菌体细胞等固体粒子的性质差异较大，且具有一定的可压缩性3菌体细胞等悬浮颗粒小，其相对密度和液相相近4液相黏度大，多为非牛顿型流体5性质不稳定易随时间变化，如易受空气氧化微生物污染蛋白质酶水解等作用的影响。

生物制药专业综合实验讲义

生物技术制药实验课程实习讲义人表皮生长因子（hEGF）在大肠杆菌中的表达与纯化 生物与制药工程学院制 2016年6月2日

目录 第一节引言................................ 错误！未定义书签。 1.1表皮生长因子(EGF)概述 (2) 1.2 表皮生长因子(EGF)的结构与性质 (3) 1.3 EGF的生物学效应及应用 (4) 1.4 本实验课程设计的目的与内容 (5) 第二节 EGF基因的合成与转化表达 (6) 1.实验原理 (6) 2.实验材料与方法 (7) 2.1 实验材料及仪器 (7) 2.1.1 试剂材料及试剂 (7) 2.1.2 仪器设备 (8) 2.2 实验方法 (8) 2.2.1 试剂及培养基配制方法 (8) 2.2.2目的基因hEGF的设计与合成 (9) 2.2.4 电泳检测质粒DNA (10) 2.2.5大肠杆菌感受态细胞的制备 (11) 2.2.6转化重组质粒进感受态大肠杆菌BL21(DE3） (12) 2.2.7检测转化是否成功 (12) 2.2.8双酶切并检测 (12) 2.2.9 EGF基因的PCR扩增验证 (13) 2.2.10 目的基因的诱导表达及基因表达产物的SDS-PAGE检

测 (14) 第三节 EGF表达蛋白的纯化与检测.............. 错误！未定义书签。 3.1 实验原理 (19) 3.2 可溶性6xHis重组蛋白纯化实验方法 (20) 3.3 6xHis重组蛋白包涵体纯化与复性 (21) 第一节引言 1.1表皮生长因子(EGF)概述 生长因子在人体中的信号传导部分起着关键的作用，它可通过与细胞表面的蛋白质受体结合，参与细胞的各种生命活动。生长因子可以是维生素，碱基，多肽等。所研究的表皮生长因子( Epidemal growth factor，EGF)，就是一种人机体细胞合成的一种多肽。在生物体内，每个细胞的生长状态不同，在不同组织中的细胞的表皮生长因子参与生长、增值、死亡等过程。 目前，表皮生长因子已得到广泛应用。在许多公司已经开始研发甚至是生产出EGF，多种疾病的诱发原因很多，我们可以用EGF来进行详细的诊断。之后致病的查出原因，给病人减少心理的压力，带来一线生机。在经过强烈的光刺激后，尤其是激光，人们的眼部会有很大的损伤，最严重的就是眼角膜损伤，无法修复。人体在经过紫外线的照射下皮肤的损伤以及高温、蒸气、火等造成的皮肤大面积与原来的不一样的皮肤。对于这些伤害，我们可使用含有可促进人体表皮细胞的新陈代谢EGF的药膏或者是化妆品，使皮肤变得如初[1]。

生物工程下游技术

1.请描述生物工程下游技术的一般工艺流程，并分析各步可采用方 法及其原理 按生产过程分，下游技术工艺过程大致可分为4个阶段，即预处理、提取（初步分离）、精制（纯化）、成品制作。 发酵液→预处理→细胞分离→细胞破壁→碎片分离→提取→精制→成品制作加热过滤匀浆法离心沉淀(重)结晶浓缩 调PH 离心研磨法双水相吸附离子交换干燥 絮凝膜分离酶解法膜分离萃取色谱分离无菌加工 超滤膜分离成型 结晶 （1）预处理和固液分离 加热法：加热可降低液体黏度，只适用于产物对热较稳定的发酵液。在适当的温度和受热时间下可使菌体或蛋白质凝聚形成较大颗粒的凝聚物，改善发酵液固液分离特性。加热是蛋白质变性凝固的有效方法。 调节PH法：PH直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，调节PH可以改变菌体和蛋白质的带电性质，从而改变其过滤特性。蛋白质属于两性电解质，两性电解质在溶液中的PH处于等电点时分子表面净电荷为零，导致赖以稳定的双电层及水化膜的削弱或破坏，分子间引力增加溶解度最小。因此，调节溶液的PH，可使蛋白质溶解度下降而析出，这是除去蛋白质的有效方法。改变PH，还能使蛋白质变性凝固。 絮凝：在某些高分子絮凝剂的存在下。基于桥架的作用，使胶粒形成絮凝团的过程。 （2）提取（初步分离）

沉淀：在溶液中加入沉淀剂使溶质溶解度降低，生成无定形固体从溶液中析出的过程。原理：沉淀分离就是通过沉淀，在固-液分相后，除去留在液相或沉积在固相中的非必要成分。 吸附：吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。吸附的原理：固体内部分子所受分子间的作用力是对称的，而固体表面分子所受力是不对称的。向内的一面受内部分子的作用力较大，而表面向外一面所受的作用力较小，因而当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固体表面时就会被吸引而停留在固体表面上。 萃取：利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的技术。原理：利用各物质在不同溶剂中具有不同的溶解度的原理来达到将目标产物分离纯化的目的。 超滤：超滤是利用膜的透过性能，在静压差的推动力作用下，达到分离离子、分子及其某种微粒目的的膜分离技术。原理：超滤是一种筛分过程，在一定的压力作用下，含有大小分子溶质的溶液流过超滤膜表面时，溶剂和小分子物质（如无机盐类）透过膜，作为透过液被收集起来；而大分子溶质（如有机胶体）则被膜截留而作为浓缩液被回收。 结晶：将形成晶型物质的过程称为“结晶”。原理：通过结晶溶液中的大部分杂质会留在母液中，再通过过滤、洗涤即可得到纯度高的晶体。 （3）精制（纯化）

生物工程专业实验讲义汇总

生物工程专业实验讲义(适用于生物工程专业) 袁丽红曹飞 制药与生命科学学院 二零零四年四月

目录 实验一发酵种子的制备 (1) 实验二 E.coli细胞发酵培养 (2) 实验三高速冷冻离心机的使用方法 (3) 实验四固定化生物催化剂的制备 (4) 实验五游离细胞与固定化细胞酶活比较 (5) 实验六固定化生物催化剂的连续生产 (6) 实验七Ｌ－Asp的分离 (7) 实验八离子交换树脂的预处理及交换容量的测定 (8)

实验一发酵种子的制备 一、目的要求 1．了解实验室种子制备过程。 2．掌握实验室不同菌种种子生产方法。 二、原理 实验室种子制备过程包括琼脂斜面、固体培养基扩大培养或摇瓶液体培养。 不同菌种其具体制备方法不同，其过程如下图： 种子扩大培养过程 三、试验及器材 1．菌种：斜面低温保藏的大肠杆菌（E.coli） 2．培养基：牛肉膏0.5% NaCl 0.5% 蛋白胨1% PH 7.6~7.8 若配固体培养基，在其中加2%琼脂。 3．器材：天平、灭菌锅、试管、三角瓶（500mL） 四、操作方法 1．按培养基配方配制100mL固体培养基，分装于试管中。 压力1Kg/cm2灭菌30mins，结束后取出、趁热制成斜面。 2．按培养基配方配制1000mL液体培养基，分装于三角瓶中，每瓶100mL，压力1Kg/cm2灭菌30mins，结束后取出。 3．挑一环斜面低温保藏的E.coli接于液体培养基中，37℃培养24hs。 4．挑斜面长好的E.coli约2环接入液体培养基中，37℃振荡培养24hs，转速约150rpm。 五、思考与讨论 实验室种子制备的原则是什么？

生物工程下游技术

动物生物反应器 专业：生物技术班级：093姓名：贺霞霞 一、概述 1、生物反应器：生物反应器是利用生物体所具有的生物功能，在体外或体内通过生化反应或生物自身的代谢获得目标产物的装置系统、细胞、组织器官等等。 2、内容：生物反应器听起来有些陌生，基本原理却相当简单。胃就是人体内部加工食物的一个复杂生物反应器。食物在胃里经过各种酶的消化，变成我们能吸收的营养成分。生物工程上的生物反应器是在体外模拟生物体的功能，设计出来用于生产或检测各种化学品的反应装置。或者说，生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，是一种生物功能模拟机，如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。 生物反应器（bioreactor）经历了三个发展阶段：细菌、细胞基因工程、转基因动物生物反应器。转基因动物生物反应器的出现之所以受到人们极大的关注，是因为它克服了前两者的缺陷，即细胞基因工程产物往往不具备生物活性，必须经过糖基化、羟基化等一系列修饰加工后才能成为有效的药物，而细胞基因工程又因为的培养条件要求相当苛刻、成本太高而限制了规模生产。另外，转基因动物生物反应器还具有产品质量高、容易提纯的特点。一般把目的片段在器官或组织中表达的转基因动物叫做动物生物反应器。几乎任何有生命的器官、组织或其中一部分都可以经过人为驯化为生物反应器。从生产的角度考虑，生物反应器选择的组织或器官要方便产物的获得，例如乳腺、膀胱、血液等，由此发展了动物乳腺生物反应器、动物血液生物反应器和动物膀胱生物反应器等。其中，转基因动物乳腺生物反应器的研究最为引人注目。 二、动物生物反应器的介绍 1、转基因动物与生物反应器

生物工程专业综合实验教学-生物工程论文-工程论文

生物工程专业综合实验教学-生物工程论文-工程论文 ——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印—— 摘要：作为实验教学类的课程，生物工程专业综合实验能够在一定程度上提高学生的综合素质。本文结合课程开设的实际情况，通过将教师科研成果转化为教学内容，以及通过在实验教学过程中，聘请企业技术人员走入课堂进行相关技术的实际应用介绍等方式，进一步完善现有人才培养机制，构建高水平人才培养平台，从而探索寻找到有效提升学生能力和综合素质的办法—实验教学新模式。 关键词：生物工程；综合实验；内涵发展；教学改革 生物工程所包含的学科繁多，包括生物化学、细胞工程、基因工程等众多有关生物技术的综合性科目，并且更具实践性的特点。综合实验在本科生的培养过程中起到了非常重要的作用。综合性实验教学

模式的优势主要在于可以将学生当前所学的理论知识进行综合分析，且能与实际应用相结合，从而可训练学生的实验技能，可体现实验教学的科学有效性，其在加强学生素质培养和提升创新意识方面，拥有着无可替代的作用。 一综合实验的发展进程 通过对综合实验相关记载的认入了解，我们在确保调研的准确性的同时要注重现实际生产生活中对先进技术的结合。生物工程所涉及的学科知识极多，有效的结合实验技能可以对学生的专业能力和综合素质起到提升的作用。相关的教育工作者结合当前教育体系，对存在的不足进行较为完善的处理，并且在原有教学模式的基础上进行相应的创新。综合实验这种比较超前的教学模式便是在这样的背景下出现的。它所涵盖的知识面广，涉及领域更多，甚至与知识点联系相对较少的食品和环境方面也有联系。繁琐的实验步骤，笼统的模式理念使得学生在做完实验后很难对一个完整产品的生产全过程有所了解。教育工作者长久以来的不断关注，并且对这种教学模式进行调整和改进，删除一些臃肿的繁文缛节，将实验流程尽量简化，把各个的小实验