模塊一分離與操作技術



緒論/2



1.1生物分離與純化技術概述/2



1.2生物分離與純化技術的基本知識/4



1.3生物分離與純化技術的發展歷史和發展趨勢/6



1.3.1生物分離與純化技術的發展歷史/6



1.3.2生物分離與純化技術的發展趨勢/6



同步訓練/7



預處理及固液分離技術/9



2.1預處理技術/9



2.1.1發酵液過濾特性的改變/10



2.1.2發酵液的相對純化/12



2.2固液分離技術/14



2.2.1過濾技術/14



2.2.2離心技術/16



2.3典型案例/20



同步訓練/22



細胞破碎技術/23



3.1細胞壁的組成與結構/24



3.1.1微生物細胞壁的化學組成和結構/24



3.2常用的細胞破碎方法/26



3.2.1機械法/26



3.2.2非機械法/29



3.3細胞破碎效果評價與方法選擇/31



3.3.1細胞破碎效果的評價/31



3.3.2各種細胞破碎方法的選擇依據/32



3.4基因工程包含體的純化方法/33



3.4.1包含體的形成/34



3.4.2包含體的純化方法/34



3.5細胞破碎技術的發展方向/35



3.6典型案例/36



同步訓練/37





萃取技術/39



4.1概述/39



4.1.1萃取的概念/39



4.1.2萃取的分類/40



4.1.3萃取的特點/40



4.2溶劑萃取技術/41



4.2.1溶劑萃取原理/41



4.2.2溶劑萃取流程/42



4.2.3溶劑萃取影響因素/43



4.2.4萃取劑的選擇/44



4.3固液浸取技術/44



4.3.1固液浸取的概念/44



4.3.2固液浸取的原理/44



4.3.3固液浸取過程的影響因素/45



4.3.4固液浸取的方法/46



4.4雙水相萃取技術/46



4.4.1雙水相萃取的原理和特點/46



4.4.2雙水相萃取工藝流程/48



4.4.3影響雙水相萃取的因素/49



4.4.4雙水相萃取的應用/50



4.5超臨界流體萃取技術/50



4.5.1超臨界流體萃取的原理/51



4.5.2超臨界流體萃取的工藝流程/52



4.5.3超臨界流體萃取技術的應用/53



4.6反膠團萃取技術/55



4.6.1反膠團及其形成/55



4.6.2反膠團萃取原理/55



4.6.3影響反膠團萃取的因素/56



4.6.4反膠團萃取流程/57



4.6.5反膠團萃取蛋白質的應用/57



4.7典型案例/57



同步訓練/61





固相析出分離技術/62



5.1鹽析法/63



5.1.1鹽析法的基本原理/63



5.1.2鹽析用鹽的種類/64



5.1.3鹽析操作方法/66



5.1.4鹽析注意事項/69



5.1.5影響鹽析效果的因素/69



5.2有機溶劑沉澱法/70



5.2.1有機溶劑沉澱法的基本原理/71



5.2.2有機溶劑的選擇/71



5.2.3有機溶劑沉澱的操作方法/74



5.2.4影響有機溶劑沉澱效果的因素/74



5.3其他沉澱法/76



5.3.1等電點沉澱法/76



5.3.2水溶性非離子型聚合物沉澱法/77



5.3.3成鹽沉澱法/78



5.4結晶技術/79



5.4.1晶體的概念/79



5.4.2結晶的過程/79



5.4.3影響結晶析出的主要條件/83



5.5典型案例/84



同步訓練/87



色譜分離技術/90



6.1吸附色譜/93



6.1.1基本原理/93



6.1.2吸附色譜技術分類/93



6.1.3影響吸附分離的因素/93



6.1.4吸附劑、展層劑及洗脫劑/94



6.1.5柱吸附色譜分離基本操作/95



6.1.6吸附色譜的應用/96



6.2分配色譜/97



6.2.1基本原理/97



6.2.2載體的選擇/97



6.2.3固定相與流動相的選擇/97



6.2.4分配色譜的應用/98



6.3離子交換色譜/98



6.3.1基本原理/98



6.3.2離子交換介質/99



6.3.3離子交換色譜流動相的選擇/105



6.3.4離子交換色譜的應用/107



6.4凝膠過濾色譜/108



6.4.1基本原理/108



6.4.2凝膠過濾色譜介質/109



6.4.3凝膠過濾色譜操作方法/112



6.4.4凝膠過濾色譜的應用/114



6.5親和色譜/115



6.5.1基本原理/115



6.5.2親和色譜的操作/118



6.5.3幾種重要的親和色譜/119



6.5.4親和色譜的應用/119



6.6疏水色譜/121



6.6.1基本原理/121



6.6.2疏水色譜的應用/122



6.7高效液相色譜/123



6.7.1基本原理/123



6.7.2高效液相色譜設備配置和操作方法/125



6.7.3高效液相色譜法的應用 /126



6.8典型案例/127



同步訓練/129



膜分離技術/132



7.1膜分離過程的分類和特點/132



7.1.1膜分離過程的分類/133



7.1.2膜分離過程的特點/136



7.2膜材料與膜組件/136



7.2.1膜材料/136



7.2.2膜組件/137



7.3影響膜過濾分離效果的因素/141



7.4膜污染及其控制措施/142



7.5常見的幾種膜分離技術/144



7.5.1微濾/144



7.5.2超濾/147



7.5.3納濾/149



7.5.4反滲透/150



7.5.5電滲析/152



7.5.6其他膜分離技術/153



7.6典型案例/154



同步訓練/157





電泳技術/159



8.1電泳技術概述/159



8.1.1電泳技術發展史/160



8.1.2電泳基本原理/160



8.1.3電泳的分類/163



8.1.4電泳裝置的基本結構/164



8.2幾種典型的電泳技術/165



8.2.1乙酸纖維素薄膜電泳/165



8.2.2瓊脂糖凝膠電泳/167



8.2.3聚丙烯酰胺凝膠電泳/169



8.2.4雙向凝膠電泳/173



8.2.5等電聚焦電泳/174



8.3典型案例/175



同步訓練/177





濃縮與干燥技術/179



9.1濃縮技術/180



9.1.1蒸發/180



9.1.2冷凍濃縮/181



9.1.3其他濃縮方法簡介/182



9.2干燥技術/183



9.2.1干燥基本原理/183



9.2.2常見的干燥方法/183



9.3典型案例/185



同步訓練/187





模塊操作技術實訓



實訓1大腸杆菌的破碎及破碎率的測定/191



實訓2啤酒酵母的培養及菌體的離心分離/193



實訓3青霉素的萃取與萃取率的計算/195



實訓4雙水相萃取相圖的制作/196



實訓5雙水相萃取分離釀酒酵母中的延胡索酸酶/198





實訓6雙水相萃取牛奶中酪蛋白條件的探索/201



實訓7超臨界二氧化碳萃取甘草黃酮/202



實訓8鹽析法分離小牛血清中IgG/204



實訓9牛乳中酪蛋白和乳蛋白素粗品的制備/206



實訓10離子交換樹脂的預處理及交換容量的測定/208



實訓11離子交換色譜分離氨基酸/210



實訓12超濾法濃縮真菌多糖/213



實訓13親和色譜分離GST蛋白/215



實訓14乳清蛋白脫鹽(凝膠色譜法)/217



實訓15分配色譜測定吐根中吐根堿和吐根酚堿/219



實訓16Sephadex G50分離藍色葡聚糖2000、細胞色素c

和溴酚藍/221



實訓17高效液相色譜測定葛根素含量/223



實訓18聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDSPAGE)分離蛋白質/225



實訓19蛋白質的透析/230



實訓20蛋白質的真空濃縮/231



實訓21酸奶粉冷凍干燥/233



實訓19谷氨酸的濃縮與結晶/236



模塊三集成技術實訓



實訓1四環素的提取(沉澱法)及含量測定/242



實訓2細胞色素c粗品的制備及含量測定/246



實訓3木瓜蛋白酶的分離與純化及酶活力檢測/248



實訓4超氧化物歧化酶(SOD)的制備及活力測定/251



實訓5從菠蘿中提取菠蘿蛋白酶/253



實訓6甘露醇的制備及鋻定/255



實訓7茶多酚的提取及含量測定/256



實訓8異黃酮的提取與鋻定/258



實訓9RNA的制備及純度鋻定/263



實訓10香菇多糖的提取與鋻定/265



實訓11卵磷脂的提取與鋻定/267



實訓12葉綠素的提取與分離/269



實訓13桂花精油的提取和成分分析/271



實訓14谷胱甘肽的制備及含量測定/273



實訓15溶菌酶的提取與鋻定/275



實訓17輔酶Q10的提取及含量測定/278



主要參考文獻/281

“生物分離與純化技術”是生物工程、藥品生物技術、藥品生產技術、醫學生物技術、食品生物技術等專業的核心課程，其涉及的相關技術是生物類相關產業中使用*普遍的技術，也是從事生物制品生產和加工必須掌握的基本技術。本書的編寫充分考慮到了高職高專的生源特點及培養應用型人纔的需求，降低了學科的理論知識難度，突出了知識的實用性和職業性，與企業接軌，及時地吸納了行業的新知識、新工藝、新技術和新方法。在編寫過程中，作者深入企業一線，獲得了大量的第一手資料，並參考了大量的文獻。本書繫統地闡述了各種生物分離方法的原理、操作過程、技術要領和相關設備，旨在培養學生的動手能力以及分析解決問題的能力，並以大量的案例說明了這些分離技術和設備的應用，注意從案例中分析共性問題，旨在讓學生從這些案例中獲得更多的啟發，培養其創新能力。本書的主要特色如下。(1) 都顯示了三維目標，即知識目標、技能目標和素質目標。(2) 用大量不同類型的生物產品的分離案例說明各種分離技術的應用。(3) 闡述了生物分離的相關設備，並配有相關圖片，形像生動。(4) 配有針對性強的同步訓練。(5) 實訓模塊操作技術實集成技術實操作重點突出生物分離過程的基本原理、重要設備和基本操作技集成以生物技術職業崗位為導向，引入企業的實際項目，突出綜合性與創新性。本書共分為三大模塊。編寫分工如下：武漢職業技術學院的陳芬、尹喆、肖雲編寫了模塊一的第操作技術實訓說集成技術實訓說明，模塊二的實訓1、3、14～18，模塊三的實訓2、5、6、14；楊凌職業技術學院的胡莉娟編寫了模塊一的，模塊二的實訓2，模塊三的實訓1；福建生物工程職業技術學院的邱東鳳編寫了模塊一的，模塊三的實訓3；長沙環境保護職業技術學院的楊志遠與許昌職業技術學院的魯國榮編寫了模塊一的，模塊三的實訓4、7；山東職業學院的蘇敬紅與常州工程職業技術學院的何穎編寫了模塊一的，模塊三的實訓10、11、12；信陽農林學院的劉柱明編寫了模塊一的，模塊二的實訓4～10，模塊三的實訓8；荊州職業技術學院的姚志恆編寫了模塊一的；包頭輕工職業技術學院的梁蕊芳編寫了模塊一的；漢江師範學院的江愛明編寫了模塊二的實訓11～13，模塊三的實訓9；咸寧職業技術學院的曾青蘭編寫了模塊三的實訓13。全書由武漢職業技術學院陳芬修改並統稿。全書由咸寧職業技術學院曾青蘭主審。在編寫的過程中，得到了武漢周邊許多企業專家的指導，在此表示衷心的感謝。由於生物技術發展很快，加之編者水平和經驗有限，書中難免有不足之處，懇請同行專家與讀者批評指正。