生物分离工程实验技术

1.本着理论“必须、够用”为度，注重生物专业知识的有效整合，突出实践能力培训及产业化应用原则；2.重点突出，目的明确。重点介绍了生物分离工程技术，把近来的研究成果与生物医药领域应用相结合，体现生物分离工程技术学习实践性、先进性；3.按照生物分离工程技术学习的特点，精心安排的各章节，从整体到局部，从理论到应用，循序渐进，层次分明，重点突出，符合学生学习的特点；4.体现应用型教材建设的特点。作为校企协同共建教材，本书内容与社会发展紧密联系，揭示了生物分离工程技术的前沿技术，能良好体现出生物分离工程技术在生物技术行业的开发应用情况和发展前景。

生物经济为农业、健康、医药、能源、环境等产业的绿色革命创造了新的可持续发展平台、政策环境与时代背景。以生物活性物质为中心的生物技术对经济社会产生了革命性影响，以生物活性物质提取纯化为目的的生物分离工程是生物技术的重要组成部分，特别是在现代生物技术产品中，产品成本构成所涉及生物分离工程技术的比例极大，其是生物技术实现产业化的关键技术。
生物分离工程课程是面向生物技术及相关专业开设的专业必修课，是一门理论与实践密切结合的课程，对创新型、应用型专业人才的培养发挥着重要的作用。尤其在新工科教育背景下，培养和提升学生的创新能力和科研素养以满足经济与社会发展的需要成为工科专业教学要求的重要目标。但生物分离工程课程在理论结合实践、满足行业需求和学生应用能力培养方面尚存在不同程度的不足，新形势下课程教学改革势在必行，因此适用于应用型人才培养的实验教材也是很有必要的。
《生物分离工程实验技术》是生物分离工程课程教学的配套教材，也可作为大分子和小分子活性物质分离纯化及检测等的参考资料，是适应于新工科背景下的创新型、应用型人才培养的教材。本教材围绕应用型人才培养目标定位，面向应用型本科高校生物、化学、环境、医学类专业，突出应用性、完整的产品解决方案、生物分离集成技术，紧密对接经济产业链。
本教材以培养学生创新精神、创造意识和科研能力为最终目的，从生物分离工程技术的基本原理及仪器设备、生物分离工程基础实验、生物分离工程综合实验等层层递进，既有基础知识背景介绍，又有单元操作。同时，在此基础上以生产案例为主线，提供综合实验方案，将多种实验技术融合，强化生产实用性。如教材中设置了多个茶多酚相关实验，可供使用者设置安排系列实验，完成完整的产品生产工艺设计实验，进一步与生产实际应用相结合，为培养既有创新性思维又有实践能力的新型应用型人才提供适合的教材。
本教材创新点：
（1）系统性和应用性兼顾现有教材以单个生物分离纯化实验为主，更多为验证性实验，主要培养学生单一的基本技能训练，缺少综合性实验和创新性实验。本教材不仅有原理介绍，也结合了仪器设备的使用，同时层次分明，在基础验证性实验之后，提供更多的综合性实验项目，强化了应用性。
（2）基础技术与新进展并重本教材以市场需求为导向，引入产品设计理念，提高学生科学思维能力，融合生物分离各单元操作，更注重近年来发展起来的生物分离工程的新技术、新方法、新设备的应用。实验对象不但涉及传统的微生物发酵液、动植物天然产物的提取分离，更注重现代的基因工程细胞培养液；不仅关心生物小分子的分离过程，更注重蛋白质、酶、多糖等生物大分子活性物质的分离纯化。
本教材主要适用于生物技术和生物工程专业本科生使用，也适合相关专业研究生选择使用，还可供科研工作者和生产技术人员参考。
由于水平有限，书中的不足之处，敬请读者批评指正。

编者
2023年1月于龙岩学院

本书介绍了大分子及小分子生物活性物质的分离纯化过程，共包含两篇12章。第一篇为生物分离原理和单元实验，分别介绍了预处理与固液分离技术、萃取技术、沉淀与结晶、膜分离、吸附、色谱与电泳、干燥技术；第二篇为各论，分别介绍了多肽、蛋白质和酶的分离纯化，核酸的分离纯化、糖类的分离纯化，小分子活性物质的分离纯化，抗生素和维生素的分离纯化。
本书理论联系实际，既有基础知识背景介绍又有实训操作，将多种实验技术相融合，与生产实际应用相结合，有利于创新性、应用型人才培养。
本书适合生物技术、生物工程等专业本科生使用，也适合上述专业及相关专业研究生选择使用，还可供科研工作者和生产技术人员参考。

绪论1


第一篇生物分离原理及单元实验
第一章预处理与固液分离技术6
第一节原料的预处理6
第二节细胞破碎9
第三节固液分离11
实验一壳聚糖絮凝法沉淀微生物菌体19
实验二离心法收集酵母菌21
实验三超声波法破碎酵母细胞24

第二章萃取技术27
第一节固液萃取28
第二节溶剂萃取34
第三节超临界流体萃取40
第四节双水相萃取43
第五节反胶团萃取46
实验一超声波法正交试验提取茶多酚51
实验二PEG2000-硫酸铵双水相体系相图绘制54
实验三超临界流体CO2萃取大豆油55
实验四双水相萃取细胞色素c57
实验五反胶团萃取柚皮苷58

第三章沉淀与结晶61
第一节沉淀62
第二节结晶69
实验一盐析大豆蛋白74
实验二L-苯丙氨酸结晶76

第四章膜分离79
第一节膜分离概述79
第二节膜分离过程80
第三节影响膜分离的主要因素83
实验一透析法去除蛋白质溶液中的无机盐84
实验二用纳滤膜分离浓缩茶叶中的茶多酚86
实验三反渗透法制备超纯水87

第五章吸附89
第一节吸附概述89
第二节影响吸附的因素90
第三节吸附剂91
第四节吸附的应用93
实验一离子交换色谱分离混合氨基酸95
实验二活性炭吸附亚甲基蓝色素97

第六章色谱与电泳99
第一节色谱概述99
第二节常用色谱分离技术101
第三节电泳概述103
第四节常用电泳技术104
实验一凝胶过滤色谱法分离牛血清白蛋白和溶菌酶108
实验二聚己内酰胺柱色谱法分离纯化茶多酚109
实验三醋酸纤维素薄膜电泳分离纯化并鉴定血清蛋白111
实验四琼脂糖凝胶电泳分离质粒DNA112

第七章干燥技术115
第一节热风干燥116
第二节喷雾干燥119
第三节真空干燥121
第四节冷冻干燥123
实验一热风干燥实验126
实验二喷雾干燥实验127
实验三牛奶冷冻干燥129


第二篇各论
第八章多肽、蛋白质和酶的分离纯化133
第一节多肽133
第二节蛋白质134
第三节酶135
第四节多肽、蛋白质和酶类物质的主要生产方法136
第五节蛋白质提取分离的一般步骤137
实验一蛋白质含量测定技术140
实验二谷胱甘肽的提取和含量测定146
实验三血浆中IgG的分离纯化148
实验四SOD的制备和活力测定151
实验五木瓜蛋白酶的分离纯化153
实训黄花菜抗肿瘤活性蛋白的分离纯化155

第九章核酸的分离纯化158
第一节核酸的分类158
第二节核酸的理化性质159
第三节核酸的生产方法159
第四节核酸提取分离的一般步骤160
实验一核酸定量测定技术163
实验二动物肝脏中DNA的提取169
实验三酵母RNA的分离及组分鉴定170
实验四三磷酸腺苷(ATP)的提取分离172
实训质粒DNA疫苗的分离纯化173

第十章糖类的分离纯化177
第一节糖类分类177
第二节多糖的药理作用178
第三节多糖类物质的性质179
第四节糖类的提取方法180
第五节糖类的分离纯化方法181
实验一总糖含量测定182
实验二香菇多糖的提取及含量测定184
实验三茯苓多糖类成分的提取、分离与鉴定185
实验四硫酸软骨素的提取分离187
实训灵芝多糖的提取和精制189

第十一章小分子活性物质的分离纯化191
第一节小分子活性物质分类191
第二节小分子活性物质的提取、分离193
第三节小分子活性物质的含量测定194
实验一小分子活性物质的定性实验195
实验二分光光度法测定茶多酚含量197
实验三甘草皂苷类成分的提取、分离与鉴定199
实验四银杏叶黄酮类成分的提取、分离与含量测定202
实验五石斛中生物碱的分离纯化203
实验六黄花蒿中青蒿素的提取、分离与鉴定204
实验七紫草中紫草素的提取、分离与鉴定206
实验八大蒜挥发油类成分的提取、分离与鉴定207
实训大孔吸附树脂精制茶多酚208

第十二章抗生素和维生素的分离纯化211
第一节抗生素类药物的提取分离211
第二节维生素类药物的提取分离220
实验一多元萃取体系萃取发酵液中林可霉素221
实验二青霉素的萃取与萃取率的计算222
实训一青霉素的分离224
实训二维生素B2的提取分离226


附录229
附录一常用药品及其主要性质229
附录二常用缓冲液的配制230
附录三一些常用数据表235
附录四常用的生化分离介质238
附录五常用仪器的使用243
附录六实验实训要求256

参考文献258