本書是普通高等學校十四五規(guī)劃生命科學類創(chuàng)新型特色教材。 本書系統(tǒng)介紹了生物分離工程常用技術的基本原理、分離操作、過程理論及應用。全書分為11章,內容包括緒論、固液分離技術、沉析技術、萃取技術、膜分離、吸附與離子交換、色譜分離、電泳技術、親和分離、精制及清潔生產等。在保證教材理論性、科學性、前瞻性的基礎上,注重論述的簡潔性、概括性和實用性,以有效激發(fā)學生的學習熱情,也便于教師的教學。 本書主要作為高等院校生物工程和生物技術等相關專業(yè)本科生的教材,也可供相關專業(yè)研究生以及生物技術、生物化工和生物制藥領域的科研、技術和管理人員使用和參考。
本書的編寫特色之處如下:1.涵蓋面廣,適用性強;2.突出科研對分離所涉及的試劑、分離技術的特殊要求;3.重點介紹新技術、新方法的原理與應用;4.突出案例法對科學研究中分離問題的解決之道。5.全書配備各章節(jié)教學PPT,學生可在線掃碼查看,便于學習者理解和掌握知識要點。
在生物技術高速發(fā)展的當下,生物產業(yè)已成為眾多國家的戰(zhàn)略性產業(yè)之一,日益受到世界經(jīng)濟強國的重視。生物產業(yè)生產系統(tǒng)通常由品種改良(如微生物等的育種,通常稱為生物工程上游技術)、生物反應過程與優(yōu)化(如大規(guī)模發(fā)酵、細胞大規(guī)模培養(yǎng)等,稱之為生物工程中游技術)和生物產品的分離純化(如抗生素、胰島素等的精制等,也稱生物工程下游技術)三個部分組成。生物分離工程是生物產品生產的*后一個必要環(huán)節(jié),其采用生物分離工程的各種技術、設備和工藝對發(fā)酵液、細胞培養(yǎng)液或酶促反應液等生物材料進行提取、精制,*終得到產品。 參編本書的各位編者來自國內多所高校,長期在教學第一線從事生物分離工程的教學與科研工作,在該領域內積累了豐富的教學和科研經(jīng)驗及心得體會。本書對生物分離工程相關原理、技術與應用的內容進行了較為完整的歸納,注重理論與實際結合,對生物分離工程技術的新發(fā)展、新技術也進行了總結。本書可以用作高等學校生物類專業(yè)的教學參考書,也可供從事生物分離生產和科研的專業(yè)技術人員借鑒。 本書參考了許多國內外的教材和文獻資料,借鑒了他們的相關圖、表、公式、數(shù)據(jù)及重要結論,對這些前輩及同行表示誠摯的感謝。本書的編寫得到了中南民族大學、華中科技大學等高校及華中科技大學出版社的關心和支持,在此表示衷心的感謝。 由于編者水平有限,而現(xiàn)代生物分離工程技術發(fā)展日新月異,難免有諸多的不足與疏漏之處,懇請讀者批評指正。
汪文俊,男,中南民族大學生命科學學院教授,主要承擔本科生《生物分離工程》、《生物工程制藥》、《發(fā)酵工程與設備模塊》、《生物工程大實驗》及研究生《微生物資源與應用技術》、《微生物工程》等課程的教學工作。長期從事天然產物與動物營養(yǎng)的研究,特別是黃曲霉毒素毒理和抗氧化天然活性物質緩解黃曲霉毒素毒性的機理研究。以通訊作者或第一作者發(fā)表SCI研究論文多篇。
第一章 緒論
第一節(jié) 生物分離工程的概述
1.1.1生物分離工程的定義
1.1.2生物分離工程的研究內容
1.1.3生物分離工程在生物工程中的地位及發(fā)展歷史
第二節(jié) 生物分離工程的一般流程及其選擇依據(jù)
1.2.1預處理
1.2.2產物提取
1.2.3產物精制
1.2.4成品制作
1.2.5生物分離純化工藝流程的選擇依據(jù)
第三節(jié) 生物分離工程的發(fā)展趨勢
1.3.1生物分離工程的發(fā)展趨勢
1.3.2生物分離工程研究應注意的問題
第二章 實驗試劑的制備與純化
第一節(jié) 化學試劑的一般知識
2.1.1化學試劑的分類和規(guī)格
2.1.2化學試劑的用途
第二節(jié) 化學試劑的簡易純化方法
2.2.1標準液的配制方法
2.2.2試劑的純化方法
第三節(jié) 高純水制備
2.3.1概述
2.3.2純水中的雜質種類
2.3.3純水制備過程與技術
第三章 固液分離技術
第一節(jié) 發(fā)酵液的預處理
3.1.1發(fā)酵液預處理的目的
3.1.2發(fā)酵液預處理的要求
3.1.3常用的發(fā)酵液預處理方法
3.1.4雜質的去除方法
第二節(jié) 細胞破碎
3.2.1細胞壁成分
3.2.2細胞破碎的方法
3.2.3細胞破碎率的評價
第三節(jié) 發(fā)酵液的固液分離
3.3.1影響固液分離的因素
3.3.2發(fā)酵液的過濾
3.3.3固液分離設備及其結構
第四章 固相析出分離技術
第一節(jié) 鹽析
4.1.1 鹽析原理
4.1.2 鹽析用鹽的選擇
4.1.3 影響鹽析的因素
4.1.4 鹽析操作
第二節(jié) 有機溶劑沉淀
4.2.1 有機溶劑沉淀原理
4.2.2 沉淀溶劑的選擇
4.2.3 影響有機溶劑沉淀的因素
第三節(jié) 等電點沉淀法
4.3.1 等電點沉淀原理
4.3.2 等電點沉淀操作
第四節(jié) 其他沉淀法
4.4.1 水溶性非離子型多聚物沉淀法
4.4.2 生成鹽類復合物的沉淀法
4.4.3 金屬離子沉淀法
4.4.4 有機酸沉淀法
4.4.5 選擇變性沉淀法
第五節(jié) 結晶
4.5.1 結晶過程
4.5.2 過飽和溶液形成方法
4.5.3 晶核的形成
4.5.4 成核速度
4.5.5工業(yè)上常用的起晶方法
4.5.6晶體的生長
4.5.7影響晶體生長的因素
4.5.8提高晶體質量的方法
第五章 萃取技術
第一節(jié) 萃取的基本概念、基本原理及特點
5.1.1 萃取的基本概念
5.1.2萃取的分離原理
5.1.3萃取的特點
第二節(jié) 有機溶劑萃取
5.2.1液液萃取
5.2.2液液萃取的流程
5.2.3液液萃取的設備及工藝過程
5.2.4 影響有機溶劑萃取的因素
第三節(jié) 雙水相萃取
5.3.1 雙水相萃取概述
5.3.2雙水相萃取的應用
5.3.3 雙水相萃取技術的進展
第四節(jié) 反膠團萃取
5.4.1膠團與反膠團
5.4.2反膠團萃取
5.4.3反膠團的制備
5.4.4反膠團萃取的應用
第五節(jié) 超臨界流體萃取
5.5.1 超臨界流體的性質
5.5.2 超臨界流體萃取過程
5.5.3 超臨界流體萃取的應用
第六節(jié) 液膜萃取
5.6.1 液膜的組成及特性
5.6.2 液膜萃取分離機理
5.6.3液膜材料的選擇與液膜萃取操作
5.6.4 液膜萃取的應用
第六章 膜分離技術
第一節(jié) 膜分離簡介
6.1.1膜的分類
6.1.2基本膜分離過程
第二節(jié) 膜材料及其特性
6.2.1膜的基本特性
6.2.2 膜材料
6.2.3 膜過程特征
6.2.4膜的表征
第三節(jié) 膜通量的計算
6.3.1微濾膜的通量
6.3.2 超濾膜通量
6.3.3反滲透及納濾膜通量
6.3.4離子交換膜通量
6.3.5影響膜通量的相關因素
第四節(jié) 膜組件
6.4.1管式膜組件
6.4.2.平板膜組件
6.4.3螺旋卷式膜組件
6.4.4中空纖維(毛細管)式膜組件
第七章 吸附與離子交換分離技術
第一節(jié) 吸附過程與吸附劑類型
7.1.1物理吸附
7.1.2化學吸附
7.1.3離子交換吸附
7.1.4 常用吸附劑
第二節(jié) 吸附與離子交換的理論
7.2.1 吸附平衡理論
7.2.2 影響吸附的主要因素
7.2.3 吸附過程理論
7.2.4 離子交換平衡理論
7.2.5 偶極離子吸附
7.2.6 影響離子交換速度的主要因素
7.2.7離子交換的選擇性
第三節(jié) 離子交換操作方法
7.3.1 離子交換樹脂的選擇
7.3.2 離子樹脂的處理和再生
7.3.3 離子交換基本操作方法
第八章 色譜分離技術
第一節(jié) 色譜分離技術的原理、基本概念和分類
8.1.1色譜分離技術的原理
8.1.2色譜分離技術的基本概念
8.1.3色譜分離技術的分類
第二節(jié) 吸附色譜法
8.2.1吸附色譜中常用的固定相
8.2.2吸附色譜固定相的選擇
8.2.3吸附色譜流動相的選擇
8.2.4 吸附色譜操作技術
第三節(jié) 薄層色譜法
8.3.1熒光薄層色譜
8.3.2絡合薄層色譜
8.3.3酸堿薄層或pH緩沖薄層色譜
8.3.4薄層色譜的應用
第四節(jié) 分配色譜法
8.4. 1 分配色譜的基本原理
8.4.2 分配色譜的分類和特點
第五節(jié) 離子交換色譜法
8.5.1離子交換色譜的基本原理
8.5.2離子交換劑的選擇
8.5.3離子交換色譜的基本操作
8.5.4離子交換色譜的應用
第六節(jié) 凝膠色譜法
8.6.1凝膠色譜的基本原理
8.6.2分子篩效應
8.6.3凝膠色譜柱的重要參數(shù)
8.6.4凝膠的種類和性質
8.6.5凝膠色譜的實驗技術
第七節(jié) 親和色譜法
8.7.1親和色譜的基本原理
8.7.2 親和色譜的配基
8.7.3親和色譜的基本操作
8.7.4親和色譜的特點和應用
第八節(jié) 高壓液相色譜
8.8.1高壓液相色譜的特點
8.8.2 高壓液相色譜儀及應用
第九章 新型生物分離技術
第一節(jié) 新型生物分離技術及特點
9.1.1新型生物分離技術
9.1.2新型生物分離技術的特點
第二節(jié) 一些新型生物分離技術的原理及應用
9.2.1深度共熔溶劑在生物分離中的應用
9.2.2濁點萃取技術
9.2.3分子印跡膜技術
9.2.4多維液相色譜技術
9.2.5親和分離技術
第十章 濃縮與干燥
第一節(jié) 濃縮
10.1.1 蒸發(fā)濃縮的特點
10.1.2蒸發(fā)濃縮的原理
10.1.3蒸發(fā)濃縮過程的節(jié)能
10.1.4蒸發(fā)濃縮的方法
第二節(jié) 干燥
10.2.1物料干燥機理
10.2.2常用干燥方法
10.2.3干燥過程的強化、節(jié)能和產品質量
第十一章 分離過程的清潔生產技術
第一節(jié) 主要技術
11.1.1 萃取分離技術在生物分離清潔生產中的應用
11.1.2吸附分離技術在生物分離清潔生產中的應用
11.1.3膜分離技術在生物分離清潔生產中的應用
11.1.4 分子印跡技術在生物分離清潔生產中的應用
11.1.5 其他技術在生物分離清潔生產中的應用
第二節(jié) 現(xiàn)存問題與前景展望