微生物分离范文

微生物分离范文（精选12篇）

微生物分离 第1篇

生物膜法是水产养殖污水处理的重要方法之一,也是养殖水处理研究中的热点和难点[13,14]。国内目前对循环水养殖系统生物滤池中微生物群落结构的研究报道较少,循环水净化处理系统的开发研究基本上已进入了瓶颈阶段,而现代分子生物学为循环水养殖环境中微生物的研究提供了新的技术和手段,将其应用到循环水养殖工程的研究中,通过学科交叉,寻求新突破,新发现,新成果[13,15,16]。

本文通过采集正常运行生物滤池中自然生长的生物膜,经过无菌裁剪、超声震荡等处理,分析研究循环水养殖系统中分解氨氮能力较强的微生物,为进一步研究养殖污水微生物群落、优化生物滤池中生物膜的污水处理性能提供了新的方向。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器设备

生物膜:取自中国海洋大学海洋生物水环境工程实验室的循环水养殖系统生物滤池。

试剂:氯化钠,硫酸铵,磷酸二氢钾,硫酸镁,氯化钙,氢氧化钠,盐酸,硫酸亚铁,磷酸氢二钾,碳酸钙,琼脂,磺胺,盐酸萘乙二胺,无水乙醇。

实验仪器与设备:循环水养殖系统(青岛中科海水处理设备工程有限公司),超声波振荡器(昆山市超声仪器有限公司),VS型洁净工作台(VS-1300-U,苏净集团苏州安泰空气技术有限公司),UV-2100紫外可见分光光度计(尤尼柯仪器有限公司),B-S分析天平(AL204/01,梅特勒-托利多仪器有限公司),电热恒温干燥器(DHP-9082,上海一恒科技仪器有限公司),离心机(LG10-2.4A,北京雷勃尔离心机公司),多用振荡器(江苏省金坛市医疗仪器厂),恒温水浴锅(DK-8D,上海精密实验设备公司),PCR热循环仪(RS232,德国),电热恒温培养箱(HHBll-420,上海跃进医疗器械厂)。

1.2 培养基制备

亚硝化细菌富集培养基、亚硝化细菌分离培养基均采用文献[17]给定的培养基配方和方法。

为使亚硝化细菌能够容易地从自然界中分离,本实验采用在富集培养中补加浓度10%的硫酸铵[(NH4)2SO4]溶液。采用最佳培养条件温度30 ℃,pH值7.5～8.0,初始氨氮浓度100～150 mg/L,摇床转速110 r/min[18]。

1.3 实验方法

1.3.1 生物滤池中污泥的采集

循环水养殖系统养殖大菱鲆,生物滤池系统运行30 d,自然挂膜,水力停留时间为80 min。

生物膜取样:将该系统生物滤池中附有生物膜的载体(多孔球形悬浮滤料,直径80 mm,堆积系数1 950个/m3,孔隙率92%,堆积重量39 kg/m3,比表面积380 m2/m3),裁剪后放入盛有过滤无菌海水的离心管中,超声波振荡20 min,将细胞打散。

1.3.2 细菌的富集培养

吸取1 mL污泥浸液至装有10 mL液体富集培养基的20 mL试管中,在30 ℃、110 r/min的条件下振荡培养。20 d后,无菌条件下取1.5 mL培养液,用盐酸萘乙二胺法检测亚硝酸盐的存在,能够证明在含有硫酸铵的液体富集培养基中生成了亚硝酸盐,即有能够分解氨氮的细菌生长。取该培养液1.0 mL,接入新鲜的液体富集培养基再次活化,重复以上培养操作三代,以此淘汰其他杂菌[19,20]。

以1.3.1中盛有污泥的无菌海水作为母液,20 d为富集培养周期,分别依次得到:第一代液体富集培养基(A1-A4)、第二代液体富集培养基(B1-B4)、第三代液体富集培养基(C1-C4)、第四代液体富集培养基(D1-D4)。每组有3个平行样品备用。

1.3.3 细菌的分离提纯

稀释:无菌条件下,吸取1 mL第三代液体富集培养液,加入盛有9 mL无菌人工海水的大试管中充分混匀,再从此试管中吸取1 mL加入另一盛有9 mL无菌人工海水的试管中混匀,重复以上操作制成10-1,10-2,10-3,10-4,10-5不同稀释度的培养基溶液,并标记。

涂布:分别吸取0.1 mL各组稀释液,加入对应标号的固体培养基中,无菌玻璃涂棒涂布均匀,静置5 min,使菌液吸附。

培养:在30 ℃培养条件下倒置培养,20 d后,在不同稀释度的固体平板培养集中得到单菌落。

分离:选择其中生长密度适宜的平板,根据菌落表面结构、形态、颜色、透明度及边缘等状况,用接种环挑取上面生长的单个菌落,划线至新的固体分离培养基并依次编号,于30 ℃倒置培养。

纯化:培养20 d后,用接种环选取单一完整的菌落,接种2组平板固体培养基,2组液体富集培养基,分别作好标记。

保藏:培养20 d后,观察其中菌落一致、生长良好的培养基,继续挑取单菌落,保存在盛有新鲜液体培养基的小试管中待测,同时保藏菌种[21]。

1.3.4 菌株的活性筛选

采用盐酸萘乙二胺分光光度法,于543 nm波长测定各组吸光值,初步判定菌种性能强弱。方法是取2.5 mL液体培养基至250 mL容量瓶中稀释;在50 mL具塞比色管中,各加入1.0 mL磺胺溶液混匀,放置5 min;各加入1.0 mL盐酸萘乙二胺溶液混匀,放置15 min;超纯水作参比,测其吸光值。

1.3.5 细菌DNA的提取

在无菌条件下,分组对样品的细菌DNA进行提取。取细菌培养物1～5 mL(约106～108个细胞)置于离心管中,10 000 r/min离心1 min,尽量吸净上清。向沉淀中加入180 μL Buffer GTL,震荡使菌体重悬。加入20 μL Proteinase K,涡旋混匀,56 ℃孵育,直至菌体完全裂解,孵育过程中每隔一段时间颠倒或震荡离心管,使样本分散。加入200 μL Buffer GL,涡旋震荡充分混匀。加200 μL无水乙醇,涡旋震荡充分混匀。短暂离心,使管壁上的溶液收集到管底。

将上一步骤所得溶液及形成的沉淀全部加入到已装入收集管的吸附柱中,若一次不能加完溶液,可分多次转入。10 000 r/min离心1 min,弃废液,将吸附柱放回收集管中;向吸附柱中加入500 μL Buffer GW1,10 000 r/min离心1 min,倒掉收集管中的废液,将吸附柱放回收集管中;向吸附柱中加入500 μL Buffer GW2,10 000 r/min离心1 min,倒掉收集管中的废液,将吸附柱放回收集管中,12 000 r/min离心2 min,倒掉收集管中的废液;将吸附柱置于室温数分钟,以彻底晾干;将吸附柱置于一个新的离心管中,向吸附柱的中间部位悬空加入50 μL Buffer GE,室温放置5 min,10 000 r/min离心1 min,收集DNA溶液,-20 ℃保存。

1.3.6 细菌种类的鉴定

将最终确定的各组细菌通过试剂盒提取DNA后,进行PCR扩增,采用16SrRNA基因序列分析法鉴定种类[22,23,24,25,26,27]。

(1)PCR扩增引物。

PCR扩增的引物为27F(5′-AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3′)和1492R(5′-TACGGYTACCTTGTTACGACTT-3′)。

(2)PCR扩增反应体系。

DNA模板1 μL,10×GoTaq Flexi buffer 2 μL,dNTPs 1.6 μL,引物F 1 μL,引物R 0.5 μL,GoTaq Flexi polymerase 0.2 μL。

(3)PCR扩增循环参数。

PCR反应在Biometra热循环仪上完成,反应的循环参数为:94 ℃预变性5 min;35个循环(94 ℃变性1 min,54 ℃退火1 min,72 ℃度延伸1 min);72 ℃延伸10 min。

1.4 分析方法

本实验中亚硝化细菌筛选富集、分离提纯、培养贮藏均严格按照《微生物实验技术》执行;水体的温度、盐度、pH的测定采用YSI-6136分析仪;水体的氨氮、亚硝酸氮、COD等均采用《海洋监测规范》方法测定[28,29]。

2 实验结果

2.1 微生物的富集培养

各组富集培养基震荡培养,上层溶液由透明变浑浊,证明菌株大量繁殖,生长良好,下层有白色絮状沉淀,为培养基配方物质。

2.2 亚硝酸盐的检测

绘制亚硝酸盐标准曲线,分光光度计于波长540 nm处比色(图1)。通过检测第三代(C1-C4)、第四代(D1-D4)液体富集培养基,带入数据比较得出,细菌经过几代富集纯化后,活性和处理能力显著增强(表1)。

2.3 分离提纯

使用第三代液体富集培养基(C1-C4)进行分离提纯的探索预实验,10-1、10-2、10-3、10-4、10-5稀释度各2个平行。经过一个周期20 d培养后,观察记录结果。其中10-1,10-2稀释度培养基中,不同菌落间彼此重叠,相对密集难以分离;10-3、10-4稀释度培养基中,菌落清晰,彼此间隔,密度适宜,便于挑取单独菌落;10-5稀释度培养基中,菌落较少甚至没有。由此,在进行第四代液体富集培养基(D1-D4)分离提纯时,培养基设置为10-2、10-5各两组平行,10-3,10-4各三组平行。

从第四代涂布的固体平板中挑选单菌落,划线接种至新的固体培养基,编号并记录(表2)。

各组单菌落划线培养,大部分培养基菌落清晰一致,颜色相同;透明花形态的培养基,菌落生长不明显。据此推断,小黄点形态的菌落更接近实验目标。因此,另挑取5组该形态菌落进行分离提纯培养,额外实验组编号A、B、C、D、E。

2.4 16sRNA检测

实验共选取14组样品进行检测。第一组:6、7、14、16;第二组:3、18、A、C;第三组:7*、12、13、B、D、E。对用于细菌DNA提取的各组单菌种菌液进行盐酸萘乙二胺法检测,培养基产生较弱颜色反应。

PCR扩增结果 见图2。

测序结果 以细菌16SrRNA基因序列测定并与NCBI 数据库中的序列进行同源性比较。结果表明,实验所培养得到的菌种,大多与假单胞菌属的多种细菌同源,覆盖率可达98%以上。其中,实验测序序列近似一种荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens SS101,菌株号为PRJNA67539(表3)。表中的“原名”来自美国国立生物技术信息中心。

3 讨论

结果表明,实验所得到的菌种,能够利用培养基在上述条件下生长;在第一步亚硝化细菌液体富集阶段已经证明,亚硝酸盐浓度随培养时间显著升高,而在分离纯化后,亚硝酸盐的转化率较低。同时,本试验在特殊的选择性培养基条件下,从生物滤池养殖污水中分离鉴定并获得一株荧光假单胞菌,即该菌种能够分解利用氨氮供给自身生长。国内外研究表明,多种假单胞菌菌株对生活污水中的氨氮有去除效果,能够稳定水体pH值,显著降低水体氨氮、亚硝酸盐、COD含量,并且其最佳培养基配方与亚硝化细菌培养基配方相似[30,31,32,33]。

实验结果显示,养殖污水中广泛存在能够分解氨氮并用于自身生长的微生物,除了常见的硝化细菌,其他特异微生物也具有此功能[34,35]。实验结论也从另一个角度引导了将来的实验方向。事实上,养殖水体中除了这些有害的残饵、粪便等污染物质外,本身含有着各种各样的微小生物,如纤毛虫、鞭毛虫等浮游原生动物以及硅藻一类的浮游植物、细菌、微藻等,这些物质对水质的作用究竟怎样还需要更深入的研究。本文结果对今后的工作会有很大启发,应该放开视野,将焦点对准微生物、原生生物、浮游动植物等与污水处理技术的交叉领域。已有很多研究表明,这些水体中容易被忽视的生物,有着潜在的处理特定污染物的能力[36,37]。

摘要：为研究养殖循环水系统中分解氨氮能力较强的相关微生物,从生物滤料载体上收集正常运行条件下自然生长的生物膜。通过富集培养、分离提纯、DNA提取、PCR扩增、16SrRNA测序等步骤,得到一株具有分解氨氮能力的荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens SS101,菌落为淡黄色。结果显示,广泛存在能够分解养殖污水中氨氮并用于自身生长的微生物,除了常见的硝化细菌,一些特异性微生物也具有此功能。这项研究为进一步探索养殖污水微生物群落、优化生物滤池的污水处理性能提供了新思路。

微生物分离实验报告（定稿） 第2篇

实验仪器及材料

土样：18号土样 试剂及培养基

培养基：果胶酶筛选培养基；几丁质酶真菌筛选培养基；果胶酶划线分

离培养基；几丁质酶划线培养基；细菌半固体培养基；淀粉培养基；葡萄糖酵解培养基；乳糖酵解培养基；蛋白胨水培养基

a)试剂：草酸铵结晶紫染液、番红复染液等各种染料以及卢戈氏碘液、95%

乙醇、5%孔雀绿水溶液、无菌水等

仪器

锥形瓶（500mL×2；300mL×2；100mL×3）、培养皿（20套）、试管（20支）、移液管（3支）、烧杯、玻璃棒、载玻片、盖玻片、光学显微镜、涂布棒、U型管、德汉氏小管、酒精灯、漏斗、接种环、滤纸、棉塞、牛皮纸、无菌操作台、灭菌锅、纱布等

细菌的筛选，分离纯化及鉴定 细菌的筛选

土样处理

配制生理盐水：在烧杯中配置200ml0.85％的生理盐水，用移液管各移取9ml于五支洁净试管，再移取90ml配置好的生理盐水于三角烧瓶，并放入少许玻璃珠，包好灭菌；

加土样：冷却后准确称取10g土样放入盛有90ml无菌生理盐水并带有少许玻璃珠的三角烧瓶中，充分震荡摇匀，然后放在30℃恒温培养箱中静置15min。

果胶酶菌种筛选

梯度稀释：用一支无菌吸管吸取1ml土壤悬液加入到盛有9ml无菌水的试管中充分混匀，此为10-1稀释液，以此类推制成10-

2、10-3两种稀释度的土壤溶液（如下图）；

涂布：配制果胶酶筛选培养基，110度灭菌20-30分钟，冷却后倒平板在培养皿盖周边用记号笔做好标记，分别写上10-

1、10-3两种稀释度字样，每稀释度标记三皿，然后用无菌吸管分别由10-

3、10-1两管土壤稀释液中吸取适量对好放入已写好稀释度的平板中央位置，每皿准确放入0.2ml，用无菌玻璃棒在培养基表面轻轻地涂布均匀，其方法是将菌液先沿一条直线轻轻地来回推动，使之均匀分布，然后改变方向90度沿另一垂直线来回推动，平板内边缘处改变方向用涂布棒再涂布几次；

培养：将平板倒置于30℃恒温箱中培养1-2天；

果胶酶透明圈平板检测：取10-1涂布平皿，用0.5％的刚果红染色15-20min后，倒掉刚果红，用1mol/L的NaCl脱色几分钟至观察到透明圈，则说明水解圈内的菌有水解果胶的能力；

菌落描述：取此菌进行菌落形态描述，就菌落的大小（大、中，小），颜色（白，黄，粉红等），干湿（干、湿），边缘（整齐，不整齐），表面（光滑，粗糙，有无突起等）分别进行阐述并详细记录； 细菌的分离纯化

划线分离：制备果胶酶划线培养基，灭菌后倒平板，挑取具有水解圈的菌种，第一次划线分离培养1-2天后取分离所得单菌落再进行第二次划线分离，划线分离的具体方法是：先在平皿上划定区域，然后将接种针在火焰上进行灭菌操作，取含菌种的培养皿，在火焰上方（注意：不

图 细菌的划线分离示意图

能离火焰太近）打开培养皿盖，先拿接种针在上盖处划线以降温，然后用接种针轻挑所选菌落一到两下，将平皿盖上放好，再取刚刚冷却了的干净平皿在1区进行划线接种操作。操作完毕后对接种针进行灭菌操作，完成后在火焰上方打开平皿盖，将接种针冷却后从1区引线到2区，再如图所示划线，划完后引线到3区，同上进行划线，划线完毕后盖盖平放；

纯种保藏：再配制一份普通细菌培养基，分装试管后灭菌，制得斜面，将纯种划线接种在斜面上培养保存并进行下一步的鉴定。

a)纯种果胶酶水解能力的测定

配制果胶酶筛选培养基，110度灭菌20-30分钟，冷却后倒平板在培养皿盖周边用记号笔做好标记，将分离纯化的细菌点种于平板上（注意：点种的量不宜过多，以3～4个为宜），在30℃培养箱中培养1～2天，取培养后的平皿用0.5％的刚果红染色15-20min后，倒掉刚果红，用1mol/L的NaCl脱色几分钟至观察到透明圈，测量并记录透明圈的大小

b)简单染色步骤 i.涂片 取一块载玻片，在上边用胶头滴管加半滴无菌水，用接种环无菌操作将沾有菌的接种环置于载玻片上的无菌水种涂抹，待看到微弱的浑浊即可；（注意取菌不要太多）

ii.干燥与固定

涂菌面朝上，通过火焰以干燥并固定菌物，固定过程应使载玻片通过火焰2-3次，注意温度的控制，过热的温度会将细菌杀死，温度以手背感觉微微发烫为标准；

iii.染色

将载玻片平放于载波片支架上，滴加结晶紫染液覆盖涂菌部位即可，染色1.5min iv.水洗

倾去染液，将载玻片的涂菌面朝下，自来水冲洗，水流不宜太急、太大，至洗出水无色为止；

v.干燥

用吸水纸吸去多余水分后自然干燥； vi.镜检

将制备好的样片置于显微镜下进行观察，先低倍观察，再高倍观察，并找出适当的视野后，将高倍镜转出，在涂片上加香柏油，用油镜观察细菌的形态。

c)革兰氏染色步骤 i.涂片

先在载玻片一侧用记号笔标记间隔的四个区域，在另一侧四个区域的位置分别滴加半滴无菌水。分别取四种活跃生长期菌种（大肠杆菌，金黄色葡萄球菌，枯草杆菌和一种自选菌）按常规方法涂片（不宜过厚），用酒精灯按照简单染色中所述干燥和固定的方法对四种菌进行干燥和固定。

ii.初染

滴加草酸铵结晶紫染液使之覆盖涂菌部位，染色1.5min后水洗； iii.媒染

先用卢戈氏碘液冲去残留水迹，再用碘液覆盖1min后水洗； iv.脱色

先用乙醇冲去水迹，然后用95%乙醇覆盖脱去色素，脱色约30s，立即用水冲洗；

v.复染

先用番红洗去水迹，然后滴加番红复染1.5min后水洗； vi.镜检

将制备好的样片置于显微镜下进行观察，先低倍观察，再高倍观察，并找出适当的视野后，将高倍镜转出，在涂片上加香柏油，用油镜观察细菌。分别以大肠杆菌与金黄色葡萄球菌所染颜色作为对照，来判断枯草杆菌以及另一种自选菌的染色结果。

d)芽孢染色步骤 i.涂片，加热干燥及固定

在洁净盖玻片接近中部两处分别滴一滴无菌水，分别接种枯草芽孢杆菌及梭状芽孢杆菌。然后按照常规方法加热干燥及固定；

ii.孔雀绿加热染色

用木夹夹住载玻片，向载玻片上滴加5%孔雀绿水溶液使之完全覆盖涂菌部位，然后在酒精灯上微微加热（孔雀绿着色能力强，加热可使较难染色的芽孢染成绿色，且再难洗脱）至染液冒蒸汽开始计时并维持5min，注意加热时应以有蒸汽微微冒出为宜，过热或加热不足均会影响观察效果，且加热时在载玻片上随时补加染液，切勿让涂片干涸；

iii.水洗

水洗一定要等载玻片冷却后进行，否则可能导致载玻片的破裂。具体水洗按常规方法进行； iv.复染

用0.5%番红水溶液复染2min； v.水洗并干燥

按常规方法水洗后自然干燥； vi.镜检

先在低倍镜下寻找视野范围，然后换用高倍镜调焦，最后加香柏油在油镜下仔细寻找两种细菌以及其周围或内部染成绿色的芽孢。

e)半固体穿刺法观察细菌运动性 i.配制培养基

配制半固体牛肉膏蛋白胨培养基，分装于4支试管内，110度灭菌20-30分钟，正立于烧杯中冷却至室温；

ii.在无菌操作台上右手握接种针,以针挑取菌苔.垂直刺入半固体琼脂培养的中心直至接近(但勿触及)试管底,然后循原路退出。如图所示：

生物分离工程的教学思考 第3篇

【关键词】生物分离工程 教学 多媒体 体系 学生

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）12-0186-02

生物分离工程的教学主要研究生物的分离、提取和精制的过程。与化工分离过程不同的是，生物分离工程研究的目标产物通常都有浓度低、物料的组成复杂、容易失活以及对产品质量的要求比较高等共性，因而生物分离工程是一门综合性很强的科目，物理学、机械、生物、化学以及数学等学科的知识点在生物分离工程这一科目中都会有涉及。在这样的情况下，学科的学习难度自然就不用说了。针对这种情况，本文提出了一些建议，希望可以帮助大家更好的学习生物分离工程这门学科。

一、教师多钻研教材，对教学类内容进行优化，增强讲课的针对性

生物分离工程这门课程需在专业学习的较高年级开设，而此时这些高年级的学生不仅需要应付课业的压力，同时也面临着就业找工作的压力。因此，对于这门课程在将来就业时的重要性他们会非常的关注。生物分离工程这个专业毕业以后的去向主要有两类，一类是进行生物工业的生产和管理，这类工作性质需要学生工作在生产一线；然后就是到各种研究院进行生物分离的应用研究。这两种选择对生物分离工程的教学要求并不相同，因此教师需要在进行教学活动时兼顾学生的不同需求。比如，在讲解分离技术的相关知识时，既要让学生了解到离心技术在进行科研时的应用，也需要让学生了解它如何应用于工业生产中。而离心技术的讲解，除需要对离心原理进行解释外，还可以结合实际生产的操作流程来介绍离心设备的使用方法，这对于将来从事生产一线工作的学生将会非常有用。对于将来想要继续深造的学生则可以介绍一下低速、高速以及超速这三种离心机的不同之处以及它的应用实例。

生物分离工程课程的教学内容包括了分离的基本理论、分离过程的要点以及分离设备的使用等，涉及的内容不仅多而且复杂。而生物分离技术也在随着时代的发展而进步，因此，教师在教学的时候应该注意将最前沿的生物分离技术与教材的内容相结合，而不应该让学生的眼界被局限在当前。

二、创造活跃的学习氛围，让学生的学习热情得到释放

教师在课堂教学的过程中应该注意课堂氛围对学生的影响，通过生动的实例分析来吸引学生的注意力，并用贴近生活的实例分析来加深学生对知识点的理解。比如在讲授膜的分离技术相关内容时，可以将纺织和制药废水作为例子来讲述微滤膜、反渗透膜以及超滤膜在污水处理时的不同应用。学生可以在三者的对比中更加深刻的理解微滤膜和超滤膜去除污水中的微粒和杂质的原理，而反渗透膜是如何除去污水中的有害金属离子的，进而了解到不同膜的不同作用原理。

另外，将前沿技术与所学课程内容相结合不仅可以让学生加深对技术创新过程的了解，也可以激发学生对科学创新的动力，进而对学习更加的充满热情。

课堂中实例的引入增加了学习过程的新颖性和趣味性，这对培养学生的探索能力十分有利。而实例中技术创新者的科学精神也可以让学生受到感染。比如，胰岛素的发现过程非常的艰辛，这个例子的提出可以让学生充分的了解到科学家孜孜不倦的科研精神，这些人文精神的熏陶对学生人生道路的发展也是非常重要的。

三、多媒体教学的利用，让学生充分的参与课堂教学

教师对多媒体教学的利用不仅节省了书写的耗时，也不会让课堂气氛太过沉闷。多媒体教学不仅可以让教师的讲课内容图文并茂，也更有利于课程的教学互动。例如，在讲解色谱分析技术时，就可以利用多媒体演示的方式将色谱纯化的过程清晰地呈现出来，然后让学生自由讨论，对不同的色谱技术进行原理以及特性的比较。学生在课堂上的积极参与不仅可以锻炼他们分析、解决问题的能力，同时他们的表达能力也可以得到提高。

四、布置课外阅读的任务，提高研讨式教学的效果

研讨式教学的核心是学生自己，因而在这种教学模式下学生可以得到各方面的锻炼，综合能合理会得到最大程度的提高。教师在确定讨论的选题时应该搜集充分的资料，找出最适合学生发挥的题目。

由于在实际的讨论过程中，学生知识面的狭窄以及理论水平的限制，使得学生的讨论热情不高，研讨式教学始终没有达到预期的教学效果。这一问题我们可以通过制定虚拟目标的方式来解决。虚拟目标的制定可以留给学生足够的准备时间，让学生对研讨的选题有充分的了解。为帮助学生在最短的时间内整合到最多有用的信息，教师还应该为学生提供相关书籍，这样既可以通过研讨式教学锻炼学生各方面的能力，也可以增加学生的课外阅读量。

五、加强实验教学，培养学生的动手能力

生物分离工程的综合性与实践性决定了实验课的重要。实验作为一个不可缺少的教学手段，应该得到生物分离工程教师的充分重视。课程中的各种操作如离心分离、盐析、离子交换、活化、干燥等都会在实验中得到锻炼。实验中的相关操作，可以让学生更加熟悉生物制品的操作流程，也有利于学生对实际生产操作的适应。在实际的动手操作中，学生会有更丰富的感性认识，不管是对他们的继续深造还是就业之路都有很大的帮助，也会让他们更有信心。

六、结语

生物分离工程这门学科的学习需要结合好理论与实验，实践性很强，这为高校学生学好这门学科带来了不小的难度。教师在平时的教学工作中应该及时的进行总结，为学生发掘出最适当的教学方法，并对课程内容进行优化，通过各种教学手段的运用让学生可以更高效的学好生物分离工程这门学科。教学过程中不仅要考虑学生所面临的压力，也应该重视学生各方面能力的培养，让生物分离工程这门课程有更好的教学质量。

参考文献：

[1]张轩，陈海燕.高校生物分离工程教学改革探索[J].中国科教创新导刊，2012（34）.

[2]陈婷，张兴群.“生物分离工程”课程的教学改革[J].纺织服装教育，2012（3）.

[3]杨艳，吴韶红，贾士芳.谈“三结合”教学方法在生物分离工程课程教学过程中的探索与实践[J].化工高等教育，2012（2）.

高职《生物分离技术》课程建设探讨 第4篇

一、合理进行课程设置

1、课程定位与企业需求结合

高职生化制药技术专业培养的是面向生化药品生产为主的技术技能型专门人才, 这就要求在课程体系中强调学生合成技术和生物制药技术的技能培养, 这些属于上游技术, 基于制药企业调研的结果, 一般能提供的岗位比, 上游:下游1:3, 更要抓好下游技术, 即如何从复杂混合物中提纯目标成分, 《生物分离技术》这门课程需要立足于制药行业典型的生产性操作岗位, 突显高职办学特色, 将这门课程定位为职业核心课程。

2、课程目标针对岗位标准

围绕生化药品提取工的职业资格标准和企业对下游技术岗位职业素质的要求, 着重培养学生掌握各种生物分离方法的基本原理、操作流程及控制参数、应用范围、评价标准等知识;使其具备分离任务执行、工艺事故处理、设备维护及纯化方案评价等方面的能力以及爱岗敬业、严守操规、精益求精的职业素养, 为学生将来在医药行业就业择业和可持续发展打下工程型基础。

3、课程设计结合企业项目

针对制药车间提纯工艺的岗位流程, 对应岗位设定教学模块, 应用项目化教学, 并通过SOP操作规程与职业培训有机结合, 每个项目利用相关的企业生产线予以支撑, 实现实验室教学向企业生产的转变 (安排后续的生产实习来达到目的) ;课程分成七个模块, 每个模块选择一个经典项目, 来自于企业生产实例或全国生物职业技能竞赛。

二、课程教学内容的选择、序化及表现形式

在明确常见分离方法的基础上, 调研制药企业中应用较普遍的技术, 组织行业企业专家及骨干教师进行论证, 从而确定教学模块及对应的分离技术, 同时与化学分离技术做好衔接, 可以选择以下的内容:模块一 (预处理技术) 当中的内容有植物材料的预处理、动物组织或器官的预处理、微生物发酵液的预处理;模块二 (萃取技术) 主要围绕双水相萃取、液膜萃取、超临界流体萃取;模块三 (固相析出分离技术) 的内容有盐析技术、有机溶剂沉淀技术、等电点沉淀技术和聚合物沉淀技术;模块四 (膜分离技术) 重点放在微滤技术、超滤技术、反渗透技术;模块五 (色谱分离技术) 当中有吸附色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱;模块六 (结晶技术) 是产品形成的最后环节, 主要涉及过饱和溶液的形成、晶核的控制;模块七针对的是如何对纯化工艺进行评价和优化。每一个模块再选取一个典型项目, 如E.coli细胞破碎、PEG-硫酸铵双水相分离蛋白质、酪蛋白制备、过滤除菌、差黄素纯化、胰凝乳蛋白酶结晶、天冬酰胺酶的纯化。

各个模块的先后排列基于物质分离纯化的一般流程、基于分离方法由分辨率低到分辨率高的客观规律, 基于学生的认知规律。

本课程选用高职高专规划教材, 也可以自编的针对生化药品提取工的技能鉴定教材, 生物分离课程精品资源库网站, 色谱教学视频软件和青霉素提炼的仿真软件以及真实的企业生产线。

三、课程教学设计

1、课程的教学模式

立足于实际生产性项目, 以学生活动为主体, 将相关知识点融合于具体的项目中展开教学, 将教、学、做贯穿始终, 如下图1示, 项目教学工作从项目准备、项目分解、边学边做、项目总结、项目汇报、视野拓展六个方面进行展开。

2、课程教学的方法手段

采用的教学方法灵活多变, 有课堂讨论法、讲授法、实验法、演示法、发现法, 贯穿于这六个环节。

3、课程教学的保障条件

打造一支专兼结合的“双师型”教学团队, 专任教师最好具有一年以上企业工作或下厂锻炼经历, 兼任教师来自于企业技术骨干。校内实训条件要能满足日常教学需求, 包括多媒体教师、理实一体化实训室、计算机虚拟仿真实训室, 大型的仪器设备如冷冻干燥、全自动蛋白核酸分离器、超声波破碎仪、高速组织捣碎机、冷冻离心机、膜分离设备等;同时, 积极开展校外实训基地建设, 最好能提供一些生产性实训项目, 保障课程顺利实施。

四、课程教学组织与实施

课程教学组织与实施:项目准备阶段, 教师下发任务, 引导学生进行方法的比较选择, 面临一个突如其来的任务, 学生脑子里更多的可能是疑惑, 不知道从哪里入手, 需要具备哪些理论知识, 这时候就要调动学生的求知欲, 充分发挥他们的主观能动性, 让其通过教科书、图书馆或网络资源等途径, 经分组讨论, 列出疑难问题, 然后老师汇总整理出理论知识清单, 并反馈给学生, 供系统化学习参考, 其中学生普遍反应出的疑点由教师集中辅导;项目分解阶段, 为方便系统学习, 需指导学生将任务拆分成若干子任务, 接下来针对各个任务制定出学习计划, 形成较完整工艺路线;边学边做是项目实施的关键阶段, 学生动手准备材料及设备, 按照拟定操作流程进行尝试, 做好记录, 对重要参数进行反复设定, 确定关键技术点;项目总结阶段关键是要引导学生如何对结果进行分析、哪些参数是工艺改进的切入点?要给时间让学生思考或撰写实训报告, 过程中他们会碰到一些疑难问题, 需要教师解惑;工作汇报是学生进一步巩固知识的必要环节, 由各小组选出代表发言, 对其项目完成情况予以汇报。

五、结束语

通过近两年的课程教学实践和改革, 明显发现学生在分离操作、设备使用、工艺改进等方面的技能得到了显著提高, 毕业生在企业获得了良好的好评;《生化药品提取工》技能考证通过率达96.5%, 学生参加全国生物职业技能大赛也获得了优异的成绩, 一、二等奖各1名;另外, 也注重了对学生的过程考核, 考查掌握了多少技能, 以及工作过程中接受任务的能力、执行能力和过程中表现出来的团队意识、吃苦耐劳精神等;另外, 做好毕业生的跟踪调查及反馈, 毕业生工作半年后, 通过问卷或谈话, 看看这门课程与其岗位的关联度如何;当然, 也需要广泛的开展与行业协会、企业的交流, 在一个更广的平台上进行课程改革与建设。

摘要：本文围绕生物分离技术这门课程的建设, 从课程设置、教学内容选取安排、教学设计、教学组织与实施等方面进行展开, 以项目化教学为载体, 突出教学过程中学生主观能动性的发挥及教师的组织引导角色, 推进课程教育改革。

关键词：生物分离技术,课程设计,项目化教学

参考文献

[1]袁静.基于制药企业岗位设置的药学专业教学思考[J].北方药学, 2011, 12 (8) :63-64.

[2]王健明, 李宗伟.以职业能力为核心构建高职高专制药设备专业课程体系[J].卫生职业教育, 2012, 30 (5) :127-128.

分解纤维素的微生物的分离 教案 第5篇

一、教材分析

本课题作为课题1的应用和课题2的深入，分离某种特定的微生物，难度较大、探索性更强，在高考中考查的可能性也很大。教材在课题背景中利用学生已经学过的纤维素的化学组成推广到生活中纤维素的广泛分布和应用。而若要充分利用纤维素，就应将其分解，引导学生自然而然地过渡到分解纤维素的微生物及其产生的相关酶。之后，教材紧接介绍了纤维素、纤维素酶以及如何从土壤中分离分解纤维素的微生物，通过对课题中实验设计思路的深入学习，要求学生掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

二、教学目标

1、知识与技能

（1）能简单叙述纤维素酶的种类和作用。

（2）能从土壤中分离出分解纤维素的微生物，了解这类微生物的应用。

（3）掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

2、过程与方法

分析分离分解纤维素的微生物的实验流程，掌握实验操作的原理。

3、情感、态度与价值观

（1）通过自主设计、完成实验，培养勇于探究的科学精神。

（2）通过了解土壤中能分解纤维素的微生物在保护环境中的作用，增强社会责任感。

三、教学重难点

1．重点

从土壤中分离分解纤维素的微生物。2．难点

从土壤中分离分解纤维素的微生物。

四、教学准备

多媒体课件。

五、课时安排

1课时。

六、教学过程

【课程导入】 糖类是生物体进行生命活动的主要能源，人类以淀粉作为能量的主要来源，但完全不能消化纤维素，二反刍动物和大量的微生物却能以纤维素作为能量的主要来源，此中奥妙何在？让我们一起来了解这种能分解纤维素的微生物。

【基础知识】

（一）纤维素和纤维素酶

1、棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。

2、纤维素酶的组成及作用：纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。

（二）纤维素分解菌的筛选

1、方法：刚果红染色法

2、纤维素分解菌筛选方法的原理:刚果红是一种染料，它可以与纤维素形成红色复合物，但并不和纤维二糖、葡萄糖发生这种反应。当纤维素被纤维素酶分解后刚果红—纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解为中心的透明圈。这样我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

【实验设计】

（一）分离分解纤维素的微生物的实验流程

土壤取样→选择培养→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落

1、土壤取样

选择纤维素丰富的环境，依赖于生物与环境的互相依存关系，在富含纤维素的环境中纤维素分解菌的含量相对提高，因此从这种土壤中获得目的微生物的几率要高于普通环境。

2、选择培养

（1）目的：增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物（2）操作：将土样加入装有30ml选择培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下震荡培养1～2天，直至培养液变浑浊。也可重复选择培养。

3、梯度稀释

按照课题1的稀释操作方法，将选择培养后的培养液进行等比稀释101~107倍，之后，将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。

4、将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上（1）制备培养基：参照旁栏中的比例。（2）倒平板操作。

（3）涂布平板：将稀释度为104～106的菌悬液各取0.1ml涂布在培养基上，30℃倒置培养，菌落周围会出现明显的透明圈。

5、挑选产生透明圈的菌落

参照课本刚果红染色法，挑选产生透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落

（二）刚果红染色法

方法一：先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应 方法二：在倒平板时就加入刚果红 方法一

缺点是操作烦琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂； 优点是这样显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用。方法二

优点是操作简便，不存在菌落混杂问题；

缺点一是由于培养基中还含有淀粉类物质，可以使能产生淀粉酶的微生物出现假阳性反应；缺点二有些微生物具有降解色素的能力，它们在长时间培养过程中会降解刚果红，形成明显的透明圈，与纤维素分解菌不易区分。

（三）土壤中纤维素分解菌的分离实验的具体操作步骤

1、土样采集

土样采集的方法与本专题课题2类似。土样的采集要选择富含纤维素的环境，这是因为在纤维素含量丰富的环境，通常会聚集较多的分解纤维素的微生物。如果找不到合适的环境，可以将滤纸埋在土壤中，过一个月左右也会有能分解纤维素的微生物生长。

2、选择培养

选择培养需要的仪器有：250 mL锥形瓶、无菌称量瓶、药匙、1 mL和10 mL的移液管、天平、摇床、温度计等。

培养基的制备参照课本旁栏中的比例配制。在250 mL锥形瓶中装入30 mL培养基，用8层纱布做成瓶塞，将瓶口塞紧，再在瓶塞外包裹两层包装纸（或报纸），用线绳扎紧，在121 ℃下高压蒸汽灭菌20 min。

选择培养的操作：称取土样20 g，在无菌条件下加入装有30 mL培养基的摇瓶中。将摇瓶置于摇床上，在30 ℃下振荡培养1～2 d，至培养基变混浊。此时可以吸取0.1 mL培养液进行梯度稀释和涂布平板，也可以按课本中所述，重复选择培养的步骤一次，然后再进行梯度稀释和涂布平板。

3、刚果红染色法分离纤维素分解菌

这一步所需要的仪器有：无菌培养皿、涂布器、1 mL移液管，装有9mL无菌水的20 mL大试管，温箱等。

培养基的制备参照课本旁栏中的比例配制。在500 mL三角瓶中装入200 mL培养基，在121 ℃下高压蒸汽灭菌20 min。

倒平板操作：将灭菌后的固体培养基熔化，按无菌操作的要求，在无菌的培养皿中倒入15～20 mL培养基，凝固后待用。

制备菌悬液：按照本专题课题1的稀释操作方法，将选择培养后的培养基进行等比稀释，稀释最大倍数至106。

涂布平板：将稀释度为104～106的菌悬液各取0.1 mL，滴加在平板培养基上，用涂布器将菌液涂布均匀，在30 ℃倒置培养，至菌落长出。每个稀释度下需涂布3个平板，并注意设置对照。刚果红染色的具体操作步骤参照课本［资料三］。

（四）课题成果评价

1、培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落：对照的培养基在培养过程中没有菌落生长则说明培养基制作合格。如果观察到产生透明圈的菌落，则说明可能获得了分解纤维素的微生物。

2、分离的结果是否一致：由于在土壤中细菌的数量远远高于真菌和放线菌的数量，因此最容易分离得到的是细菌。但由于所取土样的环境不同，学生也可能得到真菌和放线菌等不同的分离结果。

七、课堂小结

纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。纤维素分解菌的筛选方法是刚果红染色法，它有两种方法，一是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应；二是在倒平板时就加入刚果红。

八、教学反思

微生物分离 第6篇

摘 要：精品课程建设是提高高职教育教学质量的关键，文章结合《生物分离与纯化技术》精品课程的建设，从师资队伍建设、课程设计的理念与思路、教学内容、教学方法与手段、课程考核与评价等方面阐述了课程教学改革所作的探索，以期为同类课程建设起到抛砖引玉的作用。

关键词：生物分离与纯化技术；精品课程；教学

中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2015）14-0059-03

课程建设是教学质量的中心环节，是衡量学校办学水平与教学质量的重要标志，是实现人才培养目标的基本保证。[1]高职院校精品课程是高职院校教学改革工程的重要组成部分，是一项系统工程，是专业建设的基础，更是我国高职教育改革与发展的客观要求。[2]生物制药技术专业是湖北生物科技职业学院重点建设专业，《生物分离与纯化技术》是该专业的核心课程。本文拟对《生物分离与纯化技术》精品课程建设方面的探索和经验进行介绍，以期为同类课程建设起到抛砖引玉的作用。

一、师资队伍建设

师资队伍建设是精品课程建设的前提条件和根本保证，需要拥有一批高素质的教师，才能从根本上解决精品课程建设过程中所遇到的各种问题，完成精品课程建设任务，达到预期目标，真正实现精品课程的可持续发展。

课程组充分发挥校企合作的功能，逐步建立了一支“专兼结合、结构合理”的教师队伍。目前，课程教学队伍12人，其中6名专任教师直接从事《生物分离与纯化技术》教学及实训工作。学院还从企业聘请了6名具有丰富生产经验的兼职教师参与课程教学和建设，指导实训工作。所有任课教师均具备“双师素质”，具有丰富的教学经验和实践动手能力；6名主讲教师均来自华中科技大学、武汉大学等知名院校，博士1名，硕士4名，具有较强的科研项目开发能力。担任该课程教学的教师为老、中、青结合，平均年龄为40岁以下，是一支经验丰富、精力旺盛、学习和接受新知识能力强的队伍。

二、课程设计的理念与思路

课程建设理念与思路对课程设计、建设方案、教学内容选取、教学方法与手段、教学载体选择、教材建设等都具有很强的指导性。课程组教师与行业紧密结合，以制药企业真实工作任务为载体，以药品生产分离与纯化工艺流程为主线，以职业资格标准和岗位任职要求为依据，课程内容与职业标准对接，教学过程与生产过程对接，遵循教育教学规律和学生认知规律，校企合作，共同建设本课程。

①与行业企业合作，共建课程

利用校企合作平台，与武汉马应龙药业集团、武汉长联来福药业有限公司等企业合作，依据专业培养目标，对产品分离纯化岗位的典型工作任务及职业能力要求共同探讨，进行科学分析和归纳，共同明确本课程的教学目标，共同确定教学项目，重组和序化教学内容，确定教学模式，制定考核标准，确保本课程的整体设计突出职业能力培养。

②以分离与纯化工艺流程为主线，以岗位真实工作任务为载体设计教学项目

药品分离与纯化工艺流程是：原材料预处理→初步分离→高度纯化→成品制作。根据这一工艺流程，我们设计了相对应的4大学习情境，每一个学习情境以典型产品为载体，合理设计13个教学项目，每一个项目都是岗位真实的工作任务，充分体现了课程的实践性。

③以职业资格和岗位任职要求为依据选取教学内容，实现课程内容与职业标准的对接

根据岗位任职要求，参照职业资格标准，以职业能力培养为核心，选取教学内容。通过实施项目化教学，有效培养和提高学生在药品分离纯化方面知识、能力和素质，使学生养成良好的职业态度。

三、教学内容设计

高职精品课程教学内容建设的思路应该是以就业为导向，以职业能力培养为重点 ，以典型工作任务分析为前提，以理论知识“必需、够用”为原则，以工作过程为依据 ，进行科学的选择和序化。[3]

本课程教学内容的确定是从课程培养目标出发，围绕区域内生物产品分离纯化生产，与区域内生物产品生产企业合作，针对生物材料的预处理、提取、纯化、精制、干燥等典型工作任务及职业岗位的任职要求，参照生化产品分离纯化工职业资格标准，同时遵循教育规律和学生认知规律，重构基于生物产品分离纯化工作过程为导向的课程教学内容。

①根据生物产品分离纯化的工作过程设计学习情境

本课程围绕学生毕业后在生物制药行业从事分离纯化生产操作及组织管理工作，满足生物产品分离纯化典型工作任务的要求，以生物产品分离纯化中的工作过程（即预处理→初步分离→高度纯化→成品制作）为主线设计4个学习情境。

②针对完成工作任务需要的岗位能力来设计教学项目

对原有学科体系课程内容进行解构与重构，针对完成工作任务需要的岗位能力来选取和设计若干教学项目。将生物产品分离纯化的单元技术整合到有形产品的生产工艺中，学生通过教学项目知识和技能的学习，可以轻松掌握生物产品分离纯化各工序的操作并拓展到该类技术的其他应用操作，具有很强的产品典型性和技术通用性。

③依据课程教学目标，以够用、适度为原则选取教学内容

根据职业工作任务分析和行动领域分析，形成本课程职业岗位，对本课程职业岗位进行能力分解，本着够用、适度的原则，参照生化产品分离纯化工等职业标准，根据生物产品分离纯化工作所需的知识、能力、素质要求，确定本课程的教学目标。然后基于生物分离纯化岗位实际工作过程设计学习情境，再根据岗位实际工作任务选取学习性工作任务，同时考虑学生可持续发展的需求，选取教学内容。

④根据生物产品分离纯化岗位任职要求及学生认知规律序化教学内容

根据专业和课程的培养目标，课程组成员在行业企业调研的基础上，根据岗位群的任职要求，分析生物产品分离纯化工作应具备的知识、技能和素质，结合生产实际及学生认知规律，对选取的教学内容进行序化。具体内容见图1。

⑤以学生为主体、以项目为导向、以任务为驱动，组织与安排教学内容实施教学

教学过程在集教学区、讨论区与实训区三位一体的实训室进行。首先将学生进行分组，每个项目组指定一个负责人，项目组类似制药企业的生产部，项目组负责人扮演生产部经理的职责，负责组内纪律、安全生产、任务分配、工具设备和学习资料的管理等工作。

课程开始时，教师首先通过案例或提问等方法，提出项目并引导学生制定方案。然后各小组按照原料组织、工艺方案制定、设备调试、生产、评估反馈、问题纠正讨论等实际生产流程开展项目操作。

四、教学方法与手段

《生物分离与纯化技术》课程组教师一直积极开展教学方法的改革，不断推广先进的教学方法，有效地培养了学生的创新能力和技术应用能力。为了强化职业能力的培养，本课程组在遵循基本教学规律和职业教育规律的前提下，根据课程内容和学生特点，因材施教，灵活运用了案例教学、分组讨论教学、项目引导教学、示范教学等多种方法，引导学生积极思考、乐于实践，有力地促进了课程培养目标的实现。特别是依据基于工作过程的内在要求设计了“项目导向”教学模式，采用开放、互动、教学做一体化等多种教学方式，使学习内容任务化、学习过程情境化、课程教学导向化、课程考核过程化，让学生在真实“情境”下进行学习，以完成学习性工作任务为目标，充分发挥教师在教学中的主导作用，真正体现学生在教学中的主体地位，培养了学生实践动手能力、主动学习能力、创新能力和利用信息资源能力，提高了学生的沟通能力、协调能力及团队协作能力等社会能力。

在教学活动中，充分利用现代教育技术开展多媒体教学。课程组教师制作电子课件、技术视频、工厂实训视频、图片等丰富的教学资源，将文字、图片、声音、视频、动画完美融合，使课堂教学形式发生了巨大变化，内容形象、直观。在教学过程中，我们还注重信息技术的应用，通过“虚拟”与“现实”相结合，开发虚拟实验，进行仿真操作。此外，本课程开发了大量基本教学资源和特色学习资源，制作了一个资源丰富、特色鲜明、实用性强的课程网站，全面实现了资源共享。

五、课程考核与评价

课程考核与评价是对教学结果的验收与检测，考核与评价方式对教学活动开展和教学目标的实现具有很强的导向作用。在精品课程建设期间 ，我们改革原有的单一的教学评价制度，建立了多维度 、立体化的教学评价体系。

根据药品分离与纯化岗位标准和任职要求 ，形成了以学生自评、小组互评、教师点评三方评价相结合的考评机制。在学、做、评中通过“过程性”考核，达到反馈和强化的目的，最终使学生有效地掌握了关键知识和技能。同时，通过“做与评结合”、三方“过程性”评价结合，既培养了学生的职业能力，又提高了学生的职业素养。

总之，精品课程建设是一个综合性的建设过程，是一个艰辛又持久的过程。随着时代的进步、科学的发展，精品课程建设内涵也要与时俱进，不断充实、不断发展，其教学理念、教学内容和教学方法才能始终保持先进性。[4]“一分耕耘一分收获”，只要坚持不懈不断进取，课程改革和建设一定会取得长足的进展。

参考文献：

[1]余永龙.关于高职院校精品课程建设的思考[J].职业教育研究，2007（8）：18-19.

[2]蔡健，王薇，刘海明等.高职院校精品课程建设研究与实践[J].职业教育研究，2011（8）：40-41.

[3]童乃诚.谈高职精品课程教学内容的选取与组织策略[J].广东技术师范学院学报（职业教育），2010（2）：7-9.

[4]王芳亮.高校精品课程后续建设存在的问题及对策[J].现代教育科学（高教研究），2011（1）：166-168.

生物碱提取分离方法研究进展 第7篇

1 生物碱提取方法

1.1 按提取溶剂不同分类

1.1.1 水用水作为提取溶剂, 成本低廉, 操作方便, 但是提取液体体积大, 浓缩较为困难。

1.1.2 酸水提取法

本法可用于提取碱性弱不能溶于水的生物碱, 通过酸与生物碱成盐增加溶解性而达到提取目的。博落回生物碱的提取可采用1.5%盐酸, 回流提取, 合并多次提取液, 加浓氨水至p H为9~10, 静置, 滤集沉淀, 即得博落回粗碱。

1.1.3 醇类溶剂提取法

游离生物碱或者盐均可溶于甲醇、乙醇, 配合酸水-碱化-萃取法可以除去脂溶性杂质。

1.1.4 亲脂性有机溶剂提取法

大多数游离生物碱为亲脂性化合物, 可用氯仿、苯、二氯甲烷、乙醚等溶剂提取, 提取前将药材用少量碱水润湿, 以便使生物碱游离, 亦可增加溶剂对植物细胞的穿透力。

1.2 按提取方法不同分类

1.2.1 连续回流提取

该法是回流提取的发展, 具有溶剂用量少, 操作简便, 提取效率高的特点。

1.2.2 浸渍法

该法是将中药粗粉装在适当容器中, 用水或者稀醇浸渍药材一定时间, 反复数次, 合并浸渍液, 减压浓缩即可。该提取过程不用加热, 适用于挥发性或受热易破坏以及含淀粉或粘液质较多的成分, 但是提取时间长, 效率不高。

1.2.3 渗漉法

为浸渍法的发展, 此法在提取过程中随时保持浓度差, 故提取效率高于浸渍法。陈潮燕[3]采用75%乙醇渗漉提取槟榔中生物碱, 使槟榔碱及槟榔次碱均提取较完全。

1.2.4 超声提取法

超声波是一种高频机械波, 超声波可增大物质分子运动频率和速度, 增加溶剂的穿透力, 从而提高提取效率, 缩短提取时间。

1.2.5 微波萃取法

该法是通过微波加热与样品接触的溶剂, 从而将所需化合物从样品中分离, 进入溶剂中。范志刚等比较了微波提取与常规煎煮方法, 结果微波法麻黄碱的浸出量明显优于煎煮法。邓远辉等用微波提取黄连中小檗碱, 结果表明在单位时间内微波处理较回流提取具有明显优势。

1.2.6 酶提取法

酶工程技术是近年来用于天然药物提取的一种有效手段, 选用恰当的酶, 通过酶反应较温和地将植物组织分解, 较大幅度提高收率, 将杂质分解除去。李永生等人比较酶法、酸水渗漉及大孔树脂提取川乌中生物碱, 结果酶法提取比现有提取方法提取的乌头碱、乌头总碱产量明显提高。

2 生物碱分离方法

2.1 硅胶柱色谱法

硅胶是偏酸性的无色颗粒, 性质稳定, 硅胶柱色谱适用范围广, 绝大多数生物碱可采用该法分离。

2.2 高效液相色谱法

高效液相色谱法是由经典液相色谱法发展而来的一种高效分离手段, 具有分离效能高、灵敏度高、分析速度快等特点, 在分离高沸点、大分子、强极性、热稳定性差化合物方面显示出优势, 现在已经广泛应用于天然产物的分离、检测等方面。马忠武经过硅胶柱色谱、反相ODS柱层析以及高效液相色谱从中草药钩吻中分离得到12个单体化合物, 其中两个经过结构解析, 确认为gelsemine和koumine。

2.3 大孔吸附柱色谱法

大孔树脂是一类没有可解离基团, 具有多孔结构, 不溶于水的固体高分子物质。它可以通过物理吸附有选择地吸附有机物质而达到分离的目的。近年来大孔吸附树脂在中药材有效成分的分离纯化方面起到了巨大的作用。

2.4 膜分离技术

膜分离技术是20世纪60年代后迅速崛起的一项高效分离技术, 其采用半透膜作为选择障碍层, 根据各组分透过膜的迁移率不同, 允许某些组分透过而保留混合物中其他组分, 从而实现混合物中各组分的分离。该技术在常温下操作, 适用于热敏性物质, 该分离方法是物理过程, 不发生相的变化、不需加入化学试剂, 并且选择性好, 有着传统法无可比拟的优势。近年来, 膜分离技术在生物碱的分离与纯化过程中的应用研究十分活跃。梁锋[9]等用W/O型乳状液膜分离技术成功分离出荷叶粗提物中3种生物碱:荷叶碱、N-去甲基荷叶碱、O-去甲基荷叶碱, 萃取率分别达到了95.6%、100%和97.9%, 充分显示出了该技术良好的应用前景。

3 展望

生物碱具有显著地生理和药理活性, 是多种中草药的有效组分, 极有可能成为我国将来具有自主知识产权的新药, 因此对生物碱提取与分离技术的研究具有重要意义, 它将对天然产物的开发研究产生巨大推动作用, 并为生物碱类的工业生产提供技术保证。

参考文献

[1]姚新生.天然药物化学[M].第2版.北京:人民卫生出版社, 1997.

[2]范伏田, 等.博落回生物碱的提取及分离工艺[J].南昌大学学报, 2006, 30 (5) :481-483.

[3]陈潮燕.槟榔碱的提取分离对胃肠道平滑肌收缩的作用的影响[J].广东药学, 2000, 10 (2) :48-50.

[4]范志刚.微波技术对麻黄中麻黄碱的浸出量影响[J].中成药, 2000, 22 (7) :520.

[5]邓远辉, 杨柳, 周蓓, 等.微波用于中药黄连的提取[J].数理医药学杂志, 2002, 15 (1) :88.

[6]李永生, 林强, 等.酶法、酸水渗漉及大孔吸附树脂提取川乌的比较研究[J].食品科技, 2009, 34 (9) :197-201.

[7]马忠武.钩吻生物碱的提取分离及结构鉴定[J].黑龙江医药, 2009, 22 (3) :324-326.

[8]姜忠义, 吴洪.膜技术在中药有效部位和有效成分提取分离中的应用[J].离子交换与吸附, 2002, 18 (2) :185-192.

微生物分离 第8篇

专业学位是相对于学术性学位而言的学位类型,其目的是培养具有扎实理论基础,并适应特定行业或职业实际工作需要的应用型高层次专门人才。专业学位在培养目标上与学术性学位有明显差异,以专业实践为导向,重视实践和应用,培养在专业和专门技术上受到正规的、高水平训练的高层次人才,授予学位的标准要反映该专业领域的特点和对高层次人才在专门技术工作能力和学术能力上的要求[5]。

随着近两年开始规模化招生的专业学位硕士数量增加,日常教学要求教学大纲中更多地增加实用技术培养内容,实现为社会经济发展培养更多优秀的工程师的目标,因此通过实验课程让学生掌握更多的实用技术和操作技巧是课程必要手段,也是实验课程设计的初衷[6]。因此,我们把 《高等生物分离工程》课程中的部分学时变更为实验教学学时。通过大量的实验内容强化学生的工程观点,培养工程思维,更多机会去接触和了解生产实践[7]。

1针对学生理论基础不同,选择合适的实验内容

对于近两年来选修 《高等生物分离工程》 的学生进行调查,了解到这些学生大学阶段的专业比较多元化,有来自生物学、生物技术、生物工程、制药工程、药学等专业。其中大部分同学均未学习过 《生物分离工程》或者 《高等生物分离工程》,也没有接触过 《生物分离工程实验》。结合专业学位生物工程专业的要求,仔细研究该课程的先修课程,发现要想让学生们熟练掌握一些基本生物应用技术,尽快形成工程思维,培养工程观点,选择好实验内容是非常重要的。

因为学生缺乏先修课程的知识准备,所以首先选择较易上手和操作不复杂的实验。植物中的生物活性物质是很多药品和保健品等的重要来源,而且从植物中获得糖类、蛋白类或者小分子生物酸碱类是相对于从动物材料获得更容易,操作也更简单,更容易上手。比如,从辣椒中提取辣椒素和辣椒红素; 从栝楼的块根提取天花粉蛋白; 从地黄中提取水苏糖等。虽然这些实验操作简单,但是原理清楚,失败的可能较小,会让实验者体会成功的喜悦,提高学生实验的兴趣[7]。

在实验选择中,考虑到不同学生对不同内容的熟悉程度不同,在实验分组和选择实验过程中加以指导。在准备实验内容时,考虑实验对相关知识的要求,把对旧有知识的复习和新知识的学习进行区分,使学生在实验过程中既能够加深对理论课学习内容的理解,而且可以对实验中操作技巧初步了解和做到对生产实践能力的养成。

对于每一个生物分离过程的一般流程画出技术路线图,技术路线图主要由相应的单元操作进行组合,来确定实验内容。 不同的实验要体现不同类型的实践训练和知识积累,因此,设计4 ~ 5个独立的综合实验是保证不同知识基础学生均能够得到能力提升和顺利开展实验的保证。每个实验能够概括生物分离课程中涉及到的主要分离操作,通过这条主线把在课程的讲解的重点进行突出。通过技术流程图使学科知识可化繁为简, 让学生熟悉各分离操作在生物产品分离中的地位,加深对各个单元操作的认识,有利于学生深入理解分离操作的单元过程在生物产品分离工艺中的作用和相互关系,从而扎实地掌握各分离操作并能够灵活运用[8]。

2实验内容抓住知识点,进行模块组合设计

《高等生物分离工程》课程教学内容包括生物分离的基本理论、主要设备以及分离过程的特点和应用范围,内容十分繁杂,学生难以掌握。本实验课程开设就是要通过亲自动手实验来加深对理论的理解。在实验设计中,注重知识点的归纳,并把知识点进行模块化,每个模块包括几个性质或者作用相同的单元操作。在一个完整的生物分离工程中,能够由不同的单元操作构成的模块进行组合。因此,运用模块化时要注意,既要注重模块之间内容的独立,又要注意各个分离单元技术之间的关联及各自的特点,通过对比加强学习,加深理解和有利于掌握。

根据生物分离过程的特点划分为几个模块,像原材料处理模块,可以包括不溶物的去除、材料的破碎、不同尺寸材料的分离、材料的浸泡等操作。可以针对不同原料,采用模块中的一种单元操作或者组合,来达到模块操作的目的。同时,要建立工程化的观点考察采用何种模块能够提高效率问题。

对于模块之间的组合,除了上述工程效率问题,还要核算模块中各个单元操作的单独成本问题,以及模块组合时前后衔接所需要付出的成本等问题。这些既是工程思维的体现,也是为培养优秀工程师的基本能力奠定基础。

由于生物分离工程学科的飞速发展,教师必须及时跟踪学科前沿,在实验设计过程中要考虑介绍本学科的最新研究成果,尽可能在实验模块中强调当今生产实践中的主流技术,引领学生了解学科最新进展,拓宽了学生眼界[9]。

比如,在天花粉蛋白纯化实验中,提取模块包括离心分离和过滤分离。通过对不同单元操作的比较和深入学习,熟练了固液产品初级分离的基本单元操作,厘清了二者之间的差异, 学会了生产实践中选择的原则。

每个综合实验的由四个模块组成,基本上包括5个以上知识点的训练,经过每个知识点的模块化组合,形成对整个生物分离过程的综合认识,对工艺路线的设计的训练。实验课中, 尽可能增加学生个人选择模块的机会,能够提高学生实验的主动性和积极性,使实验效果更加显著。

3实验设计调动学习积极性,突出动手实践能力培养

本实验课的由于采用模块化设计和单元操作组合等方式进行,现有的实验教材均不能满足需要,而且现有教材内容的相对滞后在所难免。随着教学改革进行和科学技术飞速发展,本实验课程采用自编讲义,对实验中涉及的单元操作技术进行详细说明,不足部分要求学生自己查找相关资料。一般在实验开始阶段安排学生阅读相关资料,进行研讨式教学,以学生为核心,把操作中的关键点设立讨论题,进行课堂讨论,增加了趣味性和新颖性,进而加深理解各模块以及模块中的各单元操作,明确每个操作的特点和应用范围。由于采用组合式实验模式,需要学生自己选择实验题目,然后设计工艺路线,画出技术流程图,并对应相应模块选择合适的单元操作,发挥了学生的积极性和主动性,改变学生被动进行实验,提高了学生上实验课的热情。在前期的阅读中,对其中一些技术产生兴趣,有进一步探索的欲望,模块的内容给出了解决问题的方法和工具,而实验的成功也会提高教学效果。这种课前充分准备,采用了虚拟实验目标的方式,增强学生阅读资料的目的性,结合理论课程模块教学,让学生更好地理解生物分离工程的基本原理,保证实验的顺利进行。

通过自主设计实验来验证理论学习中遇到的问题,更直观地体现生物分离工程的过程,加强了对生物分离工程的感性认识,建立了创新思维和工程观念,提高了动手实践能力[10]。而作为实验课程的考核,在实验中关键点的掌握和单元操作过程的筛选是重要依据。选用的实验内容也是结合任课教师的科研工作开展的,也具有一定的实验价值和先进性。比起现有实验教材内容的更接近于生产实践,因此学生也会更感兴趣这些实验内容。

结合专业学位硕士的培养要求,提供机会让学生尽早接触到生物产业的规模化生产,认识生物分离工程所需要的设备。 在生物分离工程理论教学阶段,与生物分离相关企业进行联系,增加参观学习的环节,了解生物分离的原理与设备的配套关系。然后,结合在企业完成毕业论文题目要求,多积累相关知识和动手实践经验,提高动手能力,养成工程观念,熟悉生物分离工程系统性及整体性,以实现大幅提高生产效率[11]。

4结语

我们应该根据生物分离工程实践性和应用性强的特点,针对不同学生的知识基础与背景,因材施教,上好生物分离工程实验课程,结合时代发展合理改变教学内容、教学方法、实验教学体系,符合国家对专业学位硕士生培养的要求,也是新时代工科教学建设的方向。培养学生的创新思维、工程思维、经济思维能力和用工程观点解决工程实际问题能力,是我们开展实验教学改革和探索的终极目标。因此,改革传统的理论教学模式,增加更多的自主实践和实验课程设计势在必行。

摘要：生物分离工程是整个生物产业技术中的关键环节,而生物分离工程实验课程是生物工程专业学位教育中不可替代的内容。本文阐述了利用具有不同专业知识基础的专业学位硕士生的知识基础不同,选择不同实验内容。在实验设计中,强调知识点的模块化设计。通过学生参与设计,调动学生学习积极性。开展好实验设计,对培养专业型人才有重要作用。

微生物分离 第9篇

1 课程定位与设计思路

(1) 课程定位。生物分离与纯化技术是在发酵技术、微生物学等学科的基础上发展而来的, 是生物工程专业的必修课程。该课程的教学内容是天然产物生产过程工作岗位专业工作技能, 该课程的功能是培养学生熟练地进行天然产物分离纯化工作, 具备从发酵液、血液、动植物材料中提取和精制天然产物的能力。因此该课程在构建学生职业工作能力过程中起支柱作用, 在生物技术与应用专业课程体系中处于重要的地位。

(2) 课程设计理念和思路。该课程设计思想立足于工作能力与操作能力的培养, 打破传统章节式教学模式, 在深入行业调查和对天然产物归类的基础上, 以天然产物的分离、纯化为主线, 以生产过程为依据, 利用生产过程典型工作技能为培养内容, 按照生产流程固有的顺序, 结合职业教育规律, 循序渐进安排教学进程。以零距离接触车间为指导思想, 设计真实工作环境, 结合立体化教学内容, 培养学生成为高素质高技能应用型人才。

(3) 课程内容实施。课程内容设计主线:E.coli菌体培养→诱导→菌体收集→细胞破碎→蛋白酶分离→纯化→活性测定及浓度测定。所有教学内容以典型生产流程为载体, 按照流程规定的先后顺序组织安排教学内容, 形成该课程的教学进程。当学生学习完该课程规定的所有内容时, 即完成了一条完整的产物分离纯化生产过程的学习。该课程根据《生物技术及应用专业人才培养方案》和职业岗位能力分析, 构建以职业能力为核心的教学理念, 把课程中的知识点和能力要素落实到各教学模块中, 突出课程内容的针对性、适用性和连续性。

2 教学实施

(1) 学情与措施。要达到一个好的教学效果, 首先要了解学生的学习情况, 知己知彼, 才能百战百胜。 (1) 对授课对象的分析:生物技术及应用专业及生物制药技术专业二年级学生; (2) 学生水平分析:他们来自不同地区的高职高专院校, 入学起点不同, 文化及专业素质不同, 文理科知识背景存在差异, 因此学生知识水平良莠不齐, 并且学生理论基础薄弱;但他们的思维活跃, 动手能力也强。针对以上分析结果, 采取相应的应对措施。教学方法多样化:“活”学, 即采取多种形式的学习方法, 如案例教学法、小组讨论法等, 激发学生对该门课程的学习兴趣, 使学生由原来的不爱学, 没兴趣地被动听课转变为主动参与;教学手段多样化:对于较难理解的知识点借助动画、视频、仿真软件详细讲解。这些教学手段的运用, 既帮助学生消化知识, 又提高了学生的学习兴趣。

(2) 教材内容选取的原则。该课程以适用性、针对性和连续性3个原则来选取课程内容。 (1) 学内容的适用性:适合学生的学情和认知规律, 同时适用于人才市场需求;现代分离新技术、新仪器设备层出不穷, 更新迅速, 及时掌握这些新技术非常必要。此课程内容设计恰能符合企业人才急需。 (2) 教学内容的针对性:针对学生从事的相关专业岗位, 主要为生化产品生产企业培养拥有“生物分离岗位能力”的生产一线技术人才或基层技术管理人才。这也是该课程的培养目标。 (3) 教学内容的连续性:继承前续课程知识, 满足后续课程要求。

(3) 教学资源及实践教学环境。该门课程教学资源由以下3部分构成: (1) 材:选用适合高职学习特色的教育部高职高专“十二五”规划教材《生化分离与纯化技术》作为学生教材。选用其他3本作为辅助教材。 (2) 《生化分离与纯化技术》网络教学课件:为适应现代网络教学的需求该课程制作了相关的网络版课件, 它是通过网页文件的形式在Internet网上进行发布, 突破时空限制, 从而实现真正的远程教学和广域教学。该课件2013年7月获得吉林省第三届职业技术院校多媒体教育教学大赛一等奖。 (3) 实验教学视频及Flash动画实践教学环境:组织捣碎机、超声波破碎仪、高速及超速离心机、紫外可见分光光度计、高效液相等。这些实训仪器既能满足教学需要, 同时又为学生进行研究性学习、毕业论文研究等工作提供了良好的实践条件。

3 强化实践教学, 培养学生动手能力

随着不同层次进阶式教学模式的进行, 教学的主体也由单纯的教师主体, 逐渐转变为学生主体, 教学方法也由单纯的教师讲解转变为:教师下达任务→学生必备知识学习→学生制定方案→师生讨论方案可行性→确定实验方案→教师指导学生实验→实训后学生通过实训解答教师所设置的问题, 撰写实训报告, 教师批改实训报告纠正问题。改革后, 学生的学习状态明显发生改变: (1) 学习态度由被动变为主动; (2) 实验操作的惰性和依赖性减少; (3) 个人实践技能增强; (4) 综合分析能力增强。

4 教学考核与评价

成绩考核是教学过程中的一个重要环节, 是促进学生学习和教师评定学生成绩、进行教学评价、取得教学反馈信息的主要方法。可采用多样式的评价体系来对学生进行考核, 提高平时成绩所占比重, 从而综合体现学生对知识的掌握, 达到能力培养的目的。

为了使考核评价能够更加全面、准确地反映学生的学习情况, 该课程以“过程与结果考核相结合”为原则, 学生成绩为实验成绩占35%, 期末成绩占55%, 平时成绩占10%。期末成绩为学校统一安排的闭卷笔试。

5 存在问题及改进措施

(1) 教学设备数量不足, 难以使每个学生都能亲自动手训练。针对这一问题, 在仪器设备不能增购的条件下, 希望通过“合理设计实践教学环节, 使学生能够轮流使用仪器设备”来解决。 (2) 耗材较贵。实践教学中需要的耗材有些较贵, 由于经费不足有时难以开设。所以逐渐开发相关的替代实验及相关教学视频来弥补这一不足。

参考文献

[1]赵世光, 杨超英, 薛正莲, 等.生化分离技术课程教学改革的探索与实践[J].安徽农学通报, 2009, 15 (23) :181-182.

[2]曹学君, 赵延斌, 童望字, 等.生物分离工程精品课程建设推动教学质量跃上新台阶[J].化工高等教育, 2006, 88 (2) :32-34.

[3]丁新丽.生物分离与纯化技术课程的实践教学改革初探[J].安徽农业科学, 2012, 40 (8) :5061-5062.

[4]任平国, 徐启红.《生物分离纯化技术》课程教学改革与实践[J].科技博览, 2009 (26) :20-22.

[5]刘爱玲, 粟挺.生物分离工程课程的教学改革与体会[J].现代农业科学, 2010 (17) :29-30.

微生物分离 第10篇

关键词：大豆分离蛋白,可生物降解材料,改性

现代文明的三大支柱 (能源、材料、信息) 之一的现代材料, 包括了金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料三大类。20世纪后, 合成高分子材料这方面的研究突飞猛进, 给人们的生活带来巨大便利。随着大量高分子材料在各个领域的应用, 废弃高分子材料对环境的污染已成为世界性的公害。治理白色污染和寻找新的环境友好的非石油基聚合物是当前全球关注的课题, 可生物降解材料正是治标又治本的有效途径, 成为我国可持续发展的需要。大豆蛋白是可生物降解的天然高分子, 与其他生物降解聚合物相比, 大豆蛋白来源丰富, 而且分子具有独特的结构特征和相互作用, 侧链上含有丰富活泼基团, 可以进行多种改性反应提高材料性能。因此, 大豆蛋白可生物降解材料的研究与应用日益受到世界各国的广泛关注。

1 可生物降解材料的定义及降解机理

降解材料是指在材料中加入某些能促进降解的添加剂制成的材料, 合成本身具有降解性能的材料以及由生物材料制成的材料或采用可再生的原料制成的材料。其在使用和保存期内能满足原来应用性能要求, 使用后在特定环境条件下, 在较短时间内化学结构发生变化, 从而引起性能损失的材料。理想的生物降解高分子材料是一种具有优良的使用性能, 废弃后可被环境微生物完全分解为CO2和H2O, 最终被无机化而成为自然界中碳元素循环的一个组成部分的高分子材料。

生物降解材料的降解机理就是材料被真菌、霉菌和细菌等作用消化吸收的过程。一般认为生物降解并非单一机理, 是复杂的生物物理、生物化学作用, 同时伴有其他的物理化学作用, 如水解、氧化等, 这些作用相互促进, 具有协同效应。

2 大豆分离蛋白的结构和组成

大豆分离蛋白 (SPI) 是以低变性脱脂豆粕为原料, 采用现代化的加工技术制取的一种蛋白质含量较高的功能性食品添加剂或食品原料, 其组成元素主要有C、H、O、N、S、P, 另外还含有少量的Zn、Mg、Fe和Cu。大豆分离蛋白是由20种氨基酸以肽键结合而形成的天然高分子化合物, 该化合物有不低于90%的蛋白质。由于大豆的产地以及分离技术等方面的差异, 大豆分离蛋白的分子量会有一定的差别, 通过激光光散射测定大豆分离蛋白的平均分子量为2.05×105。

SPI是由多种L-型氨基酸组成的球状蛋白质, 它的分子式为H2N-C (R1H) -C (O) -[-NH-C (RH) -C (0) -]nNH-C (R2H) -C (O) -OH, 沿着蛋白质大分子主链, 分布着—NH2、—COO、—CONH等亲水基团。SPI分子间和分子内还有很强的氢键、偶极作用、静电作用、疏水相互作用及二硫共价键。这些亲水基团与水分子有极强的亲和力, 能借助氢键将水分子拉住, 把极性的水分子吸附到蛋白分子周围。氨基酸侧链亲水性残基排列于能够与水接触的蛋白质分子外侧, 形成亲水性区域;疏水性残基则通过疏水键相互结合于蛋白质分子中心, 形成疏水性区域。采用离心分离法并根据离心沉降系数, 大豆蛋白又可分为2S、7S、11S和15S 4种球蛋白组成, 各组分的含量及组成见表1。球蛋白的分子形式是一团团球状的, 它们的多肽链自身扭曲折叠成特有的球形。

3 大豆分离蛋白的改性

天然的大豆蛋白难于同时兼具多种加工功能特性, 而生产上需求的却是具有最佳专项功能或兼具某几种功能特性平衡点的产品, 这就要求对大豆蛋白采取不同的改性处理技术, 获取专用性强的大豆分离蛋白。可对大豆蛋白质进行改性的方法很多, 通常分为三大类:物理改性、化学改性及酶法改性。

3.1 物理改性

物理改性是利用加热、共混、加压、微波、辐照、高频电场、强烈振荡等方式改变蛋白质高级结构和分子间聚集方式, 一般不涉及蛋白质一级结构。物理改性具有费用低、无毒无副作用、作用时间短、对产品营养性影响较小等优点。

宋臻善、熊犍研究发现, 在频率为20k Hz, 功率为800W条件下, 经超声波处理2min可以显著提高蛋白膜的拉伸强度, 也明显降低了蛋白膜的水蒸气透过系数, 同时具有均匀透明的外观, 但断裂伸长率会有所下降。这是由于超声波处理使蛋白质分子内部的巯基和疏水性基团暴露出来。通过微波处理使SPI内各分子发生快速摩擦生热, 能够使SPI材料中氨基、羧基、交联剂分子以及其他一些可交联基团发生一定程度的交联, 改善材料的网络结构, 从而使材料的拉伸强度和抗水性能得到提高, 而其断裂伸长率有一定程度的降低。

周红锋等人研究发现, 微波处理后, 蛋白材料的力学性能显著提高, 抗水性能也得到提高。紫外线辐射处理能通过引起氨基酸氧化、共价键断裂、蛋白质游离基的形成以及再合成和聚合反应来影响蛋白质成分。根据蛋白质性质和辐照剂量的不同, 辐照固体状态蛋白质的最终结果或是交联 (形成聚合体) , 或是分子降解。用紫外线辐照处理大豆分离蛋白可以提高分子的结晶度和材料的致密性, 从而提高其挤出片的强度和阻隔性能。紫外线处理使大豆蛋白质中部分氨基酸重新排列、组合, 发生分子交联反应, 强化膜的空间网络结构, 使膜的拉伸强度大大增强。E.Kober研究发现辐照强度从10~50k Gy对大豆蛋白片材的拉伸强度和抗水性能都有不同程度的提高, 当辐照强度为50k Gy时, 材料的拉伸强度提高了11%, 吸水率降低了36%。Mrinal Pednekar等人通过辐照豆腐和豆浆中的大豆蛋白, 研究了大豆蛋白的功能性质的变化。在不影响大豆组成性质的同时, 辐照技术使大豆的外壳更加柔软, 大豆的破碎加工时间缩短, 豆腐和豆浆中的蛋白含量浓度得到提高, 蛋白的溶解性、凝胶化、乳化作用均得到提高和改善。

张俐娜等人在大豆蛋白共混改性研究方面获得了许多进展。他们将甲壳素晶须与大豆分离蛋白共混, 通过压模也得到了力学性能较好的大豆分离蛋白塑料。共混材料的拉伸强度从大豆分离蛋白的313MPa提高到814MPa, 杨氏模量从大豆分离蛋白的26MPa提高到158MPa。而且材料的抗水性也得到改善。他们还成功制备了蒙脱土与大豆分离蛋白的共混材料。研究结果表明、大豆蛋白和蒙脱土界面存在静电作用和氢键相互作用, 从而使硅酸盐页片能很好地分散在大豆蛋白基质中。蒙脱土对大豆分离蛋白的共混改性, 明显增强了材料的机械强度和热力学稳定性。

3.2 化学改性

化学改性是用化学方法使蛋白质分子中氨基酸残基的侧链基团或多肽链发生断裂、聚合或引入新的基团, 导致蛋白质分子空间结构、蛋白质的理化物质和功能性发生改变。大豆蛋白的化学改性方法很多, 主要包括酰化、脱酰胺化、磷酸化、糖基化、羧甲基化、磺酸化、硫醇化、化学接枝、共价交联、水解以及氧化等方法。

在一定条件下, 大豆蛋白质氨基酸侧链的活泼基团 (如-NH2、-OH和-SH基) 易于发生分子内和分子间交联, 使蛋白质分子内、分子间的相互作用得到加强, 从而有利于材料性能的提高。Zhong等人研究了甲醛对蛋白质材料性能影响的研究, 该研究发现:甲醛与蛋白质材料的吸水性具有很大的相关性, 随着甲醛添加量的不断增大, 蛋白质材料的吸水率表现为逐渐下降的趋势, 这主要是因为甲醛与蛋白质氨基酸残基进行了交联反应, 使材料分子结构中碳氮双键和碳碳双键形成了稳定的共轭体系结构, 从而提高了材料的疏水性, 吸水率降低。Yildirim等人研究了交联对7S球蛋白生物降解材料性能的影响, 研究发现:经交联反应后材料的溶解度降低, 可塑性下降, 这主要是因为蛋白质分子间、分子内交联导致大分子聚集, 使分子量增大所致。Brandenburg等人发现:蛋白质经乙酰化后不用增塑剂即可制得蛋白质模压材料, 并且使材料的断裂伸长率达到100%左右, 材料具有良好的氧气和水蒸气透过性能。Park等人研究发现二价阳离子如Ca2+也可以作为良好的交联剂, 蛋白质经二价阳离子交联后制得的材料在拉伸强度、击穿强度以及水蒸气透气性都有了很大的提高。

还原剂可有效提高SPI材料的加工性能。Jane等人研制了由大豆蛋白、碳水化合物填充料、还原剂、增塑剂和其他需选取的助剂为组分反应成的具有生物降解热塑性的复合物材料。材料有较好的加工流动性, 可用注塑、挤出传统设备工艺加工成固体产品, 产品具有生物降解性, 较高的拉伸强度和较好的抗水性。

3.3 酶法改性

酶法改性技术是利用蛋白酶的内切及外切作用将蛋白分子切割成较小的分子, 使蛋白的功能有所改变。酶反应是在温和条件下进行的, 酶改性是一种不减弱食品蛋白质营养价值, 而又获得更好食品蛋白质功能特性的简便方法。和化学改性相比, 酶法改性具有专一性强、效率高、毒副作用小等优点。

微生物转谷氨酰胺酶 (Microbial Transglutaminase, MT Gase) 可以催化转酰基反应, 催化蛋白质中赖氨酸上的ε-氨基和谷氨酸上γ-羟酰胺基之间的结合反应, 从而导致蛋白质 (或多肽) 之间发生共价交联形成空间网络结构, 其中蛋白或多肽交联所致的桥称为ε- (γ-谷氨酰胺基) 赖氨酸键 (G-L键) 。田少君等人得出的结论是:MT Gase能显著地提高SPI的凝胶性, 在靠近SPI等电点附近的范围内, 溶解度有所增加。通过MT Gase的作用, 改性后的SPI随着反应时间的增加, 乳化活性呈下降趋势, 而乳化稳定性呈增加趋势, 热稳定性得到提高。梁华民等人研究了MT Gase对SPI的交联聚合作用, 结果显示, 当温度45℃或50℃、p H值7.0、反应时间2h, 最适加酶量为5U/g时, 得到较好聚合反应, 且聚合后SPI凝胶硬度和黏性有很大提高。在SPI溶液中加入MT Gase, 可以使体系在较低温度下形成凝胶。

国外早在20世纪70年代, 就广泛地采用不同来源的蛋白酶降解食物蛋白, 利用蛋白酶降解蛋白质生产水解物已成为一种较为成熟的技术, 国内大豆蛋白生产厂家也广泛使用酶解方法生产高分散性或注射性大豆蛋白蛋白。大豆蛋白经过限制性酶解改性后, 溶解性、分散性及乳化性得到明显改善, 黏度和凝胶性降低, 产品可用于饮料或乳品等液体食品体系。酶解改性的技术关键是水解度的可控性, 如果水解过度, 功能特性下降, 并不可避免地出现苦味。酶法改性的可控性可以通过酶种筛选、变性控制及分步酶解来实现。赵谋明等人将酶解改性大豆分离蛋白应用于中性高蛋白奶中, 水解度应控制在7.0%~10.0%之间, 体系的稳定性最佳;而应用于调配型和发酵型酸奶, 水解度控制在10.0%~12.0%之间。

钟振声等人研究发现β-葡聚糖复合酶水解大豆分离蛋白, 有利于提高蛋白的溶解性, 降低黏度。经过水解的大豆分离蛋白在水中溶解度接近100%, 溶液黏度降低68%。确定了β-葡聚糖复合酶水解大豆分离蛋白反应的优化条件为:底物质量浓度30g/L、酶用量每克蛋白40μg、反应温度50℃、p H值7.0。在此条件下, β-葡聚糖复合酶水解大豆分离蛋白的水解度为5.32%。

4 发展与展望

微生物分离 第11篇

【关键词】血细胞分离机；肿瘤生物治疗；外周血采集；报警分析及处理

【中图分类号】R73 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484（2013）11-0618-02

肿瘤生物治疗技术（又称自体免疫细胞治疗技术）是指从机体自身外周血中分离的单核细胞，在经过体外激活和扩张后回输患者体内，可直接杀伤肿瘤细胞或病毒感染细胞，起到调节和增强机体免疫功能、防治肿瘤转移复发以及提高患者生活质量、延长生存期等。运用血细胞分离机进行外周血采集时常会遇上一些报警故障。为探讨各常见报警发生的原因，寻求其预防、处理的方法，本文对我院自2009年至今进行的2103例肿瘤生物治疗患者外周血采集进行研究。现将在采集过程中常见的报警原因分析及处理简述如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 2103例肿瘤生物治疗患者中：肺癌491例，肝癌432例，乳腺癌228例，黑色素瘤437例，肠道恶性肿瘤313例，其他恶性肿瘤202例。处理血量（1600～2500）ml；采集时间（50～90）min；每例采集次数1次。

1.2 外周血采集方法 应用COM.TEC血细胞分离机，选择程序8-干细胞采集程序进行采集。穿刺两条血管（一般为两条普通大静脉）作血管通路；血流量30ml/分～50 ml/分，总共处理3个～5个循环血量（成人一般为1600ml～25 00ml）。全程采用ACD-A抗凝剂抗凝，全血与抗凝剂的比例为8∶1～10∶1。采集过程常规口服或静脉推注10%葡萄糖酸钙3支～5支预防低钙血症，采集全程心电监护。

1.3 研究方法 观察每次血细胞采集出现的报警，并对其发生可能原因进行分析，作出预防、处理的方法。

2 结果

血细胞分离机在采集肿瘤生物治疗患者外周血中经常会出现报警，但绝大多数可由有经验的操作人员自行排除，不影响采集的效果。

3 讨论

血细胞分离机在采集中常见的报警有：进血管路压力太低、回输管路压力过高、抗凝剂太低、无置换液、空气探测器报警、离心机内渗液、溶血等，其中前5类报警最常见，与文献报道的相似[1]。各常见的报警发生的可能原因及预防处理措施简述如下。

3.1 进血管路压力过低（Alarm Inlet Pressure too low）

3.1.1 可能原因 患者本身的血管细小，尤其是长期化疗、血管破坏严重者；穿刺针刺破血管，引起穿刺部位血肿形成；患者情绪紧张、寒冷、疼痛的刺激或枸橼酸盐中毒引起血管痉挛；分离管道扭曲、折叠；静脉插管血栓形成造成管腔堵塞，或静脉插管位置改变致出血孔紧贴血管壁；盐水管路连接错误或夹子处关闭状态。

3.1.2 预防及处理 检查并去除原因。选择粗大血管，提高穿刺成功率；采集前做好解释工作，消除患者恐惧心理；注意保暖，盖好被子，寒冷季节可开放暖气等措施预防血管痉挛；采集中密切观察穿刺部位有无肿胀，管道有无扭曲、折叠等；采集前及采集过程定期予口服或静脉推注10%葡萄糖酸钙可预防及纠正枸橼酸盐中毒[2]；让患者反复握紧松开压力球，并在上臂绑上弹力带。必要时可将出入路进行交换。

3.2 回输管路压力过高 （Alarm Reture Pressure too high）

3.2.1 可能原因 返血管路折叠、扭曲；返血管路侧穿刺针头堵塞；返血管路侧静脉渗漏引起局部血肿；回路阀关闭；管道安装不正确。

3.2.2 预防及处理 检查并去除原因。调整穿刺针位置或重新穿刺；检查管路和回路阀的位置，及时发现和纠正回血线路管道扭曲和回路阀关闭等原因造成的回血压力高报警。

3.3 抗凝剂太低（Alarm ACD too low）

3.3.1 可能原因 抗凝剂袋已空、抗凝泵管线从泵中脱出或未将滴壶放入滴数感应器中、抗凝泵管线在抗凝剂泵之前发生漏液、抗凝剂管路上的夹子关闭、抗凝剂液面过高、滴数感应器被遮住或太脏。

3.3.2 预防及处理 更换抗凝剂、检查抗凝剂针接头、装好滴壶、打开抗凝剂管路夹子及降低抗凝剂液面（1cm以下）。

3.4 无置换液（Alarm No-replacement-fluid）

3.4.1 可能原因 置换液探测器中是空管；探测器中有气泡或泡沫阻断信号。

3.4.2 预防及处理 更换置换液，先将管路从探测器中取出，按開始（START）键，待该管路重新充满后再放回探测器中；排除气泡，再将置换液管路重新装入到探测器中。

3.5 空气探测器报警（Alarm Air Detector）

3.5.1 可能原因 回流滴量腔中的液面水平下降过多，滴量腔管壁上有气泡或滴量腔与感应器的接触不良；空气探测仪功能不良。

3.5.2 预防及处理 检查并去除原因。按下排气键（Deaerate）将滴量腔彻底充满；敲打滴量腔除掉气泡；清洁感应器。重新安装进口空气探测室，确认它与传感器接触良好。

3.6 离心机内渗漏（Alarm Leakage in Centrifuge）

3.6.1 可能原因 离心机离心腔内的耗材发生泄漏；外面的液体流进离心室。

3.6.2 预防及处理 必须更换新的耗材，并将离心腔和分离盘充分擦干；确保没有液体从外面流进离心室中。

3.7 溶血（Alarm Hemolysis）

3.7.1 可能原因 血浆相对透明，不过其颜色已经变成橙色或红色（可能发生溶血）；血浆管路中有较多的红细胞、气泡、泡沫。

3.7.2 预防及处理 再不能除外溶血的情况下应停止分离，更换耗材；将血浆管路从溶血监测器上移开，重新开始分离，待血浆中无气泡或清亮后立即重新安装血浆管路。

参考文献：

[1] 李爱萍；赵晓芳；白洁 血细胞分离机在机采血小板采集中常见报警故障[J]；中国输血杂志；2011年11期

[2] 金慧玉 低体重患儿外周造血干细胞采集过程的护理[J]；护士进修杂志；2011年23期

[3] 杨丹；李蕊；方艳秋 血细胞分离机在肿瘤患者生物治疗过程中的应用效果[J]；求医问药；2013年07期

生物化工及膜分离技术研究进展 第12篇

关键词：生物化工,膜分离,膜处理技术

生物化工的分离技术属于整个生物技术的重要组成部分, 通常称之为生物技术的下游加工技术。生物化工分离技术成败, 直接关系着产品是否具有实用价值和市场竞争力。膜分离技术具有效率高、设备简单、节约能源、适合生物产品处理等优点, 膜分离技术在生物化工领域发挥了巨大作用。

1 生物化工技术研究进展

生物化工是一门以实验研究作为理论基础, 融入工程研究, 综合工程技术理论、酶工程、细胞工程和遗传工程理论, 采用工程研究、过程设计和操作控制, 最终产生目标产物。生物化工具有重要地位, 产出的产品具有成本低、实用价值高等特点, 在人类解决健康、食品、能源、环境和资源问题上做出了巨大贡献。

生物化工技术的发展以抗生素的发酵和大规模生产为标志, 产生于第二次世界大战时期。弗莱明在1928年发现青霉素后, 抗生素就呈现快速发展趋势。第二次世界大战之后, 生物化工逐渐从动植物细胞培养、生物催化、转基因等传统和新型生物技术中脱离分化出来, 形成独立的科学体系。味精的调味使用、酒精的医药用途、氨基酸的发酵、激素的生物转化, 这就是生物化工发展的历史见证。在发展过程中, 生物化工逐渐成为工业、农业、饮食、医学的重要科学技术。目前, 生物化工已经渗透至化妆品、人造皮革、医用药物、农业生产、污水处理、中医药提取等方面。

2 膜分离技术及研究进展

2.1 渗析式膜分离

渗析式膜分离技术通过将被处理溶液放置在固体膜一侧, 在膜的另一侧放置接纳渗析组分的溶剂或溶液, 通过浓度和电位差等将料液中的溶质或离子推动穿透膜进入到接受液中, 从而实现分离。

2.2 过滤式膜分离

过滤式膜分离技术是在分离器一侧放置待处理溶液, 通过自身形成的压力和额外增加的压力差的推动, 让部分物质通过膜进行过滤, 从而形成渗滤液, 没有通过膜的部分溶液形成滤余液。采用混合气体, 可以形成渗滤气和滤余气。由于待处理的混合物质在组分上存在差异, 分子大小的差异也较大, 使得此类物质通过膜的速率存在差别, 因而导致残留部分和透过部分的组分有所差异。目前, 过滤式膜分离技术主要包括渗滤、气体渗透、超滤、微滤等方面。

2.3 液膜分离

液膜分离技术是在分离过程中, 第一液相、第二液相和第三液相分别是料液、接受液、液膜, 在接受液和料液之间放置液膜, 三个液相相互独立。液膜分离过程属于萃取和反萃取的有机结合, 液膜按照操作方式和构型, 可以分成支撑液膜技术和乳化液膜技术。

2.4 膜分离技术在生物化工实际应用中存在的主要问题

尽管膜分离技术具有较多优点, 属于较为理想的分离技术, 但在实际应用过程中, 却发现依然存在各类问题。在膜分离过程中, 膜面容易受到污染, 在膜面形成附着层, 附着层的产生降低了膜的透水率、降低了膜的使用性能, 同时也形成了浓差极化现象。为了能够降低浓差极化现象的影响, 通常采用错流流程进行规避, 错流流程为过滤液主体水平流过膜面, 而并非是将滤液垂直通过膜面。在膜分离技术中, 还容易产生膜污染问题, 随着运行时间的增加, 膜的透水率逐渐下降, 通常需要及时清洗膜内和膜面的污染物, 从而提高透水率。一般多采用化学清洗剂或高速水流清洗。虽然膜分离原理较为简单, 在生物化工领域的应用较为广泛, 但是由于生物化工产品的性质各异、品类繁多, 采用膜分离技术会产生不同的影响。比如, 吸附容易堵塞膜孔等问题, 如果想要科学利用膜分离技术, 必须要针对实际过程和操作方法进行改进。

2.5膜分离技术在生物化工中的应用进展

膜分离技术具有效率高、防止热敏性物质失活等优势, 因此在生物化工领域的应用非常广泛。通过采用反渗透和超滤方式可以除去医药用水中的热源, 采用超滤法在氨基酸生产中可以除去热源, 同时具有除菌作用。采用超滤技术可以处理粗酶液, 使低分子和水、盐类从膜孔渗出, 形成精制酶和浓缩酶。膜分离技术具有设备简单、分离效率高、适合生物产品处理等优势, 为国民经济发展和科学进步作出了突出贡献。随着研究的不断深入, 膜分离技术的应用范围将越来越广泛。膜分离技术的最大发展障碍就是膜分离性能的降低, 通过解决该问题, 必将促进膜分离技术在生物化工领域发挥更大作用。

3 结语

膜分离技术在生物化工领域具有重要作用, 通过采用合理的膜分离方式, 产生不同的化工产品, 从而更好地为各行各业服务。通过妥善处理膜分离性能下降的问题, 能够更加深入得促进膜分离技术的发展, 为生物化工技术应用范围的扩大, 贡献积极作用。

参考文献

[1]郑建东, 马君昌.生物化工及膜分离技术研究进展[J].化学与生物工程, 2005, 22 (12) :8-10.

[2]李继香.膜分离技术在生物化工领域的应用[J].上海化工, 2012, 37 (3) :21-23.

[3]刘军.膜分离技术在生物化工中的应用[J].科技信息 (学术版) , 2007, (9) :84-85.