生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)

前言

　　生物技術(shù)是一門(mén)多學(xué)科、綜合性的科學(xué)技術(shù)。生物工業(yè)是生物技術(shù)領(lǐng)域中的重要分支之一，是以在受控條件下利用生命過(guò)程本身作為產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工的手段，由此產(chǎn)生數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的產(chǎn)品，形成新的現(xiàn)代工業(yè)。與之相對(duì)應(yīng)的生物工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，往往由于缺乏相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技能方面的教科書(shū)，使之對(duì)于相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)非常困難。沒(méi)有理論的實(shí)踐是盲目的，沒(méi)有實(shí)踐的理論則是無(wú)意義的，而以理論為基礎(chǔ)的實(shí)踐才會(huì)有真正的進(jìn)步。由于實(shí)踐機(jī)會(huì)的不足，生物工程專業(yè)的學(xué)生往往在畢業(yè)時(shí)感到動(dòng)手能力和實(shí)際專業(yè)技能知識(shí)的缺乏。出版《生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)》一書(shū)，正是為與生物工程專業(yè)教學(xué)相配合，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)和分析、解決問(wèn)題的能力，掌握基本的專業(yè)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和操作技能，提高自學(xué)能力、獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力?！　”緯?shū)是天津市教育委員會(huì)批準(zhǔn)的“十五”重點(diǎn)教材之一，是在本人主編的《生物工藝與工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)》教材的基礎(chǔ)上，由天津大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、齊齊哈爾大學(xué)、河北科技大學(xué)、山東輕工業(yè)學(xué)院、大連輕工業(yè)學(xué)院和天津科技大學(xué)等單位的專業(yè)教師共同完成?！　∪珪?shū)分三部分：專業(yè)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)和附錄。專業(yè)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)部分簡(jiǎn)要敘述了實(shí)驗(yàn)室的安全和環(huán)保、實(shí)驗(yàn)方案的確定與實(shí)施、實(shí)驗(yàn)技術(shù)與設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析，這部分內(nèi)容可采取自學(xué)的方式進(jìn)行，或結(jié)合實(shí)驗(yàn)一同學(xué)習(xí)，也可利用較短時(shí)間（如4-6學(xué)時(shí)）重點(diǎn)講述主要內(nèi)容。專業(yè)實(shí)驗(yàn)部分是本書(shū)的核心內(nèi)容，包括過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)技術(shù)，生物培養(yǎng)技術(shù)，生物過(guò)程控制，酶工程實(shí)驗(yàn)，生物物質(zhì)的分離、提取和精制實(shí)驗(yàn)及生物工業(yè)三廢的處理實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容。考慮到分子生物學(xué)對(duì)生物工業(yè)的滲透，書(shū)中安排了部分現(xiàn)代生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)。本書(shū)采用了針對(duì)一個(gè)問(wèn)題設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)的方法，共有73個(gè)實(shí)驗(yàn)。考慮到各院校實(shí)際情況不同，可從這些實(shí)驗(yàn)選取部分實(shí)驗(yàn)使用。也可根據(jù)需要，按照工藝過(guò)程或單元的形式組成大的生物工程實(shí)驗(yàn)，例如，將糖化酶發(fā)酵、提取、糖化酶的固定化和利用固定化糖化酶生產(chǎn)葡萄糖等實(shí)驗(yàn)組成一個(gè)大實(shí)驗(yàn)，這對(duì)于有些院校采取集中時(shí)間進(jìn)行專業(yè)實(shí)驗(yàn)時(shí)很有必要?！　∮捎诒緯?shū)是第一本關(guān)于生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能方面的教材，在編寫(xiě)過(guò)程中注意強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程的多種能力和素質(zhì)的培養(yǎng)與訓(xùn)練、增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上涉及的面比較寬，從層次上強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了較為細(xì)致的敘述。實(shí)驗(yàn)報(bào)告部分注意了思考題的提出，以便于學(xué)生學(xué)習(xí)。另外，為擴(kuò)大學(xué)生的視野，在部分實(shí)驗(yàn)的后邊增加了一些補(bǔ)充內(nèi)容。附錄部分為生物工藝與工程方面的常用數(shù)據(jù)，以便于實(shí)驗(yàn)中查找。

內(nèi)容概要

編寫(xiě)過(guò)程中，在盡可能保持第一版風(fēng)格的基礎(chǔ)上，壓縮了非實(shí)驗(yàn)部分，將第一版第一至第三章合并為第一章；第四章與第八章合并為第三章；釀造工程實(shí)驗(yàn)一章擴(kuò)展為食品生物技術(shù)；第七章酶工程與第十章細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)合并為第五章酶與細(xì)胞工程技術(shù)；第十一章針對(duì)具體的研究目標(biāo)重新改寫(xiě)為第七章現(xiàn)代生物技術(shù)；刪除了第一版的最后一章環(huán)境工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)。另外，增加了部分新的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)總數(shù)達(dá)到94項(xiàng)。

書(shū)籍目錄

第一章 實(shí)驗(yàn)室與實(shí)驗(yàn)的一般規(guī)則  第一節(jié) 實(shí)驗(yàn)室一般規(guī)則    一、實(shí)驗(yàn)室規(guī)則要點(diǎn)    二、實(shí)驗(yàn)室基本設(shè)施的使用    三、實(shí)驗(yàn)室的安全防護(hù)    四、實(shí)驗(yàn)室的環(huán)保知識(shí)    五、生物安全性  第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)方案的確定    一、確定實(shí)驗(yàn)方案的原則    二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的確定    三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)  第三節(jié) 實(shí)驗(yàn)的實(shí)施    一、發(fā)酵過(guò)程    二、分離與精制過(guò)程    三、測(cè)試設(shè)備及其使用    四、輔助設(shè)備及其使用  第四節(jié) 數(shù)據(jù)處理與分析    一、數(shù)據(jù)的誤差分析    二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理    三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)  第五節(jié) 實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)資源    一、實(shí)驗(yàn)室常備工具書(shū)    二、生物科學(xué)與工程部分主要期刊    三、生物科學(xué)與工程網(wǎng)絡(luò)資源第二章 生物過(guò)程參數(shù)檢測(cè)與控制  第一節(jié) 生物過(guò)程參數(shù)檢測(cè)    實(shí)驗(yàn)1 微生物菌體量的測(cè)定    實(shí)驗(yàn)2 微生物菌體密度的測(cè)定    實(shí)驗(yàn)3 亞硫酸鹽法測(cè)定容積氧傳遞系數(shù)    實(shí)驗(yàn)4 動(dòng)態(tài)法測(cè)定容積氧傳遞系數(shù)    實(shí)驗(yàn)5 發(fā)酵液黏度的測(cè)定    實(shí)驗(yàn)6 攪拌功率的測(cè)定    實(shí)驗(yàn)7 混合特性參數(shù)的測(cè)定  第二節(jié) 生物過(guò)程控制    實(shí)驗(yàn)8 不同類型發(fā)酵罐的使用方法    實(shí)驗(yàn)9 過(guò)程動(dòng)態(tài)特性及溫度控制    實(shí)驗(yàn)10 發(fā)酵過(guò)程溶解氧濃度的控制    實(shí)驗(yàn)11 微生物發(fā)酵過(guò)程的實(shí)時(shí)預(yù)估控制    實(shí)驗(yàn)12 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用    實(shí)驗(yàn)13 酶促反應(yīng)的連續(xù)操作技術(shù)    實(shí)驗(yàn)14 溶膠-凝膠法制備納米生物傳感器第三章 發(fā)酵工程技術(shù)  第一節(jié) 原料制備技術(shù)    實(shí)驗(yàn)15 去離子水制備    實(shí)驗(yàn)16 淀粉水解糖的制備    實(shí)驗(yàn)17 糖蜜原料處理技術(shù)  第二節(jié) 氨基酸發(fā)酵    實(shí)驗(yàn)18 代謝工程實(shí)驗(yàn)——抗結(jié)構(gòu)類似物突變株的選育    實(shí)驗(yàn)19 鳥(niǎo)苷的發(fā)酵與提取    實(shí)驗(yàn)20 L-谷氨酸的發(fā)酵與提取    實(shí)驗(yàn)21 L-纈氨酸的發(fā)酵與提取  第三節(jié) 有機(jī)酸發(fā)酵    實(shí)驗(yàn)22 L-乳酸發(fā)酵    實(shí)驗(yàn)23 丙酮酸發(fā)酵    實(shí)驗(yàn)24 檸檬酸發(fā)酵  第四節(jié) 能源生產(chǎn)    實(shí)驗(yàn)25 酒精發(fā)酵    實(shí)驗(yàn)26 秸稈厭氧發(fā)酵制備生物燃?xì)? 第五節(jié) 生物制藥技術(shù)    實(shí)驗(yàn)27 阿維拉霉素發(fā)酵    實(shí)驗(yàn)28 四環(huán)素發(fā)酵    實(shí)驗(yàn)29 納他霉素發(fā)酵    實(shí)驗(yàn)30 土霉素的發(fā)酵與提取    實(shí)驗(yàn)31 灰黃霉素的發(fā)酵與提取    實(shí)驗(yàn)32 醋酸潑尼松的生物轉(zhuǎn)化  第六節(jié) 其他發(fā)酵技術(shù)    實(shí)驗(yàn)33 蘇云金芽孢桿菌伴孢晶體的制備及熱致死動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定    實(shí)驗(yàn)34 裂褶菌發(fā)酵及其多糖的提取    實(shí)驗(yàn)35 細(xì)菌纖維素發(fā)酵    實(shí)驗(yàn)36 木糖發(fā)酵生產(chǎn)2，3-丁二醇    實(shí)驗(yàn)37 發(fā)狀念珠藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞的光照生物反應(yīng)器培養(yǎng)第四章 食品生物技術(shù)  第一節(jié) 傳統(tǒng)釀造技術(shù)    實(shí)驗(yàn)38 食醋釀造    實(shí)驗(yàn)39 醬油釀造    實(shí)驗(yàn)40 黃豆醬釀造  第二節(jié) 食品生物技術(shù)    實(shí)驗(yàn)41 啤酒釀造    實(shí)驗(yàn)42 葡萄酒釀造    實(shí)驗(yàn)43 納豆制作及其抗菌性試驗(yàn)    實(shí)驗(yàn)44 酸乳制作    實(shí)驗(yàn)45 農(nóng)家干酪制作    實(shí)驗(yàn)46 新型豆奶酸乳制作  第三節(jié) 食品添加劑技術(shù)    實(shí)驗(yàn)47 酵母流加培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)    實(shí)驗(yàn)48 黃原膠發(fā)酵    實(shí)驗(yàn)49 普魯蘭多糖的發(fā)酵與提取    實(shí)驗(yàn)50 乳酸鏈球菌素的發(fā)酵與提取    實(shí)驗(yàn)51 以雞骨架為原料制備熱反應(yīng)肉味香基    實(shí)驗(yàn)52 脈孢菌固體發(fā)酵生產(chǎn)盧-胡蘿卜素    實(shí)驗(yàn)53 產(chǎn)γ-氨基丁酸菌株的篩選與發(fā)酵    實(shí)驗(yàn)54 發(fā)酵生產(chǎn)殼聚糖    實(shí)驗(yàn)55 谷胱甘肽發(fā)酵第五章 酶工程與細(xì)胞工程技術(shù)  第一節(jié) 酶工程技術(shù)    實(shí)驗(yàn)56 α-淀粉酶發(fā)酵    實(shí)驗(yàn)57 糖化酶的發(fā)酵與提取    實(shí)驗(yàn)58 果膠酶發(fā)酵    實(shí)驗(yàn)59 發(fā)酵法生產(chǎn)溶菌酶    實(shí)驗(yàn)60 馬鈴薯多酚氧化酶的提取及其特性分析    實(shí)驗(yàn)61 蛋清溶菌酶的分離純化    實(shí)驗(yàn)62 酸性磷酸酯酶酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定    實(shí)驗(yàn)63 糖化酶的固定化    實(shí)驗(yàn)64 固定化葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)果葡糖漿    實(shí)驗(yàn)65 固定化微生物細(xì)胞生產(chǎn)α-半乳糖苷酶    實(shí)驗(yàn)66 應(yīng)用固定化糖化酶生產(chǎn)葡萄糖    實(shí)驗(yàn)67 酶法生產(chǎn)L-苯丙氨酸及其提取    實(shí)驗(yàn)68 反應(yīng)-分離耦合法制備L-丙氨酸    實(shí)驗(yàn)69 酶催化法制備生物柴油  第二節(jié) 細(xì)胞工程技術(shù)    實(shí)驗(yàn)70 甘草細(xì)胞懸浮培養(yǎng)    實(shí)驗(yàn)71 螺旋藻自養(yǎng)和混養(yǎng)培養(yǎng)    實(shí)驗(yàn)72 枯草桿菌原生質(zhì)體融合    實(shí)驗(yàn)73 小鼠骨骼肌細(xì)胞的培養(yǎng)    實(shí)驗(yàn)74 植物(胡蘿卜)的組織培養(yǎng)第六章 生物產(chǎn)品分離純化技術(shù)    實(shí)驗(yàn)75 大腸桿菌細(xì)胞的超聲波破碎    實(shí)驗(yàn)76 錯(cuò)流微濾法回收酶    實(shí)驗(yàn)77 膜分離法精制濃縮酶    實(shí)驗(yàn)78 層析法分離蛋白質(zhì)    實(shí)驗(yàn)79 血漿中脂蛋白的超速離心分離和總脂蛋白量、LDL、HDL的測(cè)定    實(shí)驗(yàn)80 磷鎢酸鹽試劑盒測(cè)定血漿中高密度脂蛋白    實(shí)驗(yàn)81 肝素沉淀法分離測(cè)定血漿中低密度脂蛋白膽固醇    實(shí)驗(yàn)82 山藥多糖的分離提取    實(shí)驗(yàn)83 發(fā)菜多糖分離提取    實(shí)驗(yàn)84 鈣鹽-離子交換法提取(分離提純)檸檬酸    實(shí)驗(yàn)85 有機(jī)溶劑萃取紅霉素第七章 現(xiàn)代生物技術(shù)  第一節(jié) 染色體文庫(kù)法克隆細(xì)菌纖維素酶基因    實(shí)驗(yàn)86 基因組DNA的制備    實(shí)驗(yàn)87 載體質(zhì)粒DNA的提取    實(shí)驗(yàn)88 細(xì)菌染色體基因文庫(kù)的構(gòu)建    實(shí)驗(yàn)89 纖維素酶基因陽(yáng)性克隆的篩選與鑒定    實(shí)驗(yàn)90 纖維素酶基因在大腸桿菌中的表達(dá)  第二節(jié) PCR方法克隆黑曲霉纖維素酶基因    實(shí)驗(yàn)91 黑曲霉基因組DNA的制備    實(shí)驗(yàn)92 PCR方法克隆纖維素酶cbhB基因    實(shí)驗(yàn)93 纖維素酶基因在畢氏酵母中的克隆與表達(dá)    實(shí)驗(yàn)94 重組纖維素酶在畢氏酵母中表達(dá)的發(fā)酵工藝研究附錄  附錄一 常見(jiàn)元素的相對(duì)原子質(zhì)量表  附錄二 化學(xué)試劑的規(guī)格  附錄三 法定計(jì)量單位和單位換算  附錄四 生物工程單元操作實(shí)驗(yàn)中常用數(shù)據(jù)表

章節(jié)摘錄

　?。?）提高分析結(jié)果準(zhǔn)確度的方法從誤差產(chǎn)生的原因來(lái)看，只有盡可能地減小系統(tǒng)誤差和偶然誤差，才能提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。為減少偶然誤差，應(yīng)仔細(xì)、認(rèn)真操作，選用可靠的分析方法進(jìn)行多次測(cè)定，取其平均值作為測(cè)定的結(jié)果。為了減少系統(tǒng)誤差，可以采用對(duì)照試驗(yàn)、空白試驗(yàn)、校正儀器等方法。　　對(duì)照試驗(yàn)：對(duì)照試驗(yàn)主要是用來(lái)檢查系統(tǒng)誤差的有效方法。進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)時(shí)，常用已知準(zhǔn)確含量的標(biāo)準(zhǔn)試樣（或純物質(zhì)配成的試液），按同樣方法進(jìn)行分析以資對(duì)照，也可以用不同的分析方法，或者由不同人員分析同一試樣來(lái)互相對(duì)照?！　≡谶M(jìn)行新的分析方法研究時(shí)，常用標(biāo)準(zhǔn)試樣來(lái)檢驗(yàn)方法的準(zhǔn)確度。如果用所擬定的方法分析若干種標(biāo)準(zhǔn)試樣，均能得到滿意的結(jié)果，說(shuō)明這種方法是可靠的。或者用國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法，或公認(rèn)可靠的“經(jīng)典”分析方法分析同一試樣，然后將結(jié)果同所擬定的方法得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，如果一致，也說(shuō)明新的分析方法是可靠的。實(shí)驗(yàn)中，常常在分析試樣的同時(shí)，用同樣的方法做標(biāo)樣分析，以檢查操作是否正確和儀器是否正常，若分析標(biāo)樣的結(jié)果符合“公差”，說(shuō)明操作與儀器均無(wú)問(wèn)題，試樣的分析結(jié)果是可靠的。另外，為了檢查分析人員之間是否存在系統(tǒng)誤差和其他方面的問(wèn)題，常在安排試樣分析任務(wù)時(shí)，將一部分試樣重復(fù)安排在不同分析人員之間，互相進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)。這種方法稱為“內(nèi)檢”。有時(shí)，又將部分試樣送交其他單位進(jìn)行對(duì)照分析。這種方法稱為“外檢”?！　】瞻自囼?yàn)：任何測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，都應(yīng)設(shè)置空白溶液作為對(duì)照，以消除由于試劑中含有干擾雜質(zhì)或溶液對(duì)器皿的侵蝕等所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。用等體積的蒸餾水或失活酶液代替待測(cè)液，并嚴(yán)格按照待測(cè)液和標(biāo)準(zhǔn)液相同的方法及條件同時(shí)進(jìn)行平行測(cè)定，所得結(jié)果稱為空白值，它是由所用的試劑而不是待測(cè)物所造成的。將待測(cè)物的分析結(jié)果扣除空白值，就可以得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果?？瞻字狄话悴粦?yīng)過(guò)大，特別在微量分析測(cè)定時(shí)，如果空白值太大，應(yīng)將試劑加以純化和改用其他適當(dāng)?shù)钠髅??！　⌒?zhǔn)儀器：儀器不準(zhǔn)確引起的系統(tǒng)誤差可以通過(guò)儀器校正來(lái)減小。為此，應(yīng)該經(jīng)常對(duì)測(cè)量實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行預(yù)先的校正，以減小誤差，并在計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)用校正值。

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