生物工程专业实验讲义汇总
生物工程专业实验讲义(适用于生物工程专业)
袁丽红曹飞
制药与生命科学学院
二零零四年四月
目录
实验一发酵种子的制备 (1)
实验二 E.coli细胞发酵培养 (2)
实验三高速冷冻离心机的使用方法 (3)
实验四固定化生物催化剂的制备 (4)
实验五游离细胞与固定化细胞酶活比较 (5)
实验六固定化生物催化剂的连续生产 (6)
实验七Ｌ－Asp的分离 (7)
实验八离子交换树脂的预处理及交换容量的测定 (8)
实验一发酵种子的制备
一、目的要求
1．了解实验室种子制备过程。
2．掌握实验室不同菌种种子生产方法。
二、原理
实验室种子制备过程包括琼脂斜面、固体培养基扩大培养或摇瓶液体培养。
不同菌种其具体制备方法不同，其过程如下图：
种子扩大培养过程
三、试验及器材
1．菌种：斜面低温保藏的大肠杆菌（E.coli）
2．培养基：牛肉膏0.5% NaCl 0.5%
蛋白胨1% PH 7.6~7.8
若配固体培养基，在其中加2%琼脂。
3．器材：天平、灭菌锅、试管、三角瓶（500mL）
四、操作方法
1．按培养基配方配制100mL固体培养基，分装于试管中。
压力1Kg/cm2灭菌30mins，结束后取出、趁热制成斜面。
2．按培养基配方配制1000mL液体培养基，分装于三角瓶中，每瓶100mL，压力1Kg/cm2灭菌30mins，结束后取出。
3．挑一环斜面低温保藏的E.coli接于液体培养基中，37℃培养24hs。
4．挑斜面长好的E.coli约2环接入液体培养基中，37℃振荡培养24hs，转速约150rpm。
五、思考与讨论
实验室种子制备的原则是什么？
实验二 E.coli细胞发酵培养
一、目的要求
1．了解发酵罐的结构，掌握发酵罐的基本操作技术。
2．了解发酵罐中微生物生长的生长特征。
3．掌握实验室中微生物从斜面→摇瓶→发酵罐的无菌操作培养技术，对工业化微生物生产过程作出初步了解。
4．掌握酶合成代谢调控机制。
5．掌握发酵工艺控制工艺。
二、原理
一定数量的微生物，接种于合适的新鲜培养基中，在适宜的培养条件下，所表现出的群体生长特征可分为四个时期，即延迟期、对数期、稳定期和衰亡期。微生物在各个时期的生理特征各不相同。
微生物的生长过程是其总的代谢活动的综合体现，每一种代谢途径均由一些特有的酶的反应组成，同时微生物代谢具有高度的调节作用，通过本实验了解酶合成的调节机制之一―――酶合成的诱导。
三、试剂及器材
1．菌种：实验一液体培养24h的E.coli
2．发酵培养基：牛肉膏 2% 、玉米浆 2%、K
2HPO
4
0.2%、MgSO
4
0.1%
富马酸铵 0.5%、富马酸钠1%、pH 7.5。
3. 消泡剂：植物油
4．器材：发酵罐、灭菌锅、721分光光度计、超净工作台、台式高速离心机、离心管、移液管。
四、操作方法
1．按配方配制1200mL发酵培养基，调pH7.5，装入发酵罐中，封好各个封口，保持1Kg/cm2压力下灭菌30mins，结束后取出放在超净工作台上。
2．待发酵点中的培养基冷却至35℃左右时，用火环接种法将E.coli种子液接发酵器中，接种量10~15%，控制温度37℃，转速约为300rpm，空气流
速1L/min，发酵培养约22~24hs，其中每间隔1hr取样测pH值和OD660
值（样品进行适当稀释）纪录发酵全过程中pH值变化和菌体生长情况。
3．发酵结束后放罐、收集发酵液并测量其总体积（V）。吸取1 mL发酵液于离心管中，放入台式高速离心机中离心，转速8000rpm，时间10 min，测湿菌体重（W’）计算发酵产菌率。
五、思考与讨论
1．哪些因素影响产菌率。
2．如何提高发酵效率。
3．讨论酶合成生产的调节方式。
实验三高速冷冻离心机的使用方法
一、目的要求
1．了解高速冰冻离心机的结构、使用方法及注意事项。
2．掌握生物物质、微生物菌体离心分离的原理。
二、原理
离心机是利用离心力对混合溶液进行分离和沉淀的一种专用仪器，高速冰冻离心机在实验室分离和制备工作中是必不可少的工具，其最高速度可以达到25000rpm，最大离心力可达89000g。这类离心机通常带有冷却离心腔的制冷设备，温度控制是由装在离心腔内的热电偶检测离心腔的温度。高速冰冻离心机有多个内部可变换的角式或甩平式转头，它们大多用于收集微生物菌种细胞碎片，大的细胞器以及一些沉淀物等。
三、试剂与器材
E.coli发酵液、天平、Beckmen高速冰冻离心机、离心管
四、操作方法
1．使用前先检查调速旋钮、定时旋钮等是否在“0”处，离心管是否泄漏。2．选择合适的转头安装到离心腔内承载转头的轴上。
3．接通电源，打开电源开关。
4．将待离心的液体装入合适的离心管中，盛量不宜过多（占管的2/3体积）以免益处，盖上离心管盖，精密平衡离心管，并对称的放入转头中。5．调节速度旋钮和定时旋钮，至所需的速度和时间。
6．打开起动开关，并观察离心机上的各个指示仪表是否正常工作。
7．离心结束后自动关机、关闭冷冻开关、电源开关、切断电源。
8．将转头取出，将离心机的盖子敞开放置。
9．收集离心物，洗净离心管。
五、注意事项
1．高速离心机的转头是镶置在一个较细的轴上，因此精密的平衡离心管及内含物是十分重要的。
2．当转头只是部分装载时，管子必须相互对称的放在转头上，以便使负载均匀地分布在转头的周围。
3．装载溶液时，要根据离心管的具体操作说明进行，要根据离心液体的性质、体积选择合适的离心管，液体不得装的过多，以防离心时甩出，造成转头生锈或者腐蚀。
4．每次使用时，要仔细检查转头，及时清洗、擦干，转头是离心机中须重点保护的部件，搬动时不能碰撞，避免造成伤痕。转头长时间不用时，要涂一层光蜡保护。
5．转头在使用前应放置在冰箱或置于离心机的转头室内预冷。
6．离心过程中不得随意离开，应随时观察李新机上仪表是否正常工作，并注意声音有无异常，以便及时排除故障。
7．离心力通常用重力常数g的倍数（数字×g）或用rpm表示各种离心机的转头
大小不同，在使用离心机时，可根据所选用的转头半径来相互换算。每个转头各有其最高允许速度，使用时注意不能过速使用。
实验四固定化生物催化剂的制备
一、目的要求
1．学会卡拉胶固定大肠杆菌的操作方法
2．了解工业化固定生物催化剂的工艺过程
二、原理
酶和细胞固定化方法主要有吸附法、包埋法、共价键结合法和交联法等。本实验通过卡拉胶包埋法固定大肠杆菌细胞，掌握包埋法固定细胞的操作方法。
卡拉胶是由角叉菜提取的一种多糖，它含有许多硫酸根多糖，在K+存在下，它能立即发生凝胶作用，由此形成的固定化颗粒能在磷酸缓冲液和其他电解质溶液中使用，其稳定性不受影响。卡拉胶包埋法即温和又简单，可供多种酶和细胞固定化使用。
三、试剂及器材
1．菌种：大肠杆菌细胞
2．试剂：卡拉胶、KCl
3．器材：电炉、天平、恒温水裕锅、量筒、小刀、烧杯
四、操作方法
1．配制6%卡拉胶水溶液（A），并冷却至55~60℃。
2．配制菌悬液（B），按湿细胞重与蒸馏水为1：1（g/mL）配制，并预热至55~60℃。
3．将A与B按4：1（mL/mL）混匀，冷至10℃使凝胶强化，把所形成的凝胶浸在0.3MKCl溶液中。
4．取出凝胶切成5×5mm大小的小块，印成固定化大肠杆菌细胞。
5．测定固定化细胞颗粒的密度、床层空隙率、计算单位体积或重量固定化颗粒中细胞包埋量。
五、思考与讨论
影响卡拉胶固定化细胞颗粒机械强度的因素有哪些？
实验五游离细胞与固定化细胞酶活比较
一、目的要求
掌握酶活测定和计算方法
二、原理
天门冬氨酸酶是催化富马酸和氨转化形成L-Asp的酶：
富马酸 + 氨水 L－天冬氨酸
测定发酵过程中游离细胞酶活和固定化E.coli细胞酶是评价发酵培养条件和固定化方法对大肠杆菌生产L-Asp能力影响的重要指标之一。
三、试剂与器材
1．试剂：富马酸、氨水
2．器材：752分光光度计、离心机、电炉、三角瓶、烧杯
四、操作方法
1．富马酸标准曲线制作（测定范围5~25μg/mL）
精确称取0.5000g富马酸，配制成0.5mg/mL母液，分别吸取母液0.1，
0.2，0.3，0.4和0.5mL母液，定容至10mL，即成5，10，15，20，25μ
值，绘制成标准曲线。
g/mL富马酸标准溶液，测定各标准液OD
240
2．1M富马酸铵底物配制：内含1mM MgCl
, pH为８．５
2
3．游离细胞酶活力测定
称１ｇ湿细胞，加入30ｍＬ底物溶液，于37℃下振荡反应1h，取出沸
。
水灭活，终止反应，离心，取上清液，进行适当稀释，测OD
240 4．固定化细胞颗粒酶活力测定
称相当于1g湿细胞的固定化细胞颗粒，加30ML底物，于37℃振荡反应
。
1h，取样离心，适当稀释，测OD
240
5．酶活定义：与上述反应条件下，每小时消耗1μg分子底物的酶量定义为一个酶活单位。
五、思考与讨论
计算游离细胞和固定化细胞酶活力，并进行比较，讨论影响固定化细胞的酶活力的因素。
实验六固定化生物催化剂的连续生产
一、目的要求
了解固定化生物反应器的性能与反应器操作之间的关系
二、原理
添装于固定床反应器中的具有天门冬氨酸酶活性的固定化大肠杆菌颗粒能连续的利用富马酸和氨作为底物，使之转变为L-Asp，其实验流程如下：底物贮槽→恒流泵→恒温固定床反应器→产品液贮槽
在其它反应条件不变的情况下，反应器的性能随反应器的操作流量（即原料液在反应器中的停留时间）而变化。
三、试剂及器材
pH8.5）
１．试剂：１M富马酸铵底物（内含1m MgCl
2
２．器材：固定床反应器、恒流泵、超级恒温水浴锅、752分光光度计、烧杯、乳胶管。
四、操作方法
１．将具有天冬氨酸酶活性的固定化大肠杆菌颗粒装入固定床反应器中。连续底物贮槽、循环水等，控制恒温37℃
2.调节恒流泵至一流量，待反应器流动稳定后侧体积流量，并取洋测OD
240值。
３．将恒流泵调至另一流量（与上述流量有明显差别）重复2
４．计算最佳流量，并将恒流泵调节至最佳流量，连续转化生产L-Asp，每间隔１h测OD
，计算富马酸转化率。
240
五、思考与讨论
１．讨论两种流量下富马酸转化率之差异
２．测定转化过程中富马酸转化曲线，并用文字说明。
３．如何提高反应器的转化率？
实验七Ｌ－Asp的分离
一、目的要求
１．掌握发酵液（转化液）预处理方法
２．掌握等电点沉淀法分离氨基酸的方法
二、原理
富马酸铵底物在天冬氨酸作用下转化为L-Asp，转化液在底离子强度下，调pH值至等电点（pI2.8）使Ｌ-Asp所带的静电荷为零，可大大降低L-Asp溶解度，使L-Asp沉淀出来。所得L-Asp结晶用水洗涤，不需进行重结晶，即可制得纯品。
三、试剂及器材
１．试剂：60% H
2SO
4
、活性炭
２．器材：布氏漏斗、电炉、烘箱、烧杯
四、操作方法
１．转化液预处理：过滤转化液，除去其中颗粒状杂质，加入活性炭脱色，然后过滤，收集溶液、测定其体积。
２．加热滤液至90℃，用60%H
2SO
4
调pH至2.8，然后在１５℃下保温２
hs, 即有L-Asp结晶析出。
３．过滤收集L-Asp晶体，用蒸馏水淋洗，过滤得L-Asp纯晶体。
４．于烘箱中６０℃烘干至恒重，称重。
五、思考与讨论
１．计算L-Asp理论得率和实际收率，并对结果进行讨论。
２．计算固定化反应器生产L-Asp能力并讨论之
固定化反应器中生产能力＝
反应器中颗粒床层总体积
实验八离子交换树脂的预处理及交换容量的测定一、目的要求
１．通过实验加深对离子交换树脂的重要性能之一—总交换容量的认识。
２．掌握离子交换树脂的作用原理。
３．学会离子交换树脂的预处理方法。
４．熟悉静态法、动态法测定离子交换树脂总交换容量的操作方法。
二、原理
交换容量是离子交换树脂质量的重要标志，本实验测定的是离子交换树脂的总交换量也叫最大或极限交换量，它是指树脂经过100℃/105℃干燥至恒重后，每克或水中每ｍＬ树脂的具有的可交换离子的总数，单位为毫克当量／克（干树脂）或ｍＬ（温树脂）即（meq/g或mL）
离子交换树脂交换量最简单的测定方法是酸碱滴定法。氢型阳离子交换树脂与碱作用时生成水，为一不可逆反应、故可用于静态法测定交换容量。
ＲＨ＋→ＲＮａ＋Ｈ
２
Ｏ
阴离子交换树脂不能采用类似的方法测定，应用氯型树脂，当它与Ｎａ
２
Ｓ
Ｏ
４
作用时，生成ＮａＣｌ，这一反应为可逆反应，故宜采用动态法测定树脂交换容量。
Ｒ（＝ＮＨＣｌ）
２＋Ｎａ
２
ＳＯ
４
=Ｒ（＝ＮＨ）
２
ＳＯ
４
＋２ＮａＣｌ
滴定流出液中Ｃｌ－含量来测定其总交换容量。
三、试剂与器材
１．试剂：５％ＮａＯＨ、５％ＨＣｌ、0.1ＮＮａＣｌ标准溶液、１ＮＨＣ
ｌ标准溶液、１ＮＮａ
２ＳＯ
４
溶液、甲基橙指示剂、Ｋ
２
ＣｒＯ
４
指标剂、蒸馏水、
717阴离子交换树脂、７３２阳离子交换树脂、0.1ＮAgNO
3
标准溶液
２．器材：恒流泵、层析柱、滴定管、精密天平、烘箱、容量瓶、三角瓶四、操作方法
１．离子交换树脂预处理
分别称取２ｇ７３２，７１７树脂，加水倒入交换柱中，流加５０mL５％NaOH 溶液，流速１滴／秒，结束后滴加１００mL去离子水，流速可大一些，结束后再流加５０mL５％ＨＣｌ溶液，流速１滴／秒，最后流加１００ｍＬ去离子水，如此重复三次。
２．静态法测定７３２离交树脂交换量
（１）精确称取处理好并抽干的氢型阳离子树脂７３２＃１克，１０５℃下烘干至恒重，按下式计算含水量
121
%100%w w w w -=? 其中：W1-----烘干前树脂量
W2-----烘干后树脂量
（２）另取处理好的树脂１克放入三角瓶中，吸取５０mL0.1ＮＮａＯＨ标准溶液加入树脂中，放置２４ｈｓ、要求树脂全部浸入溶液中，然后用吸管分别取出10mL 放入三只三角瓶中，以甲基橙作指示剂，用0.1ＮＨＣｌ标准溶液滴定溶液由无色变为红色为滴定终点，取三次滴定的平均值，按下式计算７３２树脂交换总量。
总交换容量（meq/克干树脂）＝122505(1)
N N V G W -- 其中：G ―――湿树脂总量（克）
W ―――树脂含水量
N1―――0.1N NaOH 标准溶液的当量浓度
N2―――0.1N HCl 标准溶液的当量浓度
V2―――0.1N HCl 标准溶液的用量（mL ）
3.动态法测定７１７离交树脂交换量
（１）精确称取处理好的并抽干的氯型阳离子树脂７１７＃１克，１０５℃下烘干至恒重，按下式计算含水量（W ）
（２）另取１克树脂，加水装入柱中，装柱时应注意不应使树脂层中有气泡存在，然后通入１N Ｎａ２ＳＯ４溶液进行交换，用２５０mL 容量瓶收集流出液，流速
约为250mL ／小时，充满刻度为止，吸取流出液２５mL ，用0.1N AgNO 3溶液滴定，
以K 2CrO 4为指示剂，溶液由淡黄色变为红色为滴定终点，取三次滴定平均值。
计算
总交换容量（meq/克干树脂）＝10()
NV G I W - 其中：V ―――AgNO 3用量（mL ）
N ―――AgNO 3当量浓度
G ―――湿树脂重（g ）
W ―――树脂含水量（％）
五、 思考与讨论
1、阴离子交换树脂为什么一般采用氯型树脂并用动态法测定其总交换容量
2、两种方法中,HCl 、AgNO 3标准溶液时起的作用是什么？写出方程式？
3、说明计算公式的原理。
大学物理实验(二)讲义
大学物理实验（I I）实验讲义 华中科技大学物理学院实验教学中心
目录 实验1：偏振光实验 (1) 实验2：迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪 (5) 实验3：振动力学综合实验 (13) 实验4：RLC电路和滤波器 (22)
实验1：偏振光实验 【实验目的】 1.观察光的偏振现象，加深对其规律认识。 2.了解产生和检验偏振光的光学元件及光电探测器的工作原理。 3.掌握一些光的偏振态（自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光）的鉴别方 法以及相互的转化。 【课前预习】 1.光的波动方程以及麦克斯韦方程组。 2.电磁波的偏振性及波片的性质。 【实验原理】 1、自然光与偏振光 麦克斯韦指出光波是一种电磁波，电磁波是横波。由于光与物质相互作用过程中反应比较明显的是电矢量E，故此，常用E表征光波振动矢量，简称光矢量。一般光源发射的光波，其光矢量在垂直于传播方向上的各向分布几率相等，这种光就称为自然光。光矢量在垂直于传播方向上有规则变化则体现了光波的偏振特性。如果光矢量方向不变，大小随相位变化，这时在垂直于光波传播方向的平面上光矢量端点轨迹是一直线，则称此光为线偏振光（平面偏振光），光矢量与传播方向构成的平面叫振动面如图1（a）。图1(b)是线偏振光的图示法，其中短线表示光矢量平行于纸面，圆点表示光矢量与纸面垂直。如果其光矢量是随时间作有规律的改变，光矢量的末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹是圆或者椭圆，这样的光相应的被称为圆偏振光或者椭圆偏振光，如图1（c）。介于偏振光和自然光之间的还有一种叫部分偏振光，其光矢量在某一确定方向上最强，亦即有更多的光矢量趋于该方向，如图1（d）。任一偏振光都可以用两个振动方向互相垂直，相位有关联的线偏振光来表示。 2、双折射现象 当一束光入射到光学各向异性的介质时，折射光往往有两束，这种现象称为双折射。冰洲石（方解石）就是典型的双折射晶体，如通过它观察物体可以看到两个像。当一束激光正入射于冰洲石时，若表面已抛光则将有两束光出射，其中一束光不偏折，即o光，它遵守通常的折射定律，称为寻常光。另一束发生了偏折，即e光，它不遵守通常的折射定律，称为非常光。用偏振片检查可以发现，这两束光都是线偏振光，但其振动方向不同，其两束光的光矢量近于垂直。晶体中可以找到一个特殊方向，在这个方向上无双折射现象，这个方向称为晶体的光轴，也就是说在光轴方向o光和e光的传播速度、折射率是相等的。此处特别强调光轴是一个方向，不是一条直线。只有一个光轴的晶体称为单轴晶体，如冰洲石，石英，红宝石，冰等，其中又分为负晶体（o光折射率大于e光折射率，即n o>n e）和正晶体（n o 实验1: 显微镜的使用及细菌形态的观察（2学时） 目的要求 (1) 熟悉普通光学显微镜的构造及各部分的功能。 (2) 学习并掌握油镜的原理和使用方法。 1.基本原理 显微镜由机械装置和光学系统两大部分组成。 油镜物镜的基本原理 微生物学研究用的显微镜的物镜通常有低倍物镜（16mm，10×）、高倍物镜（4mm，40—45×）和油镜（1．8 mm，95—100×）三种。油镜通常标有黑圈或红圈，也有的以“OI字样表示，它是三者中放大倍数最大的。根据使用不同放大倍数的目镜，可使被检物体放大1000—2 000多倍。油镜的焦距和工作距离（标本在焦点上看得最清晰时，物镜与样品之间的距离）最短，光圈则开得最大，因此，在使用油镜观察时，镜头离标本十分近，需特别小心。 使用时，油镜与其他物镜的不同是载玻片与物镜之间不是隔一层空气，而是隔一层油质，称为油浸系。这种油常选用香柏油，因香柏油的折射率n=1．52，与玻璃相同。当光线通过载玻片后，可直接通过香柏油进入物镜而不发生折射。如果玻片与物镜之间的介质为空气，则称为干燥系，当光线通过玻片后，受到折射发生散射现象，进入物镜的光线显然减少，这样就减低了视野的照明度。 利用油镜不但能增加照明度，更主要的是能增加数值孔径，因为显微镜的放大效能是由其数值孔径决定的。所谓数值孔径，即光线投射到物镜上的最大角度（称为镜口角）的一半正弦，乘上玻片与物镜间介质的折射率所得的乘积，可用下列公式表示： NA＝n·sinα 式中 NA=数值孔径； n=介质折射率； α=最大入射角的半数，即镜口角的半数。 因此，光线投射到物镜的角度愈大，显微镜的效能就愈大（图Ⅲ-5），该角度的大小决定于物镜的直径和焦距。同时，α的理论限度为90°，sin90°=1，故以空气为介质时（n=1），数值孔径不能超过1，如以香柏油为介质时，则n增大，其数值孔径也随之增大。如光线入射角为120°，其半数的正弦为sin60°=0．87，则： 以空气为介质时： NA=1×0．87=0．87 以水为介质时： NA=1．33×0．87=1．15 以香柏油为介质时： NA=1．52×0．87=1．32 显微镜的分辨力是指显微镜能够辨别两点之间最小距离的能力。它与物镜的数值孔径成正比，与光波长度成反比。因此，物镜的数值孔径愈大，光波波长越短，则显微镜的分辨力愈大，被检物体的细微结构也愈能明晰地区别出来。因此，一个高的分辨力意味着一个小的可分辨距离，这两个因素是成反比关系的，通常有人把分辨力说成是多少微米或纳米，这实际上是把分辨力和最小分辨距离混淆起来了。显微镜的分辨力是用可分辨的最小距离来表示的。 式中λ=光波波长。 我们肉眼所能感受的光波平均长度为0．55μm，假如数值孔径为0．65的高倍物镜，它能辨别两点之间的距离为0．42μm。而在0．42μm以下的两点之间的距离就分辨不出，即使用倍数更大的目镜，使显微镜的总放大率增加，也仍然分辨不出。只有改用数值孔径更大的物镜，增加其分辨力才行。例如用数值孔径为1．25的油镜时，能辨别两点之间的 因此，我们可以看出，假如采用放大率为40倍的高倍物镜（NA=0．65），和放大率为24倍的目镜，虽然总放大率为960倍，但其分辨的最小距离只有0．42μm。假如采用放大率为90倍的油镜（NA=1．25），和放大率为9倍的目镜，虽然总的放大率为810倍，但却能分辨出0．22μm间的距离。 2.材料及器材 显微镜、擦镜纸、二甲苯、香柏油、各种细菌微生物制片标本、吸水纸、纱布、瓷盘、酒精灯、接种工具、打火机、试剂瓶、牙签等。 大学物理实验讲义(密度测定) 不规则物体密度的测定 【实验目的】 1、学习物理天平的使用方法； 2、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体 密度的原理和方法； 3、掌握用助沉法测定不规则固体密度（比 水的密度小）的原理和方法； 4、掌握用密度瓶测定碎小固体密度的原理 和方法 。 【实验仪器和用品】 物理天平（500g 、50mg ）、密度瓶（50ml ）、烧杯（500ml ）、不规则金属块（被测物）、石蜡块（被测物）、碎小石子（被测物）、清水、细线。 密 游码 平衡螺母 边刀托 杯托盘 底座 度盘 指针 中刀托 手轮 调平螺母 挂钩 吊耳 水准泡 托盘 托盘 横梁 物理天 1 m 图3 静力 【实验原理】 某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。对一密度均匀的物体，若其质量为m,体积为V ，则该物体的密度： V m =ρ （ 1 ） 实验中，测出物体的质量m 和体积V ，由上式可求出样品的密度。 1、用流体静力称衡法测定不规则固体的密度（比水的密度大） 设被测物在空气中的质量为m 物 （空气浮力忽略不计），全部 浸没在水中（悬吊，不接触 烧杯壁和底）的表观质量为 m 1（如图3示），体积为V ， 水的密度为ρ水 。根据阿基米德定律，有： 1()Vg m m g ρ=-水 1m m V ρ-=水 被测物密度： 1m m V m m ρρ==-水 （2） 2、流体静力称衡法和助沉法相结合测定密度小于水的不规则固体的密度 设被测物在空气中的质量为m ，用细线将被测物与另一助沉物串系起来：被测物在上，助沉物在下。设仅将助沉物没入水中而被测物在水面上时系统的表观质量为1 m ，二者均没入水中（注意悬吊，不接触烧杯壁和底）时的表观质量为2m ，如图4所示： 根据阿基米德定律，被测物受到的浮力为：1m 图4 静力称衡法和助待 测物块m 制药工程专业实验 制药工程专业实验为制药工程专业地核心课程之一,它改革了原来各专业课单独开设实验课地方式,将基本操作实验技术、化学合成药物制备、生物药物制备、工业制剂等实验内容有机地结合形成综合性地制药工程专业实验.通过本课程地教学,使学生加深巩固对工业制剂、药物及中间体合成制备及质量控制地专业知识,理论联系实际,同时在有机化学实验地基础上,提高药物及中间体合成制备地实验技能.培养分析和解决实际问题地能力,为毕业论文及将来地工作打下一定地实验基础,成为掌握一定实验技能地专业技术人才. 本课程面对制药工程专业四年级学生,总学时为64学时,4学分. 实验一快速柱色谱 从混合物中分离出单一地化合物,至今仍然是化学工作者地基本任务之一.在开始对某种物质从化学地角度进行考察之前,通常首先需要获得足够量地纯物质.有许多分析方法在进行实际分析之前,同样首先要求把各个组分从试样中分离出来.自然界中地许多物质,主要以混合物地形式存在；例如,我国地中草药,每味药内大多含有多种成分；合成产品和许多化学反应地产物通常也不尽是单一地物质,反应过程中除主要反应外还常伴随着副反应,甚至有地原料可能就是一种混合物,得到地产物非常复杂；而科学研究和工业生产大多要求从天然或合成产物中分离出纯物质；因此,化学工作者最经常进行地工作之一,就是把复杂地混合物分离成各个单一地纯物质. 有关分离地历史已很悠久,分离方法也较多,如沉降、澄清、沉淀、过滤、萃取、升华、重结晶、蒸发、蒸馏、精馏和色谱等.但对于结构与性质十分相似地各组分地分离,大多数分离方法是无能为力地,而色谱法则是非常有效地分离方法.色谱法又分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱、气相色谱、液相色谱、薄层色谱和柱色谱等.这里对常用地快速硅胶柱色谱地实验方法与技巧进行讲解. 一、实验目地要求 1、熟悉色谱地基本原理. 2、掌握快速柱色谱地基本操作与技巧. 二、实验原理 色谱（又称层析）是一种物理地分离方法.它地分离原理是使混合物中各组分在两相间进行分配,其中一相是不动地,称为固定相,另一相是携带混合物流过此固定相地流体,称为流动相.当流动相中所含混合物经过固定相时,就会与固定相发生作用.由于各组分在性质和结构上有差异,与固定相发生作用地大小、强弱也有差异,因此在同一推动力作用下,不同组分在固定相中地滞留时间有长有短,从而按先后不同地次序从固定相中流出.这种借助在两相间分配差异而使混合物中各组分分离地技术,称为色谱法. （一）薄层色谱 心电检测实验 实验目的 1.复习放大器,滤波器等相关知识, 了解心电测量的原理，并学习用生理信号采集系统记录人体心电图。 2.要求掌握心电测量电路的硬件实现方法，锻炼电路板的焊接与调试能力. 3.学习正常心电图中各波的命名与波形，了解其生理意义。 实验器材 信号发生器，电源，示波器，电机夹，导线若干，电路板一块 实验原理 1.心脏的基本构造和心电图(ECG) 心脏处于人体的循环系统的中心，主要由心肌构成，心肌是可兴奋组织，它的收缩和舒张是人体血液循环的动力；心肌将心脏分隔成左，右心房和心室四个心腔，腔间有瓣膜控制血液在房室间的流动，通过动脉血管将氧和酶等各种营养物质供给全身组织，并将静脉回流带来的组织代谢废物运走。 心脏是自律性器官，有特殊起博心肌细胞和神经传导树支(束)，包括窦房结，结间束，房室结，房室束，左右束支；在起博心肌细胞(窦房结内)的自律作用下，通过房、室、神经束的传导使心肌收缩和舒张完成心脏的博动；另外，参于循环系统调节的有：交感神经，兴奋时通过肾上腺素使心率加快，而副交感神经兴奋时使心率变慢，还 有化学性的体液因素也可影响心脏的博动。 神经细胞元的放电过程已得到实验认证，心脏特殊起博心肌细胞博动和神经传导树支(束)的传导过程都是神经细胞元放电和传导的过程，因此，可通过在人体体表层安放灵敏度很高的电极接受这些微弱的心脏电活动，称为ECG(electrocardiogram)---心电图，早在1903年就发现心电图及基本测量方法；心电图机检查人体的ECG，判断心脏活动正常与否仍是医院目前首选的检查手段。 标准ECG及参数如下： 典型心电图波形 目前ECG的测量技术已很成熟，标准ECG都打印在栅格纸上，标明X方向每格0.04秒，Y方向每格0.1mv.一般来说，P波表征心脏收缩期开始；QRS复合波是心室收缩的结果，指示心室收缩期开始；T波是心室舒张的结果，将延续到下一个P波止. ECG测量基本导联三角形(肢体)： 实验09用牛顿环测曲率半径 光的干涉现象证实了光在传播过程中具有波动性。光的干涉现象在工程技术和科学研究方面有着广 泛的应用。获得相干光的方法有两种：分波阵面法（例如杨氏双缝干涉、菲涅尔双棱镜干涉等）和 分振幅法（例如牛顿环等厚干涉、迈克尔逊干涉仪干涉等）。本实验主要研究光的等厚干涉中的两个典型 干涉现象，即牛顿环和劈尖干涉，它们都是用分振幅方法产生的干涉，其特点是同一条干涉条纹 处两反射面间的厚度相等，故牛顿环和劈尖都属于等厚干涉。在实际工作中，通常利用牛顿环来测量 光波波长，检查光学元件表面的光洁度、平整度和加工精度，利用劈尖来测量微小长度、薄膜的厚度 和固体的热膨胀系数等。 【实验目的】 1.观察光的干涉现象及其特点。 2.学习使用读数显微镜。 3.利用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径R 。入射光 4.利用劈尖干涉测量微小厚度。 【仪器用具】 R 读数显微镜、钠光灯、牛顿环装置、劈尖 r K d K 【实验原理】O (a) 1.牛顿环 牛顿环干涉现象是 1675 年牛顿在制作天文望远镜时，偶 然地将一个望远镜的物镜放在平面玻璃上而发现的。 如图 8-1 所示，将一个曲率半径为R（R很大）的平凸 透镜的凸面放在一块平面玻璃板上，即组成了一个牛 顿环装置。在透镜的凸面与平面玻璃板上表面间，构成了 一个空气薄层，其厚度从中心触点O （该处厚度为零） 向外逐渐增加，在以中心触点O 为圆心的任一圆周上的各点，薄空气层的厚度都相等。因此，当波长为的单色 光垂直入射时，经空气薄层上、下表面反射的两束相干光 形成的干涉图象应是中心为暗斑的宽窄不等的明暗相间 的同心圆环。此圆环即被称之为牛顿环。由于这种干涉条 纹的特点是在空气薄层同一厚度处形成同一级干涉条纹，因 此牛顿环干涉属于等厚干涉。 D 1 X (左)X(右 ) 11 D 4 X 4(左)X 4(右 ) (b) 图8-1 牛顿环的产生 设距离中心触点O 半径为 r K的圆周上某处，对应的空气薄层厚度为 d K，则由空气薄层上、下表面反射的两束相干光的光程差为 K 2d K 2 （ 8-1） 制药工程 专业课程实践报告 年级：2010 级 学号：20106774 姓名：吴垒 专业：制药工程 指导老师：张起辉 季金苟 徐溢 2013年7月4日 一：三黄片的制备与检测 一、实验目的和要求 1、根据本次实验，回顾天然药物的实验内容； 2、大概了解《中国药典》的主要内容； 3、熟悉并掌握三黄片的制备与检测方法。 二、实验原理和方案 1、药典是一个国家记载药品标准、规格的法典，一般由国家药典委员会组织编纂、出版，并由政府颁布、执行，具有法律约束力。 第一部《中国药典》1953年版由卫生部编印发行，以后陆续发行1963、1977、1985、1990、1995、2000、2005、2010年版共9个版次。《中国药典》的特色之一是药品中包括中国传统药，为了更好的继承和发扬中国特色药，从1963年版开始把药典分为两部，一部收载中药，二部收载化学药、生物制品药。它的的内容分为凡例、正文、附录和索引四部分，其中正文部分为所收载药品或制剂的质量标准，本次实验中的三黄片的标准既是由此而来。 2、三黄片 【处方】大黄300g 盐酸小檗碱5g 黄芩浸膏21g 【制法】以上三味，黄芩浸膏系取黄芩，加水煎煮三次，第一次1.5小时，第二次1小时，第三次40分钟，合并煎液，滤过，滤液加盐酸调节PH值至1～2，静置1小时，取沉淀，用水洗涤使PH值至5～7，烘干，粉碎成细粉。取大黄150g，粉碎成细粉；剩余大黄粉碎成粗粉，加水回流提取三次，滤过，合并滤液，回收乙醇并减压浓缩至稠膏状，加入大黄细粉、盐酸小檗碱细粉、黄芩浸膏细粉及适量辅料，混匀，制成颗粒，干燥，压制成1000片,包糖衣或薄膜衣；或压制500片，包薄膜衣，即得。 【性状】本品为糖衣片，除去糖衣后显棕色；味苦、微涩。 【鉴别】 (1)取本品，置显微镜下观察：草酸钙簇晶大，直径60～140μm（大黄）。 (2)取本品5片,除去糖衣，研细，取0.25g，加甲醇5ml，超声处理5分钟，滤过,滤液作为供试品溶液。另备小檗碱和大黄的标准品溶液，照薄层色谱法(附录ⅥＢ)试验，取上述3种溶液各5μl，分别点于同一硅胶G薄层板上，以环己烷-乙酸乙酯（12:3）为展开剂，展开，取出，晾干，置紫外光灯（365nm）下检视。供试品色谱中，在与对照药品色谱相应的位置上，显相同颜色的斑点。 【含量测定】照高效液相色谱法（附录Ⅵ D）测定。 取小檗碱标准品12.5mg，加水，配置成25ml,分别取上述溶液0.25ml、1ml、1.25ml、2ml、2.5ml至25ml容量瓶定容，依次测在345nm处的吸光度，编号依次是①②③④⑤，绘制出曲线，并得到吸光度与浓度的函数式。之后，取1或2片配成25ml在345nm下检测紫外吸收。 制药工程专业课课程介绍 制药工程( Pharmaceutical Engineering )专业是一个以培养从事药品制造工程技术人才为目标的化学( chemistry )、药学( pharmacy )和工程学( engineering )交叉的工科专业。本专业培养具备制药工程方面的专业知识基础，掌握化学、生物学、药学、制药工程与技术等学科的基本理论，具有从事药品、药用辅料、医药中间体及其相关产品的技术开发、工程设计和产品生产质量管理等方面能力的高素质复合型制药工程应用型人才。 一，制药工程课程的培养 培养要求： 1、具有良好的职业道德、强烈的爱国敬业精神、高度的社会责任意识和深厚的人文科学素养； 2、具有从事制药工程工作所需的自然科学知识以及一定的经济管理知识； 3、具有良好的质量管理、环境保护、职业安全和社会服务意识； 4、掌握药品制造的基本理论与技术、工程设计的基本原理与方法和生产质量管理( GMP )与控制等方面的基本知识，掌握药品生产工艺流程制订与车间设计的方法和原理，了解制药工程学科的发展前沿和药品生产新工艺、新技术与行设备的发展动态； 5、能综合运用所学的制药工程科学理论、分析提出和解决制药工程问题的方案，具有解决制药工程实际问题的能力； 6、具有对药品新资源、新产品和新工艺进行研究开发和设计的初步能力，具有良好的开拓精神和创新意识以及获取专业新知识的能力； 7、了解制药工程专业领域众多的技术标准，熟悉国家关于药品生产、药品安全、环境保护、社会责任等方面的政策和法规； 8、具有较好的组织管理、交流沟通、环境适应和团队合作的能力； 9、具有应对药品生产、使用中和公共卫生中突发事件的初步能力； 生物工程专业实验大纲 目录 《生物反应工程实验》实验教学大纲 (1) 《生物工程专业实验》实验教学大纲 (2) 《生物化学实验》实验教学大纲 (4) 《微生物学实验》实验教学大纲 (6) 《仪器分析实验》实验教学大纲 (8) 《药物分析实验》实验教学大纲 (10) 《分子生物学实验技术》实验教学大纲 (11) 《基础生物学》实验教学大纲 (13) 《免疫学》实验教学大纲 (15) 《现代生物技术》实验教学大纲 (16) 一、实验课程目的与任务 本实验通过对生化反应的了解和生化反应器的使用，熟悉生化反应工程原理，掌握简单的生物反应工程操作，巩固和检验已学的理论知识，为今后的生物工程专业实验和毕业论文打下基础。 二、实验课程内容及具体要求 通过测定反应器的氧体积传质系数a k L 、反应器的停留时间分布以及采用此反应器进行微生物的间歇和连续发酵过程的实验，熟悉生化反应工程原理，重点掌握生化反应器的使用，掌握简单的生物反应工程实验操作。 三、实验项目设置及学时分配 四、实验计划与学时安排 本课程实验20学时，各实验与讲课穿插进行。 五、实验考核及评分办法 1．学生进实验室要求做好预习报告； 2．对实验过程中学生完成情况进行考核，并提出相应存在问题进行质疑； 3．综合每项实验状况给出成绩。 执笔人：曹飞 一、实验课程目的与任务 通过对工业化L－天冬氨酸的酶法生产过程进行实验，深入了解生化工程原理，掌握典型的生物反应过程操作，巩固和检验已学的理论知识，为毕业论文和走向工作岗位打下基础。 二、实验课程内容及具体要求 本实验综合了发酵工程、酶工程、生物分离工程和生物反应器的基本知识，要求学生通过典型产品的酶法制备了解生物工程的相关基本操作，掌握微生物菌种保存与培养、细胞固定化和酶法转化、目标产品的分离提取等基本实验技能。 三、实验项目设置及学时分配 (此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 生物工程工艺综合性实验报告 院（系）：城市建设学院 专业班级：生物工程1101 学生姓名：马雪文 学号： 指导教师：李世杰 20 14 年 5 月 26 日至20 14 年 6 月 15 日 发酵工艺综合性实验指导书 一、实验目的 微生物发酵技术是生物工程最核心的技术，微生物发酵按其对 氧的需求可分为好氧微生物发酵，和厌氧微生物发酵。好氧和厌氧发酵有较大的区别，各自对工艺条件、发酵设备有不同的要求。分别掌握好氧和厌氧发酵技术也就比较全面的掌握了工业微生物技术。 本实验分别开出典型的好氧和厌氧发酵实验，训练学生掌握这两种工艺的基本技术、操作程序、分析手段，全面锻炼同学们实际动手能力。巩固和提高微生物净化操作能力、显微观察技术、培养基配制和灭菌技术、无菌取样和细胞量的确定、生长曲线的制作、光谱分析技术、气象色谱分析技术。初步培养同学们工业微生物领域科学研究和技术开发的基本能力。 二、实验原理 红曲霉通过有氧发酵将淀粉质原料转化为次级代谢产物红曲色素。 丙丁梭状芽孢杆菌经厌氧发酵将农副产品转化为丁醇和丙酮。 三、实验内容 1、好氧实验：红曲的发酵实验及其抑菌作用研究 2、厌氧实验：丁醇的发酵实验及其气相色谱检测 四、仪器设备和试剂、消耗品： 1．仪器设备： 电子分析天平 手提式蒸汽灭菌锅、自动控制蒸汽灭菌锅 双孔水浴锅 1000W电炉 5台 生物显微镜、电脑成像生物显微镜 生物培养箱、培养摇床 真空干燥箱 紫外可见分光光度计 离心机 真空泵、真空干燥器 蒸发器 气象色谱仪 2．药品和耗材： 药品：可溶淀粉 1瓶（500克），蛋白胨 1瓶（500克），琼脂，饴糖（麦 芽汁）麦芽1000克，大米粉 5公斤，硝酸钠NaNO 31瓶（500克），磷酸二氢钾KH 2 PO 4 1瓶（500克），磷酸氢二钾K 2HPO 4 1瓶，硫酸镁MgSO 4 ·7H 2 O 1瓶（500克）,硫酸 铵(NH 4) 2 SO 4 1瓶，氯化锰MnCL 2 1瓶，硫酸锰MnSO 4 ·H 2 O 1瓶，碳酸钙CaCO 3 1瓶， 维生素B1(盐酸硫胺素)1小瓶，酵母膏1瓶，乳酸（液态1瓶500克），葡萄糖（分析纯）1瓶，乙醇（分析纯）5瓶(5×500克)，乙醇(色谱纯Aladdin) 2瓶,丁醇（色谱纯Aladdin）2瓶，丙酮（色谱纯Aladdin）2瓶，叔戊醇（色谱纯Aladdin）2瓶 耗材：500ml三角瓶50只， 250ml三角瓶16个，100ml粗口径试管50只，1000ml烧杯10个，培养皿160套，常规试管160个，200ml烧杯16个，1ml移液枪头5盒，标签纸若干，玻璃真空干燥器大号1个，波美计8只，移液枪（1000ml）2只，玻璃珠2盒，100ml量筒8个，500ml量筒2个，称量纸2盒，不锈钢试剂勺4根， pH试纸2包，玻璃棒若干，玻璃推棒32根，5ml移液管16只 五、实验方法步骤和具体操作过程 （一）红曲的发酵实验及其抑菌作用研究 红曲是一种具有一定营养和药理作用的纯天然红色素，可赋予肉制品、食品、饮料等鲜艳的色泽及特殊风味，而且具有较好的营养价值和一定的防腐作用，因而被广泛地应用于食品工业。 红曲是由红曲霉经发酵分泌到胞外的一种色素，发酵的主要原料是淀粉类如大米、薯类等。红曲霉发酵合成色素同时对有害菌产生抑制作用。本实验分为两个部分，前一部分为红曲的发酵实验，后一部分为红曲的抑菌试验。 （Ⅰ）红曲的发酵实验 1．菌种 本实验室保藏的红曲霉菌种monascus purpureus。用本实验室自主设计的保藏方法，在短梗霉多糖膜片中封存，置于冰箱中保藏。使用时每取出一片， 制药工程专业实验讲义 河北科技大学制药工程实验室 二00九年十月 目录 制药工程专业实验注意事项 (1) 实验一对氯苯甲酰苯甲酸的制备 (2) 实验二离子交换树脂作为催化剂的酯化反应 ——苄醇酯化反应 (3) 实验三苯妥英钠的合成 (4) 实验四扑炎痛的合成 (5) 实验五维生素C注射液的处方考察与制备 实验六阿司匹林的合成………………………………………………………… 实验注意事项 一、实验时的一般注意似项 1.实验前要认真预习，查阅实验中使用的药品、试剂的理化性质，做到心中有数。 2.实验进行时应检查仪器有无漏气、破碎,反应进行是否正常,非经教师许可,不得擅自离开。 3.实验中所有的药品，不得随意散失、遗弃，特别对易燃药品要按规定处理。 4.实验结束后要仔细洗手，严谨在实验室内吸烟或吃饮食物。 二、火灾、爆炸、中毒、触电事故的预防 1.盛有易燃的有机溶液的容器不得靠近火源，. 勿将易燃溶剂倒入废物缸，倾倒易燃溶剂应远离火源最好在通风橱中进行。 2.一旦发生着火事故应首先关闭电源，然后迅速把容易着火的东西移开，向火源撒沙子，施用灭火器及石棉布覆盖火源。有机溶剂燃烧时，多数情况下严禁用灭火器。不得用火焰直接加热烧瓶。 3.接触固体或液体有毒物质时，必须戴橡皮手套，操作后立即洗手。切勿让毒品沾及五官和伤口。 4.使用电器时，应防止人体与电器导电部分直接接触，不能用湿手或手握湿物接触电插头。实验完后应切断电源再将电源插头拔下。 三、制药专业实验常用仪器设备的使用 1. 实验一对氯苯甲酰苯甲酸的制备 目的与要求 1.通过本实验掌握付—克反应的操作及原理。 2.掌握产物从反应液中分离结晶方法及熔点测定。 3.掌握实验室中腐蚀性气体（如HCl↑，SO2↑）的吸收方法。 对氯苯甲酰苯甲酸是利尿药氯噻酮的中间体 一、反应原理 在无水三氯化铝催化剂存在下，氯苯与苯二甲酸酐作用，氯苯对位上的氢原子被邻羧基苯甲酰基取代，生成对氯苯甲酰苯甲酸，这个反应是付—克反应（Friedel-Craftsreaction）的一种类型，属C—酰化反应。 C O O O+Cl AlCl3 C C O O OH Cl 二、主要药品用量及规格 药品名称规格用量 苯二甲酸酐﹡熔点130.5—131.5℃9.86克（0.067mol）氯苯无水，沸点131—135℃60克（0.53mol/L）三氯化铝无水，块状21.5克（0.16mol）盐酸工业，30% 盐酸工业，10% 氢氧化钠工业，5% 三、操作 1.于干燥的100mL或250mL三口瓶或四口瓶，中间口装上搅拌器，一口装温 度计，一口装球型冷凝器，冷凝器上口接C a C2干燥管，并与氯化氢吸收装置连接（见图所示）。氯化氢吸收装置可用500mL装有少量氢氧化钠水溶液的烧杯，连接尾气的玻璃漏斗在烧杯中略微倾斜，一半在水中一半露在水面， 附件三 《制药工程课程设计》 Course Design of Pharmaceutical Technology & Equipment 课程编号： 学时：4周学分：4 课程性质：必修 选课对象：制药工程专业 内容概要：《药物制剂工程技术与设备课程设计》是一个重要教学实践环节。本课程设计是培养学生综合运用所学的知识，特别是本课程的有关知识解决制药工程车间设计 实际问题的能力，使学生深刻领会洁净厂房GMP车间设计的基本程序、原则和方 法。内容包括制药工艺流程设计、物料恒算、设备选型、车间工艺布置设计的基 本方法和步骤。从技术上的可行性与经济上的合理性两个方面树立正确的设计思 想。 建议选用教材：《药物制剂工程技术与设备》，张洪斌主编，化学工业出版社，2003.8 主要参考书：1、《化工原理》上、下册，谭天恩，麦本熙，丁惠华编著（1990年）； 2、《化工工艺设计手册》，上、下册，国家医药管理局上海医药设计院编； 3、《药剂学》； 4、《GMP规范》； 5、《洁净厂房设计规范》2001版； 6、制药车间课程设计讲义，合工大制药工程系自编 7、杂志：《医药工程设计》 《制药工程课程设计》教学大纲 学时：4周学分：4 教学大纲说明 一、课程的目的与任务 课程设计是课程教学过程中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。通过课程设计，使学生掌握工程设计的基本程序、原则和方法，熟悉查阅技术资料、国家技术规范、正确选用公式和数据，运用简洁的文字、图形和工程语言正确表述设计思想与结果。从而培养学生分析和解决工程实际问题的能力和实事求是、认真严谨的工作作风，使学生逐步树立正确的设计理念。同时通过本课程设计，提高学生运用计算机设计绘图(AutoCAD)的能力。 二、课程的基本要求 1、确定主要制剂的生产工艺流程及净化区域划分； 2、物料衡算、设备选型； 3、按GMP规范要求设计车间工艺平面图及主要制药设备的安装图，要求计算机AutoCAD 绘图； 4、编写设计说明书。 5、课程设计的考核、评分方法： 6、设计考核的内容包括：设计说明书、图纸的质量（指说明书内容是否完整、正确， 文字表达是否简洁、清楚，车间布置是否合理，主要设备总装图结构是否合理，图纸表达是否规范、正确，图面是否整洁、清楚等）；课程设计结束后，由任课教师以及相关教师主持课程设计答辩会，全班同学按设计组分别进行汇报和答辩； 三、与其它课程的联系与分工 《化工原理》的化工单元操作及管路计算； 《药剂学》的主要制剂生产工艺流程； 《GMP规范》的有关车间设计的内容； 《化工制图》及AutoCAD内容； 《制剂工程技术与设备》的主要内容。 四、教学形式和学时分配 1、课程设计：从以下给定的设计题目中任选一题； 2、设计时间为2周； 实验16用霍尔效应法测量磁场 在工业生产和科学研究中，经常需要对一些磁性系统或磁性材料进行测量，被测磁场的范 围可从~10 15-3 10T （特斯拉），测量所用的原理涉及到电磁感应、磁光效应、热磁效应等。常用的磁场测量方法有核磁共振法、电磁感应法、霍尔效应法、磁光效应法、超导量子干涉器件法等近十种。 一般地，霍尔效应法用于测量10~104 -T 的磁场。此法结构较简单，灵敏度高，探头体积小、测量方便、在霍尔器件的温度范围内有较好的稳定性。但霍尔电压和内阻存在一定的温度系数，并受输入电流的影响，所以测量精度较低。 用半导体材料制成的霍尔器件，在磁场作用下会出现显着的霍尔效应，可用来测量磁场、霍尔系数、判断半导体材料的导电类型（N 型或P 型）、确定载流子（作定向运动的带电粒子）浓度和迁移率等参数。如今，霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量电测、自动控制和信息处理等方面，如测量强电流、压力、转速等，在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更为广阔的应用前景。了解这一富有实用性的实验，对于日后的工作将有益处。 【实验目的】 1. 了解霍尔效应产生的机理。 2. 掌握用霍尔器件测量磁场的原理和基本方法。 3. 学习消除伴随霍尔效应的几种副效应对测量结果影响的方法。 4. 研究通电长直螺线管内轴向磁场的分布。 【仪器用具】 TH-H/S 型霍尔效应/螺线管磁场测试仪、TH-S 型螺线管磁场实验仪。 【实验原理】 1. 霍尔效应产生的机理 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，载流体的两侧会产生一电位差，这个现象是美国霍普斯金大学二年级研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应，所产生的电位差称为霍尔电压。特别是在半导体样品中，霍尔效应更加明显。 霍尔电压从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子和空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的积累，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。对于图1-1（a ）所示的N 型半导体试样，若在X 方向通以电流S I ，在Z 方向加磁场B ，试样中载流子（电子）将受到洛仑兹力大小为： evB F g =（1-1） 则在Y 方向，在试样A 、A '电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场——霍尔电场。电场的指向取决于试样的导电类型，对N 型半导体试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型半导体试样，霍尔电场则沿Y 方向，即有： 当S I 沿X 轴正向、B 沿Z 轴正向、H E 逆Y 正方向的试样是N 型半导体。 关于生物技术综合实验报告生物技术综合实验 甘薯γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-GCS)基因的克隆和原核表达 学生：学号： 同实验者： 谷胱甘肽(glutathione, GSH) GSH具有多种重要生理功能, 抗自由基和抗氧化应激作用, 保护细胞膜的完整性等。γ-GCS是植物细胞中GSH生物合成的限速酶, 可以调控GSH 的生物合成量。GSH在生物体抵御冷害、干旱、重金属、真菌等胁迫过程中起着重要作用, 说明γ-GCS也与植物抗逆过程密切相关。 实验一甘薯叶片RNA提取 一、实验目的 1. 了解真核生物RNA提取的原理； 2. 掌握Trizol提取的方法和步骤。 二、实验原理 Trizol 试剂是由苯酚和硫氰酸胍配制而成的单相的快速抽提总RNA的试剂，在匀浆和裂解过程中，能在破碎细胞、降解细胞其它成分的同时保持RNA的完整性。TRIzol的主要成分是苯酚。苯酚的主要作用是裂解细胞，使细胞中的蛋白， 核酸物质解聚得到释放。苯酚虽可有效地变性蛋白质，但不能完全抑制RNA酶活性，因此TRIzol中还加入了8－羟基喹啉、异硫氰酸胍、β-巯基乙醇等来抑制内源和外源RNase。%的8－羟基喹啉可以抑制RNase，与氯仿联合使用可增强抑制作用。异硫氰酸胍属于解偶剂，是一类强力的蛋白质变性剂，可溶解蛋白质并使蛋白质二级结构消失，导致细胞结构降解，核蛋白迅速与核酸分离。β-巯基乙醇的主要作用是破坏RNase蛋白质中的二硫键。在氯仿抽提、离心分离后，RNA处于水相中，将水相转管后用异丙醇沉淀RNA。用这种方法得到的总 RNA中蛋白质和DNA污染很少。 三、实验材料 1. 材料 甘薯叶片，品种为徐薯18 2. 试剂 ①无RNA酶灭菌水：加入%的DEPC，处理过夜后高压灭菌； ② Trizol试剂； ③氯仿； ④异丙醇、75％乙醇； ⑤ TBE缓冲液； ⑥上样缓冲液 3. 仪器 《制药工程专业综合实验》教学大纲 课程编号 课程名称：制药工程专业综合实验/ Advanced Experiments for Pharmaceutical Engineering 周数/学分：4周/4 适应专业：制药工程 承担实验室：化工学院制药工程实验室 一、实验教学的目的和任务 1、实验教学的目的 专业实验课是对学生所学专业课知识的综合运用与实践，通过专业实验，让学生学习一些必需的药物制备技术、过程质量监控技术及其检测方法、药物制备过程中设备的布置、连接、作用和控制等工程化训练，学习数据采集、记录及分析处理等，学习如何将实验方案转变成为实际可操作的实践过程。其主要目的如下： 1)、学习制药工程专业实验中药物制备及质量监控所用的仪器设备等，流程设备的安装及连接，质量监控指标及测试方法；并能根据药物本身的特殊性和制备工艺，自己确定采用的仪器设备等； 2)、学习化学制药领域药物合成制备工艺，不同反应器及反应类型对于实验的影响，了解不同实验条件（如温度，压力，浓度等）对于反应过程以及药物质量的影响，并掌握最佳工艺条件的测定原理和方法； 3)、学习中药制药领域中药及天然药物活性成分的提取制备方法和设备，学习不同提取条件对于中药及天然药物提取物质量的影响并能够优化提取条件； 4)、学习不同的制药分离纯化技术及设备，根据药物的种类、特性，选择不同的分离纯化工艺及设备，熟悉工艺条件对于产品纯度的影响，学习如何确定最佳工艺条件； 5)、学习不同的药物制剂的制备技术及设备，熟悉制剂处方、工艺条件对于药品质量的影响，熟悉工程化生产中的质量监控技术以及质量指标的监测方法和仪器使用； 6)、掌握使用色谱仪进行药物分析的定性、定量方法，熟悉色谱在药物鉴别、有关物质检测、含量测定等质量监控等方面中的应用； 7)、学会制药工程实验数据的测定和记录，利用所学知识对于实验中取得的实验数据和 大学物理实验讲义 普通物理教研室编 班级： 学号： 姓名： 学生实验守则 1、进实验室前，必须根据每个实验的预习要求，阅读有关资料。 2、按时进入实验室，保持安静和整洁，独立完成实验。 3、实验开始前，应仔细检查仪器、设备是否齐备和完好。若有不全或损坏情况，应及时报告指导教师。 4、爱护公物，正确使用实验仪器和设备，不得随意动用与本实验无关的仪器和设备。 5、接线完毕，先自行检查，再请指导教师检查，确认无误后，方可接通电源。 6、在实验过程中必须服从教师指导，严格遵守操作规程，精力高度集中，操作认真，要有严格的科学态度。 7、实验进行中，严禁用手触摸线路中带电部分，严禁在未切断电源的情况下改接线路；若有分工合作的情况，必须要分工明确，责任分明，操作要有序，以确保人身安全和设备安全。 8、实验中若出现事故或发现异常情况，应立即关断电源，报告指导教师，共同分析事故原因。 9、实验完毕，应报请指导教师检查实验报告，认为达到要求后，方可切断电源。并整理好实验装置，经指导教师检查后才能离开实验室。 目录 序言 (1) 绪论 (2) 测量误差与实验数据处理基础知识 (4) 实验一长度的测量 (15) 实验二牛顿第二定律的验证 (20) 实验三固体和液体密度的测量 (23) 实验四测量比热容 (25) 4-1 混合法测固体比热容 (25) 4-2 冷却法测液体比热容 (26) 实验五测量冰的熔解热 (28) 实验六测量线胀系数 (30) 实验七万用电表的使用 (32) 实验八磁场的描绘 (36) 实验九惠斯登电桥测中值电阻 (40) 实验十伏安法测电阻 (43) 实验十一电位差计测电池的电动势和内阻 (45) 实验十二示波器的使用 (48) 实验十三静电场的描绘 (52) 实验十四测量薄透镜焦距 (55) 实验十五等厚干涉现象的研究 (58) 【参考文献】 (60) 生物技术制药实验课程实习讲义人表皮生长因子（hEGF）在大肠杆菌中的表达与纯化 生物与制药工程学院制 2016年6月2日 目录 第一节引言................................ 错误！未定义书签。 1.1表皮生长因子(EGF)概述 (2) 1.2 表皮生长因子(EGF)的结构与性质 (3) 1.3 EGF的生物学效应及应用 (4) 1.4 本实验课程设计的目的与内容 (5) 第二节 EGF基因的合成与转化表达 (6) 1.实验原理 (6) 2.实验材料与方法 (7) 2.1 实验材料及仪器 (7) 2.1.1 试剂材料及试剂 (7) 2.1.2 仪器设备 (8) 2.2 实验方法 (8) 2.2.1 试剂及培养基配制方法 (8) 2.2.2目的基因hEGF的设计与合成 (9) 2.2.4 电泳检测质粒DNA (10) 2.2.5大肠杆菌感受态细胞的制备 (11) 2.2.6转化重组质粒进感受态大肠杆菌BL21(DE3） (12) 2.2.7检测转化是否成功 (12) 2.2.8双酶切并检测 (12) 2.2.9 EGF基因的PCR扩增验证 (13) 2.2.10 目的基因的诱导表达及基因表达产物的SDS-PAGE检 测 (14) 第三节 EGF表达蛋白的纯化与检测.............. 错误！未定义书签。 3.1 实验原理 (19) 3.2 可溶性6xHis重组蛋白纯化实验方法 (20) 3.3 6xHis重组蛋白包涵体纯化与复性 (21) 第一节引言 1.1表皮生长因子(EGF)概述 生长因子在人体中的信号传导部分起着关键的作用，它可通过与细胞表面的蛋白质受体结合，参与细胞的各种生命活动。生长因子可以是维生素，碱基，多肽等。所研究的表皮生长因子( Epidemal growth factor，EGF)，就是一种人机体细胞合成的一种多肽。在生物体内，每个细胞的生长状态不同，在不同组织中的细胞的表皮生长因子参与生长、增值、死亡等过程。 目前，表皮生长因子已得到广泛应用。在许多公司已经开始研发甚至是生产出EGF，多种疾病的诱发原因很多，我们可以用EGF来进行详细的诊断。之后致病的查出原因，给病人减少心理的压力，带来一线生机。在经过强烈的光刺激后，尤其是激光，人们的眼部会有很大的损伤，最严重的就是眼角膜损伤，无法修复。人体在经过紫外线的照射下皮肤的损伤以及高温、蒸气、火等造成的皮肤大面积与原来的不一样的皮肤。对于这些伤害，我们可使用含有可促进人体表皮细胞的新陈代谢EGF的药膏或者是化妆品，使皮肤变得如初[1]。 制药工程专业实验 1、盐酸普鲁卡因的合成 2、苯乐来（扑炎痛）的合成 3、对羟基苯乙酸的合成 4、微胶囊的制备 5、复方乙酰水杨酸片和复方碳酸氢钠片的制备 6、茶叶成分的综合提取 7、管式反应器合成邻硝基苯甲醚 盐酸普鲁卡因的合成 一、 实验目的 1、通过局部麻醉药盐酸普鲁卡因的合成，学习酯化、还原等单元反应； 2、掌握利用水和二甲苯共沸脱水的原理进行羧酸的酯化操作； 3、掌握水溶性大的盐类进行分离及精致的方法。 二、实验原理 三、实验方法 （一）对硝基苯甲酸-β-二乙胺基乙醇（俗称硝基卡因）的制备 1、原料规格及配比 表I：原料规格及配比 原料名称规格用量摩尔数摩尔比 20.0g 0.12 1 对-硝基苯甲酸工业用，含量>96%， 水分<1% CP,d25=0.88,bp.163℃14.7g 0.123 1.044 β-二乙胺基乙 醇 150ml 二甲苯CP,d36≈0.86, bp.136～144℃ 2、操作 在装有温度计、分水器及回流冷凝器的500ml三口瓶中（附注1）（装置见3-3-1）投入对-硝基苯甲酸、β-二乙胺基乙醇、二甲苯及止爆剂，油溶加热至回流（注意控制温度，油溶温度约为180℃，内温约为145℃），共沸带水6小时（附注2）。撤去油溶，稍冷，倒入250m l锥形瓶中，放置冷却，析出固体（附注3）。将上清液用倾泻法倒入减压蒸馏瓶中， 水泵减压蒸除二甲苯，残留物以3%盐酸140m l溶解。并与锥形瓶中的固体合并，用布什漏斗过滤，除去未反应的对硝基苯甲酸（附注4），滤液（含硝基卡因）供下步还原反应使用。 附注： （1）羧酸和醇之间的酯化反应是一个可逆反应，反应达到平衡时，生成酯的量比较少（约65.2%），为使平衡向右移动，须向反应体系中不断加入反应原料或不断除去生成物。本反应利用二甲苯和水形成共沸混合物的原理，将生成的水不断除去，从而打破平衡，使酯化反应趋于完全。由于水的存在对反应产生不利的影响，故实验中所用的药品应事先干燥。常用的共沸脱水体系如表II所示： （2）考虑到教学实验的需要和可能，将分水反应时间定为6h，若延长反应时间，收率尚可提高； （3）也可不经放冷，直接蒸去二甲苯，但蒸馏至后期，固体增多，毛细管堵塞，操作不方便。回收的二甲苯可以套用； （4）对硝基苯甲酸应除尽，否则影响产品质量，回收的对硝基苯甲酸经处理后可以套用。 表II：常用的共沸脱水体系 组分A 组分B 共沸混合物名称沸点（℃）名称沸点（℃）A组分重量共沸沸点（℃） 水100 苯80.2 8.83 69.25 水100 甲苯110.7 13.5 84.1 水100 二甲苯139 35.8 92 水100 氯苯131.8 28.4 90.2 水100 硝基苯210.85 88 98.6 水100 乙苯136.2 33 92 （二）对硝基苯甲酸-β-二乙胺基乙醇酯的制 1、原料规格及配比 表III：原料规格及配比 原料名称规格用量摩尔数 硝基卡因盐酸溶液自制上步得量 47.0g 0.83 铁粉工业还原铁粉 粒度：80目、无油污、铁锈 2、操作将上步得到的滤液转移至装有搅拌器、温度计的500ml 三颈瓶中，搅拌下用20%氢氧化钠调节pH至4.0～4.2,充分搅拌下，于25℃分次加入经活化的铁粉（附注1）。反应温度自动上升（附注2），注意控制温度不要使其超过70℃（必要时可冷却），待铁粉加毕，于40～45℃保温反应2h。抽滤滤渣以少量的水洗两次，滤液以稀盐酸酸化至p H5。滴加饱和硫化钠溶液至p H7.8～8.0,沉淀反应液中铁盐，抽滤，滤渣以少量的水洗涤两次，滤渣用稀盐酸酸化至p H6（附注3）。加少量活性炭，于50～60℃保温10m i n后抽滤，滤渣以少量水洗一次，将滤液冷却至10℃以下，用20%氢氧化钠碱化至普鲁卡因全部析出为止（p H9.5～10.5）,过滤，抽干，得普鲁卡因，供下一步成盐用。 附注： （1）铁粉活化的目的是除去其表面的铁锈，其方法为：取铁粉47g,加水100m l，浓盐酸0.7m l，加热至微沸，用水倾泻发洗至近中性，置水中保存待用。 （2）反应系放热反应，铁粉应分次加入，以免反应过于激烈，加入铁粉后温度自然上升。铁粉加毕后，待其温度降至45℃进行保温反应。在反应过程中铁粉参加反应后，生成绿色沉淀[F e(O H)3],制药工程专业微生物实验讲义
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