发酵工程与酶工程课程教学大纲

1、发酵工程与酶工程课程教学大纲李为 余龙江 张晓昱 王宏勋一、课程名称：发酵工程与酶工程Fermentation Engineering and Enzyme Engineering二、 课程编码：三、 学时与学分： 56/3.5四、先修课程：微生物学、生物化学、生物化工原理与设备、物理化学五、课程教学目标发酵工程和酶工程作为一门应用性学科， 是生物技术的重要组成部分。 通过 本课程的学习， 使学生掌握发酵工程和酶工程的基本原理、 基本工艺和基本的实 验操作技能， 了解该学科的发展方向， 能够理论联系实际去分析和解决有关发酵 工程和酶工程中的具体问题，从而提高科学研究和设计的能力。六、适用学科专

2、业生物技术七、基本教学内容及学时分配绪论（2 学时）发酵工程的定义及与其它相关学科的关系发酵工程的发展史发酵工业的特点及其范围工业发酵的类型与流程 发酵工程展望及应用前景工业用微生物菌种（ 2 学时）常用的工业微生物发酵工业菌种筛选的原则与基本技术赖氨酸生产菌种的选育（ 2 学时） 代谢工程育种发酵培养基 （ 1 学时） 常用培养基的基本要求 发酵培养基的特点 发酵培养基的设计无菌技术 （2 学时）概念工业发酵污染的防治灭菌方法 培养基与设备灭菌空气除菌（ 2 学时）种子扩大培养（ 2 学时） 种子制备工艺 影响种子质量的主要因素 种子质量的控制措施发酵动力学 （ 2 学时） 分批发酵动力学连

3、续发酵动力学2 学时）补料分批发酵动力学（ 2 学时）基因工程菌培养过程的动力学模型氧的供需 （2 学时）细胞对氧的需求氧的供给影响供氧的因素及传氧效率（ 2 学时）溶解氧、摄氧率和 kLa 的测定方法（ 2 学时） 发酵罐 （2 学时）发酵罐的类型通用式发酵罐的设计设计原则和基本要求通用式发酵罐的外形及结构设计（ 2 学时）重组菌生物反应器发酵过程控制（ 2 学时）概述代谢调控在发酵过程控制中的应用温度对发酵过程的影响及其控制（ 2 学时）pH 对发酵过程的影响及其控制溶氧对发酵过程的影响及其控制CO 2和呼吸商对发酵过程的影响及其控制（ 1 学时）基质浓度对发酵过程的影响及补料控制泡沫控制

4、计算机在发酵过程控制中的应用 发酵经济学 （ 1 学时） 前言 优良菌株选育 培养基成本分析 无菌空气与通气搅拌 动力费（加热、冷却） 培养方式 后处理成本 工厂规模 市场经济信息分析及管理技术 酶学基本理论（ 2 学时） 酶催化作用的特点 影响酶催化的因素 底物浓度的影响 酶浓度的影响 温度的影响 pH 值的影响 抑制剂和激活剂的影响 酶的分类与命名 蛋白类酶（ P 酶）的分类与命名核酸类酶（ R 酶）的分类与命名酶的活力测定 （2 学时） 酶活力测定方法 酶活力单位 酶的转换数与催化周期 固定化酶的活力测定 酶的生产 微生物发酵产酶 产酶微生物 发酵生产提高酶产量的措施 酶生物合成的模式

5、固定化微生物细胞发酵产酶动、植物细胞培养产酶（ 2 学时） 植物细胞培养产酶 动物细胞培养产酶 酶的提取与分离纯化 酶的提取 细胞破碎 酶的提取酶的分离纯化 （2 学时）沉淀分离离心分离过滤与膜分离层析分离电泳分离 萃取分离 结晶 浓缩与干燥酶分子修饰 （ 2 学时） 金属离子置换修饰 大分子结合修饰 酶分子的侧链基团修饰 肽链有限水解修饰核苷酸链剪切、置换修饰 （ 2 学时） 核苷酸剪切修饰 核苷酸置换修饰 氨基酸置换修饰 酶分子的物理修饰 酶分子修饰的应用 在酶学研究方面的应用 在医药方面的应用在工业方面的应用（2 学时）在抗体酶研究开发方面的应用 在核酸类酶人工改造方面的应用 在有机介质

6、酶催化反应中的应用酶分子的定向进化概述简介历史定向进化的策略 （2 学时）易错 PCR 技术为代表的无性进化DNA 改组技术为代表的有性进化基因家族之间的同源重组外显子改组杂合酶计算机辅助设计突变库的构建及应用定向进化的应用提高酶分子的催化活力提高酶分子稳定性的定向进化 适应人工环境中提高酶活力或稳定性的进化 提高底物专一性合增加对新底物催化活力的进化 对映体选择性的定向进化变换催化反应专一性酶的固定化 （ 2 学时）酶固定化酶的固定化方法固定化酶的特点固定化酶的应用细胞固定化细胞固定化的方法微生物细胞固定化植物细胞固定化酶反应器 （2 学时）酶反应器的类型搅拌罐式反应器填充床式反应器流化床反

7、应器鼓泡式反应器膜反应器喷射式反应器酶反应器的选择根据酶的反应形式选择反应器根据酶反应动力学性质选择反应器 根据底物或产物的理化性质选择反应器酶反应器的设计（2 学时）确定反应器的类型确定酶反应器的制造材料进行热量衡算进行物料衡算酶反应器的操作酶反应操作条件的确定及其调控酶反应器操作的注意事项酶的应用 （2 学时）酶在医药方面的应用酶在食品方面的应用酶在轻工、化工方面的应用酶在环境保护方面的应用酶在生物技术领域的应用八、教材及参考书教材：新编生物工艺学 （上下册）.俞俊棠等. 化学工业出版社 ,2003 年 酶工程（第二版） .郭勇 . 科学出版社 ,2004 年参考书：1.微生物工程 . 曹军卫等 . 科学出版社 , 2002 年2.生化生产工艺学 .梅乐和等主编 . 科学出版社 ,1999 年3.微生物工程工艺原理 .姚汝华主编 . 华南理工大学出版社 ,1996 年4.生物工艺学 （上下册 ）.俞俊棠等主编 . 华东理工大学出版社 ,1998 年5. Principles of Fermentation Technology. （2nd Edition）,Peter F. Stanbury, Allan Whitaker, Stephen