微生物工程课程教学大纲

1、微生物工程课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：250379课程名称：微生物工程英文名称：Microbiology and Fermentation Engineering课程类别：专业课学 时：63学时 理论学时：45 实验学时：18学分：3适用对象: 生物技术专业考核方式：考试 平时成绩占总成绩40先修课程：微生物学、生物化学、分子生物学、遗传学、细胞生物学二、课程简介本课程主要讲授微生物工程原理、微生物工程下游加工工程、微生物工程生产设备、微生物工程生产工艺及产品举例等部分。内容包括菌种的特征和选育，培养基的特性和选择，发酵工艺的控制，杂菌的防治和产品分离提纯工艺的控制以及单元操作等内容

2、，为生物技术的应用奠定基础。This curriculum content is mainly constitute by five parts: basic principles of microbial and fermentation engineering, down stream processing of microbial and fermentation engineering, production equipments of microbial and fermentation engineering, production technology of microbial

3、and fermentation engineering, some product examples. The main contents are as follows: feature and culture breeding of strains, features and selection of medium, controlation of fermentation process, pollution control, product purification process control and unit operation. This curriculum would la

4、y a foundation for biotechnology application.三、课程性质与教学目的本课程是生物技术专业必修专业基础课之一。与微生物学、生物化学、细胞生物学、分子生物学、基因工程等课程构成生物技术领域主干学科的骨架。微生物发酵工程课是一门综合性很强的课程，涉及到数学、化学、生物学、生物化学、微生物学、物理化学、有机化学、化工原理等多个学科，基础理论性和实践性均很强，同时要求基础理论和生产时间密切结合。在课程讲授过程中，将要按照微生物发酵生产的全过程阐明各个阶段、各种产品生产的原理和技术，讲解理论知识的同时，又重点突出生产的工艺操作和控制技术等实际问题。因此，该课程需

5、要在理论教学的同时，配合实验的实践环节，也要求学生建立实际生产的概念，在实践中巩固本课程的教学效果，学生利用实验、参观、实习、社会实践等机会，培养分析问题和解决问题的能力。学生通过该课程的学习将会缩短理论与生产实践的距离，建立用理论知识分析和解决生产实际问题的概念和能力，动手能力也将有所提高。四、教学内容及要求 第一章 微生物工程概论（一） 目的与要求1 熟悉微生物工程的一般概念，了解微生物工程发展简史及微生物工程在各领域的应用。（二） 教学内容 第一节 微生物工程发展简史1 主要内容微生物工程发展的四个阶段及其各阶段的特征2 基本概念和知识点通过讲授使学生了解并掌握微生物工程发展的四个阶段及

6、其特征3 问题与应用（能力要求）简述微生物工程发展简史及各阶段特征 第二节 微生物工程的应用1 主要内容微生物工程在农、工、医等领域的应用2 基本概念和知识点了解微生物工程在农、工、医等领域的应用3 问题与应用（能力要求）微生物工程应用广泛，请简述在医药领域中的应用（三） 课后练习简述微生物工程发展简史及各阶段特征（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第二章 生产菌种的来源（一） 目的与要求1 了解并掌握生产菌种的筛选步骤及分离方法 （二） 教学内容 第一节 生物物质产生菌的筛选及分离方法1 主要内容标本的预处理及菌种的分离方法2 基本概念和知识点通过本节学习，使学生掌握菌种的筛选步骤及分离方

7、法3 问题与应用（能力要求）简述生产菌种的分离纯化及其筛选步骤（三） 课后练习简述不同的菌种分离方法，并比较之。（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第三章 微生物的代谢调节和代谢工程（一） 目的与要求1 了解微生物代谢类型及代谢工程，掌握酶活性及合成的调节。（二） 教学内容 第一节 微生物代谢类型及代谢调控1 主要内容各种代谢类型及其调节2 基本概念和知识点了解代谢类型，掌握酶活性及合成的调节3 问题与应用（能力要求）简述微生物代谢类型及酶活性及合成的调节机制 第二节 代谢工程1 主要内容改变、扩展或构建代谢途径2 基本概念和知识点明了代谢工程概念，掌握代谢工程设计中的三种方法3 问题与应用

8、（能力要求）试举例说明改变代谢途径的方法（三） 课后练习简述微生物代谢类型及酶活性及合成的调节机制试举例说明改变代谢途径的方法（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第四章 优良菌种选育（一） 目的与要求1 了解并掌握优良菌种的选育类型及其方法（二） 教学内容 第一节 优良菌种的选育类型1 主要内容自然选育、诱变选育及杂交育种 2 基本概念和知识点掌握优良菌种的不同选育类型的概念3 问题与应用（能力要求）简述自然选育、诱变选育及杂交育种的优缺点 第二节 原生质体融合技术及基因工程技术1 主要内容原生质体融合技术特性及方法，基因工程技术表达系统2 基本概念和知识点掌握原生质体融合技术特性、方法及应

9、用3 问题与应用（能力要求）简述原生质体融合技术特性、方法（三） 实践环节与课后练习实践环节实验一 发酵菌种的自然选育通过实验，学习从自然环境中分离微生物菌株的方法，熟悉无菌操作技术。通过对不同选择培养基中生长的菌落形态的观察，并对其进行描述。初步鉴定微生物的种类并统计不同种微生物的数量。课后练习简述自然选育、诱变选育及杂交育种的优缺点简述原生质体融合技术特性、方法（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授，实验操作第五章 菌种保藏的原理和方法（一） 目的与要求1 了解并掌握菌种保藏的原理及各种方法（二） 教学内容 第一节 菌种保藏的原理1 主要内容菌种保藏的原理2 基本概念和知识点菌种保藏的原理

10、3 问题与应用（能力要求）试述菌种保藏的基本原理 第二节 菌种保藏的方法1 主要内容介绍各种菌种保藏方法2 基本概念和知识点通过介绍各种菌种保藏方法，掌握各种保藏方法3 问题与应用（能力要求）简述真空冷冻干燥保藏法的原理及方法步骤（三） 课后练习试述菌种保藏的基本原理简述真空冷冻干燥保藏法的原理及方法步骤（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第六章 培养基（一） 目的与要求1 了解培养基成分及类型 （二） 教学内容 第一节 培养基成分及类型1 主要内容概述培养基各主要成分及类型2 基本概念和知识点了解并掌握碳源、氮源物质的作用，掌握不同类型培养基的概念3 问题与应用（能力要求）试述培养基各主要

11、成分的作用 第二节 营养物质的调节1 主要内容碳氮比、营养物质利用速度2 基本概念和知识点碳氮比3 问题与应用（能力要求）影响营养物质的调节的因素有哪些？（三） 实践环节与课后练习实践环节实验二 噬菌体的检测通过本实验了解噬菌体在发酵工业中的危害，熟悉噬菌体检测的原理及效价测定方法。以谷氨酸棒杆菌及大肠杆菌作为指示菌，采用双层琼脂平皿法对超净台无菌空气、自来水及花池水进行噬菌体检测，统计噬菌斑数量并分别计算无菌空气、自来水及花池水当中噬菌体的含量。课后练习试述培养基各主要成分的作用影响营养物质的调节的因素有哪些？（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授，实验操作第七章 发酵工艺控制（一） 目的与

12、要求1 了解并掌握影响发酵的各种因素及控制方法（二） 教学内容 第一节 温度、pH及氧对发酵的影响1 主要内容温度、pH及氧对发酵的影响，最适温度、pH及氧的控制2 基本概念和知识点发酵热、传质方程式，掌握温度、pH及氧等因素对发酵的影响3 问题与应用（能力要求）试述最适温度的选择及控制 第二节 二氧化碳及泡沫对发酵的影响1 主要内容二氧化碳、泡沫来源、对发酵的影响及控制2 基本概念和知识点泡沫产生的原因、危害及控制3 问题与应用（能力要求）发酵过程中如何消除泡沫？（三） 实践环节与课后练习实践环节实验三 培养基制备、发酵菌种的活化及发酵种子液的培养通过实验，了解发酵工业菌种的制备工艺、菌种的

13、活化，一级种子及二级种子培养基配置，种子液的制备，为发酵实验准备菌种课后练习试述最适温度的选择及控制发酵过程中如何消除泡沫？（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授，实验操作第八章 发酵过程的参数检测和自动控制（一） 目的与要求1 了解发酵过程中各种物理、化学参数的检测及其控制（二） 教学内容 第一节 发酵过程的参数检测1 主要内容物理、化学参数的检测2 基本概念和知识点温度、通气量及pH值等参数的检测方法3 问题与应用（能力要求）试述对一种物理或者化学参数的检测方法 第二节 发酵过程的自动控制1 主要内容自动控制系统及硬件组成2 基本概念和知识点前馈、反馈及自适应控制3 问题与应用（能力要求）

14、简述自动控制系统及硬件组成（三） 课后练习试述对一种物理或者化学参数的检测方法简述自动控制系统及硬件组成（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第九章 微生物反应动力学（一） 目的与要求1 了解并掌握发酵类型，理解不同培养动力学方法（二） 教学内容 第一节 发酵类型1 主要内容第、型2 基本概念和知识点第、型概念及特征3 问题与应用（能力要求）简述第、型发酵类型的概念及特征 第二节 培养动力学1 主要内容分批及连续培养动力学2 基本概念和知识点分批及连续培养动力学概念，生长动力学、基质消耗动力学及生成动力学3 问题与应用（能力要求）试述连续培养的优点及实施（三） 实践环节与课后练习实践环节实验四

15、 谷氨酸发酵通过实验，了解和掌握发酵罐的构造、工作原理及灭菌方法；了解和掌握发酵过程中部分参数的检测及控制方法课后练习简述第、型发酵类型的概念及特征试述连续培养的优点及实施（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授，实验操作第十章 杂菌的防治（一） 目的与要求1 了解并掌握杂菌污染的原因及防治方法（二） 教学内容 第一节 发酵液染菌的原因、影响2. 主要内容发酵液染菌的原因3. 基本概念和知识点染菌对发酵的影响4. 问题与应用（能力要求）简述染菌对发酵的影响 第二节 杂菌的防治1 主要内容如何防止染菌2 基本概念和知识点防止杂菌污染发酵过程3 问题与应用（能力要求）试述防止染菌的措施（三） 实践环

16、节与课后练习实践环节实验四 谷氨酸发酵通过实验，了解和掌握发酵罐的构造、工作原理及灭菌方法；了解和掌握发酵过程中部分参数的检测及控制方法课后练习简述第、型发酵类型的概念及特征试述连续培养的优点及实施（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授，实验操作第十一章 微生物工程下游加工工程概论（一） 目的与要求1 了解下游加工工程的特点及重要性，掌握基本原理及一般程序（二） 教学内容 第一节 微生物工程下游加工工程的特点及重要性1 主要内容微生物工程下游加工工程的特点及重要性2 基本概念和知识点通过讲授，使学生初步了解微生物工程下游加工工程的特点及重要性3 问题与应用（能力要求）简述微生物工程下游加工工程

17、的特点及重要性 第二节 微生物工程下游加工工程基本原理及一般程序1 主要内容讲授微生物工程下游加工工程基本原理及一般程序2 基本概念和知识点掌握微生物工程下游加工工程基本原理及一般程序3 问题与应用（能力要求）简述微生物工程下游加工工程基本原理及一般程序（三） 课后练习简述微生物工程下游加工工程的特点及重要性简述微生物工程下游加工工程基本原理及一般程序（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第十二章 发酵液的预处理和过滤（一） 目的与要求1 了解和掌握发酵液预处理的方法（二） 教学内容 第一节 发酵液的预处理1 主要内容高价无机离子、杂蛋白、色素及其他物质的去除方法2 基本概念和知识点通过讲授，

18、使学生理解及掌握发酵液的预处理的方法3 问题与应用（能力要求）简述杂蛋白的去除方法 第二节 发酵液的过滤及细胞破碎1 主要内容发酵液的过滤特性，影响因素及细胞破碎方法2 基本概念和知识点通过本节讲授，使学生理解并掌握发酵液的过滤特性，影响因素及细胞破碎方法3 问题与应用（能力要求）简述发酵液的过滤特性及影响因素（三） 课后练习简述杂蛋白的去除方法简述发酵液的过滤特性及影响因素（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第十三章 沉淀法（一） 目的与要求1 了解并掌握各种沉淀法的原理及方法（二） 教学内容 第一节 盐析法及等电沉淀法1 主要内容原理及影响因素2 基本概念和知识点Cohn方程式，使学生掌

19、握盐析法及等电沉淀法的原理及影响因素3 问题与应用（能力要求）影响盐析法的主要因素有哪些？ 第二节 有机溶剂沉淀法、非离子型多聚物沉淀法、聚电解质沉淀1 主要内容各种沉淀法的原理及影响因素2 基本概念和知识点通过讲授，使学生掌握有机溶剂沉淀法、非离子型多聚物沉淀法、聚电解质沉淀的原理及影响因素3 问题与应用（能力要求）简述有机溶剂沉淀法的原理及影响因素（三） 课后练习影响盐析法的主要因素有哪些？简述有机溶剂沉淀法的原理及影响因素（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第十四章 溶剂萃取法（一） 目的与要求1 理解并掌握溶剂萃取法原理及影响因素（二） 教学内容 第一节 基本原理及影响因素1 主要内

20、容分配定律，有机溶剂的选择，影响因素2 基本概念和知识点掌握分配定律，有机溶剂的选择，各种影响因素的影响3 问题与应用（能力要求）什么是分配定律？ 第二节 乳化、萃取方法和理论得率计算1 主要内容乳化形成得原因及稳定条件，各种萃取方法2 基本概念和知识点掌握萃取方法和理论得率计算3 问题与应用（能力要求）试述乳浊液形成得原因及稳定条件（三） 课后练习什么是分配定律？试述乳浊液形成得原因及稳定条件（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第十五章 双水相萃取法（一） 目的与要求1 了解和掌握双水相萃取法得原理、影响因素及应用（二） 教学内容 第一节 水相体系及分配理论1 主要内容水相的形成及分配理论

21、2 基本概念和知识点相图，表面自由能及电荷的影响3 问题与应用（能力要求）何为相图？ 第二节 影响物质分配的因素及应用1 主要内容影响物质分配的因素，双水相萃取技术的应用及技术发展2 基本概念和知识点通过讲授，使学生理解和掌握影响物质分配的因素，双水相萃取技术的应用及其技术前景3 问题与应用（能力要求）影响物质分配的因素有哪些？试述之（三） 实践环节与课后练习何为相图？影响物质分配的因素有哪些？试述之（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第十六章 吸附法（一） 目的与要求1 了解和掌握吸附过程的基础理论、类型及影响因素（二） 教学内容 第一节 基础理论及吸附类型1 主要内容吸附过程的基础理论、

22、类型2 基本概念和知识点通过讲授，使学生理解吸附过程的基础理论及不同类型3 问题与应用（能力要求）试述吸附过程的基础理论。 第二节 影响因素1 主要内容吸附剂、吸附物、pH值、温度等因素的影响2 基本概念和知识点使学生理解和掌握不同因素对吸附过程的影响3 问题与应用（能力要求）试述吸附过程的基础理论、类型及影响因素（三） 课后练习试述吸附过程的基础理论、类型及影响因素（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第十七章 离子交换法（一） 目的与要求1 了解和掌握离子交换树脂的类型、性能测定、机制及操作条件控制（二） 教学内容 第一节 离子交换树脂的类型、性能测定1 主要内容不同离子交换树脂分类、命名

23、法及物理化学性能测定2 基本概念和知识点掌握各种类型离子交换树脂的名称及物理化学性能测定方法3 问题与应用（能力要求）试述离子交换树脂物理化学性能测定指标有哪些？ 第二节 离子交换树脂的过程机制、选择及控制1 主要内容离子交换静力学、动力学2 基本概念和知识点掌握离子交换树脂的过程机制、选择及控制条件3 问题与应用（能力要求）试述离子交换树脂的过程机制（三） 课后练习试述离子交换树脂物理化学性能测定指标有哪些？试述离子交换树脂的过程机制（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第十八章 结晶法（一） 目的与要求1 了解和掌握晶体的一般性质，形成晶体的条件及结晶方法（二） 教学内容 第一节 晶体的一

24、般性质、形成条件及结晶方法1 主要内容晶体的一般性质及生物物质形成晶体的条件2 基本概念和知识点掌握样品纯度、溶液饱和度及溶剂的影响3 问题与应用（能力要求）试述晶体的一般性质及生物物质形成晶体的条件（三） 课后练习试述晶体的一般性质及生物物质形成晶体的条件（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第十九章 典型培养过程（一） 目的与要求1 了解和掌握重组大肠杆菌的高密度培养及其控制方法2 了解和掌握甲醇营养型酵母的生长和表达过程（二） 教学内容 第一节 重组大肠杆菌的高密度培养及其控制1 主要内容基因工程菌宿主和表达系统、重组大肠杆菌的高密度培养策略2 基本概念和知识点宿主载体系统、高密度培养3

25、 表达问题与应用（能力要求）试述重组大肠杆菌的高密度培养策略第二节 甲醇营养型酵母的生长和表达1 主要内容甲醇营养型酵母种类、特性2 基本概念和知识点甲醇营养型酵母的生长和表达的影响因素3 表达问题与应用（能力要求）试述甲醇营养型酵母的生长和表达的影响因素（三） 课后练习试述重组大肠杆菌的高密度培养策略试述甲醇营养型酵母的生长和表达的影响因素（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第二十章 培养基灭菌及灭菌设备（一） 目的与要求1 了解和掌握灭菌的方法（二） 教学内容 第一节 灭均的方法及培养基的灭菌1 主要内容灭菌的方法，热灭菌的原理，灭菌温度的选择2 基本概念和知识点理解各种灭菌的方法及热灭

26、菌的原理3 问题与应用（能力要求）灭菌的方法有哪些？举例说明。 第二节 培养基分批灭菌及连续灭菌1 主要内容培养基分批灭菌、培养基连续灭菌的流程2 基本概念和知识点培养基分批灭菌、培养基连续灭菌的流程及过程3 问题与应用（能力要求）简述培养基分批灭菌、培养基连续灭菌的流程及过程（三） 课后练习灭菌的方法有哪些？举例说明。简述培养基分批灭菌、培养基连续灭菌的流程及过程（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第二十一章 发酵设备（一） 目的与要求1 了解不同类型的发酵罐的构造及放大设计（二） 教学内容 第一节 机械搅拌发酵罐及其他类型发酵罐1 主要内容发酵罐的基本条件及构造2 基本概念和知识点理解和

27、掌握发酵罐的本条件及其基本结构3 问题与应用（能力要求）试述发酵罐的基本结构 第二节 搅拌轴功率的计算及发酵罐的放大1 主要内容搅拌轴功率的计算及发酵罐的放大（几何尺寸及空气流量）2 基本概念和知识点理解和掌握搅拌轴功率的计算方法及发酵罐的放大工艺3 问题与应用（能力要求）试述发酵罐的放大过程中可能出现的问题（三） 课后练习试述发酵罐的基本结构试述发酵罐的放大过程中可能出现的问题（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第二十二章 空气除菌设备（一） 目的与要求1 了解和掌握介质除菌的原理、介质过滤效率就及过滤器计算方法、空气除菌设备（二） 教学内容 第一节 介质除菌的原理1 主要内容惯性冲击滞留

28、作用、拦截滞留作用、布朗扩散作用等2 基本概念和知识点通过讲授，使学生掌握介质除菌的原理3 问题与应用（能力要求）简述介质除菌的原理第二节 介质过滤效率就及过滤器计算方法、空气除菌设备1 主要内容对数穿透定律、过滤器的计算，空气预处理及过滤除菌流程2 基本概念和知识点理解对数穿透定律及掌握过滤除菌流程3 问题与应用（能力要求）何为对数穿透定律？如何计算？ （三） 课后练习简述介质除菌的原理何为对数穿透定律？如何计算？（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第二十三章 卫生保健产品（一） 目的与要求1 了解和掌握卫生保健产品的种类及其生产工艺（二） 教学内容 第一节 抗生素、麦角生物碱及类固醇的生物转化1 主要内容抗生素种类及其生产工艺，转化的反应类型及工艺2 基本概念和知识点通过讲授，使学生掌握抗生素种类及其生产工艺，转化的反应类型及工艺3 问题与应用（能力要求）抗生素的种类有哪些？试举例说明其生产工艺。试述青霉素的生产工艺过程（三） 课后练习抗生素的种类有哪些？试举例说明其生产工艺。试述青霉素的生产工艺过程（四） 教学方法与手段多媒体教学，讲授第二十四章 食品和酒精发酵（一） 目的与要求1 了解和掌握酒精饮料、醋、奶制品的发酵生产工艺流程（二） 教学内容 第一节 酒精饮料、醋、奶制品发酵1 主要内容啤酒、葡萄酒、黄油、干酪生产工艺及