《发酵工程》理论课教学大纲(供四年制本科生物工程专业使用)

PAGE《发酵工程》理论教学大纲(供四年制本科生物工程专业使用)I前言发酵工程是生物学各专业本科生的专业课。通过学习在工、农、医等方面的应用及发酵工艺的控制、发酵产物的提取、生产设备的结构，了解该学科的发展前沿、热点和问题，使学生牢固掌握发酵工程的基本理论和基础知识，为学生今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。本大纲适用于四年制本科生物工程专业使用。现将大纲使用中有关问题说明如下：一为了使教师和学生更好地掌握教材，大纲每一章节均由教学目的、教学要求和教学内容三部分组成。教学目的注明教学目标，教学要求分掌握、熟悉和了解三个级别，教学内容与教学要求级别对应，并统一标示（核心内容即知识点以下划实线，重点内容以下划虚线，一般内容不标示）便于学生重点学习。二教师在保证大纲核心内容的前提下，可根据不同教学手段，讲授重点内容和介绍一般内容。三总教学参考学时数：40学时，其中理论课36学时，实验课（参观）4学时。理论与实验学时之比为9:1。四教材：《微生物工程》，科学出版社出版，曹军卫主编，第二版，2007年3月。Ⅱ正文第1章微生物工程概论一教学目的学习微生物工程的发展简史及其应用，发酵的一般过程。二教学要求（一）了解微生物工程的发展简史。（二）熟悉微生物工程的应用。（三）掌握发酵的一般过程三教学内容（一）微生物工程的发展简史。（二）微生物工程的应用（三）发酵的一般过程第2章生产菌种的来源一教学目的学习生产菌种的来源、分离方法。二教学要求（一）掌握生产菌种的分离方法。（二）掌握抗生素产生菌的分离。（三）掌握氨基酸产生菌的分离。三教学内容（一）生物物质产生菌的筛选过程。（二）菌种的分离。第3章微生物的代谢调节与代谢工程一教学目的通过本章的学习，学习初级代谢与次级代谢的概念、特点及二者的关系；微生物代谢的类型及关系；微生物代谢自我调节的方法及代谢调控方法；代谢工程的定义及方法。二教学要求（一）了解微生物的代谢类型及关系。（二）掌握初级代谢与次级代谢的概念、特点及二者的关系。（三）掌握酶促调节的方式和机理。（四）掌握分支生物合成途径的调节方式。（五）熟悉能荷调节。（六）掌握代谢调控方法。（七）了解代谢工程。三教学内容（一）微生物的代谢类型和自我调节（二）酶促调节的方式：酶活性调节、酶合成的调节（三）分支生物合成途径的调节：同工酶调节、协同反馈调节、累加反馈调节、增效反馈调节、顺序反馈调节、联合激活或抑制调节、酶的共价修饰。（四）能荷调节：能荷的定义、能荷调节。（五）代谢调控：控制发酵条件、改变细胞透性、改变菌种遗传特性。（六）次级代谢与次级代谢调节：初级代谢与次级代谢的定义、区别，次级代谢的调节类型（七）代谢工程第4章优良菌种选育一教学目的学习高产菌种的选育方法。二教学要求（一）掌握自然选育、诱变选育、原生质体融合技术。（二）了解杂交育种、基因工程技术。三教学内容（一）遗传的物质基础。（二）自然选育：定义、引起原因、结果、筛选步骤。（三）诱变选育：原理、诱变剂的种类、诱变步骤、诱变成功的关键、突变菌株的筛选方法。（四）杂交育种。（五）原生质体融合技术：优越性、原生质体融合步骤、应用。（六）基因工程技术。第5章菌种保藏的原理和方法一教学目的学习菌种保藏的原理和方法。二教学要求（一）掌握菌种保藏的原理和方法。（二）了解菌种保藏机构。三教学内容（一）菌种保藏的原理。（二）菌种保藏的方法：斜面保藏法和穿刺保藏法、沙土管干燥保藏法、真空冷冻干燥保藏法、液氮保藏法、悬液保藏法、低温保藏法。（三）保藏机构及菌种的衰退与复壮。第6章发酵工艺控制一教学目的学习温度、酸碱度、二氧化碳、泡沫、氧气对发酵过程的影响及其控制。二教学要求（一）掌握温度、酸碱度、二氧化碳、泡沫、氧气对发酵过程的影响及其控制。三教学内容（一）温度对发酵的影响及其调节控制：温度对发酵的影响、影响发酵温度的因素、发酵热的测定、最适温度的选择与发酵温度的控制。（二）pH值对发酵的影响及控制：pH值对发酵的影响、影响pH值的因素、最适pH值的选择与调节。（三）氧对发酵的影响控制：氧的传递和传质方程、影响微生物对氧需求的因素、影响供氧的因素、影响推动力的因素、液相体积氧传递系数的测定。（四）泡沫对发酵的影响与控制：产生泡沫的原因、泡沫对发酵的危害、泡沫的消长规律、泡沫的控制方法。（五）二氧化碳对发酵的影响与控制：二氧化碳的来源、二氧化碳对发酵的影响、二氧化碳浓度的控制。第7章发酵过程的参数检测和自动控制一教学目的学习发酵过程中的参数检测和自动控制。二教学要求(一）掌握发酵过程的参数检测。（二）掌握发酵过程中的自动控制系统。三教学内容（一）发酵过程的参数检测：发酵参数的类型，发酵参数测量形式，物理参数检测，化学参数检测。（二）发酵过程中的自动控制：基本的自控系统，硬件组成。第8章微生物反应动力学一教学目的学习发酵动力学模型，分批培养及连续培养动力学。二教学要求（一）掌握发酵动力学模型类型。（二）掌握分批培养动力学。（三）熟悉连续培养动力学。三教学内容（一）发酵类型（二）分批培养动力学：细胞生长动力学，基质消耗动力学、产物生成动力学（三）连续培养动力学：优点，单级连续培养，多级串联连续培养。第9章微生物工程下游加工工程概论一教学目的学习下游工程的特点及基本原理及一般程序。二教学要求（一）熟悉下游工程的特点及基本原理。（二）掌握下游工程的一般程序。三教学内容（一）微生物工程下游加工工程的特点和重要性。（二）微生物工程下游加工工程的基本原理。（三）微生物工程下游加工工程的一般程序。第10章发酵液的预处理和过滤一教学目的学习发酵液预处理的目的、杂质的去除方法、微生物细胞的破碎方法。二教学要求（一）熟悉发酵液预处理的目的、杂质的去除方法。（二）了解发酵液的过滤。（三）掌握微生物细胞的破碎方法。三教学内容（一）发酵液的预处理：目的，方法。（二）发酵液的过滤。（三）微生物细胞的破碎和分离：细胞破碎方法。第11章培养基灭菌及灭菌设备教学目的学习灭菌的方法，培养基的灭菌方法及原理，培养基的分批灭菌过程及连续灭菌流程及设备。二教学要求（一）熟悉培养基的灭菌方法及原理。（二）掌握培养基的分批灭菌过程及连续灭菌流程及设备。三教学内容（一）灭菌的方法。（二）培养基的灭菌：热灭菌的原理，培养基灭菌温度的选择。（三）培养基的分批灭菌。（四）培养基的连续灭菌：流程、设备，优点。第12章发酵设备一教学目的学习发酵设备的类型、发酵罐的基本条件、发酵罐的结构及放大方法。二教学要求（一）了解发酵设备的类型。（二）掌握机械搅拌发酵罐的基本条件、结构。（三）了解搅拌轴功率的计算。（四）了解发酵罐的放大。（五）掌握发酵罐设计的基本原则。三教学内容（一）机械搅拌发酵罐：原理，几何尺寸，结构。（二）其他类型的发酵罐。（三）搅拌轴功率的计算（四）发酵罐的放大。（五）发酵罐设计的基本原则。第13章空气除菌设备一教学目的学习空气除菌的方法、介质除菌的原理、空气除菌流程及设备。二教学要求（一）掌握空气除菌的方法。（二）熟悉介质除菌的原理。（三）掌握空气除菌流程及设备。三教学内容（一）介质除菌的原理。（二）介质过滤效率和过滤器计算。（三）空气除菌设备：两级冷却、分离、加热的空气除菌流程；空气压缩冷却过滤流程；高效前置过滤除菌流程。第14章产品纯化设备一教学目的学习固液分离设备的类型、蒸发浓缩设备的类型、干燥设备的类型。二教学要求（一）掌握固液分离设备的类型、蒸发浓缩设备的类型、干燥设备的类型。三教学内容（一）两相分离设备：加压过滤设备，真空过滤设备，离心设备。（二）蒸发浓缩设备。真空浓缩设备，薄膜蒸发设备。（三）干燥设备：气流干燥设备，沸腾干燥设备，喷雾干燥设备。第15章抗生素的发酵生产一教学目的学习抗生素的分类、发酵工艺。二教学要求（一）了解抗生素的发展史。（二）掌握抗生素的分类。（三）掌握抗生素发酵过程。（四）熟悉青霉素的发酵工艺。三教学内容（一）概论。（二）抗生素的分类。（三）抗生素的生产工艺。（四）青霉素的发酵工艺。第16章啤酒的发酵工艺一教学目的学习啤酒的分类、功效、发酵工艺。二教学要求（一）了解啤酒的分类、功效.（二）掌握啤酒发酵的主要原料。（三）掌握啤酒的发酵工艺。三教学内容（一）啤酒的分类。（二）啤酒的功效。（三）啤酒发酵的主要原料。（四）啤酒的发酵工艺：麦芽汁的制备，发酵。III教学组织与方法一实施机构：由基础教学部免疫与病原生物学教研室执行。二组织内容：教案讲义审核、集体教学备课、教学方法研究、教学手段应用。三教学方法：1采用启发式、讨论式、交换式课堂教学方式，辅助现代教育技术和传统教学手段。核心内容以讲授为主，重点内容以介绍为主，一般内容以自学为主。2教学地点：校区多媒体教室，教师由免疫与病原生物学教研室委派3辅导形式：网络查询、课堂答疑、课外答疑等。四考核办法：本课程考核采用闭卷笔试，总评成绩包括期末考试成绩及平时成绩。IV教学时数分配表讲课内容教学手段时数第1章微生物工程概论CAI2第2章生产菌种的来源CAI2第3章微生物代谢调节和代谢工程CAI4第4章优良菌种选育CAI3第5章菌种保藏原理和方法CAI1第6章发酵工艺控制CAI4第7章发酵过程的