發(fā)酵工程教學大綱

1、楚雄師范學院化學與生命科學系生物技術專業(yè)發(fā)酵工程理論課程教學大綱一、 課程根本信息課程代碼：031106009課程中文名稱：發(fā)酵工程課程英文名稱：Fermentation Engineering 課程性質：共同學科課程 選修使用專業(yè)：生物技術、葡萄酒專業(yè)開課學期：第 6 學期總學時：36 總學分：2預修課程：無機及分機化學、有機化學、微生物、分子生物學、生物化學課程簡介： 本課程是生物技術專業(yè)的必修課。課程系統(tǒng)講授發(fā)酵工程根本概念、根本理論和分析方法，主要內容包括：工業(yè)微生物菌種選育、工業(yè)發(fā)酵培育基設計、發(fā)酵工業(yè)無 菌技術、種子擴大培育、發(fā)酵動力學、氧的供需、發(fā)酵生理及其過程把握、發(fā)酵罐的放大

2、與設計、基因工程菌發(fā)酵、發(fā)酵產品的提取與精制、發(fā)酵工業(yè)清潔生產、發(fā)酵工廠設計、發(fā)酵經濟學、發(fā)酵產品生產原理與技術應用，以及發(fā)酵工程在現(xiàn)代生物化工中的應用等方面。教材建議：余龍江，發(fā)酵工程原理與技術應用，北京，化學工業(yè)出版社，2022 年。參考書：李艷主編，發(fā)酵工程原理與技術，高等教育出版社，2022 年。李艷，發(fā)酵工業(yè)概論，中國輕工業(yè)出版社，2022 年。姚汝華，微生物工程工藝原理，華南理工大學出版社，2022 年。熊宗貴，發(fā)酵工藝原理，中國醫(yī)藥科技出版社，2022 年。毛忠貴，生物工業(yè)下游技術，中國輕工業(yè)出版社，2022 年。梅樂和等，生化生產工藝學，科學出版社，2022 年。俞俊棠等，生物

3、工藝學，華東化工大學出版社，1992 年。賀小賢，生物工藝原理，化學工業(yè)出版社，2022 年。二、課程性質、目的及總體教學要求課程的根本特性：發(fā)酵工程具有涉及領域寬、涵蓋范圍廣、根底性強的特點，就其學科 性質而言它又是一門實踐性較強的學科。通過本課程的學習，使學生在微生物學、生物化學 等課程的根底上，系統(tǒng)的把握發(fā)酵工程的根本理論、根本學問和根本技能，建立較深刻的微 生物學觀點，形成科學的思維方式。同時要求學生能了解現(xiàn)代發(fā)酵工程理論和技術的進展。本教學大綱以國家教委對生物學科本科專業(yè)人才的根本培育規(guī)格和教學要求為指導，以我院2022 年教學打算的要求，學生的學問構造水平，各學科教學內容之間的穿插

4、重復性及專業(yè)后續(xù)課開設的實際狀況為依據(jù)，以 “發(fā)酵工程原理與技術”教材為藍本，對發(fā)酵工程爭辯內容進展闡述課程的教學目的：要求學生能了解現(xiàn)代發(fā)酵工程理論和技術的進展。了解和把握運用微生物發(fā)酵生產工藝過程的根本原理和方法，了解和把握發(fā)酵過程的規(guī)律及不同發(fā)酵操作方式的特點和應用，了解和把握不同類型的生物反響器工作原理，懂得如何應用這些根本理論去分析和解決生產過程中的具體問題，改造原有生產過程使其更符合客觀規(guī)律，實現(xiàn)發(fā)酵過程的優(yōu)化，提高生產過程的經濟和社會效益。其目的是幫助學生從科學本質上理解和生疏產品生產制造過程中科學技術的普遍性和特別性，強化理論根底，同時進一步拓寬學問面，為學生將來走上工作崗位后

5、的科學爭辯、技術開發(fā)和工程應用打好理論根底。課程的總體教學要求：本課程教學內容以根本學問、根本理論、根本原理和根本觀點為 主，同時考慮到生物技術專業(yè)為理科學生，工程學問比較缺少，我們主要重點表達發(fā)酵工業(yè) 菌種、發(fā)酵工業(yè)培育基設計、發(fā)酵工業(yè)的無菌技術、發(fā)酵工業(yè)的種子制備、發(fā)酵動力學、發(fā)酵工業(yè)中氧的供需及發(fā)酵過程把握等發(fā)酵工程的核心理論局部，而涉及到工程技術等方面的 內容主要是作為簡述性的表達。在應用本大綱進展教學時，應保證大綱規(guī)定的根本內容，而對課時安排、教學方式等則可依據(jù)具體狀況機敏把握，進展適當?shù)恼{整。承受多媒體等現(xiàn)代化教學手段關心教學，豐富教學內容，力爭圖文并茂。通過啟發(fā)式、提問式等機敏多

6、樣的教學方法，聯(lián)系生活實際，激發(fā)學生的興趣，提高課堂教學效果。三、章節(jié)教學內容與要求第一章 緒論2 學時發(fā)酵工程的定義及其與其他相關學科的關系什么是發(fā)酵工程發(fā)酵工程與其他相關學科的關系發(fā)酵工程的進展史發(fā)酵本質的生疏過程發(fā)酵工程技術的進展史發(fā)酵工業(yè)的特點及其爭辯范疇發(fā)酵工業(yè)的特點發(fā)酵工業(yè)的范圍工業(yè)發(fā)酵的類型與工藝流程工業(yè)發(fā)酵的類型發(fā)酵生產工藝流程發(fā)酵工程在國民經濟中的應用醫(yī)藥工業(yè)食品工業(yè)能源工業(yè)化學工業(yè)冶金工業(yè)農業(yè)環(huán)境保護發(fā)酵工程的應用前景說明和要求：1、要求：生疏發(fā)酵工程的一般概念；了解發(fā)酵工業(yè)的范圍、特點、進展歷程及進展趨勢；把握發(fā)酵工程生產的一般工藝過程。了解現(xiàn)代發(fā)酵工程與生物技術的關系。

7、2、重點：發(fā)酵工程的一般概念；發(fā)酵工程生產的一般工藝過程。3、難點：發(fā)酵工程生產的一般工藝過程。其次章 發(fā)酵工業(yè)菌種發(fā)酵工業(yè)菌種概述細菌放線菌酵母菌霉菌未培育微生物發(fā)酵工業(yè)菌種的分別篩選樣品的采集樣品的預處理富集培育菌種分別菌種初篩和復篩發(fā)酵工業(yè)菌種鑒定經典的分類鑒定方法現(xiàn)代分類鑒定方法將菌種直接送到權威鑒定機構鑒定發(fā)酵工業(yè)菌種改進菌種代謝生理與分子生物學常規(guī)育種細胞工程育種基于代謝調整的育種技術基因工程育種蛋白質工程育種代謝工程育種組合生物合成育種反向生物工程育種發(fā)酵工業(yè)菌種保藏菌種變民及退化機理菌種保藏技術說明和要求：1、要求：了解發(fā)酵工業(yè)常用的微生物菌種及要求；生疏發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的分

8、別和選育工作并把握分別和育種的原理和技術；生疏發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的衰退的緣由、復壯的 措施和保藏的方法。2、重點：工業(yè)常用的微生物菌種及要求；微生物的篩選分別方法；工業(yè)微生物的改進方法；微生物菌種的保存方法。3、難點：微生物的篩選分別方法；工業(yè)微生物的改進方法。第三章 發(fā)酵工業(yè)培育基設計發(fā)酵工業(yè)培育基的根本要求發(fā)酵工業(yè)培育基的成分及來源碳源氮源無機鹽及微量元素水生長調整物質微生物的培育基類型斜面培育基種子培育基發(fā)酵培育基發(fā)酵培育基的設計原理與優(yōu)化方法發(fā)酵培育基的設計原理發(fā)酵培育基的優(yōu)化方法說明和要求：1、要求：了解培育基養(yǎng)分成分的來源和配制培育基的根本原則；了解發(fā)酵生產培育基的組成成份及其在發(fā)

9、酵中的作用；把握培育基的設計常用方法。2、重點：工業(yè)發(fā)酵用培育基的要求；配制培育基的根本原則；培育基的構成；培育基各組分的作用；培育基的設計。3、難點：培育基的設計。第四章 發(fā)酵工業(yè)的無菌技術發(fā)酵工業(yè)的無菌處理發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略污染的危害雜菌污染的防治發(fā)酵工業(yè)的無菌技術發(fā)酵培育基及設備管道滅菌濕熱滅菌原理分批滅菌連續(xù)滅菌發(fā)酵培育基及設備管道滅菌技術空氣除菌空氣除菌方法空氣過濾除菌空氣預處理空氣預處理流程設計空氣過濾介質提高過濾除菌效率的措施說明和要求：1、要求：了解的滅菌的原理及方法；把握微生物熱死動力學；把握影響滅菌效果的因素及把握方法。了解無菌空氣的制備方法；把握空氣介質過濾除菌的工藝

10、過程。把握染菌對 不同發(fā)酵過程的影響，染菌發(fā)生的不同時間對發(fā)酵的影響；生疏染菌的檢查和推斷；把握發(fā) 酵染菌緣由分析及其防治。2、重點：微生物熱死動力學；影響滅菌效果的因素及把握方法；空氣介質過濾除菌的工藝過程；染菌對不同發(fā)酵過程的影響，染菌發(fā)生的不同時間對發(fā)酵的影響；發(fā)酵染菌緣由 分析及其防治。3、難點：微生物熱死動力學；空氣介質過濾除菌的工藝過程；染菌對不同發(fā)酵過程的影響，染菌發(fā)生的不同時間對發(fā)酵的影響；發(fā)酵染菌緣由分析及其防治。第五章 發(fā)酵工業(yè)的種子制備種子制備原理與技術優(yōu)良種子應具備的條件種子質量的推斷方法種子制備種齡與接種量影響種子質量的因素種子質量的把握措施菌種穩(wěn)定性檢查適宜的生長環(huán)

11、境種子無雜菌檢查種子制備的放大原理與技術細菌發(fā)酵時的種子擴大培育酵母發(fā)酵時的種子擴大培育絲狀真菌發(fā)酵的種子擴大培育放線菌發(fā)酵時的種子擴大培育說明和要求：1、要求：把握種子擴大培育的任務，制備的過程；生疏種子培育和種子質量的把握。2、重點：種子擴大培育的任務及制備的過程；種子質量的把握。3、難點：種子擴大培育的任務及制備的過程。第六章 發(fā)酵動力學分批發(fā)酵動力學微生物生長動力學底物消耗動力學代謝產物的合成與微生物生長的動力學關系分批發(fā)酵的優(yōu)缺點連續(xù)發(fā)酵動力學單級連續(xù)發(fā)酵多級連續(xù)發(fā)酵連續(xù)培育在工業(yè)生產中的應用連續(xù)培育中存在的問題分批補料發(fā)酵及其動力學分批補料發(fā)酵動力學分批補料發(fā)酵的應用說明和要求：1

12、、要求：了解微生物反響模式和發(fā)酵的方法，了解分批培育、補料分批培育和連續(xù)培育的概念及特點；把握分批培育過程的根本動力學方程。了解連續(xù)培育動力學方程。2、重點：微生物反響模式和發(fā)酵的方法；分批培育過程的根本動力學方程。3、難點：分批培育過程的根本動力學方程。第七章 發(fā)酵過程把握發(fā)酵過程把握概述發(fā)酵過程的參數(shù)檢測發(fā)酵過程的代謝調控溫度對發(fā)酵的影響及其把握影響發(fā)酵溫度的因素溫度對微生物生長的影響溫度對基質消耗的影響溫度對產物合成的影響最適溫度的選擇7.3pH 對發(fā)酵的影響及其把握發(fā)酵過程中pH 變化的規(guī)律最適pH 的選擇7.3.3pH 的調控策略溶解氧對發(fā)酵的影響及其把握溶解氧變化的規(guī)律溶解氧在發(fā)酵

13、過程把握中的重要作用影響溶解氧的主要因素與把握方法溶解氧把握對發(fā)酵的影響7.5C02 和呼吸商對發(fā)酵的影響及其把握C02 對發(fā)酵的影響呼吸商與發(fā)酵的關系基質濃度對發(fā)酵的影響及其把握通氣攪拌對發(fā)酵的影響及其把握泡沫對發(fā)酵的影響及其把握泡沫的產生及其影響發(fā)酵過程中泡沫的消長規(guī)律泡沫的把握高密度發(fā)酵及過程把握高密度發(fā)酵高密度發(fā)酵的策略高密度發(fā)酵技術高密度發(fā)酵存在的問題發(fā)酵終點的檢測與把握發(fā)酵終點的推斷菌體自溶的監(jiān)測影響自溶的因素說明和要求：1、要求：了解發(fā)酵過程的主要把握參數(shù)及代謝的變化規(guī)律；把握溫度、pH 值、溶解氧濃度、菌體濃度、基質濃度、補料和泡沫的影響及其把握方法。把握發(fā)酵終點的推斷。2、重

14、點：溫度、pH、DO、CO 、補料和泡沫等對發(fā)酵的影響及把握；發(fā)酵終點的推斷。23、難點：溫度、pH、DO、CO 、補料和泡沫等對發(fā)酵的影響及把握。2第八章 基因工程菌發(fā)酵基因工程菌發(fā)酵動力學基因工程菌的發(fā)酵動力學模型分類基因工程菌培育過程的動力學模型基因工程菌的不穩(wěn)定性及對策基因工程菌不穩(wěn)定性的表現(xiàn)基因工程菌不穩(wěn)定的緣由及對策說明和要求：1、要求：了解基因工程菌發(fā)酵技術；把握基因工程菌的不穩(wěn)定性。2、重點：基因工程菌發(fā)酵技術；基因工程菌的不穩(wěn)定性。3、難點：基因工程菌的不穩(wěn)定性。第十二章 發(fā)酵工業(yè)清潔生產技術清潔生產的概念及主要內容清潔生產的定義清潔生產技術的主要爭辯內容清潔生產與末端治理的

15、比較發(fā)酵行業(yè)開展清潔生產的重要意義和必要性實現(xiàn)清潔生產的有效途徑強化內部治理工藝技術改革與創(chuàng)實現(xiàn)清潔生產廢棄資源的綜合利用說明和要求：1、要求：把握清潔生產的概念和實現(xiàn)清潔生產的途徑。了解清潔生產技術的主要爭辯內容及開展清潔生產的重要意義和必要性。2、重點：清潔生產的概念和實現(xiàn)清潔生產的途徑。3、難點：清潔生產的途徑。第十三章 發(fā)酵工廠設計概述發(fā)酵工廠根本建設程序和設計工作的根本內容發(fā)酵工廠廠址選擇和總圖布置發(fā)酵工藝流程設計物料衡算與設備選型發(fā)酵車間設備布置與管道設計發(fā)酵工業(yè)“三廢“處理及其工廠化設計說明和要求：1、要求：了解發(fā)酵工廠設計的程序和各步工作的根本內容；了解發(fā)酵工業(yè)“三廢“處理及其

16、工廠化設計；把握發(fā)酵工藝流程設計及發(fā)酵工廠根本建設程序。2、重點：發(fā)酵工藝流程設計，發(fā)酵工廠根本建設程序。3、難點： 發(fā)酵工廠設計的根本內容。第十四章發(fā)酵經濟學概述影響發(fā)酵產品本錢的主要因素菌株選育對發(fā)酵本錢的影響發(fā)酵培育根本錢分析無菌空氣與通氣攪拌本錢分析動力費的本錢分析發(fā)酵工藝中不同培育方式的本錢比照分析發(fā)酵產品分別純化的本錢分析發(fā)酵規(guī)模的本錢分析市場經濟信息分析及治理技術發(fā)酵過程的經濟學評價說明和要求：1、要求：了解發(fā)酵經濟學根本內容，把握成功發(fā)酵過程的根本條件；生疏影響生產本錢的因素及其把握方法；了解發(fā)酵過程的經濟學評價。2、重點：成功發(fā)酵過程的根本條件； 影響生產本錢的因素及其把握方法；發(fā)酵過程的經濟學評價指標。3、難點：影響生產本錢的因素及其把握方法。第十五章 發(fā)酵產品生產原理與技術應用醇酮類產品的發(fā)酵生產酒精發(fā)酵菌種酒精發(fā)酵的原料和工藝流程氨基酸類產品的發(fā)酵生產淀粉水解糖的制備菌種擴大培育谷氨酸分批發(fā)酵谷氨酸提取抗生素發(fā)酵生產抗生素的生產工藝青霉素發(fā)酵生產過程及其關鍵技術青霉素的提取和精制酶制劑的發(fā)酵生產酶制劑的應用酶制劑的生產15.7.3-淀粉酶的生產多糖類產品的發(fā)酵生產說明和要求：1、要求：了解各種發(fā)酵產品的生產工