發(fā)酵工程課程教學(xué)大綱

發(fā)酵工程》課程教學(xué)大綱一、課程根本信息1.120239課程名稱(chēng)：發(fā)酵工程學(xué)時(shí)/34學(xué)時(shí)/2學(xué)分開(kāi)課系〔部〕、教研室：生命科學(xué)系、生物工程教研室先修課程：微生物學(xué)、物理化學(xué)、數(shù)學(xué)、化工原理面對(duì)對(duì)象：生物工程、食品工程專(zhuān)業(yè)二、課程性質(zhì)與目標(biāo)課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)方向課程。課程目標(biāo)：《發(fā)酵工程》是生物工程、食品工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)方向課。由于發(fā)酵工程是整個(gè)生物技術(shù)的核心，是工業(yè)微生物實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)室與工廠化生產(chǎn)的具體操作，是生物技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的原理及方法的一局部，是基因工程及酶工程等生物技術(shù)工業(yè)化的過(guò)程與方法。通過(guò)對(duì)《發(fā)酵工程》的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生進(jìn)一步系統(tǒng)了解發(fā)酵工程從培育基配制到發(fā)酵罐生產(chǎn)，直至產(chǎn)品分別等一系列的操作原理及過(guò)程。因此，通過(guò)對(duì)《發(fā)酵工程》的學(xué)習(xí)，不僅把握發(fā)酵工程原理及發(fā)酵優(yōu)化把握過(guò)程，而且對(duì)系統(tǒng)了解生物技術(shù)及其工業(yè)化應(yīng)用都具有深遠(yuǎn)的意義。另外，通過(guò)發(fā)酵工程各論的了解，不僅能夠把握發(fā)酵工藝操作從小試到放大的具體過(guò)程及反響過(guò)程把握方法，而且進(jìn)一步了解了目前發(fā)酵行業(yè)的具體產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，從理論到方法學(xué)會(huì)發(fā)酵工程這一門(mén)技術(shù)，對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)能夠進(jìn)展指導(dǎo)與分析。三、教學(xué)根本內(nèi)容及要求第一章緒論〔2學(xué)時(shí)〕㈠教學(xué)的根本要求1. 了解發(fā)酵的概念；2.了解微生物發(fā)酵工業(yè)的進(jìn)展過(guò)程；3.了解微生物發(fā)酵生產(chǎn)的地位、現(xiàn)狀和根本工藝過(guò)程。教學(xué)具體內(nèi)容發(fā)酵工程的有關(guān)概念〔0.5〕發(fā)酵工業(yè)的進(jìn)展概況及趨勢(shì)〔1.5〕發(fā)酵工業(yè)的進(jìn)展簡(jiǎn)史發(fā)酵工業(yè)的進(jìn)呈現(xiàn)狀發(fā)酵工業(yè)的進(jìn)展趨勢(shì)3.發(fā)酵生產(chǎn)的根本過(guò)程及發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用〔1〕3.1發(fā)酵生產(chǎn)的主要方式3.2發(fā)酵生產(chǎn)的根本過(guò)程3.3發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用㈢1.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)發(fā)酵工程技術(shù)進(jìn)展的各歷史階段的主要奉獻(xiàn)；2.發(fā)酵生產(chǎn)的根本過(guò)程和主要方式。㈣思考題1.發(fā)酵工程技術(shù)進(jìn)展的各歷史階段的主要奉獻(xiàn)？2.發(fā)酵生產(chǎn)的根本過(guò)程和主要方式。3.查閱專(zhuān)業(yè)期刊。其次章菌種選育〔4學(xué)時(shí)〕㈠教學(xué)的根本要求1.生疏工業(yè)發(fā)酵用菌的種類(lèi)；2.把握常見(jiàn)的菌種選育的方法；酵用菌的要求；4.把握種子擴(kuò)培的目的及典型微生物的擴(kuò)培方法；6.了解種子質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)和把握措施。教學(xué)具體內(nèi)容工業(yè)發(fā)酵用菌〔0.5學(xué)時(shí)〕菌種類(lèi)型要求菌種的選育自然選育誘變育種雜交育種DNA重組技術(shù)菌種的保藏種子制備過(guò)程〔2學(xué)時(shí)〕擴(kuò)培原則試驗(yàn)室種子制備生產(chǎn)車(chē)間種子制備種子質(zhì)量的把握〔2.5學(xué)時(shí)〕影響種子質(zhì)量的因素

3.把握各因素對(duì)種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)種子質(zhì)量的把握措施㈢教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.2.3.素對(duì)種子質(zhì)量的影響。㈣思考題及其產(chǎn)生菌的特點(diǎn)。對(duì)工業(yè)化菌種的要求有哪些？爭(zhēng)論：生產(chǎn)抗生素的微生物能不能生產(chǎn)氨基酸？爭(zhēng)論：微生物〔包括動(dòng)、植物〕可以生產(chǎn)我們所需的一切產(chǎn)品，但是涉及到工業(yè)化生產(chǎn)，對(duì)于某一種特定的產(chǎn)品，為何只有特定的微生物才具有大量表達(dá)的潛力？從環(huán)境中分別目的微生物時(shí)，為何確定要進(jìn)展富集富集？自然界分別微生物的一般操作步驟？菌種選育分子改造的目的？以目前的爭(zhēng)論水平，土壤中能夠培育的微生物或許占總數(shù)的多少？什么是16sRNA同源性分析？什么叫自然選育？自然選育在工藝生產(chǎn)中的意義？什么是正突變？什么是負(fù)突變？什么是構(gòu)造類(lèi)似物？什么是誘變育種？常用的誘變劑有哪些？11什么是基因的重組？什么是基因的直接進(jìn)化？二者有何區(qū)分？什么是種子的擴(kuò)大培育？種子擴(kuò)大培育的目的與要求？種子擴(kuò)大培育的一般步驟？在大規(guī)模發(fā)酵的種子制備過(guò)程中，試驗(yàn)室階段和生產(chǎn)車(chē)間階段在培育基和培育物選擇上各有何特點(diǎn)？什么是接種量？對(duì)于細(xì)菌、放線菌及霉菌常用的接種量是多少？什么時(shí)發(fā)酵級(jí)數(shù)？發(fā)酵級(jí)數(shù)對(duì)發(fā)酵有何影響，影響發(fā)酵級(jí)數(shù)的因素有哪些？什么是種齡？適宜種齡確定的依據(jù)？什么是接種、倒種、雙種？第三章微生物的代謝調(diào)整〔2學(xué)時(shí)〕㈠教學(xué)的根本要求1.2.3.了解抗生素的生物合成途徑。o教學(xué)具體內(nèi)容根本代謝調(diào)整〔0.5學(xué)時(shí)〕酶活性的調(diào)整酶合成的調(diào)整代謝系統(tǒng)的分子把握機(jī)制〔1學(xué)時(shí)〕微生物次級(jí)代謝微生物次級(jí)代謝的特征次級(jí)代謝的生物合成抗生素的生物合成代謝工程〔0.5學(xué)時(shí)〕㈢教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1. 微生物的根本代謝調(diào)整；2.微生物的次級(jí)代謝的特征及合成的代謝產(chǎn)物；抗生素的生物合成途徑。㈣思考題什么是初級(jí)代謝產(chǎn)物？什么是次級(jí)代謝產(chǎn)物？什么是前體？前體添加的方式？什么是生長(zhǎng)因子？生長(zhǎng)因子的來(lái)源？舉例說(shuō)明什么是產(chǎn)物促進(jìn)劑？第四章微生物培育基〔4學(xué)時(shí)〕㈠教學(xué)的根本要求1.把握不同用途培育基的要求和特點(diǎn)；2.把握培育基的要求和設(shè)計(jì)方法；3.了解工業(yè)發(fā)酵培育基配比的調(diào)整依據(jù)。o教學(xué)具體內(nèi)容培育基的選擇〔1.5學(xué)時(shí)〕按微生物特點(diǎn)選擇按生產(chǎn)用途選擇培育基的設(shè)計(jì)和配制〔2學(xué)時(shí)〕培養(yǎng)基的根本要求培育基的設(shè)計(jì)工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基〔0.5學(xué)時(shí)〕要求調(diào)整培育基配比培養(yǎng)基的配制培育基的滅菌㈢教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.不同用途培育基的要求和特點(diǎn)；2.培育基的要求和設(shè)計(jì)方法。㈣思考題什么是培育基?發(fā)酵培養(yǎng)基的特點(diǎn)和要求？常用的碳源有哪些？常用的糖類(lèi)有哪些，各自有何特點(diǎn)？什么是生理性酸性物質(zhì)？什么是生理性堿性物質(zhì)？常用的無(wú)機(jī)氮源和有機(jī)氮源有哪些？有機(jī)氮源在發(fā)酵培育基中的作用？什么是理論轉(zhuǎn)化率？什么是實(shí)際轉(zhuǎn)化率？培育基設(shè)計(jì)的一般步驟？培育基成分選擇考慮的問(wèn)題？舉例說(shuō)明培育基設(shè)計(jì)的方法與步驟？第五章發(fā)酵過(guò)程動(dòng)力學(xué)概論〔2學(xué)時(shí)〕㈠教學(xué)的根本要求1.把握發(fā)酵過(guò)程的反響描述及速度概念；2.把握菌體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的根本概念；了解產(chǎn)物形成動(dòng)力學(xué)的根本概念；4.了解基質(zhì)消耗動(dòng)力學(xué)的根本概念。o教學(xué)具體內(nèi)容發(fā)酵過(guò)程的反響描述及速度概念〔0.5學(xué)時(shí)〕菌體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的根本概念〔0.5學(xué)時(shí)〕產(chǎn)物形成動(dòng)力學(xué)的根本概念〔0.5學(xué)時(shí)〕基質(zhì)消耗動(dòng)力學(xué)的根本概念〔0.5學(xué)時(shí)〕㈢教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.發(fā)酵過(guò)程的反響描述及速度概念；2.菌體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的根本概念；3.產(chǎn)物形成動(dòng)力學(xué)的根本概念；4.基質(zhì)消耗動(dòng)力學(xué)的根本概念。㈣思考題什么是菌體的生長(zhǎng)比速、產(chǎn)物的形成比速、基質(zhì)的消耗比速？維持消耗？Monoc方程其使用條件如何？各參數(shù)的意義與求解？〔14學(xué)時(shí)〕㈠教學(xué)的根本要求1.生疏發(fā)酵過(guò)程的主要把握參數(shù)，并了解這些參數(shù)的測(cè)定方法；2.把握不同發(fā)酵操作的代謝變化規(guī)律；3.把握各因素對(duì)發(fā)酵過(guò)程的影響、過(guò)程把握方法和原理。教學(xué)具體內(nèi)容發(fā)酵過(guò)程的主要把握參數(shù)〔0.5學(xué)時(shí)〕物理參數(shù)化學(xué)參數(shù)生物參數(shù)發(fā)酵過(guò)程的代謝變化規(guī)律〔2學(xué)時(shí)〕分批發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵補(bǔ)料分批發(fā)酵基質(zhì)濃度的影響及及補(bǔ)料把握〔2學(xué)時(shí)〕碳源的影響和把握氮源的影響和把握磷酸鹽濃度的影響及把握補(bǔ)料的作用和把握菌體濃度的影響及把握〔0.5學(xué)時(shí)〕影響菌體生長(zhǎng)速率的因素菌體濃度對(duì)發(fā)酵的影響菌濃的把握溫度的影響及把握〔2學(xué)時(shí)〕溫度對(duì)發(fā)酵的影響發(fā)酵過(guò)程中溫度的變化發(fā)酵溫度的把握pH的影響及把握〔2學(xué)時(shí)〕pH對(duì)發(fā)酵的影響pH的變化pH的把握溶氧的影響及把握〔1.5學(xué)時(shí)〕細(xì)胞對(duì)氧的需求把握溶氧的工藝手段影響微生物需氧量的因素溶氧對(duì)發(fā)酵的影響發(fā)酵過(guò)程中溶氧把握二氧化碳的影響及把握〔1.5學(xué)時(shí)〕C02對(duì)發(fā)酵的影響C02對(duì)細(xì)胞的作用機(jī)理呼吸商與發(fā)酵的關(guān)系C02濃度的把握泡沫的影響及把握〔1.5學(xué)時(shí)〕泡沫的形成泡沫對(duì)發(fā)酵的影響泡沫的消退和把握發(fā)酵終點(diǎn)的推斷〔0.5學(xué)時(shí)〕產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品種類(lèi)經(jīng)濟(jì)性㈢教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.不同發(fā)酵操作的代謝變化規(guī)律；2.把握各因素對(duì)發(fā)酵過(guò)程的影響、過(guò)程控制方法和原理。㈣思考題什么是比耗氧速度和呼吸強(qiáng)度？臨界飽和溶氧濃度、臨界溶氧濃度、氧飽和度的概念？微生物的臨界溶氧濃度一般多少，發(fā)酵過(guò)程中的氧簡(jiǎn)潔不簡(jiǎn)潔滿足？影響微生物需氧的因素有哪些？發(fā)酵液中的體積氧傳遞方程？其中Kla的物理意義是什么？如何調(diào)整搖瓶發(fā)酵、通氣攪拌發(fā)酵罐的供氧水平？如何測(cè)定發(fā)酵液中的溶氧濃度，以及發(fā)酵罐的Kla?氧的供需爭(zhēng)論與反響器設(shè)計(jì)與放大的關(guān)系？發(fā)酵過(guò)程中溶氧濃度監(jiān)控的意義？微生物生長(zhǎng)可分為幾個(gè)階段？次級(jí)代謝產(chǎn)物在什么階段開(kāi)頭合成？發(fā)酵過(guò)程的參數(shù)檢測(cè)有什么意義？生產(chǎn)中主要檢測(cè)到參數(shù)有哪些？發(fā)酵過(guò)程糖代謝、氮代謝有什么規(guī)律，為什么？測(cè)定菌的生長(zhǎng)實(shí)行哪些方法？不同種的微生物各實(shí)行什么方法適宜？抗生素效價(jià)的測(cè)定可承受哪幾種方法？測(cè)定抗生素效價(jià)有什么優(yōu)點(diǎn)？高濃度磷抑制刺激代謝產(chǎn)物合成的機(jī)理是什么？發(fā)酵過(guò)程為什么要補(bǔ)料？補(bǔ)些什么？補(bǔ)料過(guò)多或過(guò)少對(duì)發(fā)酵有什么影響？推斷發(fā)酵終點(diǎn)有什么好處？依據(jù)哪些參數(shù)來(lái)推斷？pH會(huì)不會(huì)發(fā)生變化為什么？pH對(duì)發(fā)酵的影響表現(xiàn)在哪些方面？pH,我們?cè)撊绾卧囼?yàn)？pH把握可以實(shí)行哪些措施？生物對(duì)溫度的依靠可分類(lèi)成哪幾類(lèi)微生物？對(duì)溫度要求不同的原理是什么？發(fā)酵熱的定義。發(fā)酵過(guò)程的溫度會(huì)不會(huì)變化？為什么？生物熱的大小與哪些因素有關(guān)？溫度對(duì)發(fā)酵有哪些影響？發(fā)酵過(guò)程溫度的選擇有什么依據(jù)？發(fā)酵中泡沫形成的緣由是什么？泡沫對(duì)發(fā)酵有哪些作用？沒(méi)有外界作用力泡沫是否穩(wěn)定？在什么條件下泡沫會(huì)穩(wěn)定？羅氏假說(shuō)對(duì)泡沫穩(wěn)定的條件作了如何假釋?zhuān)恐参镉偷南輽C(jī)理是什么？對(duì)消泡劑有哪些要求？常用的消泡劑有哪幾類(lèi)？對(duì)于黏稠的發(fā)酵液應(yīng)選怎樣的消泡劑，對(duì)于較稀的發(fā)酵液應(yīng)選怎樣的消泡劑？第七章發(fā)酵生產(chǎn)的污染及其防治〔2學(xué)時(shí)〕㈠教學(xué)的根本要求1. 概念清楚；2.了解發(fā)酵染菌的檢查方法，把握染菌緣由分析方法；3.了解染菌對(duì)發(fā)酵的影響；4.把握雜菌污染的防治措施；5.把握噬菌體污染的防治措施。教學(xué)具體內(nèi)容菌污染的分析〔0.5學(xué)時(shí)〕染菌的檢查染菌緣由分析對(duì)發(fā)酵的影響〔0.5學(xué)時(shí)〕染菌對(duì)不同品種發(fā)酵的影響雜菌的種類(lèi)和性質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響不同污染時(shí)間對(duì)發(fā)酵的影響染菌程度對(duì)發(fā)酵的影響菌污染的防治〔0.5學(xué)時(shí)〕種子帶菌及其預(yù)防無(wú)菌空氣帶菌及其預(yù)防培育基滅菌不徹底及其預(yù)防設(shè)備的滲漏或“死角”造成染菌及其預(yù)防操作失誤染菌的挽救或處理噬菌體污染的防治〔0.5學(xué)時(shí)〕污染途徑污染條件污染現(xiàn)象噬菌體污染的防治措施㈢教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.發(fā)酵染菌的緣由分析；2.染菌對(duì)發(fā)酵的影響；3.雜菌和噬菌體污染的防治措施。㈣思考題對(duì)發(fā)酵有什么危害，對(duì)提煉有什么危害？哪些緣由會(huì)引起染菌？染菌以后應(yīng)實(shí)行什么措施？什么會(huì)感染噬菌體？感染了噬菌體后應(yīng)實(shí)行哪些措施？第八章生物反響動(dòng)力學(xué)及過(guò)程分析〔2學(xué)時(shí)〕㈠教學(xué)的根本要求1.把握相關(guān)的概念；2.了解酶反響的特點(diǎn)；3.了解培育過(guò)程的物料平衡；4.把握分批培育、連續(xù)培育、補(bǔ)料分批培育的特點(diǎn)；5.了解基因工程菌培育過(guò)程及特點(diǎn)。教學(xué)具體內(nèi)容酶反響單底物酶觸反響底物抑制抑制劑的影響培育過(guò)程的物料平衡得率系數(shù)和比速率培育過(guò)程的化學(xué)計(jì)量關(guān)系分批培育分批培育中細(xì)胞的生長(zhǎng)分批培育中的基質(zhì)消耗產(chǎn)物的生成連續(xù)培育單級(jí)連續(xù)培育多級(jí)連續(xù)培育細(xì)胞循環(huán)利用連續(xù)培育的應(yīng)用補(bǔ)料分批培育補(bǔ)料分批培育反復(fù)補(bǔ)料分批培育基因工程菌培育性不穩(wěn)定對(duì)發(fā)酵的影響工程菌發(fā)酵實(shí)例㈢教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)相關(guān)的概念；2.培育過(guò)程的物料平衡；3.分批培育、連續(xù)培育、補(bǔ)料分批培育的特點(diǎn)；4.基因工程菌培育過(guò)程及特點(diǎn)。㈣思考題利用基因工程菌生產(chǎn)，有什么優(yōu)勢(shì)？常用的宿主菌有哪些？基因工程菌生產(chǎn)有哪些特點(diǎn)？重組菌基因不穩(wěn)定性的緣由有哪些？基因工程菌培育過(guò)程中為什么質(zhì)粒會(huì)喪失？基因工程菌高效表達(dá)的障礙是什么？重組菌與傳統(tǒng)微生物在產(chǎn)物表達(dá)上有什么區(qū)分？試分析分批培育、連續(xù)培育、補(bǔ)料分批培育的特點(diǎn)。第九章工業(yè)發(fā)酵過(guò)程實(shí)例〔2學(xué)時(shí)〕㈠教學(xué)的根本要求把握相關(guān)的概念；2.把握檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)工藝；3.把握抗生素發(fā)酵的生產(chǎn)工藝。㈡教學(xué)具體內(nèi)容檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)〔1學(xué)時(shí)〕抗生素的發(fā)酵生產(chǎn)〔1學(xué)時(shí)〕㈢教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.相關(guān)的概念；2.檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)工藝；3.抗生素發(fā)酵的生產(chǎn)工藝。㈣思考題查閱資料，了解國(guó)內(nèi)外的有機(jī)酸的進(jìn)展?fàn)顩r；早節(jié)早節(jié)內(nèi)容緒論學(xué)時(shí)備注2其次章第三章菌種選育42第四章第五章微生物培育基發(fā)酵過(guò)程動(dòng)力學(xué)概論4AVc第八早酵過(guò)程的工藝把握214第七章發(fā)酵生產(chǎn)的污染及其防治2第八章生物反響動(dòng)力學(xué)及過(guò)程分析第八章生物反響動(dòng)力學(xué)及過(guò)程分析2第九章工業(yè)發(fā)酵過(guò)程實(shí)例2總學(xué)時(shí)34本課程以授課為主，教學(xué)方法承受多媒體教學(xué)、爭(zhēng)論等多種方式進(jìn)展。考核方式本課程的考核方式為考試。成績(jī)?cè)u(píng)定成績(jī)?cè)u(píng)定承受百分制。本課程成績(jī)承受期末考試與尋常成績(jī)相結(jié)合的方式進(jìn)行綜70%