《發(fā)酵工程》理論課教學大綱(供四年制本科生物工程專業(yè)使用)

PAGE《發(fā)酵工程》理論教學大綱(供四年制本科生物工程專業(yè)使用)I前言發(fā)酵工程是生物學各專業(yè)本科生的專業(yè)課。通過學習在工、農(nóng)、醫(yī)等方面的應用及發(fā)酵工藝的控制、發(fā)酵產(chǎn)物的提取、生產(chǎn)設備的結(jié)構(gòu)，了解該學科的發(fā)展前沿、熱點和問題，使學生牢固掌握發(fā)酵工程的基本理論和基礎知識，為學生今后的學習及工作實踐打下寬厚的基礎。本大綱適用于四年制本科生物工程專業(yè)使用?，F(xiàn)將大綱使用中有關問題說明如下：一為了使教師和學生更好地掌握教材，大綱每一章節(jié)均由教學目的、教學要求和教學內(nèi)容三部分組成。教學目的注明教學目標，教學要求分掌握、熟悉和了解三個級別，教學內(nèi)容與教學要求級別對應，并統(tǒng)一標示（核心內(nèi)容即知識點以下劃實線，重點內(nèi)容以下劃虛線，一般內(nèi)容不標示）便于學生重點學習。二教師在保證大綱核心內(nèi)容的前提下，可根據(jù)不同教學手段，講授重點內(nèi)容和介紹一般內(nèi)容。三總教學參考學時數(shù)：40學時，其中理論課36學時，實驗課（參觀）4學時。理論與實驗學時之比為9:1。四教材：《微生物工程》，科學出版社出版，曹軍衛(wèi)主編，第二版，2007年3月。Ⅱ正文第1章微生物工程概論一教學目的學習微生物工程的發(fā)展簡史及其應用，發(fā)酵的一般過程。二教學要求（一）了解微生物工程的發(fā)展簡史。（二）熟悉微生物工程的應用。（三）掌握發(fā)酵的一般過程三教學內(nèi)容（一）微生物工程的發(fā)展簡史。（二）微生物工程的應用（三）發(fā)酵的一般過程第2章生產(chǎn)菌種的來源一教學目的學習生產(chǎn)菌種的來源、分離方法。二教學要求（一）掌握生產(chǎn)菌種的分離方法。（二）掌握抗生素產(chǎn)生菌的分離。（三）掌握氨基酸產(chǎn)生菌的分離。三教學內(nèi)容（一）生物物質(zhì)產(chǎn)生菌的篩選過程。（二）菌種的分離。第3章微生物的代謝調(diào)節(jié)與代謝工程一教學目的通過本章的學習，學習初級代謝與次級代謝的概念、特點及二者的關系；微生物代謝的類型及關系；微生物代謝自我調(diào)節(jié)的方法及代謝調(diào)控方法；代謝工程的定義及方法。二教學要求（一）了解微生物的代謝類型及關系。（二）掌握初級代謝與次級代謝的概念、特點及二者的關系。（三）掌握酶促調(diào)節(jié)的方式和機理。（四）掌握分支生物合成途徑的調(diào)節(jié)方式。（五）熟悉能荷調(diào)節(jié)。（六）掌握代謝調(diào)控方法。（七）了解代謝工程。三教學內(nèi)容（一）微生物的代謝類型和自我調(diào)節(jié)（二）酶促調(diào)節(jié)的方式：酶活性調(diào)節(jié)、酶合成的調(diào)節(jié)（三）分支生物合成途徑的調(diào)節(jié)：同工酶調(diào)節(jié)、協(xié)同反饋調(diào)節(jié)、累加反饋調(diào)節(jié)、增效反饋調(diào)節(jié)、順序反饋調(diào)節(jié)、聯(lián)合激活或抑制調(diào)節(jié)、酶的共價修飾。（四）能荷調(diào)節(jié)：能荷的定義、能荷調(diào)節(jié)。（五）代謝調(diào)控：控制發(fā)酵條件、改變細胞透性、改變菌種遺傳特性。（六）次級代謝與次級代謝調(diào)節(jié)：初級代謝與次級代謝的定義、區(qū)別，次級代謝的調(diào)節(jié)類型（七）代謝工程第4章優(yōu)良菌種選育一教學目的學習高產(chǎn)菌種的選育方法。二教學要求（一）掌握自然選育、誘變選育、原生質(zhì)體融合技術。（二）了解雜交育種、基因工程技術。三教學內(nèi)容（一）遺傳的物質(zhì)基礎。（二）自然選育：定義、引起原因、結(jié)果、篩選步驟。（三）誘變選育：原理、誘變劑的種類、誘變步驟、誘變成功的關鍵、突變菌株的篩選方法。（四）雜交育種。（五）原生質(zhì)體融合技術：優(yōu)越性、原生質(zhì)體融合步驟、應用。（六）基因工程技術。第5章菌種保藏的原理和方法一教學目的學習菌種保藏的原理和方法。二教學要求（一）掌握菌種保藏的原理和方法。（二）了解菌種保藏機構(gòu)。三教學內(nèi)容（一）菌種保藏的原理。（二）菌種保藏的方法：斜面保藏法和穿刺保藏法、沙土管干燥保藏法、真空冷凍干燥保藏法、液氮保藏法、懸液保藏法、低溫保藏法。（三）保藏機構(gòu)及菌種的衰退與復壯。第6章發(fā)酵工藝控制一教學目的學習溫度、酸堿度、二氧化碳、泡沫、氧氣對發(fā)酵過程的影響及其控制。二教學要求（一）掌握溫度、酸堿度、二氧化碳、泡沫、氧氣對發(fā)酵過程的影響及其控制。三教學內(nèi)容（一）溫度對發(fā)酵的影響及其調(diào)節(jié)控制：溫度對發(fā)酵的影響、影響發(fā)酵溫度的因素、發(fā)酵熱的測定、最適溫度的選擇與發(fā)酵溫度的控制。（二）pH值對發(fā)酵的影響及控制：pH值對發(fā)酵的影響、影響pH值的因素、最適pH值的選擇與調(diào)節(jié)。（三）氧對發(fā)酵的影響控制：氧的傳遞和傳質(zhì)方程、影響微生物對氧需求的因素、影響供氧的因素、影響推動力的因素、液相體積氧傳遞系數(shù)的測定。（四）泡沫對發(fā)酵的影響與控制：產(chǎn)生泡沫的原因、泡沫對發(fā)酵的危害、泡沫的消長規(guī)律、泡沫的控制方法。（五）二氧化碳對發(fā)酵的影響與控制：二氧化碳的來源、二氧化碳對發(fā)酵的影響、二氧化碳濃度的控制。第7章發(fā)酵過程的參數(shù)檢測和自動控制一教學目的學習發(fā)酵過程中的參數(shù)檢測和自動控制。二教學要求(一）掌握發(fā)酵過程的參數(shù)檢測。（二）掌握發(fā)酵過程中的自動控制系統(tǒng)。三教學內(nèi)容（一）發(fā)酵過程的參數(shù)檢測：發(fā)酵參數(shù)的類型，發(fā)酵參數(shù)測量形式，物理參數(shù)檢測，化學參數(shù)檢測。（二）發(fā)酵過程中的自動控制：基本的自控系統(tǒng)，硬件組成。第8章微生物反應動力學一教學目的學習發(fā)酵動力學模型，分批培養(yǎng)及連續(xù)培養(yǎng)動力學。二教學要求（一）掌握發(fā)酵動力學模型類型。（二）掌握分批培養(yǎng)動力學。（三）熟悉連續(xù)培養(yǎng)動力學。三教學內(nèi)容（一）發(fā)酵類型（二）分批培養(yǎng)動力學：細胞生長動力學，基質(zhì)消耗動力學、產(chǎn)物生成動力學（三）連續(xù)培養(yǎng)動力學：優(yōu)點，單級連續(xù)培養(yǎng)，多級串聯(lián)連續(xù)培養(yǎng)。第9章微生物工程下游加工工程概論一教學目的學習下游工程的特點及基本原理及一般程序。二教學要求（一）熟悉下游工程的特點及基本原理。（二）掌握下游工程的一般程序。三教學內(nèi)容（一）微生物工程下游加工工程的特點和重要性。（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章發(fā)酵液的預處理和過濾一教學目的學習發(fā)酵液預處理的目的、雜質(zhì)的去除方法、微生物細胞的破碎方法。二教學要求（一）熟悉發(fā)酵液預處理的目的、雜質(zhì)的去除方法。（二）了解發(fā)酵液的過濾。（三）掌握微生物細胞的破碎方法。三教學內(nèi)容（一）發(fā)酵液的預處理：目的，方法。（二）發(fā)酵液的過濾。（三）微生物細胞的破碎和分離：細胞破碎方法。第11章培養(yǎng)基滅菌及滅菌設備教學目的學習滅菌的方法，培養(yǎng)基的滅菌方法及原理，培養(yǎng)基的分批滅菌過程及連續(xù)滅菌流程及設備。二教學要求（一）熟悉培養(yǎng)基的滅菌方法及原理。（二）掌握培養(yǎng)基的分批滅菌過程及連續(xù)滅菌流程及設備。三教學內(nèi)容（一）滅菌的方法。（二）培養(yǎng)基的滅菌：熱滅菌的原理，培養(yǎng)基滅菌溫度的選擇。（三）培養(yǎng)基的分批滅菌。（四）培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌：流程、設備，優(yōu)點。第12章發(fā)酵設備一教學目的學習發(fā)酵設備的類型、發(fā)酵罐的基本條件、發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)及放大方法。二教學要求（一）了解發(fā)酵設備的類型。（二）掌握機械攪拌發(fā)酵罐的基本條件、結(jié)構(gòu)。（三）了解攪拌軸功率的計算。（四）了解發(fā)酵罐的放大。（五）掌握發(fā)酵罐設計的基本原則。三教學內(nèi)容（一）機械攪拌發(fā)酵罐：原理，幾何尺寸，結(jié)構(gòu)。（二）其他類型的發(fā)酵罐。（三）攪拌軸功率的計算（四）發(fā)酵罐的放大。（五）發(fā)酵罐設計的基本原則。第13章空氣除菌設備一教學目的學習空氣除菌的方法、介質(zhì)除菌的原理、空氣除菌流程及設備。二教學要求（一）掌握空氣除菌的方法。（二）熟悉介質(zhì)除菌的原理。（三）掌握空氣除菌流程及設備。三教學內(nèi)容（一）介質(zhì)除菌的原理。（二）介質(zhì)過濾效率和過濾器計算。（三）空氣除菌設備：兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程；空氣壓縮冷卻過濾流程；高效前置過濾除菌流程。第14章產(chǎn)品純化設備一教學目的學習固液分離設備的類型、蒸發(fā)濃縮設備的類型、干燥設備的類型。二教學要求（一）掌握固液分離設備的類型、蒸發(fā)濃縮設備的類型、干燥設備的類型。三教學內(nèi)容（一）兩相分離設備：加壓過濾設備，真空過濾設備，離心設備。（二）蒸發(fā)濃縮設備。真空濃縮設備，薄膜蒸發(fā)設備。（三）干燥設備：氣流干燥設備，沸騰干燥設備，噴霧干燥設備。第15章抗生素的發(fā)酵生產(chǎn)一教學目的學習抗生素的分類、發(fā)酵工藝。二教學要求（一）了解抗生素的發(fā)展史。（二）掌握抗生素的分類。（三）掌握抗生素發(fā)酵過程。（四）熟悉青霉素的發(fā)酵工藝。三教學內(nèi)容（一）概論。（二）抗生素的分類。（三）抗生素的生產(chǎn)工藝。（四）青霉素的發(fā)酵工藝。第16章啤酒的發(fā)酵工藝一教學目的學習啤酒的分類、功效、發(fā)酵工藝。二教學要求（一）了解啤酒的分類、功效.（二）掌握啤酒發(fā)酵的主要原料。（三）掌握啤酒的發(fā)酵工藝。三教學內(nèi)容（一）啤酒的分類。（二）啤酒的功效。（三）啤酒發(fā)酵的主要原料。（四）啤酒的發(fā)酵工藝：麥芽汁的制備，發(fā)酵。III教學組織與方法一實施機構(gòu)：由基礎教學部免疫與病原生物學教研室執(zhí)行。二組織內(nèi)容：教案講義審核、集體教學備課、教學方法研究、教學手段應用。三教學方法：1采用啟發(fā)式、討論式、交換式課堂教學方式，輔助現(xiàn)代教育技術和傳統(tǒng)教學手段。核心內(nèi)容以講授為主，重點內(nèi)容以介紹為主，一般內(nèi)容以自學為主。2教學地點：校區(qū)多媒體教室，教師由免疫與病原生物學教研室委派3輔導形式：網(wǎng)絡查詢、課堂答疑、課外答疑等。四考核辦法：本課程考核采用閉卷筆試，總評成績包括期末考試成績及平時成績。IV教學時數(shù)分配表講課內(nèi)容教學手段時數(shù)第1章微生物工程概論CAI2第2章生產(chǎn)菌種的來源CAI2第3章微生物代謝調(diào)節(jié)和代謝工程CAI4第4章優(yōu)良菌種選育CAI3第5章菌種保藏原理和方法CAI1第6章發(fā)酵工藝控制CAI4第7章發(fā)酵過程的