發(fā)酵工程教案

1、中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)食 品 學(xué) 院 教 案課程名稱：發(fā)酵工程學(xué)教材名稱：俞俊棠，唐效宣主編的生物工藝學(xué)授課對象：食品學(xué)院生物工程專業(yè)本科生05 級（共30 人）開課時間：2007 年春學(xué)期1-14 周開課地點：東校區(qū)講課學(xué)時：40 學(xué)時主講教師：劉萍，韓北忠，陳晶瑜工作單位：食品學(xué)院編寫時間：2006-2007 年第一章：緒論學(xué)時：2主要內(nèi)容：發(fā)酵工程教學(xué)目標：掌握發(fā)酵工程的基本知識；了解發(fā)酵工程的一般工藝過程和工藝發(fā)展趨勢。教學(xué)重點為：1發(fā)酵工程的概念和研究內(nèi)容2發(fā)酵工程的發(fā)展歷史和研究方法3發(fā)酵工程的主要學(xué)習(xí)方法教學(xué)難點是：1發(fā)酵工程的一般工藝過程和2發(fā)酵工程發(fā)展趨勢需要在學(xué)習(xí)中時刻做到

2、理論聯(lián)系實際主要教學(xué)方法：講解，看投影片，舉例說明，問題討論課程進展流程：1、課程導(dǎo)入（時間：5分鐘）介紹本節(jié)課程講授內(nèi)容的總體框架，以對比發(fā)酵與發(fā)酵工程的區(qū)別導(dǎo)入本節(jié)課程的第一個內(nèi)容：發(fā)酵工程定義。出示圖片：微生物與發(fā)酵工程設(shè)備圖引導(dǎo)學(xué)生觀察發(fā)酵工程在工廠中的發(fā)酵工程操作。2、課程講授（1）發(fā)酵工程定義（5分鐘）提問并討論同學(xué)們自己眼中的發(fā)酵工程，引入生化角度、傳統(tǒng)角度及現(xiàn)代工為上發(fā)酵工程的定義。（2）發(fā)酵工程組成（10分）引入發(fā)酵工程主要圖片，并分別講授什么是發(fā)酵工程上游、代謝控制和及下游工程。對發(fā)酵工程上每一步驟進行詳細解釋，使同學(xué)們從整體上了解通過發(fā)酵工程生產(chǎn)出產(chǎn)品的全過程。（2）發(fā)酵

3、工程研究內(nèi)容（10分）從整體上介紹發(fā)酵工程研究的內(nèi)容，并對每一個知識點進行講解，結(jié)合圖作分析說明。（3）發(fā)酵工程工藝流程（15分）根據(jù)流程圖每一步驟進行講解，并詳細分析每步驟間的關(guān)系，使同學(xué)們從大面上了解發(fā)酵工程主要涉及哪些操作環(huán)節(jié)。通過實物圖片與流程圖的比較，從直觀上掌握發(fā)酵工程的工藝流程。（4）發(fā)酵工程的歷史研究進展（15分）分年四次重大發(fā)酵工程的歷史變革發(fā)生的背景特點，以及與現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系，舉例目前采用不同歷史發(fā)酵生產(chǎn)手段生產(chǎn)的產(chǎn)品如：青霉素、葡萄酒、氨基酸、基因重組。（5）發(fā)酵工程的應(yīng)用（40分鐘）從整體上介紹發(fā)酵工程的應(yīng)用主要包括：以微生物細胞為產(chǎn)物；以微生物代謝產(chǎn)物為產(chǎn)品；以微

4、生物酶為產(chǎn)品；生物轉(zhuǎn)化或修飾化合物；微生物特殊機能的利用。分別介紹每個領(lǐng)域目前如何應(yīng)用發(fā)酵工程，總結(jié)發(fā)酵工程在食品工程、酶工業(yè)、氨基酸工業(yè)、有機酸工業(yè)、飼料工業(yè)、新材料開發(fā)、生物化工、環(huán)境保護方面的大致應(yīng)用現(xiàn)狀，并選擇一個例子詳細介紹利用發(fā)酵工程生產(chǎn)該產(chǎn)品的優(yōu)勢、該產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及目前該產(chǎn)品的市場份額和發(fā)展空間，激發(fā)同學(xué)們學(xué)習(xí)發(fā)酵工程的興趣。三、本節(jié)課總結(jié)：（時間：5分鐘）本節(jié)課講了4個問題，其中掌握發(fā)酵工程定義、組成及主要內(nèi)容是這節(jié)課的重點內(nèi)容，也是難點內(nèi)容，要求同學(xué)們重點掌握。學(xué)習(xí)發(fā)酵工程的內(nèi)容及應(yīng)用，將有助于激發(fā)同學(xué)們學(xué)習(xí)發(fā)酵工程的熱情，同時從整體上對發(fā)酵工程有一個概況性地了解。第二

5、章：工業(yè)微生物菌種的選育與保藏學(xué)時：4主要內(nèi)容：（1）工業(yè)菌種篩選思路、程序及注意事項；（2）培養(yǎng)分離中要解決的問題，自然界細菌、真菌、放線菌、酵母的分離方法；（3）常用工業(yè)菌種育種的方法；（4）誘變、基因轉(zhuǎn)移、基因重組的原理及操作方法；（5）不同微生物菌種保藏原理、方法及各自的應(yīng)用優(yōu)缺點。教學(xué)目標：掌握工業(yè)微生物菌種選育常用方法及過程，掌握菌種的保藏方式。教學(xué)重點為：1菌種的篩選2工業(yè)微生物的育種3不同菌種的保藏方法教學(xué)難點是：1菌種選育篩選條件（篩子）的確定2保存菌種活力的實用方法主要教學(xué)方法：講解，看投影片，舉例說明，問題討論課程進展流程：1、課程導(dǎo)入（時間：5分鐘）回顧發(fā)酵工程流程，強

6、調(diào)微生物菌種在其中的重要性，引入本章主要內(nèi)容。2、課程講授（1）工業(yè)菌種篩選思路、程序及注意事項；（45分）l 引入菌種來源的圖片，并分別講授菌種目前篩選的程度、菌種來源的方法、及各方法的優(yōu)缺點。l 出示菌種篩選方法的6個步驟的示意圖，每個步驟具體操作的原理、注意事項；針對不同菌種如放線菌、霉菌、細菌和酵母分別介紹采樣地點的選擇、采樣后的處理、菌體的增殖培養(yǎng)、涂布平板的方法及各自優(yōu)缺點的分析。l 篩選方法即常用篩選模型的用途，分別引入圖片顯示抑菌圈法、顯色法、透明圈法的使用與評判標準。（2）常用工業(yè)菌種育種的方法（80分鐘）l 從達而文的進化論引入自然突變的事實，介紹微生物育種的機理；l 分別

7、介紹傳統(tǒng)誘變育種、基因工程和原生質(zhì)體融合三種常規(guī)微生物育種的原理、引入圖片分析誘變后菌種形態(tài)特征的改變，引入流程圖分別講述常規(guī)育種方法的優(yōu)缺點及應(yīng)用范圍。（3）不同微生物菌種保藏原理、方法及各自的應(yīng)用優(yōu)缺點（70分鐘）。l 承上微生物的突變機理，引入工廠化控制菌種質(zhì)量的重要性；l 分別介紹微生物菌種保藏的5種方法的原理、操作方法、實際應(yīng)用的優(yōu)缺點。l 舉例：目前國內(nèi)外直投式酸奶菌種的生產(chǎn)菌種來源、生產(chǎn)方式、菌種保持活力方法及原理；三株口服液菌種保存活力的方法，將理論與實際聯(lián)系起來論述菌種的重要性及保存菌種活力的關(guān)鍵性。第三章：發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化學(xué)時：4主要內(nèi)容：第一節(jié) 培養(yǎng)基的選擇和確定第二節(jié)

8、 培養(yǎng)條件的確定教學(xué)目標：熟悉發(fā)酵工藝確定的參數(shù)要求，掌握發(fā)酵工廠化生產(chǎn)放大對發(fā)酵工藝不同要求。教學(xué)重點為：1.通過碳源、氮源、微量元素、生長因子的不同組合確定發(fā)酵培養(yǎng)基2.通過培養(yǎng)溫度、pH、種齡、接種量、通風、發(fā)酵時間等確定發(fā)酵條件。3.根據(jù)菌種特點掌握菌種放大工藝。教學(xué)難點是：1發(fā)酵培養(yǎng)基的確定2發(fā)酵條件的確定主要教學(xué)方法：講解，看投影片，舉例說明，問題討論課程進展流程：第一節(jié) 發(fā)酵培養(yǎng)基的確定（100分鐘）l 引入平板圖片、試管斜面圖片和三角瓶培養(yǎng)基圖片，講解培養(yǎng)基的定義。l 引入魚在魚缸里與微生物在培養(yǎng)基里的對比，講解微生物與培養(yǎng)基之間的作用關(guān)系及培養(yǎng)基成份的即時變化性。l 從培養(yǎng)基

9、對微生物的重要性引入培養(yǎng)基的組成類別，分為碳源、氮源、微量元素和生長因子，并舉例說明常用的培養(yǎng)基原料如玉米面、豆餅粉、麥芽汁，課常討論這些原料可歸為培養(yǎng)基中的哪些營養(yǎng)成份。l 發(fā)酵生產(chǎn)中的培養(yǎng)基類型：根據(jù)物理物點及培養(yǎng)目的將發(fā)酵培養(yǎng)基分為不同類型，引入圖片介紹斜面培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基的用途/特點。l 培養(yǎng)基組成物質(zhì)的營養(yǎng)與作用：講述碳素化合物在微生物體內(nèi)的作用，提問哪些原料及物質(zhì)可以作為碳源。講述氮素化合物在微生物體內(nèi)的作用，提問哪些原料及物質(zhì)可以作為氮源。講述微量元素在微生物體內(nèi)的作用，提問哪些原料及物質(zhì)可以作為微量元素。講述生長因子在微生物體內(nèi)的作用，提問哪些原料及物質(zhì)可以作為生長因子。引入正交試驗的分析方法，舉例講解正交試驗在培養(yǎng)基設(shè)計中的應(yīng)用。l 課后作業(yè)：任選一自已感興趣的發(fā)酵產(chǎn)品，綜述該產(chǎn)品發(fā)酵培養(yǎng)基的確定方法。第二節(jié) 培養(yǎng)條件的確定l 提問：微生物生長影響因素有哪些，引入微生物發(fā)酵生長條件的控制，分別講解發(fā)酵溫度、時間