《發(fā)酵工程》 課程教學(xué)大綱

1、- PAGE 4 -發(fā)酵工程 課程教學(xué)大綱一、課程的基本信息課程代碼：34E01515課程名稱(chēng)：發(fā)酵工程英文名稱(chēng)：Fermentation Engineering課程類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)必修課學(xué)時(shí)分配：32賦予學(xué)分：2適應(yīng)對(duì)象：生物工程專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生考核方式：考查成績(jī)占總成績(jī)70%，平時(shí)成績(jī)占30%先修課程：生物化學(xué)、微生物學(xué)后續(xù)課程： 二、課程簡(jiǎn)介發(fā)酵工程，是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類(lèi)生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的一種新技術(shù)。發(fā)酵工程的內(nèi)容包括菌種的選育、培養(yǎng)基的配制、滅菌、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過(guò)程和產(chǎn)品的分離提純等方面。三、課程性質(zhì)與教學(xué)目的發(fā)酵工程

2、課程是生物工程專(zhuān)業(yè)的必修課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在微生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等課程的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的掌握發(fā)酵工程的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，建立較深刻的微生物學(xué)觀點(diǎn)，形成科學(xué)的思維方式。同時(shí)要求學(xué)生能了解現(xiàn)代發(fā)酵工程理論和技術(shù)的新發(fā)展。該課程目的讓學(xué)生掌握發(fā)酵工程的基本知識(shí)、基本概念和一些發(fā)酵工程的基本實(shí)驗(yàn)技能，掌握個(gè)類(lèi)型發(fā)酵在具體的生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程當(dāng)中是如何的工藝過(guò)程，并清楚如何去改進(jìn)相應(yīng)的工藝過(guò)程。加強(qiáng)微生物學(xué)和發(fā)酵工程之間的聯(lián)系，融會(huì)貫通以前學(xué)習(xí)到的知識(shí)，學(xué)會(huì)應(yīng)用到最終的實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，為畢業(yè)后從事相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。四、教學(xué)內(nèi)容與要求第一章 總 論（一）目的與要求：了解

3、發(fā)酵工程的基本歷史，掌握發(fā)酵工程的特點(diǎn)，初步認(rèn)識(shí)發(fā)酵工程代表的含義（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 發(fā)酵工程的基礎(chǔ)知識(shí)1.發(fā)酵工程概念 2.發(fā)酵過(guò)程的特點(diǎn)與分類(lèi) 3.發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)流程 4.發(fā)酵工業(yè)的歷史第二節(jié) 生物工程基礎(chǔ)知識(shí)1. 生物工程的定義和特點(diǎn)2. 生物工程的研究領(lǐng)域3. 生物工程與發(fā)酵工程的關(guān)系第一篇 工業(yè)微生物和發(fā)酵工業(yè)原料第二章 發(fā)酵工業(yè)微生物菌種制備原理和技術(shù)（一）目的與要求：掌握工業(yè)微生物的選育原則，學(xué)會(huì)各種選育方法的基本原理和操作過(guò)程，了解菌種保存的基本原理。（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的選育1. 工業(yè)微生物的特點(diǎn)2. 工業(yè)發(fā)酵常用微生物種類(lèi) 3.發(fā)酵工業(yè)菌種的分離選育 4

4、.菌種退化。復(fù)壯和保藏第二節(jié) 工業(yè)微生物菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)1. 菌種擴(kuò)大培養(yǎng)的任務(wù)2. 種子制備過(guò)程 3.發(fā)酵工業(yè)種子的培養(yǎng) 4.影響培養(yǎng)的因素和質(zhì)量控制第三節(jié) 種植培養(yǎng)基及其制備種子培養(yǎng)的培養(yǎng)基選擇與制備原則第三章 發(fā)酵工業(yè)原料及其處理（一）目的與要求：認(rèn)識(shí)發(fā)酵原料的組成，學(xué)會(huì)并掌握發(fā)酵原料的處理方法，重點(diǎn)掌握與普通微生物培養(yǎng)方法的區(qū)別，學(xué)會(huì)淀粉水解糖的幾種方法和水解流程，了解并學(xué)會(huì)發(fā)酵培養(yǎng)基的配制方法和注意事項(xiàng)。（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 發(fā)酵工業(yè)原料的種類(lèi)和成分1. 碳源2. 氮源3. 無(wú)機(jī)鹽和微量元素4. 前體物、促進(jìn)劑和抑制劑第二節(jié) 淀粉水解糖的制備1. 淀粉水解糖的方法2. 酸水解法制糖3.

5、 酶水解法制糖 第三節(jié) 發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌1. 滅菌的原理和方法2. 培養(yǎng)基和設(shè)備滅菌3. 培養(yǎng)基滅菌工藝 4. 培養(yǎng)基和設(shè)備、管路滅菌的條件第四章 無(wú)菌空氣的制備（一）目的與要求：了解空氣在工業(yè)發(fā)酵中的重要性，學(xué)會(huì)空氣滅菌時(shí)在方法和除菌介質(zhì)上的選擇，區(qū)分不同介質(zhì)對(duì)滅菌效果的影響。（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 空氣中微生物和除菌方法1. 空氣中微生物的種類(lèi)和分布2. 空氣除菌的方法和要求第二節(jié) 空氣過(guò)濾除菌的原理和過(guò)濾介質(zhì)1. 基本原理2. 過(guò)濾除菌的介質(zhì) 3. 介質(zhì)過(guò)濾效率 4. 影響過(guò)濾效率的因素 5. 提高過(guò)濾效率的措施第三節(jié) 空氣過(guò)濾除菌的工藝技術(shù)1. 對(duì)空氣過(guò)濾除菌工藝流程的要求2. 空氣的預(yù)處

6、理 3，空氣過(guò)濾除菌工藝流程第五章 氧的供需與傳遞（一）目的與要求：了解臨界氧濃度、氧的傳質(zhì)理論、影響氧傳遞的因素，重點(diǎn)掌握溶氧傳遞系數(shù)的影響因素和如何測(cè)定發(fā)酵液中的溶解氧；難點(diǎn)是氧的傳質(zhì)理論。（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 微生物細(xì)胞對(duì)氧的需求和溶解氧的控制供氧與微生物呼吸及代謝產(chǎn)物的關(guān)系微生物臨界氧濃度與控制溶解氧的意義第二節(jié) 培養(yǎng)過(guò)程中氧的傳質(zhì)理論1. 氧的傳遞途徑與傳質(zhì)阻力2. 氣體溶解過(guò)程的雙模理論第三節(jié) 溶氧傳遞系數(shù)的測(cè)定方法1. 亞硫酸鹽氧化法2. 取樣極譜法第四節(jié) 影響氧傳遞速率的主要因素1. 溶液的性質(zhì)對(duì)氧溶解度的影響2. 氣液比表面積對(duì)氧溶解度的影響 3. 影響氧傳遞系數(shù)的因素第五節(jié)

7、 發(fā)酵液中溶解氧的測(cè)定和控制1. 溶解氧連續(xù)測(cè)定的意義2. 發(fā)酵液中氧測(cè)定的方法 3. 控制發(fā)酵液中溶解氧的工藝手段第二篇 發(fā)酵工程機(jī)理與過(guò)程控制第七章發(fā)酵動(dòng)力學(xué)（一）目的與要求：掌握微生物生長(zhǎng)和發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，學(xué)會(huì)計(jì)算動(dòng)力學(xué)方程中的參數(shù)，重點(diǎn)內(nèi)容是發(fā)酵過(guò)程的質(zhì)量恒算和能量恒算，難點(diǎn)是能量恒算。（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 發(fā)酵過(guò)程的動(dòng)力學(xué)描述和分類(lèi)1. 菌體生長(zhǎng)速率2. 基質(zhì)消耗速率3. 代謝產(chǎn)物的生成速率 4. 混合生長(zhǎng)學(xué)和發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)分類(lèi)第二節(jié) 微生物反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量和能量平衡1. 微生物生長(zhǎng)代謝中的質(zhì)量恒算2. 微生物反應(yīng)過(guò)程的得率系數(shù) 3. 微生物反應(yīng)中的能量恒算第三節(jié) 微生物發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)

8、1. 分批培養(yǎng)動(dòng)力學(xué)2. 補(bǔ)料分批培養(yǎng)的動(dòng)力學(xué)3. 連續(xù)發(fā)酵動(dòng)力學(xué)第八章 發(fā)酵設(shè)備與反應(yīng)器（一）目的與要求：了解不同發(fā)酵過(guò)程需要的反應(yīng)容器，好氧、厭氧發(fā)酵罐和動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)器的基本構(gòu)造和原理，重點(diǎn)是設(shè)計(jì)反應(yīng)容器的要求。（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 反應(yīng)器分類(lèi)與設(shè)計(jì)的原則及目標(biāo)1. 反應(yīng)器的分類(lèi)2. 反應(yīng)器的設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則第二節(jié) 發(fā)酵罐厭氧發(fā)酵罐好樣發(fā)酵罐固體培養(yǎng)設(shè)備第三篇 發(fā)酵實(shí)例第九章 發(fā)酵實(shí)例的介紹（一）目的與要求：通過(guò)實(shí)際的工業(yè)發(fā)酵過(guò)程，了解利用微生物進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵的基本理論、發(fā)酵的工藝流程和產(chǎn)物提取的方法，讓學(xué)生更清晰的體會(huì)發(fā)酵的作用。（二）教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)1. 啤酒生產(chǎn)的原材料2. 啤酒生產(chǎn)的工藝流程第二節(jié) 谷氨酸鈉（味精）的發(fā)酵生產(chǎn)1. 原材料準(zhǔn)備及發(fā)酵原理2. 發(fā)酵的工藝流程3. 增強(qiáng)酶的生物合成第三節(jié) 檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸發(fā)酵的原材料和應(yīng)用用途發(fā)酵機(jī)理發(fā)酵的工藝流程注：部分章節(jié)可能可能按照當(dāng)期教學(xué)日歷適當(dāng)增刪。五、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配發(fā)酵工程教材采用李艷編寫(xiě)的發(fā)酵工程原理與技術(shù)教學(xué)內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配作業(yè)題量備注章節(jié)主要內(nèi)容講授實(shí)驗(yàn)討論小計(jì)理論課采用多媒體教學(xué)一總論22二工業(yè)發(fā)酵菌種的選育與培養(yǎng)44三發(fā)酵原料及營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)配制4152四