发酵工艺学课程教学大纲

发酵工艺学课程教学大纲

（适用于：制药工程专业）

一、课程基本情况

课程代码10021013课程类别专业限选课

学时数72学分4

理论学时54实验学时18

开课系部生物与制药工程学院先修课程微生物学、制药工程原理与设备

使用教材（按作者、

韩德全《微生物发酵工艺学原理》化学工业出版社，2013.5

教材名称、出版社、

出版年月顺序填写）

1.潘力主编，食品发酵工程，化学工业出版社，2006

教学参考资料

2.谢梅英，别智鑫主编，发酵技术，化学工业出版社，2010

（按作者、参考

资料名称、出版者、3.熊宗贵主编，发酵工艺原理，中国医药科技出版社，2000

出版年月顺序填写；4.陶兴无，发酵工艺与设备，化学工业出版社，第1版(2011年8

填写的教学参考月8日)

资料应不少于三种）

二、课程教学目的

通过本课程的教学，要求学生系统掌握发酵的基本理论、基本知识和基本技能，建立较

深刻的微生物学观点，形成科学的思维方式，同时要求学生能了解发酵行业主流产品的新工

艺、新技术，突出实用性及先进性。通过理论教学和实验实训相结合，可巩固学生课堂所学

理论知识，从而提高学生分析问题、解决问题以及实际动手能力。进而使学生比较全面了解

我国发酵行业现状及发展前景，掌握必备的发酵基本技术，为从事发酵产品的生产、科研工

作奠定坚实的基础。

三、教学方法与手段

本门课程采用灵活多样的授课方式。讲课；讨论；互动式教学；实验教学；作业；问答

式和书面解答并用。通过各种渠道随时了解学生对教学的意见和要求，不断改进教学方法和

教学手段以提高教学质量。

四、课程的重点、难点

重点：发酵代谢调控的基本原理与方法、发酵工程中的灭菌操作。

难点：发酵过程优化和工艺控制、发酵产物的常用提取分离方法、工业微生物的育种与

种子制备、工业生产用培养基。

-1-

五、课程教学内容及教学环节安排

课程教学环节学时分配表（五号宋体，加黑）

章讲课习题课讨论课实验其他合计

第一章绪论22

第二章发酵代谢调控的基本原理

44

与方法

第三章工业微生物的育种与种子

628

制备

第四章工业生产用培养基628

第五章发酵工程中的灭菌操作628

第六章发酵设备简介426

第七章发酵过程优化和工艺控制8412

第八章通气和搅拌44

第九章发酵产物的常用提取分离

10616

方法

第十章发酵产品生产简介44

合计541872

第一章绪论

【知识点提示】

了解微生物发酵基本概念、现在、发展趋势，掌握微生物发酵特征。

【教学要求】

了解：微生物发酵的基本概念、微生物发酵技术的发展历史、微生物发酵的产品种类、

我国微生物发酵工业的现状和今后发展趋向。

理解：微生物发酵的特征与发酵方式。

掌握：微生物发酵的特征、微生物发酵方式。

【重、难点提示】

重点：微生物工业发酵的基本过程及产物类型。

难点：微生物发酵方式。

第一节微生物发酵的基本概念

一、微生物发酵的含义

二、微生物工业发酵的基本过程及产物类型

第二节微生物发酵技术的发展历史

一、对发酵本质的认识过程

二、微生物发酵技术发展的不同阶段

第三节微生物发酵的产品种类

第四节微生物发酵的特征与发酵方式

一、微生物发酵的特征

二、微生物发酵方式

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第五节我国微生物发酵工业的现状和今后发展趋向

一、我国微生物发酵工业的现状

二、我国微生物发酵工业的发展趋势

第二章发酵代谢调控的基本原理与方法

【知识点提示】

理解和掌握微生物初级代谢产物调节机制、微生物发酵代谢控制的基本方法、微生物发

酵动力学等。

【教学要求】

了解：微生物发酵动力学分类。

理解：微生物细胞的代谢调节机制、微生物细胞的次级代谢调节机制。

掌握：微生物发酵代谢控制的基本方法、微生物发酵动力学。

【重、难点提示】

重点：发酵方法、连续培养。

难点：分批培养发酵动力学。

第一节概述

第二节微生物细胞的代谢调节机制

一、微生物初级代谢产物调节机制

二、微生物细胞的次级代谢调节机制

第三节微生物发酵代谢控制的基本方法

一、遗传学方法

二、生物化学方法

第四节微生物发酵动力学

一、微生物发酵动力学分类

二、发酵方法

三、分批培养发酵动力学

四、连续培养

第三章工业微生物的育种与种子制备

【知识点提示】

理解和掌握工业微生物的保藏、工业微生物育种、生产用种子制备等。

【教学要求】

了解：世界主要菌物菌种保藏机构。

理解：工业微生物育种。

掌握：生产用微生物的分离、菌种保藏、生产用种子制备。

【重、难点提示】

重点：种子的制备过程。

难点：分离纯化、种子质量的控制。

第一节生产用微生物的分离

一、生物样品的采集

二、样品中微生物的富集培养

三、分离纯化

四、利用菌体性质进行初步筛选

第二节工业微生物的保藏

-3-

一、菌种保藏概述

二、世界主要菌物菌种保藏机构

三、工业微生物菌种的保藏方法

四、菌种退化的防止

第三节工业微生物育种

一、诱变育种的筛选方法及策略

二、微生物诱变育种

三、原生质体融合育种

四、基因工程育种

第四节生产用种子制备

一、基本概念

二、菌种扩大培养的目的及作为种子的准则

三、种子的制备过程

四、种子质量的控制

五、种子染菌的原因以及预防

第四章工业生产用培养基

【知识点提示】

理解培养基的种类选择以及重点掌握培养基质量的影响因素和常见问题及其处理手

段。

【教学要求】

了解：培养基的组成,培养基的成分。

理解：培养基的种类与选择。

掌握：培养基质量的影响因素,常见问题及其处理手段。

【重、难点提示】

重点：培养基质量的影响因素。

难点：常见问题及其处理手段。

第一节概述

一、培养基的组成

二、培养基质量的影响因素

三、常见问题及其处理手段

第二节培养基的成分

一、碳源物质

二、氮源物质

三、生长因子

四、无机盐及微量元素

五、前体

六、促进剂和抑制剂

七、水分

第三节培养基的种类与选择

一、培养基的种类

二、培养基的设计

三、淀粉水解糖的制备

第五章发酵工程中的灭菌操作

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【知识点提示】

了解和掌握发酵工程中灭菌常见方法、培养基与发酵设备的灭菌、空气的除菌。

【教学要求】

了解：灭菌常见方法。

理解：湿热灭菌的基本原理，发酵使用的净化空气标准。

掌握：培养基与发酵设备的灭菌，空气的除菌。

【重、难点提示】

重点：培养基与发酵设备的灭菌，空气的除菌。

难点：培养基与发酵设备的灭菌。

第一节灭菌常见方法

一、化学灭菌

二、射线灭菌

三、干热灭菌

四、湿热灭菌

五、过滤除菌

第二节培养基与发酵设备的灭菌

一、湿热灭菌的基本原理

二、培养基的灭菌

三、发酵设备的灭菌

第三节空气的除菌

一、发酵使用的净化空气标准

二、空气净化的方法

三、过滤除菌的介质材料

四、空气净化的一般工艺流程

五、几种较典型空气净化流程介绍

六、无菌空气的检查

第六章发酵设备简介

【知识点提示】

了解和掌握机械搅拌通风发酵罐的结构、基本参数以及了解塔型发酵罐、气升式发酵罐、

自吸式发酵罐、通风固相发酵设备、厌氧发酵设备。

【教学要求】

了解：机械搅拌通风发酵罐的结构，其他各种微生物发酵设备。

理解：机械搅拌通风发酵罐的基本参数。

掌握：机械搅拌通风发酵罐的使用方法。

【重、难点提示】

重点：机械搅拌通风发酵罐的结构。

难点：机械搅拌通风发酵罐的基本参数。

第一节机械搅拌通风发酵罐的结构

一、罐体

二、搅拌器和挡板

三、空气分布器

四、消泡装置

第二节机械搅拌通风发酵罐的基本参数

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第三节其他各种微生物发酵设备

一、塔型发酵罐

二、气升式发酵罐

三、自吸式发酵罐

四、通风固相发酵设备

五、厌氧发酵设备

第七章发酵过程优化和工艺控制

【知识点提示】

了解和掌握发酵参数的测定和生物传感器及其他化学因子在线分析技术，重点掌握发酵

参数的影响与控制，发酵终点的判断。

【教学要求】

了解：发酵参数的测定和生物传感器。

理解：其他化学因子在线分析技术。

掌握：发酵参数的影响与控制，发酵终点的判断。

【重、难点提示】

重点：发酵参数的影响与控制，发酵终点的判断。

难点：发酵参数的影响与控制，发酵终点的判断。

第一节概述

第二节发酵参数的测定和生物传感器

一、发酵参数的测定

二、对用于发酵过程检测的传感器要求

三、生物传感器的类型和结构原理

第三节温度对发酵的影响及其控制

一、温度对发酵的影响

二、影响发酵温度变化的因素

三、温度的控制

第四节pH值对发酵的影响及其控制

一、pH值对发酵的影响

二、发酵过程pH值的变化

三、发酵pH值的确定和控制

第五节溶解氧对发酵的影响及其控制

一、溶解氧对发酵的影响

二、发酵过程中溶解氧的变化

三、溶解氧浓度的控制

第六节CO2对发酵的影响及其控制

一、CO2对发酵的影响

二、CO2浓度的控制

三、发酵罐内氧气和二氧化碳分压的测量

第七节泡沫对发酵的影响及其控制

一、泡沫的形成及其对发酵的影响

二、泡沫的消除

第八节菌体浓度对发酵的影响及其控制

一、菌体浓度对发酵的影响

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二、菌体浓度的控制

三、菌体浓度的检测

第九节基质浓度对发酵的影响及其控制

一、基质浓度对发酵的影响

二、碳源对发酵的影响及控制

三、氮源的种类和浓度的影响和控制

四、磷酸盐浓度的影响和控制

五、补料控制

六、发酵罐基质(葡萄糖等）浓度的在线测量

第十节其他化学因子在线分析技术

一、hplc在线测量物质浓度

二、引流分析与控制

第十一节发酵终点的判断

一、经济因素

二、产品质量因素

三、特殊因素

第八章通气和搅拌

【知识点提示】

了解和掌握发酵工程对氧的要求、氧的供给方法、klα的测定以及发酵罐及各种因子对

klα的影响。

【教学要求】

了解：发酵工程对氧的要求。

理解：氧的供给。

掌握：klα的测定,发酵罐及各种因子对klα的影响。

【重、难点提示】

重点：klα的测定,发酵罐及各种因子对klα的影响。

难点：发酵罐及各种因子对klα的影响。

第一节概述

第二节发酵工程对氧的要求

一、微生物需氧量与呼吸代谢的关系

二、微生物的临界溶解氧浓度

三、比生长速率、比耗氧速率与氧浓度的关系

第三节氧的供给

一、氧的溶解特性与影响微生物需氧因素

二、传氧速率方程

第四节klα的测定

一、亚硫酸盐氧化法

二、极谱法

三、溶氧电极法

第五节发酵罐及各种因子对klα的影响

一、搅拌

二、空气流速

三、空气分布管形式和发酵罐结构

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四、氧分压

五、罐内醪液高度

六、罐容

七、发酵醪液性质

八、温度

九、有机物质和表面活性剂

十、离子强度

十一、氧载体

第九章发酵产物的常用提取分离方法

【知识点提示】

了解和掌握发酵产品提取和精制工艺方法。

【教学要求】

了解：提取与精制过程的一般工艺流程，发酵产物提取精制工艺设计原则。

理解：发酵液的初步分离。

掌握：过滤与膜分离技术、沉淀技术、离心分离技术、菌体的破碎、吸附分离技术、萃

取分离技术、结晶分离技术。

【重、难点提示】

重点：过滤与膜分离技术、沉淀技术、离心分离技术、菌体的破碎、吸附分离技术、萃

取分离技术、结晶分离技术。

难点：过滤与膜分离技术、沉淀技术、萃取分离技术、结晶分离技术。

第一节概述

一、提取与精制过程的一般工艺流程

二、发酵产物提取精制工艺设计原则

第二节发酵液的初步分离

一、改善发酵液的过滤特性

二、去除发酵液中的杂蛋白

三、去除发酵液中的高价无机离子

第三节沉淀技术

一、盐析法

二、有机溶剂沉淀法

三、等电点沉淀法

四、选择性变性沉淀

五、生成盐类复合物的沉淀

六、亲和沉淀

第四节过滤与膜分离技术

一、一般过滤设备的选择

二、膜分离技术

第五节离心分离技术

一、离心分离因数和沉降速度

二、离心机的选择

第六节菌体的破碎

一、珠磨法

二、高速匀浆法

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三、超声破碎法

四、酶溶法

五、化学渗透法

六、微波加热法

七、其他方法

第七节吸附分离技术

一、吸附的类型

二、常用吸附剂

第八节萃取分离技术

一、溶剂萃取

二、双水相萃取

三、超临界流体萃取

第九节结晶分离技术

一、结晶的基本过程

二、影响结晶过程的因素

第十节干燥

第十章发酵产品生产简介

【知识点提示】

了解和掌握氨基酸类产品的发酵及抗生素和核苷类物质的生产。

【教学要求】

了解：有机酸发酵，其他产品发酵。

理解：酒精发酵。

掌握：氨基酸发酵，核苷类物质发酵，抗生素发酵。

【重、难点提示】

重点：氨基酸发酵，核苷类物质发酵，抗生素发酵。

难点：核苷类物质发酵。

第一节氨基酸发酵