《发酵工程》课程教学大纲

第页《发酵工程》课程教学大纲课程编号：20911404总学时数：48总学分数：3课程性质：专业必修课适用专业：生物技术一、课程的任务和基本要求：本课程为生物技术专业本科生必修课程。生物工程包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、发酵工程（包括微生物工程）等领域。在生物技术领域里，由于微生物技术的高速发展和对其他生物技术发展的重要影响，所以一直处于领先地位，并且还将在相当长的时期内处于领先地位。本课程的任务为在微生物工程领域内将理科的有关知识与必要的工程技术知识有机地结合起来，在微生物学领域里给学生传授比较专业的理论知识，在工程技术领域里，使理科学生能够掌握基本的计算和设计工艺流程的原理和方法。二、基本内容和要求：第一部分微生物工程原理第一部分微生物工程原理包括8章，目的是介绍微生物工程的上游工艺原理。要求学生掌握生产菌种的分离、优良菌种的选育、菌种保藏、微生物的代谢调节和代谢工程、培养基配制、发酵工艺控制、微生物反应动力学等的原理和方法。1微生物工程概论1.1微生物工程的发展简史1.2微生物工程的应用2生产菌种的来源2.1生物物质产生菌的筛选2.2菌种的分离3微生物的代谢调节和代谢工程3.1微生物的代谢类型和自我调节3.2酶活性调节3.3酶合成的调节3.4分支生物合成途径的调节3.5能荷调节3.6代谢调控3.7次级代谢与次级代谢调节3.8代谢工程4优良菌种选育4.1自然选育4.2诱变选育5菌种保藏的原理和方法5.1斜面保藏法和穿刺保藏法5.2沙土管干燥保藏法5.3真空冷冻干燥保藏法5.4液氮保藏法5.5悬液保藏法5.6低温保藏法6培养基6.1培养基的成分6.2营养物质的调节6.3培养基的类型7发酵工艺控制7.1温度对发酵的影响及其调节控制7.2pH值对发酵的影响及控制7.3氧对发酵的影响7.4泡沫对发酵的影响与控制8微生物反应动力学8.1发酵类型8.2分批培养动力学8.3连续培养动力学第二部分微生物工程下游加工工程第二部分微生物工程下游加工工程包括8章，主要介绍微生物工程产品的分离纯化技术原理和方法。要求学生了解发酵液的预处理和过滤、沉淀法、溶剂萃取法、双水相萃取法、吸附法、离子交换法、结晶法等分离纯化方法在微生物工程产品上的应用。9微生物工程下游加工工程概论9.1微生物工程下游加工工程的特点和重要性9.2微生物工程下游加工工程的基本原理9.3微生物工程下游加工工程的一般程序10发酵液的预处理和过滤10.1发酵液的预处理10.2发酵液的过滤10.3微生物细胞的破碎和分离11沉淀法11.1盐析法11.2等电点沉淀法11.3有机溶剂沉淀法11.4非离子型聚合物沉淀法11.5聚电解质沉淀法12溶剂萃取法12.1溶剂萃取的原理12.2有机溶剂的选择12.3影响水相溶质溶解度的因素12.4乳化与去乳化12.5萃取方法和理论得率计算13双水相萃取法13.1水相体系13.2分配理论13.3影响物质分配的因素13.4双水相萃取技术的应用13.5双水相萃取技术的发展14吸附法14.1吸附过程的基础理论14.2吸附类型14.3影响吸附的因素14.4大网格聚合物吸附剂15离子交换法15.1离子交换树脂的分类15.2离子交换树脂的命名法15.3离子交换树脂的物理化学性能测定15.4离子交换过程的机理15.5树脂的选择和操作条件控制16结晶法16.1晶体的一般性质16.2生物物质形成晶体的条件16.3结晶的方法第三部分微生物工程生产设备第三部分微生物工程生产设备包括4章，目的是介绍常用的生产设备的结构、设计方法、动量、质量、热量传递计算方法等。要求学生了解灭菌设备、发酵设备。17灭菌设备17.1灭菌的方法17.2培养基的灭菌17.3培养基的分批灭菌17.4培养基的连续灭菌18发酵设备18.1机械搅拌发酵罐18.2其他类型的发酵罐18.3搅拌轴功率的计算18.4发酵罐的放大19空气除菌设备19.1介质除菌的原理19.2介质过滤效率和过滤器计算19.3空气除菌设备20产品纯化设备20.1两相分离设备20.2蒸发浓缩设备20.3干燥设备三、实践环节和要求：无四、教学时数分配：理论：48实验：上机：其它：教学内容学时分配教学内容学时分配1微生物工程概论211沉淀法22生产菌种的来源212溶剂萃取法23菌种选育213双水相萃取法14菌种保藏的原理和方法214吸附法15微生物的代谢调节和代谢工程515离子交换法36培养基316结晶法17发酵工艺控制717灭菌设备48微生物反应动力学618发酵设备29微生物工程下游加工工程概论119空气除菌设备选修10发酵液的预处理和过滤220产品纯化设备选修合计48五、其它项目：无六、有关说明：1、教学和考核方式：本课程为考查课，考核方式为开卷或者闭卷。考核成绩构成：期末40％＋平时60％2、习题：注重基本理论、基本概念的理解，通过练习，提高学生对课堂教学内容的把握，进一步提高分析问题和解决问题的能力。3、能力培养要求：了解和掌握微生物工程的基本原理、工艺操作及设备。4、与其它课程和教学环节的联系：先修课程和教学环节：微生物学、物理化学、分析化学后续课程和教学环节：基因工程、生化工程、生化分离工程、发酵工艺与设备平行开设课程和教学环节：化工原理、生物化学5、教材和主要参考书目：（1）教材：曹军卫、马辉文编.微生物工程