《微生物工程》课程教学大纲

微生物工程Microbiologyengineer【课程编号】BZ27219【课程类别】专业基础课【学分数】3【先修课程】生物化学微生物学【学时数】46【适用专业】生物技术一、教学目的、任务本课程为生物技术专业本科生指定选修课程。生物技术包括基因工程、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、课程教学的基本要求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,发酵过程的参数检测和自动控制,微生物反应动力学等的原理和方法。三、教学内容和学时分配（必备项）（一）绪论2学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：一、微生物工程的特征二、微生物工程发展简史三、国内外微生物工业的概况及发展趋向教学要求：熟悉微生物工程的一般概念，了解微生物工程发展简史及微生物工程在各领域的应用。其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：（二）第一章菌种与菌种的扩大培养4学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：第一节微生物工业用菌种一、微生物工业对菌种的要求二、常用的工业微生物三、工业微生物菌种的选育四、菌种保藏及防止菌种退化的措施第二节菌种的扩大培养一、菌种扩大培养的方法二、菌种的培养类型三、影响种子质量的主要因素教学要求：了解微生物工业常用菌种，掌握菌种的选育、种子扩大培养的方法其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：（三）第二章培养基的配制与灭菌6学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：第一节培养基的原料一、培养基的营养成分二、培养基的类型三、发酵培养基的选择四、原料转化及其意义第二节淀粉水解糖的制备第三节糖蜜的前处理第四节前体物质与促进剂第五节培养基灭菌一、灭菌的原理和方法二、湿热灭菌原理及影响因素三、培养基的分批灭菌四、培养基的连续灭菌教学要求：了解培养基成分及类型、掌握灭菌的原理和方法其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：（四）第三章厌气发酵机制3学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：第一节糖酵解特点及调控一、糖酵解途径特点二、糖酵解途径的调控第二节酒精发酵机制第三节甘油发酵机制第四节乳酸发酵机制教学要求：结合三种厌氧发酵过程，了解厌气发酵机制其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：（五）第四章柠檬酸及谷氨酸发酵机制6学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：第一节柠檬酸发酵机制一、柠檬酸生物合成途径二、柠檬酸生物合成的代谢调控第二节谷氨酸发酵机制一、谷氨酸生物合成途径二、柠檬酸生物合成的代谢调控三、细胞膜通透性控制教学要求：了解TCA循环途径及调控，两种好氧发酵调控特点其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：（六）第五章生物反应动力学9学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：第一节发酵过程物质平衡一、碳平衡二、ATP循环及氮平衡第二节分批培养动力学一、分批培养中细胞的生长二、分批培养中基质的消耗三、产物的生成第三节连续培养一、单级连续培养二、多级连续培养三、进行细胞回流的单级连续培养四、不同种细胞的混合连续培养五、连续培养的应用第四节补料分批培养教学要求：了解并掌握发酵类型，理解不同培养动力学方法其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：（七）第六章发酵供氧6学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：第一节细胞对氧的要求及溶氧控制第二节氧的传质理论一、氧传递的途径与传质阻力二、双膜理论三、氧传递的传质方程第三节影响供氧的因素一、影响推动力的因素二、影响气液比表面积的因素三、影响液膜传递系数KL的因素第四节溶解氧、摄氧率和KLa测定方法一、溶解氧的测定二、摄氧率的测定三、KLa的测定第五节空气的除菌一、空气除菌的要求和方法二、空气过滤除菌流程三、空气的预处理四、空气过滤除菌原理和介质教学要求：掌握氧传递的双膜理论、影响供氧的因素，了解空气除菌的原理及工艺流程其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：（七）第六章发酵过程的控制2学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：第一节温度控制第二节pH控制第三节泡沫控制第四节二氧化碳与呼吸商教学要求：了解发酵过程温度、pH等重要参数的控制其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：（八）第七章发酵染菌及其防治6学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：第一节发酵染菌的分析一、染菌的检查、判断二、发酵染菌原因三、发酵染菌的分析第二节染菌对发酵的影响第三节杂菌染菌的挽救第四节杂菌染菌的途径及防治一、种子带菌及其防治二、空气带菌及其防治三、设备渗漏或“死角”造成的染菌及其防治四、培养基灭菌不彻底导致的染菌第五节噬菌体染菌及其防治教学要求：了解并掌握杂菌污染的原因及防治方法其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：（九）第八章发酵产品的提取与精制4学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：第一节发酵液的预处理一、预处理的目的与要求二、预处理的方法第二节提取方法及其选择依据一、提取方法：离子交换树脂法、膜分离法、沉淀法、溶媒萃取法、吸附发法等二、选择提取方法的依据第三节常用的几种精制方法一、浓缩二、结晶三、干燥四、蒸馏教学要求：了解发酵工业下游工程常用的单元操作及其原理其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：四、教学重点、难点及教学方法（必备项）本课程的重点有发酵的调控机制；发酵动力学；发酵供氧。难点包括批式补料发酵动力学；灭菌动力学；柠檬酸、谷氨酸发酵机制。教学方法上以课堂理论教学为主。五、考核方式及成绩评定方式考核方式为考试平时成绩（根据课堂提问、到课率、作业