發(fā)酵工程教學大綱

發(fā)酵工程（FermentationEngineering）

一、課程概況課程編號：

課程總學時：56（其中，講課：40，實驗：16）課程學分：3課程分類：開設學期：開課單位：適用專業(yè)：所需先修課：微生物學、生物化學課程負責人：韓北忠、劉萍

二、內(nèi)容簡介是工業(yè)微生物實現(xiàn)實驗室與工廠化生產(chǎn)的具體操作，方法的一部分，工程》工業(yè)化應用都具有深遠的意義。另外，通過《發(fā)酵工程》實驗及發(fā)酵工程各論的了解，不僅能夠掌握發(fā)酵工藝操作從小試到放大的具體過程及反應過程控制方法，前發(fā)酵行業(yè)的具體產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，進行指導與分析。程的基本原理，發(fā)酵工藝及過程控制方法；程各論簡介。三、教學大綱1放線菌、酵母的分離方法；常用工業(yè)菌種育種的方法；誘變、基因轉(zhuǎn)移、基因重組的原理及

必修三（2）

食品學院生物技術系生物工程、食品科學與工程

是生物工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課。是基因工程及酶工程等生物技術工業(yè)化的過程與方法。不僅掌握發(fā)酵工程原理及發(fā)酵優(yōu)化控制過程，

（1）發(fā)酵工程上游技術：菌種選育的基本理論與方法；

緒論（2學時）

工業(yè)微生物菌種的選育與保藏（由于發(fā)酵工程是整個生物技術的核心，是生物技術在生產(chǎn)實踐中應用的原理及因此，通過對《發(fā)酵而且對系統(tǒng)了解生物技術及其而且進一步了解了目對發(fā)酵生產(chǎn)能夠（3）發(fā)酵工程設備及發(fā)酵中試放大；40學時）

4學時）

2）發(fā)酵工4）發(fā)酵工《發(fā)酵工程》的學習，從理論到方法學會發(fā)酵工程這一門技術，本課程主要內(nèi)容為：（（、課堂講授部分教學內(nèi)容與要求（第一章本章要點：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。第二章工業(yè)菌種篩選思路、程序及注意事項；培養(yǎng)分離中要解決的問題，自然界細菌、真菌、操作方法；不同微生物菌種保藏原理、方法及各自的應用優(yōu)缺點。本章重點了解工業(yè)微生物菌種選育常用方法及過程，掌握菌種的保藏方式。

第三章發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化（4學時）

不同營養(yǎng)因素對微生物生長及代謝的影響，不同用途培養(yǎng)基的確定依據(jù)和方法；不同培養(yǎng)條件對微生物生長及代謝的影響，發(fā)酵條件的確定方法；發(fā)酵終點的判斷原理及方法；工業(yè)微生物菌種培養(yǎng)的類型、主要培養(yǎng)方法及擴大的特點。本章重點掌握發(fā)酵工藝的基本原理，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。

第四章發(fā)酵機制（4學時）

微生物的能量及物質(zhì)代謝及微生物合成與分解代謝對發(fā)酵目標產(chǎn)物的影響；微生物的代謝調(diào)節(jié)調(diào)控與發(fā)酵生產(chǎn)。本章重點了解微生物代謝的機理，掌握調(diào)節(jié)代謝的常規(guī)方法。

第五章發(fā)酵工程動力學（4學時）

微生物反應過程的主要特征、微生物反應動力學的描述方法，研究發(fā)酵動力學的步驟與方法；發(fā)酵動力學分類、各類特點及在發(fā)酵工業(yè)中的應用；分批發(fā)酵、補料發(fā)酵及連續(xù)發(fā)酵動力學、特點。本章重點掌握發(fā)酵過程中優(yōu)化控制的理論和方法。

第六章發(fā)酵工程單元操作（4學時）

滅菌的方法及各方法的原理及其操作控制；空氣凈化原理，空氣除菌方法及發(fā)酵生產(chǎn)過程中制備無菌空氣的流程。微生物細胞對氧的需求，對微生物供氧的傳遞過程，增加溶氧的措施及溶氧異常分析。本章重點熟悉發(fā)酵工藝的控制過程，掌握發(fā)酵流程的具體操作方法。

第七章發(fā)酵生產(chǎn)的設備（6學時）

嫌氣發(fā)酵設備種類，設計要求及操作要點；通風發(fā)酵罐種類、結(jié)構(gòu)組成、工作原理及操作、控制；發(fā)酵反應器的設計和自動控制。本章重點了解發(fā)酵罐的組成及操作，并掌握發(fā)酵罐設計的方法。

第八章發(fā)酵中試的比擬放大（2學時）

發(fā)酵中試比擬放大的原理，內(nèi)容及計算依據(jù)；中試放大的設備要求；比擬放大的基本方法。本章重點掌握發(fā)酵中試放大的理論依據(jù)及方法

第九章發(fā)酵工程各論（10學時）

酒精生產(chǎn)工藝學、氨基酸生產(chǎn)工藝學、抗生素生產(chǎn)工藝學、微生物酶制劑生產(chǎn)工藝、污水生化處理技術。對每個工藝介紹概況、工藝操作要點、對產(chǎn)物影響的主要因素及控制，產(chǎn)物分離提純主要方法，工藝發(fā)展趨勢。本章重點了解目前發(fā)酵行業(yè)中各種工藝的具體操作過程。

2、實驗、實習部分教學內(nèi)容與要求（共16學時）

（1）特定產(chǎn)物工業(yè)生產(chǎn)菌種的篩選4學時目的：加深對發(fā)酵工程上游技術中菌種選育的認識；學會常規(guī)選種和育種的方法，樹立科學認真仔細的態(tài)度，培養(yǎng)科研協(xié)作精神。

內(nèi)容簡介：根據(jù)一定的生產(chǎn)目的如抗生素或酶類的生產(chǎn)，建立不同的篩選模型，并從特定的樣品如土壤中篩選出高產(chǎn)適宜的菌株。

要求：全班每個同學都要親自動手，以目標產(chǎn)物從土壤中分離高產(chǎn)菌株，每人寫1份研究報告。

（2）搖床培養(yǎng)確定菌體培養(yǎng)和營養(yǎng)條件4學時

目的：掌握微生物斜面培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基及發(fā)酵培養(yǎng)基確定方法，學會對已確定菌種確定實驗室發(fā)酵工藝。內(nèi)容簡介：發(fā)酵的工藝參數(shù)。要求：全班分成養(yǎng)條件，每組交（3）小型發(fā)酵罐中進行產(chǎn)品的分批發(fā)酵目的：掌握發(fā)酵罐的操作方法，發(fā)解在罐上進行工藝放大的發(fā)酵過程。內(nèi)容簡介：菌種在罐上的分批發(fā)酵過程。掌握目前發(fā)酵行業(yè)基礎罐上發(fā)酵方法和操作流程。要求：全班分成時間的基質(zhì)消耗、產(chǎn)物形成及細胞生長的變化，每組交究報告。

（4）流加發(fā)酵動力學研究目的：加深對微生物培養(yǎng)方法的認識，了解流加發(fā)酵過程控制方法。內(nèi)容簡介：添加，觀察菌體生長和產(chǎn)物形成及菌種代謝之間的關系，式。

要求：全班分成基質(zhì)消耗、產(chǎn)物形成及細胞生長的變化，每組交說明

為使學生既能發(fā)揮主觀能動性，個人作業(yè)及試驗出勤、動手能力等占

3、教材及主要參考書教材：俞俊棠，唐效宣主要參考書：（1）李艷（2）曹軍衛(wèi)篩選微生物最適生長及產(chǎn)物形成的營養(yǎng)條件和培養(yǎng)條件，

5組，1份實驗記錄，每人寫在搖床確定工藝條件的基礎上，5組，在分批發(fā)酵工藝的基礎上，5組，

.生物工藝學

.發(fā)酵工業(yè)概論,馬輝文.1份研究報告。4學時進行小型發(fā)酵罐的放大研究，學時

進行不同營養(yǎng)物質(zhì)在不同時間和不同濃度的又具有科研協(xié)作精神，60%。

.華東化工學院出版社.中國輕工業(yè)出版社.科學出版社確定特定產(chǎn)物研究確定菌種發(fā)酵最適培養(yǎng)基及培

同時監(jiān)測

各組分別測定發(fā)酵過程中每隔一段1份實驗記錄，每人寫1份研

以獲得最佳的發(fā)酵代謝調(diào)控方各組分別測定1種流加發(fā)酵程序?qū)Ψ輰嶒炗涗�，每人�?份研究報告。暫定考核成績中小組記錄占40%，.1991..1999..201*.

每個同學都要親自動手，

每個同學都要親自動手，4每個同學都要親自動手，1微生物工程（3）P.F.斯坦伯里,A惠特克.發(fā)酵工藝學原理.中國醫(yī)藥科技出版社.1992.（4）賀小賢.生物工藝原理.化學工業(yè)出版社.201*.

（5）尹光琳,戰(zhàn)立克,趙根楠.發(fā)酵工業(yè)全書.中國醫(yī)藥科技出版社.1992.

4、習題作業(yè)安排

各章均有1-2個習題，要求學生獨立完成。

四、教學大綱說明

1、教學目的與課程的性質(zhì)和任務通過對《發(fā)酵工程》的學習，可以使學生進一步系統(tǒng)了解發(fā)酵工程從培養(yǎng)基配制到發(fā)酵罐生產(chǎn)，直至產(chǎn)品分離等一系列的操作原理及過程。由于發(fā)酵工程是整個生物技術的核心，是工業(yè)微生物實現(xiàn)實驗室與工廠化生產(chǎn)的具體操作，是生物技術在生產(chǎn)實踐中應用的原理及方法的一部分，術工業(yè)化的過程與方法。因此，通過對《發(fā)酵工程》的學習，不僅掌握發(fā)酵工程原理及發(fā)酵優(yōu)化控制過程，而且對系統(tǒng)了解生物技術及其工業(yè)化應用都具有深遠的意義。另外，通過《發(fā)酵工程》實驗及發(fā)酵工程各論的了解，不僅能夠掌握發(fā)酵工藝操作從小試到放大的具體過程及反應過程控制方法，產(chǎn)工藝，從理論到方法學會發(fā)酵工程這一門技術，對發(fā)酵生產(chǎn)能夠進行指導與分析。

2、課程主要內(nèi)容、重點及深度課程重點為發(fā)酵機制、程動力學與發(fā)酵工藝控制為本課程難點。

3、教學要求與主要環(huán)節(jié)掌握發(fā)酵工程的基本原理，發(fā)酵反應器的操作、方法和流程，了解從小試到放大所需測定參數(shù)及過程控制方法。的原理與流程。

相關課程有生物反應工程、應用微生物學，生物分離技術。

1、本課程以授課為主，教學方法采用多媒體教學、討論等多種方式進行。2、本課程考核方式：開卷或閉卷考試。

執(zhí)筆人：劉萍審定人：

而且進一步了解了目前發(fā)酵行業(yè)的具體產(chǎn)品生

發(fā)酵工程動力學、發(fā)酵工藝控制和發(fā)酵生產(chǎn)的設備，

熟悉發(fā)酵工藝及過程控制方法，明晰發(fā)酵產(chǎn)品的提取精制過程。,韓北忠是基因工程及酶工程等生物技

其中發(fā)酵工了解從實驗室操作到工廠化掌握發(fā)酵工藝操作的基本熟悉現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品201*年3月制定

控制及設計，

擴展閱讀：發(fā)酵工程教學大綱

《發(fā)酵工程》理論教學大綱

一、課程說明

課程編號：

學時：64學分數(shù)：4適用專業(yè)：生物技術及應用課程類型：必修課

先修課程：生物化學、微生物學二、課程教學目的與要求：

《發(fā)酵工程》課程是生物技術專業(yè)的必修課。通過本課程的學習，使學生在生物化學、微生物學等課程的基礎上，系統(tǒng)的掌握發(fā)酵工程的基本理論、基本知識和基本技能，建立較深刻的微生物學觀點，形成科學的思維方式。同時要求學生能了解現(xiàn)代發(fā)酵工程理論和技術的新發(fā)展。

三、課程教學基本內(nèi)容及學時分配第一章緒論（2學時）

知識點：發(fā)酵工程的概念；發(fā)酵工程的發(fā)展簡史；發(fā)酵工程的基本內(nèi)容；發(fā)酵工程的后處理。

重點：發(fā)酵的概念；發(fā)酵工程簡史；發(fā)酵工程的應用。難點：發(fā)酵工程的一般過程。

學生掌握要點：發(fā)酵工程的發(fā)展史中四個時代和發(fā)酵工程應用領域。第二章工業(yè)發(fā)酵菌種的選育（4學時）

知識點：菌種的來源；發(fā)酵高產(chǎn)菌種選育；菌種退化和菌種保藏。重點：微生物選擇性分離；自然選育和誘變育種。難點：誘變育種的方法。

學生掌握要點：自然選育和誘變育種技術。第三章工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基（2課時）知識點：發(fā)酵營養(yǎng)基質(zhì)的組成；工業(yè)發(fā)酵中營養(yǎng)基質(zhì)的種類；工業(yè)發(fā)酵中營養(yǎng)基質(zhì)的選擇；工業(yè)發(fā)酵中營養(yǎng)基質(zhì)的配制方法。

重點：掌握工業(yè)發(fā)酵用培養(yǎng)基的要求、培養(yǎng)基的構(gòu)成以及培養(yǎng)基各組分的作用；掌握影響培養(yǎng)基質(zhì)量的因素及控制措施；熟悉淀粉糖的制備原理、方法和工藝過程。難點：影響培養(yǎng)基質(zhì)量的因素及控制措施；淀粉糖的制備原理、方法和工藝過程。第四章工業(yè)發(fā)酵過程滅菌（4課時）

知識點：常用的滅菌方法；培養(yǎng)基與發(fā)酵設備的滅菌；空氣除菌。

重點：掌握微生物熱死動力學；掌握影響滅菌效果的因素及控制方法；重點掌握分批滅菌和連續(xù)滅菌的工藝過程及操作要點；掌握空氣介質(zhì)過濾除菌的工藝過程。難點：無菌空氣的制備方法和要點。

學生掌握要點：分批滅菌和連續(xù)滅菌的工藝過程及操作要點；無菌空氣的制備方法和要點。

第五章種子擴大培養(yǎng)（2課時）

知識點：種子制備工藝，影響種子質(zhì)量的因素

重點：影響種子質(zhì)量的因素，工業(yè)發(fā)酵種子擴大培養(yǎng)的工藝過程及操作要點。難點：影響種子質(zhì)量的因素。

學生掌握要點：影響種子質(zhì)量的因素，工業(yè)發(fā)酵種子擴大培養(yǎng)的工藝過程及操作要點。第六章發(fā)酵罐及其附屬設備（4課時）

知識點：需氧發(fā)酵罐，嫌氣發(fā)酵罐，表面培養(yǎng)設備，發(fā)酵設備的清洗與檢修，發(fā)酵罐選型注意事項。

重點：理解氣升式發(fā)酵罐、自吸式發(fā)酵罐、酒精和啤酒發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點；理解表面培養(yǎng)設備類型、特點和工作原理；理解發(fā)酵罐選型注意事項；掌握通用式發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)、工作原理。

難點：理解氣升式發(fā)酵罐、自吸式發(fā)酵罐、酒精和啤酒發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點；理解表面培養(yǎng)設備類型、特點和工作原理；理解發(fā)酵罐選型注意事項。

學生掌握要點：理解氣升式發(fā)酵罐、自吸式發(fā)酵罐、酒精和啤酒發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點；理解表面培養(yǎng)設備類型、特點和工作原理；理解發(fā)酵罐選型注意事項；掌握通用式發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)、工作原理。第七章發(fā)酵工藝控制（24課時）知識點：工業(yè)發(fā)酵的主要類型；營養(yǎng)基質(zhì)和菌體濃度的影響及其控制；溶解氧濃度對發(fā)酵的影響及控制；pH的影響及其控制；溫度的影響及其控制；二氧化碳對發(fā)酵的影響及控制；泡沫的影響和控制；發(fā)酵異�，F(xiàn)象及染菌分析；染菌對發(fā)酵的影響及防治；發(fā)酵終點的判斷；發(fā)酵的過程的自動控制。

重點：發(fā)酵條件的影響及其控制；泡沫對發(fā)酵的影響及其控制；發(fā)酵終點的判斷與自溶的監(jiān)測；發(fā)酵染菌的分析、染菌污染的途徑和防止染菌。

難點：溫度對微生物細胞的生長和發(fā)酵代謝產(chǎn)物的影響，發(fā)酵過程溫度的控制，發(fā)酵過程中pH值的控制，發(fā)酵過程中泡沫的影響和消除；發(fā)酵染菌的分析、染菌污染的途徑和防止染菌。

學生掌握內(nèi)容：發(fā)酵過程溫度的控制，發(fā)酵過程中pH值的控制，發(fā)酵過程中泡沫的影響和消除。

第八章發(fā)酵工程在現(xiàn)代生物技術中的應用（2課時）知識點：基因工程菌發(fā)酵，動植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)。

重點：理解基因工程的一般過程和主要步驟；理解動植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)過程和主要步驟；掌握工程菌發(fā)酵的過程控制的基本理論知識。

難點:理解基因工程的一般過程和主要步驟；掌握工程菌發(fā)酵的過程控制的基本理論知識。

第九章發(fā)酵工程應用實例（16課時）

知識點：抗生素、氨基酸、有機酸、酶制劑、維生素生產(chǎn)工藝；基因工程藥物發(fā)酵工藝；微生物轉(zhuǎn)化工藝；酒精發(fā)酵工藝。重點:理解各種產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn)工藝。難點:各種產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn)工藝。第十章發(fā)酵工業(yè)與環(huán)境保護（2課時）

知識點：發(fā)酵工業(yè)三廢處理原理，發(fā)酵工業(yè)三廢處理技術。

重點:理解衡量廢水污染的常用指標，理解發(fā)酵廢液綜合利用以及各種生物法處理的原理；理解廢液的常見生物處理技術。

難點:理解發(fā)酵廢液綜合利用以及各種生物法處理的原理；理解廢液的常見生物處理技術。

第十一章發(fā)酵成本的構(gòu)成及控制（2課時）知識點：發(fā)酵成本的構(gòu)成，影響發(fā)酵成本的因素，發(fā)酵過程的經(jīng)濟學評價。重點:影響發(fā)酵成本的因素，發(fā)酵過程的經(jīng)濟學評價。難點:影響發(fā)酵成本的因素，發(fā)酵過程的經(jīng)濟學評價。四、教材：

劉冬，張學仁.《發(fā)酵工程》.高等教育出版社五、主要參考書目：

[1]俞俊棠，唐孝宣.《生物工藝學》.華東化工學院出版社，1991年（上），1992年（下）。[2]韋革宏著.《發(fā)酵工程》.科學出版社，201*年2月第一版.六、成績評定：

平時成績30～40%，期終考試60～70%

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