發(fā)酵工程教學(xué)大綱

1、楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系生物技術(shù)專業(yè)發(fā)酵工程理論課程教學(xué)大綱一、 課程根本信息課程代碼：031106009課程中文名稱：發(fā)酵工程課程英文名稱：Fermentation Engineering 課程性質(zhì)：共同學(xué)科課程 選修使用專業(yè)：生物技術(shù)、葡萄酒專業(yè)開課學(xué)期：第 6 學(xué)期總學(xué)時(shí)：36 總學(xué)分：2預(yù)修課程：無機(jī)及分機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、微生物、分子生物學(xué)、生物化學(xué)課程簡介： 本課程是生物技術(shù)專業(yè)的必修課。課程系統(tǒng)講授發(fā)酵工程根本概念、根本理論和分析方法，主要內(nèi)容包括：工業(yè)微生物菌種選育、工業(yè)發(fā)酵培育基設(shè)計(jì)、發(fā)酵工業(yè)無 菌技術(shù)、種子擴(kuò)大培育、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)、氧的供需、發(fā)酵生理及其過程把握、發(fā)酵罐的放大

2、與設(shè)計(jì)、基因工程菌發(fā)酵、發(fā)酵產(chǎn)品的提取與精制、發(fā)酵工業(yè)清潔生產(chǎn)、發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)、發(fā)酵經(jīng)濟(jì)學(xué)、發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)原理與技術(shù)應(yīng)用，以及發(fā)酵工程在現(xiàn)代生物化工中的應(yīng)用等方面。教材建議：余龍江，發(fā)酵工程原理與技術(shù)應(yīng)用，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2022 年。參考書：李艷主編，發(fā)酵工程原理與技術(shù)，高等教育出版社，2022 年。李艷，發(fā)酵工業(yè)概論，中國輕工業(yè)出版社，2022 年。姚汝華，微生物工程工藝原理，華南理工大學(xué)出版社，2022 年。熊宗貴，發(fā)酵工藝原理，中國醫(yī)藥科技出版社，2022 年。毛忠貴，生物工業(yè)下游技術(shù)，中國輕工業(yè)出版社，2022 年。梅樂和等，生化生產(chǎn)工藝學(xué)，科學(xué)出版社，2022 年。俞俊棠等，生物

3、工藝學(xué)，華東化工大學(xué)出版社，1992 年。賀小賢，生物工藝原理，化學(xué)工業(yè)出版社，2022 年。二、課程性質(zhì)、目的及總體教學(xué)要求課程的根本特性：發(fā)酵工程具有涉及領(lǐng)域?qū)?、涵蓋范圍廣、根底性強(qiáng)的特點(diǎn)，就其學(xué)科 性質(zhì)而言它又是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在微生物學(xué)、生物化學(xué) 等課程的根底上，系統(tǒng)的把握發(fā)酵工程的根本理論、根本學(xué)問和根本技能，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)的進(jìn)展。本教學(xué)大綱以國家教委對(duì)生物學(xué)科本科專業(yè)人才的根本培育規(guī)格和教學(xué)要求為指導(dǎo)，以我院2022 年教學(xué)打算的要求，學(xué)生的學(xué)問構(gòu)造水平，各學(xué)科教學(xué)內(nèi)容之間的穿插

4、重復(fù)性及專業(yè)后續(xù)課開設(shè)的實(shí)際狀況為依據(jù)，以 “發(fā)酵工程原理與技術(shù)”教材為藍(lán)本，對(duì)發(fā)酵工程爭辯內(nèi)容進(jìn)展闡述課程的教學(xué)目的：要求學(xué)生能了解現(xiàn)代發(fā)酵工程理論和技術(shù)的進(jìn)展。了解和把握運(yùn)用微生物發(fā)酵生產(chǎn)工藝過程的根本原理和方法，了解和把握發(fā)酵過程的規(guī)律及不同發(fā)酵操作方式的特點(diǎn)和應(yīng)用，了解和把握不同類型的生物反響器工作原理，懂得如何應(yīng)用這些根本理論去分析和解決生產(chǎn)過程中的具體問題，改造原有生產(chǎn)過程使其更符合客觀規(guī)律，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過程的優(yōu)化，提高生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。其目的是幫助學(xué)生從科學(xué)本質(zhì)上理解和生疏產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中科學(xué)技術(shù)的普遍性和特別性，強(qiáng)化理論根底，同時(shí)進(jìn)一步拓寬學(xué)問面，為學(xué)生將來走上工作崗位后

5、的科學(xué)爭辯、技術(shù)開發(fā)和工程應(yīng)用打好理論根底。課程的總體教學(xué)要求：本課程教學(xué)內(nèi)容以根本學(xué)問、根本理論、根本原理和根本觀點(diǎn)為 主，同時(shí)考慮到生物技術(shù)專業(yè)為理科學(xué)生，工程學(xué)問比較缺少，我們主要重點(diǎn)表達(dá)發(fā)酵工業(yè) 菌種、發(fā)酵工業(yè)培育基設(shè)計(jì)、發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)、發(fā)酵工業(yè)的種子制備、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)、發(fā)酵工業(yè)中氧的供需及發(fā)酵過程把握等發(fā)酵工程的核心理論局部，而涉及到工程技術(shù)等方面的 內(nèi)容主要是作為簡述性的表達(dá)。在應(yīng)用本大綱進(jìn)展教學(xué)時(shí)，應(yīng)保證大綱規(guī)定的根本內(nèi)容，而對(duì)課時(shí)安排、教學(xué)方式等則可依據(jù)具體狀況機(jī)敏把握，進(jìn)展適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。承受多媒體等現(xiàn)代化教學(xué)手段關(guān)心教學(xué)，豐富教學(xué)內(nèi)容，力爭圖文并茂。通過啟發(fā)式、提問式等機(jī)敏多

6、樣的教學(xué)方法，聯(lián)系生活實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高課堂教學(xué)效果。三、章節(jié)教學(xué)內(nèi)容與要求第一章 緒論2 學(xué)時(shí)發(fā)酵工程的定義及其與其他相關(guān)學(xué)科的關(guān)系什么是發(fā)酵工程發(fā)酵工程與其他相關(guān)學(xué)科的關(guān)系發(fā)酵工程的進(jìn)展史發(fā)酵本質(zhì)的生疏過程發(fā)酵工程技術(shù)的進(jìn)展史發(fā)酵工業(yè)的特點(diǎn)及其爭辯范疇發(fā)酵工業(yè)的特點(diǎn)發(fā)酵工業(yè)的范圍工業(yè)發(fā)酵的類型與工藝流程工業(yè)發(fā)酵的類型發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程發(fā)酵工程在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用醫(yī)藥工業(yè)食品工業(yè)能源工業(yè)化學(xué)工業(yè)冶金工業(yè)農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)發(fā)酵工程的應(yīng)用前景說明和要求：1、要求：生疏發(fā)酵工程的一般概念；了解發(fā)酵工業(yè)的范圍、特點(diǎn)、進(jìn)展歷程及進(jìn)展趨勢；把握發(fā)酵工程生產(chǎn)的一般工藝過程。了解現(xiàn)代發(fā)酵工程與生物技術(shù)的關(guān)系。

7、2、重點(diǎn)：發(fā)酵工程的一般概念；發(fā)酵工程生產(chǎn)的一般工藝過程。3、難點(diǎn)：發(fā)酵工程生產(chǎn)的一般工藝過程。其次章 發(fā)酵工業(yè)菌種發(fā)酵工業(yè)菌種概述細(xì)菌放線菌酵母菌霉菌未培育微生物發(fā)酵工業(yè)菌種的分別篩選樣品的采集樣品的預(yù)處理富集培育菌種分別菌種初篩和復(fù)篩發(fā)酵工業(yè)菌種鑒定經(jīng)典的分類鑒定方法現(xiàn)代分類鑒定方法將菌種直接送到權(quán)威鑒定機(jī)構(gòu)鑒定發(fā)酵工業(yè)菌種改進(jìn)菌種代謝生理與分子生物學(xué)常規(guī)育種細(xì)胞工程育種基于代謝調(diào)整的育種技術(shù)基因工程育種蛋白質(zhì)工程育種代謝工程育種組合生物合成育種反向生物工程育種發(fā)酵工業(yè)菌種保藏菌種變民及退化機(jī)理菌種保藏技術(shù)說明和要求：1、要求：了解發(fā)酵工業(yè)常用的微生物菌種及要求；生疏發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的分

8、別和選育工作并把握分別和育種的原理和技術(shù)；生疏發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的衰退的緣由、復(fù)壯的 措施和保藏的方法。2、重點(diǎn)：工業(yè)常用的微生物菌種及要求；微生物的篩選分別方法；工業(yè)微生物的改進(jìn)方法；微生物菌種的保存方法。3、難點(diǎn)：微生物的篩選分別方法；工業(yè)微生物的改進(jìn)方法。第三章 發(fā)酵工業(yè)培育基設(shè)計(jì)發(fā)酵工業(yè)培育基的根本要求發(fā)酵工業(yè)培育基的成分及來源碳源氮源無機(jī)鹽及微量元素水生長調(diào)整物質(zhì)微生物的培育基類型斜面培育基種子培育基發(fā)酵培育基發(fā)酵培育基的設(shè)計(jì)原理與優(yōu)化方法發(fā)酵培育基的設(shè)計(jì)原理發(fā)酵培育基的優(yōu)化方法說明和要求：1、要求：了解培育基養(yǎng)分成分的來源和配制培育基的根本原則；了解發(fā)酵生產(chǎn)培育基的組成成份及其在發(fā)

9、酵中的作用；把握培育基的設(shè)計(jì)常用方法。2、重點(diǎn)：工業(yè)發(fā)酵用培育基的要求；配制培育基的根本原則；培育基的構(gòu)成；培育基各組分的作用；培育基的設(shè)計(jì)。3、難點(diǎn)：培育基的設(shè)計(jì)。第四章 發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)發(fā)酵工業(yè)的無菌處理發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略污染的危害雜菌污染的防治發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)發(fā)酵培育基及設(shè)備管道滅菌濕熱滅菌原理分批滅菌連續(xù)滅菌發(fā)酵培育基及設(shè)備管道滅菌技術(shù)空氣除菌空氣除菌方法空氣過濾除菌空氣預(yù)處理空氣預(yù)處理流程設(shè)計(jì)空氣過濾介質(zhì)提高過濾除菌效率的措施說明和要求：1、要求：了解的滅菌的原理及方法；把握微生物熱死動(dòng)力學(xué)；把握影響滅菌效果的因素及把握方法。了解無菌空氣的制備方法；把握空氣介質(zhì)過濾除菌的工藝

10、過程。把握染菌對(duì) 不同發(fā)酵過程的影響，染菌發(fā)生的不同時(shí)間對(duì)發(fā)酵的影響；生疏染菌的檢查和推斷；把握發(fā) 酵染菌緣由分析及其防治。2、重點(diǎn)：微生物熱死動(dòng)力學(xué)；影響滅菌效果的因素及把握方法；空氣介質(zhì)過濾除菌的工藝過程；染菌對(duì)不同發(fā)酵過程的影響，染菌發(fā)生的不同時(shí)間對(duì)發(fā)酵的影響；發(fā)酵染菌緣由 分析及其防治。3、難點(diǎn)：微生物熱死動(dòng)力學(xué)；空氣介質(zhì)過濾除菌的工藝過程；染菌對(duì)不同發(fā)酵過程的影響，染菌發(fā)生的不同時(shí)間對(duì)發(fā)酵的影響；發(fā)酵染菌緣由分析及其防治。第五章 發(fā)酵工業(yè)的種子制備種子制備原理與技術(shù)優(yōu)良種子應(yīng)具備的條件種子質(zhì)量的推斷方法種子制備種齡與接種量影響種子質(zhì)量的因素種子質(zhì)量的把握措施菌種穩(wěn)定性檢查適宜的生長環(huán)

11、境種子無雜菌檢查種子制備的放大原理與技術(shù)細(xì)菌發(fā)酵時(shí)的種子擴(kuò)大培育酵母發(fā)酵時(shí)的種子擴(kuò)大培育絲狀真菌發(fā)酵的種子擴(kuò)大培育放線菌發(fā)酵時(shí)的種子擴(kuò)大培育說明和要求：1、要求：把握種子擴(kuò)大培育的任務(wù)，制備的過程；生疏種子培育和種子質(zhì)量的把握。2、重點(diǎn)：種子擴(kuò)大培育的任務(wù)及制備的過程；種子質(zhì)量的把握。3、難點(diǎn)：種子擴(kuò)大培育的任務(wù)及制備的過程。第六章 發(fā)酵動(dòng)力學(xué)分批發(fā)酵動(dòng)力學(xué)微生物生長動(dòng)力學(xué)底物消耗動(dòng)力學(xué)代謝產(chǎn)物的合成與微生物生長的動(dòng)力學(xué)關(guān)系分批發(fā)酵的優(yōu)缺點(diǎn)連續(xù)發(fā)酵動(dòng)力學(xué)單級(jí)連續(xù)發(fā)酵多級(jí)連續(xù)發(fā)酵連續(xù)培育在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用連續(xù)培育中存在的問題分批補(bǔ)料發(fā)酵及其動(dòng)力學(xué)分批補(bǔ)料發(fā)酵動(dòng)力學(xué)分批補(bǔ)料發(fā)酵的應(yīng)用說明和要求：1

12、、要求：了解微生物反響模式和發(fā)酵的方法，了解分批培育、補(bǔ)料分批培育和連續(xù)培育的概念及特點(diǎn)；把握分批培育過程的根本動(dòng)力學(xué)方程。了解連續(xù)培育動(dòng)力學(xué)方程。2、重點(diǎn)：微生物反響模式和發(fā)酵的方法；分批培育過程的根本動(dòng)力學(xué)方程。3、難點(diǎn)：分批培育過程的根本動(dòng)力學(xué)方程。第七章 發(fā)酵過程把握發(fā)酵過程把握概述發(fā)酵過程的參數(shù)檢測發(fā)酵過程的代謝調(diào)控溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其把握影響發(fā)酵溫度的因素溫度對(duì)微生物生長的影響溫度對(duì)基質(zhì)消耗的影響溫度對(duì)產(chǎn)物合成的影響最適溫度的選擇7.3pH 對(duì)發(fā)酵的影響及其把握發(fā)酵過程中pH 變化的規(guī)律最適pH 的選擇7.3.3pH 的調(diào)控策略溶解氧對(duì)發(fā)酵的影響及其把握溶解氧變化的規(guī)律溶解氧在發(fā)酵

13、過程把握中的重要作用影響溶解氧的主要因素與把握方法溶解氧把握對(duì)發(fā)酵的影響7.5C02 和呼吸商對(duì)發(fā)酵的影響及其把握C02 對(duì)發(fā)酵的影響呼吸商與發(fā)酵的關(guān)系基質(zhì)濃度對(duì)發(fā)酵的影響及其把握通氣攪拌對(duì)發(fā)酵的影響及其把握泡沫對(duì)發(fā)酵的影響及其把握泡沫的產(chǎn)生及其影響發(fā)酵過程中泡沫的消長規(guī)律泡沫的把握高密度發(fā)酵及過程把握高密度發(fā)酵高密度發(fā)酵的策略高密度發(fā)酵技術(shù)高密度發(fā)酵存在的問題發(fā)酵終點(diǎn)的檢測與把握發(fā)酵終點(diǎn)的推斷菌體自溶的監(jiān)測影響自溶的因素說明和要求：1、要求：了解發(fā)酵過程的主要把握參數(shù)及代謝的變化規(guī)律；把握溫度、pH 值、溶解氧濃度、菌體濃度、基質(zhì)濃度、補(bǔ)料和泡沫的影響及其把握方法。把握發(fā)酵終點(diǎn)的推斷。2、重

14、點(diǎn)：溫度、pH、DO、CO 、補(bǔ)料和泡沫等對(duì)發(fā)酵的影響及把握；發(fā)酵終點(diǎn)的推斷。23、難點(diǎn)：溫度、pH、DO、CO 、補(bǔ)料和泡沫等對(duì)發(fā)酵的影響及把握。2第八章 基因工程菌發(fā)酵基因工程菌發(fā)酵動(dòng)力學(xué)基因工程菌的發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型分類基因工程菌培育過程的動(dòng)力學(xué)模型基因工程菌的不穩(wěn)定性及對(duì)策基因工程菌不穩(wěn)定性的表現(xiàn)基因工程菌不穩(wěn)定的緣由及對(duì)策說明和要求：1、要求：了解基因工程菌發(fā)酵技術(shù)；把握基因工程菌的不穩(wěn)定性。2、重點(diǎn)：基因工程菌發(fā)酵技術(shù)；基因工程菌的不穩(wěn)定性。3、難點(diǎn)：基因工程菌的不穩(wěn)定性。第十二章 發(fā)酵工業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)清潔生產(chǎn)的概念及主要內(nèi)容清潔生產(chǎn)的定義清潔生產(chǎn)技術(shù)的主要爭辯內(nèi)容清潔生產(chǎn)與末端治理的

15、比較發(fā)酵行業(yè)開展清潔生產(chǎn)的重要意義和必要性實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的有效途徑強(qiáng)化內(nèi)部治理工藝技術(shù)改革與創(chuàng)實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)廢棄資源的綜合利用說明和要求：1、要求：把握清潔生產(chǎn)的概念和實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的途徑。了解清潔生產(chǎn)技術(shù)的主要爭辯內(nèi)容及開展清潔生產(chǎn)的重要意義和必要性。2、重點(diǎn)：清潔生產(chǎn)的概念和實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的途徑。3、難點(diǎn)：清潔生產(chǎn)的途徑。第十三章 發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)概述發(fā)酵工廠根本建設(shè)程序和設(shè)計(jì)工作的根本內(nèi)容發(fā)酵工廠廠址選擇和總圖布置發(fā)酵工藝流程設(shè)計(jì)物料衡算與設(shè)備選型發(fā)酵車間設(shè)備布置與管道設(shè)計(jì)發(fā)酵工業(yè)“三廢“處理及其工廠化設(shè)計(jì)說明和要求：1、要求：了解發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)的程序和各步工作的根本內(nèi)容；了解發(fā)酵工業(yè)“三廢“處理及其

16、工廠化設(shè)計(jì)；把握發(fā)酵工藝流程設(shè)計(jì)及發(fā)酵工廠根本建設(shè)程序。2、重點(diǎn)：發(fā)酵工藝流程設(shè)計(jì)，發(fā)酵工廠根本建設(shè)程序。3、難點(diǎn)： 發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)的根本內(nèi)容。第十四章發(fā)酵經(jīng)濟(jì)學(xué)概述影響發(fā)酵產(chǎn)品本錢的主要因素菌株選育對(duì)發(fā)酵本錢的影響發(fā)酵培育根本錢分析無菌空氣與通氣攪拌本錢分析動(dòng)力費(fèi)的本錢分析發(fā)酵工藝中不同培育方式的本錢比照分析發(fā)酵產(chǎn)品分別純化的本錢分析發(fā)酵規(guī)模的本錢分析市場經(jīng)濟(jì)信息分析及治理技術(shù)發(fā)酵過程的經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)說明和要求：1、要求：了解發(fā)酵經(jīng)濟(jì)學(xué)根本內(nèi)容，把握成功發(fā)酵過程的根本條件；生疏影響生產(chǎn)本錢的因素及其把握方法；了解發(fā)酵過程的經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)。2、重點(diǎn)：成功發(fā)酵過程的根本條件； 影響生產(chǎn)本錢的因素及其把握方法；發(fā)酵過程的經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)。3、難點(diǎn)：影響生產(chǎn)本錢的因素及其把握方法。第十五章 發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)原理與技術(shù)應(yīng)用醇酮類產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn)酒精發(fā)酵菌種酒精發(fā)酵的原料和工藝流程氨基酸類產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn)淀粉水解糖的制備菌種擴(kuò)大培育谷氨酸分批發(fā)酵谷氨酸提取抗生素發(fā)酵生產(chǎn)抗生素的生產(chǎn)工藝青霉素發(fā)酵生產(chǎn)過程及其關(guān)鍵技術(shù)青霉素的提取和精制酶制劑的發(fā)酵生產(chǎn)酶制劑的應(yīng)用酶制劑的生產(chǎn)15.7.3-淀粉酶的生產(chǎn)多糖類產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn)說明和要求：1、要求：了解各種發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)工