发酵工程-课程教学大纲

《发酵工程》课程教学大纲

一、课程基本信息

1.课程代码：120019

2.课程名称：发酵工程

3.学时/学分：34学时/2学分

4.开课系（部）、教研室：生命科学系、生物工程教研室

5.先修课程：微生物学、物理化学、数学、化工原理

6.面向对象：生物工程、食品工程专业

二、课程性质与目标

1. 课程性质：专业方向课程。

2. 课程目标：《发酵工程》是生物工程、食品工程专业的一门专业方向课。由于发酵工程是整个生物技术的核心，是工业微生物实现实验室与工厂化生产的具体操作，是生物技术在生产实践中应用的原理及方法的一部分，是基因工程及酶工程等生物技术工业化的过程与方法。通过对《发酵工程》的学习，可以使学生进一步系统了解发酵工程从培养基配制到发酵罐生产，直至产品分离等一系列的操作原理及过程。因此，通过对《发酵工程》的学习，不仅掌握发酵工程原理及发酵优化控制过程，而且对系统了解生物技术及其工业化应用都具有深远的意义。另外，通过发酵工程各论的了解，不仅能够掌握发酵工艺操作从小试到放大的具体过程及反应过程控制方法，而且进一步了解了目前发酵行业的具体产品生产工艺，从理论到方法学会发酵工程这一门技术，对发酵生产能够进行指导与分析。

三、教学基本内容及要求

第一章绪论（2学时）

㈠教学的基本要求

1.了解发酵的概念；

2.了解微生物发酵工业的发展过程；

3.了解微生物发酵生产的地位、现状和基本工艺过程。

㈡教学具体内容

1. 发酵工程的有关概念（0.5）

2. 发酵工业的发展概况及趋势（1.5）

2.1发酵工业的发展简史

2.2 发酵工业的发展现状

2.3 发酵工业的发展趋势

3. 发酵生产的基本过程及发酵技术的应用（1）

3.1 发酵生产的主要方式

3.2 发酵生产的基本过程

3.3 发酵技术的应用

㈢教学重点和难点

1.发酵工程技术发展的各历史阶段的主要贡献；

2.发酵生产的基本过程和主要方式。

㈣思考题

1.发酵工程技术发展的各历史阶段的主要贡献？

2.发酵生产的基本过程和主要方式。

3.查阅专业期刊。

第二章菌种选育（4学时）

㈠教学的基本要求

1.熟悉工业发酵用菌的种类；

2.掌握常见的菌种选育的方法；

3.掌握对工业发酵用菌的要求；

4.掌握种子扩培的目的及典型微生物的扩培方法；

5.掌握各因素对种子质量的影响；

6.了解种子质量的标准和控制措施。

㈡教学具体内容

1. 工业发酵用菌（0.5学时）

1.1菌种类型

1.2要求

2. 菌种的选育

2.1自然选育

2.2诱变育种

2.3杂交育种

2.4DNA重组技术

2.5菌种的保藏

3. 种子制备过程（2学时）

3.1扩培原则

3.2实验室种子制备

3.3生产车间种子制备

4. 种子质量的控制（2.5学时）

4.1影响种子质量的因素

4.2种子质量标准

4.3种子质量的控制措施

㈢教学重点和难点

1.工业发酵用菌的要求；

2.种子扩培的目的及典型微生物的扩培方法；

3.各因素对种子质量的影响。

㈣思考题

1.举出几例微生物大规模表达的产品, 及其产生菌的特点。

2.对工业化菌种的要求有哪些？

3.讨论：生产抗生素的微生物能不能生产氨基酸？

4.讨论：微生物（包括动、植物）可以生产我们所需的一切产品，但是涉及到工业化生产，对于某一种特定的产品，为何只有特定的微生物才具有大量表达的潜力？

5. 从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集富集？自然界分离微生物的一般操作步骤？

6. 菌种选育分子改造的目的？

7.以目前的研究水平，土壤中能够培养的微生物大概占总数的多少？什么是16sRNA同源性分析？

8.什么叫自然选育？自然选育在工艺生产中的意义？

9.什么是正突变？什么是负突变？什么是结构类似物？

10.什么是诱变育种？常用的诱变剂有哪些？

11.什么是基因的重组？什么是基因的直接进化？二者有何区别？

12.什么是种子的扩大培养？种子扩大培养的目的与要求？种子扩大培养的一般步骤？

13.在大规模发酵的种子制备过程中，实验室阶段和生产车间阶段在培养基和培养物选择上各有何特点？

14.什么是接种量？对于细菌、放线菌及霉菌常用的接种量是多少？

15.什么时发酵级数？发酵级数对发酵有何影响，影响发酵级数的因素有哪些？

16.什么是种龄？适宜种龄确定的依据？

17.什么是接种、倒种、双种？

第三章微生物的代谢调节（2学时）

㈠教学的基本要求

1.掌握微生物的基本代谢调节；

2.掌握微生物的次级代谢的特征及合成的代谢产物；

3.了解抗生素的生物合成途径。

㈡教学具体内容

1. 基本代谢调节(0.5学时)

1.1酶活性的调节

1.2酶合成的调节

2. 代谢系统的分子控制机制(1学时)

2.1微生物次级代谢

2.2微生物次级代谢的特征

2.3次级代谢的生物合成

2.4抗生素的生物合成

3. 代谢工程(0.5学时)

㈢教学重点和难点

1.微生物的基本代谢调节；

2.微生物的次级代谢的特征及合成的代谢产物；

3.抗生素的生物合成途径。

㈣思考题

1.什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？

2.什么是前体？前体添加的方式？

3.什么是生长因子？生长因子的来源？

4.举例说明什么是产物促进剂？

第四章微生物培养基（4学时）

㈠教学的基本要求

1.掌握不同用途培养基的要求和特点；

2.掌握培养基的要求和设计方法；

3.了解工业发酵培养基配比的调整依据。

㈡教学具体内容

1. 培养基的选择（1.5学时）

1.1按微生物特点选择

1.2按生产用途选择

2. 培养基的设计和配制（2学时）

2.1培养基的基本要求

2.2培养基的设计

3. 工业发酵培养基（0.5学时）

3.1要求

3.2调整培养基配比

3.3培养基的配制

3.4培养基的灭菌

㈢教学重点和难点

1.不同用途培养基的要求和特点；

2.培养基的要求和设计方法。