09116发酵工程教学大纲

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1、发酵工程课程（09116）教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：发酵工程课程代码：09116学分与学时：4学分，76学时（理论课2.5学分，52学时；实验课1.5学分，24学时）课程性质：专业必修授课对象：生物工程二、课程教学目标与任务发酵工程是生物工程专业的一门专业必修课，发酵工程是生物技术的基础和重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节，是工业生物技术的核心。发酵工程是利用微生物的特定性状和技能，通过现代化工程技术，生产有用物质或直接应用于工业化生产的一种技术体系。通过本课程的学习，使学时掌握微生物产品生产的基本理论，能进行发酵的工艺设计和解决产品生产过程中出现的主要问题，并为从事生物新产

2、品和工艺的研究与开发打好应用的理论基础。三、学时分配课程内容与学时分配表章节内容学时分配第一章发酵工程概论8第二章微生物菌种选育4第三章发酵机制和发酵动力学10第四章发酵工业培养基及原理处理6第五章发酵工程的灭菌与空气除菌7第六章发酵条件及过程控制10第七章发酵染菌及防治7第八章现代发酵工业主要产品的工艺过程自学四、课程教学内容与基本要求发酵过程一般包括培养基制备、无菌空气供应、菌种及种子扩大培养、发酵过程及控制、发酵产品下游加工过程和发酵过程废弃物处理等几大部分。基于生物工程设备、发酵工程、生物分离工程三个组成部分集体分工和侧重点不同，发酵工程部分着重阐明、并要求学生熟练掌握培养基制备、无菌

3、空气工艺、菌种及种子扩大培养、发酵过程及控制、染菌和防治等几个单元操作的基本原理和方法，对于其它部分将在后续的课程中深入讲解。发酵过程是一门综合性很强的课程，涉及到化工原理、生物化学、微生物学、物理化学等多个学科，基础理论性和实践性均很强，要求基础理论和生产实践密切结合。因此，该课程需啊哟在理论教学的同时，配合生产见习和实验的实践环节，要求学生建立实际生产的概念，在参观实习和实验实践中巩固本课程的教学效果，培养分析问题和解决问题的能力。学生通过该课程的学习将会缩短理论与生产实践的距离，建立用理论知识分析和解决生产实际问题的概念和能力，动手能力也将有所提高。第一章 发酵工程概论教学目的：从总体上

4、让学生对发酵工程有个整体的认识。基本要求：掌握发酵工程的定义和特点及主要内容和常见的发酵类型，对发酵工程的发展历史和趋势做一般性了解。重点与难点：发酵工程的概念和主要的发酵类型。教学方法：讲授、多媒体。主要内容：第一节 发酵工程概念一、发酵的定义二、发酵工程的概念及特定三、发酵产品的类型第二节 发酵工程的发展简史一、传统发酵时期二、近代发酵时期三、现代发酵时期第三节 发酵工程的基本内容一、发酵工程的一般特征二、发酵工程菌种的特点三、发酵工程中常见的发酵罐的类型四、发酵过程的优化五、发酵工业的逐级放大第四节 发酵工程常见的主要发酵类型一、。液体发酵和固体发酵二、厌氧发酵与好氧发酵三、分批发酵和连

5、续发酵四、单一纯种发酵和混合发酵五、固定化发酵技术第二章 微生物菌种选育教学目的：掌握发酵工程应用的菌种的来源、特点、保藏及种子制备，基本要求：掌握工业微生物菌种的来源和包场，熟练掌握菌种的扩大培养。重点与难点：微生物菌种的扩大培养、种龄，接种量。教学方法：讲授、多媒体。主要内容：第一节 菌种的来源一、工业发酵常见微生物种类二、工业微生物来源三、主要工业微生物菌种的分离第二节 微生物菌种的扩大培养一、种子的制备过程二、种子的质量控制第三章 发酵机制及发酵动力学教学目的：掌握常见发酵产品的发酵机理，熟悉三种不同的发酵动力学模型，理解发酵动力学在发酵生产中的地位。基本要求：了解发酵产品的代谢调节和

6、代谢调控机制，掌握糖代谢和氨基酸代谢发酵机制，了解核酸和抗生素的发酵机制，掌握微生物生长速度的动力学方程和分批发酵中细胞生长与产物形成的动力学。重点与难点：柠檬酸和氨基酸发酵机理，微生物发酵动力学。教学方法：讲授、多媒体。主要内容：第一节 发酵工程微生物的基本代谢及产物一、微生物初级代谢及产物二、微生物次级代谢及产物第二节 微生物代谢调控机制一、微生物初级代谢的调节二、微生物次级代谢的调节三、微生物发酵总的代谢调节第三节 糖代谢产物的发酵机制一、厌氧发酵代谢产物发酵机制二、好氧发酵代谢产物发酵机制第四节 氨基酸和核酸发酵机制一、氨基酸发酵机制二、核苷酸发酵机制第五节 抗生素发酵机制（自学）一、

7、抗生素的发酵机制二、几种抗生素的生物合成第六节 微生物发酵的动力学一、分批培养中微生物的生长曲线二、微生物生长速度的动力学方程三、分批培养中微生物细胞生长与产物形成的动力学第四章 发酵工业培养基及原料处理教学目的：学习发酵培养基的配制方法和过程。基本要求：了解发酵营养基质的组成和种类，掌握工业发酵中营养基质的选择和配制方法。重点与难点：淀粉质原料的制糖工艺和配制方法。教学方法：讲授、多媒体。主要内容：第一节 发酵营养基质的组成一、碳源营养二、氮源营养三、无机盐及微量元素四、水五、生长因子、前体物质、产物促进剂和抑制剂第二节 工业发酵中营养基质的种类一、不同原料纯度的培养基二、物理状态不同的培养

8、基三、工业发酵中用途不同的营养基第三节 工业发酵中营养基质的选择一、营养基质的选择二、培养基成分用量的确定第四节 工业发酵中营养基质的配制方法一、淀粉质原料制糖工艺及培养基的配制方法二、糖蜜原料培养基的制备过程第五章 发酵工程的灭菌与空气除菌教学目的：学习培养基灭菌剂发酵设备的灭菌。基本要求：了解常用的灭菌方法，掌握培养基和发酵设备的灭菌。重点与难点：灭菌的原理和过程。教学方法：讲授、多媒体。主要内容：第一节 常用的灭菌方法一、化学灭菌二、射线灭菌三、干热灭菌四、湿热灭菌第二节 培养基与发酵设备的灭菌一、灭菌的基本原理二、培养基的灭菌三发酵设备的灭菌第三节 空气除菌（生物工程设备讲授）第六章

9、发酵条件及过程教学目的：学习发酵过程的主要影响因素及控制方法。基本要求：了解二氧化碳和呼吸商对发酵的影响、发酵终点的判断、发酵过程的计算机控制。掌握温度、pH、通气降班和泡沫对发酵的影响及控制方法，及常见参数的精确检测。重点与难点：常见发酵过程参数对发酵的影响及检测方法。教学方法：讲授、多媒体。主要内容：第一节 营养基质和菌体浓度的影响及其控制一、碳源的种类和浓度对发酵过程的影响及其控制二、氮源种类和浓度对发酵过程的影响及其控制三、磷酸盐浓度的影响及控制四、菌种浓度的影响及其控制第二节 温度的影响及其控制一、影响发酵温度的因素。二、发酵最适温度的选择三、发酵过程中温度的控制第三节 pH的影响及

10、其控制一、影响发酵pH的因素。二、pH对发酵过程的影响三、发酵过程中pH的控制第四节 通气和搅拌一、微生物对氧的需求二、影响氧溶解和传递的因素三、提高溶解氧的措施第五节 泡沫的影响及其控制一、发酵过程中泡沫的产生二、泡沫对发酵过程的影响三、泡沫的消除和控制第六节 二氧化碳和呼吸商第七节 发酵终点的判断第八节 发酵的优化控制一、培养基的优化二、工艺控制的优化第九节 发酵过程的计算机控制一、计算机控制概述二、计算机控制系统及其功能三、计算机在最优化控制中的作用第十节 发酵过程的精确检测一、发酵过程的参数二、在线仪器检测三、离线发酵分析第七章 发酵染菌及防治教学目的：学校发酵发酵染菌的异常现象、染菌

11、分析、对发酵的影响及挽救和处理方法、染菌的预防措施。基本要求：了解发酵染菌的异常现象，掌握染菌的分析方法和对发酵的影响，熟练掌握染菌后的挽救和处理方法及染菌的预防措施。重点与难点：染菌分析和染菌的预防措施。教学方法：讲授、多媒体。主要内容：第一节 发酵异常现象及染菌分析一、 种子培养和发酵的异常现象二、 染菌隐患的处理三、 发酵染菌的原因四、 染菌原因的分析五、 染菌隐患的处理第二节 染菌对发酵的影响一、 染菌对不同发酵过程的影响二、 染菌的种类和性质对发酵国恒的影响三、 染菌发生的时间不同对发酵的影响四、 染菌程度对发酵的影响第三节 杂菌污染后的挽救和处理一、种子培养基染菌的处理二、发酵前期

12、染菌的处理三、发酵中后期染菌的处理四、染菌后对设备的处理第四节 染菌的预防措施一、强化空气净化过程二、严格培养原料及设备的灭菌三、定期检测发酵设备及管道四、严格培养物的移接五、预防噬菌体危害第五节 食用菌及生物农药生产中应注意的染菌问题（自学）第八章现代发酵工业主要产品的工艺过程（自学）五、课程教学方式与考核方式1. 教学方式：以课堂讲授为主，辅以实践教学2. 考核方式：闭卷考试（1）考试成绩：平时成绩占30%，期末考试成绩占70%。（2）平时成绩：平时测验、学习态度与考勤10%，实验成绩20%。（3）考试命题的题型：填空、选择（或改错）、名词解释、简答题、论述题（或问答题）。六、参考教材及教学参考资料参考教材：韦革宏，发酵工程，科学出版社，2008.02参考资料：1 李艳，发酵工程原理与技术，高等教育出版社，2007.012 张卉，微生物工程，中国轻工业出版社，2010.048