发酵工程课程教学大纲Word文档格式.docx

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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？

3.查阅专业期刊。

第二章菌种选育（4学时）

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。

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

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）

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。

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）

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。

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）

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。

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

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。

1.什么是培养基?

发酵培养基的特点和要求？

2.常用的碳源有哪些？

常用的糖类有哪些，各自有何特点？

3.什么是生理性酸性物质？

什么是生理性碱性物质？

4.常用的无机氮源和有机氮源有哪些？

有机氮源在发酵培养基中的作用？

5.什么是理论转化率？

什么是实际转化率？

6.培养基设计的一般步骤？

7.培养基成分选择考虑的问题？

8.举例说明培养基设计的方法与步骤？

第五章发酵过程动力学概论（2学时）

1.掌握发酵过程的反应描述及速度概念；

2.掌握菌体生长动力学的基本概念；

3.了解产物形成动力学的基本概念；

4.了解基质消耗动力学的基本概念。

1.发酵过程的反应描述及速度概念（0.5学时）

2.菌体生长动力学的基本概念（0.5学时）

3.产物形成动力学的基本概念（0.5学时）

4.基质消耗动力学的基本概念（0.5学时）

1.发酵过程的反应描述及速度概念；

2.菌体生长动力学的基本概念；

3.产物形成动力学的基本概念；

4.基质消耗动力学的基本概念。

1.什么是菌体的生长比速、产物的形成比速、基质的消耗比速？

维持消耗？

2.什么是Monod方程其使用条件如何？

各参数的意义与求解？

第六章发酵过程的工艺控制（14学时）

1.熟悉发酵过程的主要控制参数，并了解这些参数的测定方法；

2.掌握不同发酵操作的代谢变化规律；

3.掌握各因素对发酵过程的影响、过程控制方法和原理。

1.发酵过程的主要控制参数（0.5学时）

1.1物理参数

1.2化学参数

1.3生物参数

2.发酵过程的代谢变化规律（2学时）

2.1分批发酵

2.2连续发酵

2.3补料分批发酵

3.基质浓度的影响及及补料控制（2学时）

3.1碳源的影响和控制

3.2氮源的影响和控制

3.3磷酸盐浓度的影响及控制

3.4补料的作用和控制

4.菌体浓度的影响及控制（0.5学时）

4.1影响菌体生长速率的因素

4.2菌体浓度对发酵的影响

4.3菌浓的控制

5.温度的影响及控制（2学时）

5.1温度对发酵的影响

5.2发酵过程中温度的变化

5.3发酵温度的控制

6.pH的影响及控制（2学时）

6.1pH对发酵的影响

6.2发酵过程中pH的变化

6.3发酵pH的控制

7.溶氧的影响及控制（1.5学时）

7.1细胞对氧的需求

7.2控制溶氧的工艺手段

7.3影响微生物需氧量的因素

7.4溶氧对发酵的影响

7.5发酵过程中溶氧控制

8.二氧化碳的影响及控制（1.5学时）

8.1CO2对发酵的影响

8.2CO2对细胞的作用机理

8.3呼吸商与发酵的关系

8.4CO2浓度的控制

9.泡沫的影响及控制（1.5学时）

9.1泡沫的形成

9.2泡沫对发酵的影响

9.3泡沫的消除和控制

10.发酵终点的判断（0.5学时）

10.1产品质量

10.2产品种类

10.3经济性

1.不同发酵操作的代谢变化规律；

2.掌握各因素对发酵过程的影响、过程控制方法和原理。

1.什么是比耗氧速度和呼吸强度？

2.临界饱和溶氧浓度、临界溶氧浓度、氧饱和度的概念？

3.微生物的临界溶氧浓度一般多少，发酵过程中的氧容易不容易满足？

4.影响微生物需氧的因素有哪些？

5.发酵液中的体积氧传递方程？

其中Kla的物理意义是什么？

6.如何调节摇瓶发酵、通气搅拌发酵罐的供氧水平？

7.如何测定发酵液中的溶氧浓度，以及发酵罐的Kla?

8.氧的供需研究与反应器设计与放大的关系？

9.发酵过程中溶氧浓度监控的意义？

10.微生物生长可分为几个阶段？

次级代谢产物在什么阶段开始合成？

11.发酵过程的参数检测有什么意义？

生产中主要检测到参数有哪些？

12.发酵过程糖代谢、氮代谢有什么规律，为什么？

13.测定菌的生长采取哪些方法？

不同种的微生物各采取什么方法合适？

14.抗生素效价的测定可采用哪几种方法？

15.测定抗生素效价有什么优点？

16.高浓度磷抑制刺激代谢产物合成的机理是什么？

17.发酵过程为什么要补料？

补些什么？

18.补料过多或过少对发酵有什么影响？

19.判断发酵终点有什么好处？

依据哪些参数来判断？

20.发酵过程中pH会不会发生变化为什么？

21.pH对发酵的影响表现在哪些方面？

22.为了确定发酵的最佳pH,我们该如何实验？

23.发酵过程的pH控制可以采取哪些措施？

24.生物对温度的依赖可分类成哪几类微生物？

25.对温度要求不同的原理是什么？

26.发酵热的定义。

发酵过程的温度会不会变化？

为什么？

27.生物热的大小与哪些因素有关？

28.温度对发酵有哪些影响？

29.发酵过程温度的选择有什么依据？

30.发酵中泡沫形成的原因是什么？

泡沫对发酵有哪些作用？

31.没有外界作用力泡沫是否稳定？

在什么条件下泡沫会稳定？

32.罗氏假说对泡沫稳定的条件作了如何假释？

33.植物油的消泡机理是什么？

34.对消泡剂有哪些要求？

常用的消泡剂有哪几类？

对于黏稠的发酵液应选怎样的消泡剂，对于较稀的发酵液应选怎样的消泡剂？

第七章发酵生产的污染及其防治（2学时）

1.概念清楚；

2.了解发酵染菌的检查方法，掌握染菌原因分析方法；

3.了解染菌对发酵的影响；

4.掌握杂菌污染的防治措施；

5.掌握噬菌体污染的防治措施。

1．菌污染的分析（0.5学时）

1.1染菌的检查

1.2染菌原因分析

2．对发酵的影响（0.5学时）

2.1染菌对不同品种发酵的影响

2.2杂菌的种类和性质对发酵的影响

2.3不同污染时间对发酵的影响

2.4染菌程度对发酵的影响

3．菌污染的防治（0.5学时）

3.1种子带菌及其预防

3.2无菌空气带菌及其预防

3.3培养基灭菌不彻底及其预防

3.4设备的渗漏或“死角”造成染菌及其预防

3.5操作失误

3.6染菌的挽救或处理

4．噬菌体污染的防治（0.5学时）

4.1污染途径

4.2污染条件

4.3污染现象

4.4噬菌体污染的防治措施

1.发酵染菌的原因分析；

2.染菌对发酵的影响；

3.杂菌和噬菌体污染的防治措施。

1.对发酵有什么危害，对提炼有什么危害？

2.哪些原因会引起染菌？

3.染菌以后应采取什么措施？

4.什么会感染噬菌体？

感染了噬菌体后应采取哪些措施？

第八章生物反应动力学及过程分析（2学时）

1.掌握相关的概念；

2.了解酶反应的特点；

3.了解培养过程的物料平衡；

4.掌握分批培养、连续培养、补料分批培养的特点；

5.了解基因工程菌培养过程及特点。

1.酶反应

1.1单底物酶触反应

1.2底物抑制

1.3抑制剂的影响

2.培养过程的物料平衡

2.1得率系数和比速率

2.2培养过程的化学计量关系

3.分批培养

3.1分批培养中细胞的生长

3.2分批培养中的基质消耗

3.3产物的生成

4.连续培养

4.1单级连续培养

4.2多级连续培养

4.3细胞循环利用

5.连续培养的应用

5.1补料分批培养

5.2补料分批培养

5.3反复补料分批培养

6.基因工程菌培养

6.1性不稳定对发酵的影响

6.2工程菌发酵实例

1.相关的概念；

2.培养过程的物料平衡；

3.分批培养、连续培养、补料分批培养的特点；

4.基因工程菌培养过程及特点。

1.利用基因工程菌生产，有什么优势？

常用的宿主菌有哪些？

2.基因工程菌生产有哪些特点？

3.重组菌基因不稳定性的原因有哪些？

4.基因工程菌培养过程中为什么质粒会丢失？

5.基因工程菌高效表达的障碍是什么？

6.重组菌与传统微生物在产物表达上有什么区别？

7.试分析分批培养、连续培养、补料分批培养的特点。

第九章工业发酵过程实例（2学时）

2.掌握柠檬酸的发酵生产工艺；

3.掌握抗生素发酵的生产工艺。

1.柠檬酸的发酵生产（1学时）

2.抗生素的发酵生产（1学时）

2.柠檬酸的发酵生产工艺；

3.抗生素发酵的生产工艺。

1.查阅资料，了解国内外的有机酸的发展状况；

2.查阅资料，了解国内外的抗生素的生产状况。

四、学时分配表

章节

内容

学时

备注

第一章

绪论

2

第二章

菌种选育

4

第三章

微生物的代谢调节

第四章

微生物培养基

第五章

发酵过程动力学概论

第六章

酵过程的工艺控制

14

第七章

发酵生产的污染及其防治

第八章

生物反应动力学及过程分析

第九章

工业发酵过程实例

总学时

34

五、教学方式

本课程以授课为主，教学方法采用多媒体教学、讨论等多种方式进行。

六、考核方法

1.考核方式

本课程的考核方式为考试。

2.成绩评定

成绩评定采用百分制。

本课程成绩采用期末考试与平时成绩相结合的方式进行综合评定，最终成绩由以下三个部分组成：

第一部分：

期末考试成绩占总成绩的70%；

第二部分：

作业成绩及平时检测占总成绩的20%；

第三部分：

上课考勤占总成绩的10%。

七、选用教材及教学参考书目

1.俞俊棠,唐效宣.生物工艺学[M].上海:

华东化工学院出版社.1991.

2.李艳.发酵工业概论[M].北京:

中国轻工业出版社.1999.

3.曹军卫,马辉文.微生物工程[M].北京:

科学出版社.2002.

4.P.F.斯坦伯里,A惠特克.发酵工艺学原理[M].北京:

中国医药科技出版社.1992.

5.贺小贤.生物工艺原理[M].北京:

化学工业出版社.2003.

6.尹光琳,战立克,赵根楠.发酵工业全书[M].北京:

执笔人：

李昌灵

审核人：

胡兴

时间：

2009年9月10日