1、發(fā)醉工程(FermentationEngineering)一、課程概況課程編號(hào)：課程總學(xué)時(shí)：5656（其中，講課：40,40,實(shí)驗(yàn)：1616）課程學(xué)分：3 3課程分類(lèi)：必修開(kāi)設(shè)學(xué)期：三（2 2）開(kāi)課單位：食品學(xué)院生物技術(shù)系適用專(zhuān)業(yè)：生物工程、食品科學(xué)與工程所需先修課：微生物學(xué)、生物化學(xué)課程負(fù)責(zé)人：韓北忠、劉萍二、內(nèi)容簡(jiǎn)介發(fā)酵工程是生物工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課。由于發(fā)酵工程是整個(gè)生物技術(shù)的核心，是工業(yè)微生物實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室與工廠化生產(chǎn)的具體操作，是生物技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的原理及方法的一部分，是基因工程及酶工程等生物技術(shù)工業(yè)化的過(guò)程與方法。因此，通過(guò)對(duì)發(fā)酵工程的學(xué)習(xí)，不僅掌握發(fā)酵工程原理及發(fā)酵優(yōu)化控制

2、過(guò)程，而且對(duì)系統(tǒng)了解生物技術(shù)及其工業(yè)化應(yīng)用都具有深遠(yuǎn)的意義。另外，通過(guò)發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)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(guò)程及反應(yīng)過(guò)程控制方法，而且進(jìn)一步了解了目前發(fā)酵行業(yè)的具體產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，從理論到方法學(xué)會(huì)發(fā)酵工程這一門(mén)技術(shù)，對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)能夠進(jìn)行指導(dǎo)與分析。本課程主要內(nèi)容為：（1 1）發(fā)酵工程上游技術(shù)：菌種選育的基本理論與方法；（2 2）發(fā)酵工程的基本原理，發(fā)酵工藝及過(guò)程控制方法；（3 3）發(fā)酵工程設(shè)備及發(fā)酵中試放大；（4 4）發(fā)酵工程各論簡(jiǎn)介。三、教學(xué)大綱 1 1、課堂講授部分教學(xué)內(nèi)容與要求（4040 學(xué)時(shí)）第一章緒論（2 2 學(xué)時(shí)）本章要點(diǎn)：掌握發(fā)酵工程的基本知識(shí)

3、；了解發(fā)酵工程的一般工藝過(guò)程和工藝發(fā)展趨勢(shì)。第二章工業(yè)微生物菌種的選育與保藏（4 4 學(xué)時(shí)）工業(yè)菌種篩選思路、程序及注意事項(xiàng)；培養(yǎng)分離中要解決的問(wèn)題，自然界細(xì)菌、真菌、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、基因重組的原理及操作方法；不同微生物菌種保藏原理、方法及各自的應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)。本章重點(diǎn)了解工業(yè)微生物菌種選育常用方法及過(guò)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 4 學(xué)時(shí)）不同營(yíng)養(yǎng)因素對(duì)微生物生長(zhǎng)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(duì)微生物生長(zhǎng)及代謝的影響，發(fā)酵條件的確定方法；發(fā)酵終點(diǎn)的判斷原理及方法；工業(yè)微生物菌種培養(yǎng)的類(lèi)型、主要培養(yǎng)

4、方法及擴(kuò)大的特點(diǎn)。本章重點(diǎn)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(duì)發(fā)酵工藝不同要求。第四章發(fā)酵機(jī)制（4 4 學(xué)時(shí)）微生物的能量及物質(zhì)代謝及微生物合成與分解代謝對(duì)發(fā)酵目標(biāo)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(diǎn)了解微生物代謝的機(jī)理，掌握調(diào)節(jié)代謝的常規(guī)方法。第五章發(fā)酵工程動(dòng)力學(xué)（4 4 學(xué)時(shí)）微生物反應(yīng)過(guò)程的主要特征、微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的描述方法，研究發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的步驟與方法；發(fā)酵動(dòng)力學(xué)分類(lèi)、各類(lèi)特點(diǎn)及在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用；分批發(fā)酵、補(bǔ)料發(fā)酵及連續(xù)發(fā)酵動(dòng)力學(xué)、特點(diǎn)。本章重點(diǎn)掌握發(fā)酵過(guò)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 4 學(xué)時(shí)）滅菌的方法

5、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(guò)程中制備無(wú)菌空氣的流程。微生物細(xì)胞對(duì)氧的需求，對(duì)微生物供氧的傳遞過(guò)程，增加溶氧的措施及溶氧異常分析。本章重點(diǎn)熟悉發(fā)酵工藝的控制過(guò)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(shè)備（6 6 學(xué)時(shí)）嫌氣發(fā)酵設(shè)備種類(lèi)，設(shè)計(jì)要求及操作要點(diǎn)；通風(fēng)發(fā)酵罐種類(lèi)、結(jié)構(gòu)組成、工作原理及操作、控制；發(fā)酵反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和自動(dòng)控制。本章重點(diǎn)了解發(fā)酵罐的組成及操作，并掌握發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的方法。第八章發(fā)酵中試的比擬放大（2 2 學(xué)時(shí)）發(fā)酵中試比擬放大的原理，內(nèi)容及計(jì)算依據(jù)；中試放大的設(shè)備要求；比擬放大的基本方法。本章重點(diǎn)掌握發(fā)酵中試放大的理論依據(jù)及方法第九章發(fā)

6、酵工程各論（1010 學(xué)時(shí)）酒精生產(chǎn)工藝學(xué)、氨基酸生產(chǎn)工藝學(xué)、抗生素生產(chǎn)工藝學(xué)、微生物酶制劑生產(chǎn)工藝、污水生化處理技術(shù)。對(duì)每個(gè)工藝介紹概況、工藝操作要點(diǎn)、對(duì)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(shì)。本章重點(diǎn)了解目前發(fā)酵行業(yè)中各種工藝的具體操作過(guò)程。2 2、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)部分教學(xué)內(nèi)容與要求（共 1616 學(xué)時(shí)）（1 1）特定產(chǎn)物工業(yè)生產(chǎn)菌種的篩選 4 4 學(xué)時(shí)目的：加深對(duì)發(fā)酵工程上游技術(shù)中菌種選育的認(rèn)識(shí)；學(xué)會(huì)常規(guī)選種和育種的方法，樹(shù)立科學(xué)認(rèn)真仔細(xì)的態(tài)度，培養(yǎng)科研協(xié)作精神。內(nèi)容簡(jiǎn)介：根據(jù)一定的生產(chǎn)目的如抗生素或酶類(lèi)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

7、株。要求：全班每個(gè)同學(xué)都要親自動(dòng)手，以目標(biāo)產(chǎn)物從土壤中分離高產(chǎn)菌株，每人寫(xiě) 1 1份研究報(bào)告。(2)(2)搖床培養(yǎng)確定菌體培養(yǎng)和營(yíng)養(yǎng)條件 4 4 學(xué)時(shí)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(xué)會(huì)對(duì)已確定菌種確定實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵工藝。內(nèi)容簡(jiǎn)介：篩選微生物最適生長(zhǎng)及產(chǎn)物形成的營(yíng)養(yǎng)條件和培養(yǎng)條件，確定特定產(chǎn)物發(fā)酵的工藝參數(shù)。要求：全班分成 5 5 組，每個(gè)同學(xué)都要親自動(dòng)手，研究確定菌種發(fā)酵最適培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件，每組交 1 1 份實(shí)驗(yàn)記錄，每人寫(xiě) 1 1 份研究報(bào)告。(3)(3)小型發(fā)酵罐中進(jìn)行產(chǎn)品的分批發(fā)酵 4 4 學(xué)時(shí)目的：掌握發(fā)酵罐的操作方法，發(fā)解在罐上進(jìn)行工藝放大的發(fā)酵過(guò)程。內(nèi)容

8、簡(jiǎn)介：在搖床確定工藝條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行小型發(fā)酵罐的放大研究，同時(shí)監(jiān)測(cè)菌種在罐上的分批發(fā)酵過(guò)程。掌握目前發(fā)酵行業(yè)基礎(chǔ)罐上發(fā)酵方法和操作流程。要求：全班分成 5 5 組，每個(gè)同學(xué)都要親自動(dòng)手，各組分別測(cè)定發(fā)酵過(guò)程中每隔一段時(shí)間的基質(zhì)消耗、產(chǎn)物形成及細(xì)胞生長(zhǎng)的變化，每組交 1 1 份實(shí)驗(yàn)記錄，每人寫(xiě) 1 1 份研究報(bào)告。(4)(4)流加發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究 4 4 學(xué)時(shí)目的：加深對(duì)微生物培養(yǎng)方法的認(rèn)識(shí)，了解流加發(fā)酵過(guò)程控制方法。內(nèi)容簡(jiǎn)介：在分批發(fā)酵工藝的基礎(chǔ)上，進(jìn)行不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在不同時(shí)間和不同濃度的添加，觀察菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成及菌種代謝之間的關(guān)系，以獲得最佳的發(fā)酵代謝調(diào)控方式。要求：全班分成 5 5 組，

9、每個(gè)同學(xué)都要親自動(dòng)手，各組分另測(cè)定 1 1 種流加發(fā)酵程序?qū)|(zhì)消耗、產(chǎn)物形成及細(xì)胞生長(zhǎng)的變化，每組交 1 1 份實(shí)驗(yàn)記錄，每人寫(xiě) 1 1 份研究報(bào)告。說(shuō)明為使學(xué)生既能發(fā)揮主觀能動(dòng)性，又具有科研協(xié)作精神，暫定考核成績(jī)中小組記錄占 40%40%個(gè)人作業(yè)及試驗(yàn)出勤、動(dòng)手能力等占 60%60%3 3、教材及主要參考書(shū)教材：俞俊棠，唐效宣. .生物工藝學(xué). .華東化工學(xué)院出版社.1991.1991.主要參考書(shū)：(1)(1)李艷.發(fā)酵工業(yè)概論. .中國(guó)輕工業(yè)出版社.1999.1999.(2)(2)曹軍衛(wèi)，馬輝文.微生物工程. .科學(xué)出版社.2002.2002.(3)(3)P.FP.F 斯坦伯里,A A

10、惠特克.發(fā)酵工藝學(xué)原理. .中國(guó)醫(yī)藥科技出版社.1992.1992.(4)(4)賀小賢.生物工藝原理. .化學(xué)工業(yè)出版社.2003.2003.(5)(5)尹光琳，戰(zhàn)立克，趙根楠.發(fā)酵工業(yè)全書(shū).中國(guó)醫(yī)藥科技出版社.1992.1992.4 4、習(xí)題作業(yè)安排各章士有 1-21-2 個(gè)習(xí)題，要求學(xué)生獨(dú)立完成。四、教學(xué)大綱說(shuō)明1 1、教學(xué)目的與課程的性質(zhì)和任務(wù)通過(guò)對(duì)發(fā)酵工程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生進(jìn)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(guò)程。由于發(fā)酵工程是整個(gè)生物技術(shù)的核心，是工業(yè)微生物實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室與工廠化生產(chǎn)的具體操作，是生物技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的原理及方法的一部分，是

11、基因工程及酶工程等生物技術(shù)工業(yè)化的過(guò)程與方法。因此，通過(guò)對(duì)發(fā)酵工程的學(xué)習(xí)，不僅掌握發(fā)酵工程原理及發(fā)酵優(yōu)化控制過(guò)程，而且對(duì)系統(tǒng)了解生物技術(shù)及其工業(yè)化應(yīng)用都具有深遠(yuǎn)的意義。另外，通過(guò)發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)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(guò)程及反應(yīng)過(guò)程控制方法，而且進(jìn)一步了解了目前發(fā)酵行業(yè)的具體產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，從理論到方法學(xué)會(huì)發(fā)酵工程這一門(mén)技術(shù)，對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)能夠進(jìn)行指導(dǎo)與分析。2 2、課程主要內(nèi)容、重點(diǎn)及深度課程重點(diǎn)為發(fā)酵機(jī)制、發(fā)酵工程動(dòng)力學(xué)、發(fā)酵工藝控制和發(fā)酵生產(chǎn)的設(shè)備，其中發(fā)酵工程動(dòng)力學(xué)與發(fā)酵工藝控制為本課程難點(diǎn)。3 3、教學(xué)要求與主要環(huán)節(jié)掌握發(fā)酵工程的基本原理， 熟悉發(fā)酵工藝及過(guò)程控制方法， 了解從實(shí)驗(yàn)室操作到工廠化發(fā)酵反應(yīng)器的操作、控制及設(shè)計(jì)，明晰發(fā)酵產(chǎn)品的提取