发酵工程与酶工程课程教学大纲.docx

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发酵工程与酶工程课程教学大纲

《发酵工程与酶工程》课程教学大纲

李为余龙江张晓昱王宏勋

一、课程名称：

发酵工程与酶工程

FermentationEngineeringandEnzymeEngineering

二、课程编码：

三、学时与学分：

56/3.5

四、先修课程：

微生物学、生物化学、生物化工原理与设备、物理化学

五、课程教学目标

发酵工程和酶工程作为一门应用性学科，是生物技术的重要组成部分。

通过本课程的学习，使学生掌握发酵工程和酶工程的基本原理、基本工艺和基本的实验操作技能，了解该学科的发展方向，能够理论联系实际去分析和解决有关发酵工程和酶工程中的具体问题，从而提高科学研究和设计的能力。

六、适用学科专业

生物技术

七、基本教学内容及学时分配

●绪论（2学时）

发酵工程的定义及与其它相关学科的关系

发酵工程的发展史

发酵工业的特点及其范围

工业发酵的类型与流程

发酵工程展望及应用前景

●工业用微生物菌种（2学时）

2.1常用的工业微生物

发酵工业菌种筛选的原则与基本技术

●赖氨酸生产菌种的选育（2学时）

代谢工程育种

●发酵培养基（1学时）

常用培养基的基本要求

3.2发酵培养基的特点

发酵培养基的设计

●无菌技术（2学时）

概念

工业发酵污染的防治

灭菌方法

培养基与设备灭菌

●空气除菌（2学时）

●种子扩大培养（2学时）

种子制备工艺

影响种子质量的主要因素

种子质量的控制措施

●发酵动力学（2学时）

分批发酵动力学

●连续发酵动力学（2学时）

●补料分批发酵动力学（2学时）

基因工程菌培养过程的动力学模型

●氧的供需（2学时）

细胞对氧的需求

氧的供给

●影响供氧的因素及传氧效率（2学时）

●溶解氧、摄氧率和kLa的测定方法（2学时）

●发酵罐（2学时）

发酵罐的类型

通用式发酵罐的设计

设计原则和基本要求

●通用式发酵罐的外形及结构设计（2学时）

重组菌生物反应器

●发酵过程控制（2学时）

概述

代谢调控在发酵过程控制中的应用

●温度对发酵过程的影响及其控制（2学时）

pH对发酵过程的影响及其控制

溶氧对发酵过程的影响及其控制

●CO2和呼吸商对发酵过程的影响及其控制（1学时）

基质浓度对发酵过程的影响及补料控制

泡沫控制

计算机在发酵过程控制中的应用

●发酵经济学（1学时）

前言

优良菌株选育

培养基成本分析

无菌空气与通气搅拌

动力费（加热、冷却）

培养方式

后处理成本

工厂规模

市场经济信息分析及管理技术

●酶学基本理论（2学时）

酶催化作用的特点

影响酶催化的因素

底物浓度的影响

酶浓度的影响

温度的影响

pH值的影响

抑制剂和激活剂的影响

酶的分类与命名

蛋白类酶（P酶）的分类与命名

核酸类酶（R酶）的分类与命名

●酶的活力测定（2学时）

酶活力测定方法

酶活力单位

酶的转换数与催化周期

固定化酶的活力测定

酶的生产

微生物发酵产酶

产酶微生物

发酵生产提高酶产量的措施

酶生物合成的模式

固定化微生物细胞发酵产酶

●动、植物细胞培养产酶（2学时）

植物细胞培养产酶

动物细胞培养产酶

酶的提取与分离纯化

酶的提取

细胞破碎

酶的提取

●酶的分离纯化（2学时）

沉淀分离

离心分离

过滤与膜分离

层析分离

电泳分离

萃取分离

结晶

浓缩与干燥

●酶分子修饰（2学时）

金属离子置换修饰

大分子结合修饰

酶分子的侧链基团修饰

肽链有限水解修饰

●核苷酸链剪切、置换修饰（2学时）

核苷酸剪切修饰

核苷酸置换修饰

氨基酸置换修饰

酶分子的物理修饰

酶分子修饰的应用

在酶学研究方面的应用

在医药方面的应用

●在工业方面的应用（2学时）

在抗体酶研究开发方面的应用

在核酸类酶人工改造方面的应用

在有机介质酶催化反应中的应用

酶分子的定向进化

概述

简介

历史

●定向进化的策略（2学时）

易错PCR技术为代表的无性进化

DNA改组技术为代表的有性进化

基因家族之间的同源重组

外显子改组

杂合酶

计算机辅助设计

突变库的构建及应用

定向进化的应用

提高酶分子的催化活力

提高酶分子稳定性的定向进化

适应人工环境中提高酶活力或稳定性的进化

提高底物专一性合增加对新底物催化活力的进化

对映体选择性的定向进化

变换催化反应专一性

●酶的固定化（2学时）

酶固定化

酶的固定化方法

固定化酶的特点

固定化酶的应用

细胞固定化

细胞固定化的方法

微生物细胞固定化

植物细胞固定化

●酶反应器（2学时）

酶反应器的类型

搅拌罐式反应器

填充床式反应器

流化床反应器

鼓泡式反应器

膜反应器

喷射式反应器

酶反应器的选择

根据酶的反应形式选择反应器

根据酶反应动力学性质选择反应器

根据底物或产物的理化性质选择反应器

●酶反应器的设计（2学时）

确定反应器的类型

确定酶反应器的制造材料

进行热量衡算

进行物料衡算

酶反应器的操作

酶反应操作条件的确定及其调控

酶反应器操作的注意事项

●酶的应用（2学时）

酶在医药方面的应用

酶在食品方面的应用

酶在轻工、化工方面的应用

酶在环境保护方面的应用

酶在生物技术领域的应用

八、教材及参考书

教材：

新编生物工艺学（上下册）.俞俊棠等.化学工业出版社,2003年

酶工程（第二版）.郭勇.科学出版社,2004年

参考书：

1.微生物工程.曹军卫等.科学出版社,2002年

2.生化生产工艺学.梅乐和等主编.科学出版社,1999年

3.微生物工程工艺原理.姚汝华主编.华南理工大学出版社,1996年

4.生物工艺学（上下册）.俞俊棠等主编.华东理工大学出版社,1998年

5.PrinciplesofFermentationTechnology.（2ndEdition）,

PeterF.Stanbury,AllanWhitaker,StephenJ.Hall.Pergamon,1995

6.酶的生产与应用.郭勇.化学工业出版社.2003年

7.酶工程.罗贵民.化学工业出版社，2002年

8.微生物酶转化技术.宋欣.化学工业出版社,2005年

九、考核方式

作业＋书面考试