《微生物与发酵工程》课程教学大纲.docx

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《微生物与发酵工程》课程教学大纲

《微生物与酶工程》课程教学大纲

课程编号：

233105

课程名称：

微生物与酶工程

总学时数：

64

先修课及后续课：

先修主要课程有：

有机化学、分析化学、生物化学、微生物学；后续课程有：

基因工程、细胞工程、生物制药工艺学、免疫学。

一、说明部分

1．课程性质

本课程属于生物技术专业必修专业课，授课对象为该专业本科学生。

2．教学目标及意义

生物技术包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、发酵工程（包括微生物工程）等领域。

在生物技术领域里，由于微生物生物技术的高速发展和对其他生物技术发展的重要影响，所以一直处于领先地位，并且还将在相当长的时期内处于领先地位。

本课程的任务为将理科的有关知识与必要的工程技术知识有机结合，使学生既能掌握比较专业的理论知识，又能掌握基本的计算和设计工艺流程的原理和方法。

本课程是为了配合新兴的理工结合的生物技术专业的学科建设开设的本科生课程。

其目的是希望通过本课程的教学，使学生能够掌握较系统的微生物工程的必要知识，为以后的工作奠定较好的基础。

3．教学内容及教学要求

教学内容共分四大部分：

第一部分微生物工程原理，第二部分微生物工程下游加工工程，第三部分酶工程，第四部分微生物工程生产工艺和产品举例。

要求学生在听课的过程中随时复习所涉及的基本原理，对没有听懂的知识点及时提问，以免影响对后面知识点的理解与掌握。

同时根据课程内容随时更新讲稿或课件，使学生及时了解本学科的进展及发展动态。

4．教学重点、难点

1）微生物工程和酶工程的基本原理。

2）微生物下游工程的技术种类和特点及应用范围。

3）微生物工程的实际生产应用。

5．教学方法及手段

在教学方法上采取课堂讲授为主，辅以多媒体课件、课堂提问、课后习题、等，以加强学生对理论知识的消化和理解，在教学过程应注意启发学生的思维，培养学生发现问题和解决问题的能力。

6．教材及主要参考书

教材：

《微生物工程》曹军卫、马辉文、张甲耀主编，科学出版社，2007

主要参考书：

《发酵工程》徐岩主编，高等教育出版社，2011.06

《微生物工程》陈必链编，科学出版社2010.09

《酶工程》郭勇编，科学出版社，2010

二、正文部分

第1章微生物工程概论

一、教学要求

1.了解微生物工程的特点、组成和发展历史。

2.了解微生物工程的应用范围和发展趋势。

二教学内容

第一节微生物工程的定义、特点和内容

知识要点：

定义、特点和内容。

第二节微生物工程发展简史

知识要点：

微生物工程发展的四个阶段及其各阶段的特征

第三节微生物工程的应用

知识要点：

微生物工程在农、工、医等领域的应用

第四节微生物工程的发展趋势

三、本章学时数

2学时

第2章生产菌种的来源

一、教学要求

1.了解生产菌种的来源。

2.掌握生物物质产生菌的筛选和菌种的分离。

二教学内容

第一节生物活性物质产生菌的筛选

知识要点：

标本的预处理及菌种的分离方法

第二节菌种的分离

知识要点：

菌种的筛选步骤及分离方法

三、本章学时数

1学时

第4章优良菌种选育

一、教学要求

1.掌握菌种选育方法的分类；

2.熟悉菌种常用选育方法的主要内容；

二教学内容

第一节　出发菌株的选择原则

知识要点：

出发菌株的选择

第二节　工业菌种育种的手段

知识要点：

掌握优良菌种的不同选育类型的概念

第三节　诱变育种举例-营养缺陷型

第四节　杂交育种

第五节　原生质体融合技术

知识要点：

原生质体融合技术特性及方法，基因工程技术表达系统

三、本章学时数

1学时

第5章菌种保藏的原理和方法

一、教学要求

了解并掌握菌种保藏的原理及各种方法

二教学内容

第一节理想的菌种保藏方法应具备的条件

知识要点：

菌种保藏的原理

第二节工业微生物菌种保藏技术

知识要点：

菌种保藏方法；基因工程菌的保藏；细菌的保藏；放线菌的保藏；微生物活力和稳定性测定

第三节菌种的衰退与复壮

知识要点：

菌种衰退的表现；菌种衰退的实质；菌种的复壮

三、本章学时数

4学时

第六章培养基

一、教学要求

了解培养基成分及类型

二、教学内容

第一节培养基成分及类型

知识要点：

概述培养基各主要成分及类型，了解并掌握碳源、氮源物质的作用，掌握不同类型培养基的概念

第二节营养物质的调节

知识要点：

碳氮比、营养物质利用速度

第三节发酵培养基的选择

知识要点：

培养基的选择原则

第四节工业微生物培养基的灭菌

三、本章学时数

2学时

第七章发酵工艺控制

一、教学要求

了解并掌握影响发酵的各种因素及控制方法

二、教学内容

第一节温度、pH及氧对发酵的影响

知识要点：

最适温度的控制；发酵热、传质方程式，掌握温度对发酵的影响

第二节pH及氧对发酵的影响

知识要点：

最适pH的控制

第三节氧对发酵的影响

知识要点：

氧对发酵的影响，氧的控制；

第四节二氧化碳对发酵的影响

知识要点：

二氧化碳对发酵的影响及控制；

第五节泡沫对发酵的影响

知识要点：

泡沫产生的原因、危害及控制；

第六节补料的控制

知识要点：

补料的条件和时机。

第七节菌体浓度与基质对发酵的影响

三、本章学时数

4学时

第十章微生物工程下游加工工程概论

一、教学要求

了解下游加工工程的特点及重要性，掌握基本原理及一般程序

二、教学内容

第一节下游加工工程的特点和重要性

知识要点：

微生物工程下游加工工程的特点及重要性

第二节下游加工过程的基本原理

知识要点：

基本原理

第三节下游加工的工艺流程和技术

知识要点：

下游加工工程基本原理及一般程序

三、本章学时数

1学时

第十一章发酵液的预处理和过滤

一、教学要求

了解和掌握发酵液预处理的方法

二、教学内容

第一节发酵液的预处理

知识要点：

高价无机离子、杂蛋白、色素及其他物质的去除方法

第二节发酵液的固液分离

第三节微生物细胞的破碎和分离

知识要点：

发酵液的过滤特性，影响因素及细胞破碎方法

三、本章学时数

3学时

第十二章沉淀法

一、教学要求

了解并掌握各种沉淀法的原理及方法

二、教学内容

第一节盐析法

第二节等电沉淀法

知识要点：

原理及影响因素；Cohn方程式；盐析法及等电沉淀法的原理及影响因素。

第三节有机溶剂沉淀法、非离子型多聚物沉淀法、聚电解质沉淀

知识要点：

各种沉淀法的原理及影响因素；有机溶剂沉淀法、非离子型多聚物沉淀法、聚电解质沉淀的原理及影响因素

三、本章学时数

2学时

第十三章溶剂萃取法

一、教学要求

理解并掌握溶剂萃取法原理及影响因素

二、教学内容

第一节基本原理及影响因素

知识要点：

分配定律，有机溶剂的选择，影响因素

第二节乳化、萃取方法和理论得率计算

知识要点：

乳化形成得原因及稳定条件，各种萃取方法；萃取方法和理论得率计算；乳浊液形成得原因及稳定条件

三、本章学时数

4学时

第十四章双水相萃取法

一、教学要求

了解和掌握双水相萃取法得原理、影响因素及应用

二、教学内容

第一节水相体系及分配理论

知识要点：

水相的形成及分配理论；相图，表面自由能及电荷的影响

第二节影响物质分配的因素及应用

知识要点：

影响物质分配的因素，双水相萃取技术的应用及技术发展

三、本章学时数

2学时

第十六章离子交换法

一、教学要求

了解和掌握离子交换树脂的类型、性能测定、机制及操作条件控制

二、教学内容

第一节离子交换树脂的类型、性能测定

知识要点：

不同离子交换树脂分类、命名法及物理化学性能测定

第二节离子交换树脂的过程机制、选择及控制

知识要点:

离子交换静力学、动力学；离子交换树脂的过程机制、选择及控制条件。

三、本章学时数

2学时

第十七章结晶法

一、教学要求

了解和掌握晶体的一般性质，形成晶体的条件及结晶方法

二、教学内容

第一节晶体的一般性质、形成条件及结晶方法

知识要点:

晶体的一般性质及生物物质形成晶体的条件；掌握样品纯度、溶液饱和度及溶剂的影响

第二节溶液结晶过程设备

第三节结晶操作及其应用

三、本章学时数

2学时

酶工程第1章绪论

一、教学要求：

理解与掌握酶的定义与特征，了解酶与酶工程的发展历史。

了解酶的分类与命名，酶结构与功能之间相互关系、掌握酶催化反应动力学、及酶活力的测定，并了解影响酶催化反应因素。

二、教学内容

知识要点：

1.1酶与酶工程发展简史

1.2酶与酶工程

1.3酶的分类组成

1.4酶的结构与功能

1.5催化动力学

1.6影响酶催化反应因素

1.7酶活性测定

三、本章学时数：

4学时

酶工程第2章微生物发酵产酶

一、教学要求：

了解常见的产酶微生物及发酵产酶的方法，理解与掌握酶生物合成及调节控制的基本理论，深刻理解与掌握酶发酵生产的工艺条件及其控制、提高酶产量的措施及酶生物合成模式。

二、教学内容

知识要点：

2.1常见产酶微生物

2.2微生物产酶的方

2.3酶发酵工艺条件及控制

2.4酶生产过程的动力学

三、本章学时数：

4学时

酶工程第3章酶的分离纯化

一、教学要求：

理解与掌握酶分离纯化的基本原则与一般程序、细胞破碎与酶的提取方法，深刻理解与掌握酶的纯化原理与方法（离心分离、沉淀分离、层析分离、电泳分离、膜分离、结晶等），了解酶的浓缩与干燥方法、分离纯化指标与酶纯度鉴定。

二、教学内容

知识要点：

3.1发酵醪液预处理

3.2酶的初步纯化

3.3酶的高度纯化

3.4酶的高度纯化

3.5酶的浓缩与干燥

三、本章学时数：

4学时

酶工程第4章酶的固定化

一、教学要求：

理解与掌握酶的固定化方法（吸附法、包埋法、共价偶联法、交联法的基本概念、制备技术及特点）及原理，了解固定化酶研究的意义及固定化酶的应用。

二、教学内容

知识要点：

5.1酶固定化方法

5.2固定化酶的性质

5.3酶固定化的应用

三、本章学时数：

4学时

酶工程第5章酶的化学修饰

一、教学要求：

掌握酶修饰技术的基本概念、原理（金属离子置换修饰、大分子结合修饰、侧链基因修饰、肽链有限水解修饰）。

了解酶修饰的目的、现状及进展。

二、教学内容

知识要点：

5.1酶分子修饰定义及要求和条件

5.2酶分子的修饰方法：

酶分子侧链基团的化学修饰；有机大分子对酶的修饰；蛋白质类及其他；修饰酶的性质及特点

5.3酶化学修饰的应用

三、本章学时数：

2学时

酶工程第6章酶的非水相催化

一、教学要求：

了解目前酶的非水相催化的研究趋势与进展，掌握有机介质催化的几种体系及有机介质对酶催化性质的影响，了解酶非水相催化的应用。

二、教学内容

知识要点：

6.1酶非水相催化研究概况

6.2有机介质中水和有机溶剂对酶催化反应影响

6.3有机介质中酶催化反应的条件及其控制

6.4有机介质中酶催化反应的应用

三、本章学时数：

2学时

酶工程第7章酶的应用

一、教学要求：

了解酶在食品、医药、轻工和化工、环境保护及生物技术等方面的应用。

二、教学内容

知识要点：

7.1酶在医药方面的应用

7.2酶在食品方面的应用

7.3酶在轻工、化工方面的应用

7.4酶在环境保护中的应用

7.5酶在生物技术方面的应用

三、本章学时数：

2学时

微生物工程生产工艺综述

一、教学要求：

了解发酵技术及发酵工业的发展历史，了解发酵与酿造的特点。

二、教学内容

知识要点：

1什么是发酵、酿造

2发酵技术的微生物技术发展史

3发酵工业的工程技术发展史

4发酵食品的渊源及其文化内涵

5发酵与酿造的研究对象

6食品发酵与酿造的特点

7发酵与酿造工程中常用技术

8食品发酵与酿造发展趋势及研究热点

三、本章学时数：

2学时

第22.1章抗生素生产工艺

一、教学要求

了解抗生素种类及其生产工艺，转化的反应类型及工艺

二、教学内容

抗生素种类及其生产工艺，转化的反应类型及工艺

知识要点：

1抗生素的生物来源

2抗生素化学结构的分类

3抗生素的作用机制

4我国抗生素工业的发展

5与抗生素合成有关的初级代谢

6抗生素生产的工艺过程

7抗生素的提取、精制

8青霉素生产工艺

三、本章学时数：

2学时

第23.2章　醋的生产

一、教学要求

了解和掌握醋的发酵生产工艺流程

二、教学内容

知识要点：

1制醋的原料及处理

2食醋酿造用微生物

3食醋生产中的生化变化

4糖化剂及其制备

5酒母及醋母的制备

6常用的酿醋方法

7我国几种著名食醋酿造方法简介

8果醋的生产

三、本章学时数：

2学时

第23.3章乳制品发酵生产工艺

一、教学要求

了解和掌握多种乳制品的发酵生产工艺流程。

二、教学内容

知识要点：

1发酵剂的制备

2凝固型酸乳的加工技术

3搅拌型酸乳的加工技术

4乳酸菌饮料

三、本章学时数：

4学时

教研室：

生物工程执笔人：

夏潇潇系主任审核签名：