《生物工学》教学大纲.doc

《生物工艺学》教学大纲 （本科生物工程专业） 一教学目的和任务 《生物工艺学》是生物工程专业的专业必修课。学习本课程的目的是使学生在学习完微生物学、生物化学、物理化学、化工原理、生化技术等课程的基础上，进一步深入学习和理解发酵工业对菌种的要求、种子扩大培养以及培养基的制备；发酵的机制和工艺过程的控制；工业发酵染菌的防治以及与发酵工程相关的技术与经济学等。通过学习，使学生懂得应用这些理论和技术去分析和解决发酵工程中的生产技术问题，以便学会更好地控制生产、提高产率，同时使学生具有选育优良新菌种、合理控制发酵工艺使生产过程连续化、自动化以及探讨新工艺、新技术、新设备的研究和设计能力。 二本课程的基本要求 要求学生掌握和了解发酵工程的基本原理和方法，并能正确地应用这些知识指导和解决生产实际问题，为后续的具体某些产品的发酵工艺学等课程奠定良好的基础。 三课程内容、重点和要求 本课程系统地介绍发酵工程的工艺原理和生产技术，主要包括绪论、微生物工业菌种与培养基、发酵机制、发酵工艺过程的控制、工业发酵染菌的防治和灭菌、发酵产物的提取与精制以及与 典型发酵产品的生产技术等内容。 绪论 教学要求：本章要求学生了解 生物工艺学的主要内容，研究方法；发酵工程的发展简史和现状；发酵工业的特点、范围和应用概况；发酵工程的发展状况和展望；国内外发酵工业概况及其发展趋向。 本章重点：要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1、生物 工艺学和发酵工程的概念。2、发酵工程的内容及其在生物工程中的地位、作用。3、发酵工程典型的工艺流程。4、发酵工程的特征。 难点：发酵工程典型的工艺流程。 （一）菌种及种子扩大培养 教学要求：正确理解发酵工业菌种的要求、常用的菌种类型、生产菌种的来源、保藏与选育、菌种的衰退与复壮，以及种子的培养方式等方面的基础知识。了解国内外菌种保藏机构。 本章重点：要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1、发酵工业常用的四种微生物及主要用途。2、发酵工业对菌种的要求。3、种子扩大培养的目的、工艺过程及控制；影响种子质量的主要因素。4、液体深层培养法。 难点：种子的扩大培养工艺，影响种子质量的主要因素。 （二）培养基及其制备 教学要求：掌握培养基的原材料、淀粉水解糖的制备工艺、糖蜜前处理过程、谷氨酸发酵的糖蜜预处理的目的及常用的处理方法、发酵过程促进剂等基础知识，了解石油代粮发酵的原料在工业发酵中的意义。 本章重点：要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1、发酵培养基概念、作用。2、天然培养基、合成培养基、半合成培养基的概念和三者的区别。3、前体物质的定义、作用和在发酵工业中的添加方式；一些常用的前体物质、促进剂和抑制剂。4、发酵培养基的设计和最优化。 难点：发酵培养基的设计和最优化。 （三）传质与通气 教学要求：掌握微生物需氧和溶解氧的控制及其意义；熟悉影响氧传递速度的主要因素；了解传质理论、溶氧系数的测定方法和溶解氧的测定和控制方法。 本章重点：要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1、呼吸强度（QO2）、耗氧速率γ（或摄氧率）以及两者的关系γ=QO2·X。2、临界氧浓度 。2、氧的传质方程式，KLa表示的含义。3、影响供氧的主要因素。 难点：1、氧的传质方程式。2、影响供氧的主要因素。 （四）发酵的中间控制 教学要求：理解并掌握发酵热的含义、产生原因和产生规律性，掌握发酵过程中的温度、pH值变化原因及规律性。pH值、泡沫和补料等因素对发酵过程中的影响及其控制方法。化学消泡的原理、消泡剂的选择；机械消泡的原理和方法。 本章重点：要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1、温度对发酵的影响及发酵过程温度的控制。2、pH值对发酵的影响及pH值的控制。3、发酵过程泡沫产生的原因和规律性，以及泡沫对发酵的影响。 难点：温度和pH的控制。 （五） 工业发酵染菌的防治 教学要求：了解噬菌体的特性、噬菌体污染的途径、噬菌体感染的发现。掌握防止杂菌和噬菌体污染的主要措施。 本章重点：要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：掌握工业发酵染菌的危害；了解发酵过程染菌的检查、染菌的原因分析、染菌后的挽救及处理。 难点：防止杂菌和噬菌体污染 （六） 培养基与设备灭菌 教学要求：掌握培养基和设备灭菌的意义和方法。分批灭菌和连续灭菌的优缺点比较。培养基与设备、管道灭菌条件。 本章重点：要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1、常用的各种灭菌方法及在发酵工业中的选用。2、培养基灭菌原理，对数残留定律及应用，高温短时灭菌的理论依据。3、分批灭菌和连续灭菌的概念。 难点：1、培养基灭菌方法的选用。2、培养基灭菌原理，对数残留定律及应用。 （七） 空气除菌 教学要求：掌握空气中的微生物含量和分布、空气除菌的方法。了解介质过滤除菌机理、介质过滤效率、空气过滤器。 本章重点：要求深刻理解与熟练掌握的重