发酵工艺原理教学大纲

《发酵工艺原理》课程简介 《发酵工艺原理》课程简介 课程编号： C0902031 课程名称：发酵工艺原理 课程英文名称：Fermentation Technology Principles 课程性质：专业必修课 开课单位：生命科学与生物制药学院生物技术教研室 适用专业：生物技术、生物科学、生物医学工程等专业 开课时间：第三学年第二学期 总学时：90学时；其中理论54学时，实验36学时。 学分： 5学分                                                                      教学目的：《发酵工艺原理》是一门实践性很强的学科，通过课程的学习，使学生掌握发酵生产工艺过程的基本原理和，掌握发酵过程的规律及不同发酵操作方式的特点和应用，熟悉不同类型的生物反应器工作原理，懂得如何应用这些基本理论去分析和解决生产过程中的具体问题，改造原有生产过程使其更符合客观规律，实现发酵过程的优化，提高生产过程的经济和社会效益。 教学：本课程内容包括发酵工艺学的研究现况；发酵菌种的诱变、筛选与保藏；培养基的特性与配制；培养基和空气的灭菌或除菌；微生物工业菌种与菌种的扩大培养；通气与搅拌；发酵过程控制；发酵反应动力学；发酵过程与自控；微生物代谢产物合成与调控；发酵过程的实验室研究和中试及放大；发酵过程经济学等主要内容。它是应用微生物为工业大规模生产服务的一门综合性工程技术，对传统产业的改造和新兴产业的形成将发挥重要作用，并对人类社会产生深远的影响。本课程的难点主要在于发酵过程的优化控制、微生物反应过程的动力学规律及应用。 教学方式：理论教学采用课堂讲授、多媒体授课、师生互动、学生分组讨论等。实验教学以教师讲解、示范和学生实验操作相结合。 考核形式：考试，其中理论考试占期末总评70%，平时成绩占10%，实验成绩占20％。 教材：《发酵工艺学》（第1版），白秀峰主编，北京，中国医药科技出版社，2003年。 主要参考书目： 1．《发酵工艺原理》，熊宗贵主编，.北京，中国医药科技出版社，2000年。 2．《微生物工程工艺原理》，姚汝华主编，广州，华南理工大学出版社，1996年。     《发酵工艺原理》教学大纲 （供生物技术生物制药方向专业四年制本科使用）   一、课程性质、目的和任务 发酵是一门古老而又现代的工程技术，发酵工艺学是研究发酵产品(包括抗生素、酶制剂、基因工程重组蛋白等医药产品)生产过程中技术步骤和操作流程及其相关理论的一门课程。该课程是生物技术(生物工程)学科知识体系的一个重要组成部分，是生物技术(生物工程)专业学生的必修课。 根据本科教学加强基础、注重素质、整体优化的原则，本课程理论教学旨在为学生讲解发酵产品生产的一般过程、单元操作、基本原理和基本方法及发酵过程的优化控制，实验课的教学则教会学生掌握相关的发酵技术。该课程的学习将有助于提高学生分析、解决发酵生产问题的能力以及动手能力，为学生毕业后在生物制药以及相关行业中的发展打下坚实的基础。   二、课程的基本要求 本课程分为掌握、熟悉、了解三种层次要求。掌握的内容要求理解透彻，能在本学科和相关学科的学习工作中熟练、灵活运用其基本理论和基本概念。熟悉的内容要求能熟知其相关内容的概念及有关理论，并能适当应用。了解的内容要求对其中的概念和相关内容有所了解。 通过本课程的学习，使学生掌握菌种诱变和筛选、微生物代谢产物的生物合成与调控、培养基的配制、灭菌与除菌、生产菌种的制备和保藏、发酵过程的控制、发酵动力学，熟悉发酵过程检测与自控、发酵的实验室研究和中试及放大，了解发酵过程经济学。 考试内容中掌握的内容约占70%，熟悉、了解的内容约占25%，5%左右的大纲外内容。 本大纲的参考教材是全国高等医药院校药学类教材、教育部普通高等教育“十五”国家级规划教材《发酵工艺学》第一版（白秀峰主编，北京，中国医药科技出版社，2003，第1版）。 三、课程基本内容及学时分配 发酵工艺原理教学总学时数为90学时，其中理论为54学时，实验为36学时。共13章。本课程有2部分，第一部分从第1章到第12章，主要内容为发酵工艺原理的基本概念和基本理论；第二部分即第13章，主要内容为发酵工艺原理的案例学习。   第一章 绪论（2学时） 掌握： 1、发酵工艺学的概念 2、发酵类型、培养方法，重点 熟悉： 1、发酵工程的历史沿革   第二章 菌种选育理论与技术（6学时） 掌握： 1、自然选育的原理与方法 2、诱变育种的设计，重点与难点 3、突变株的筛选，重点 4、基因工程育种技术的应用，重点 熟悉： 1、原生质体制备与融合 2、融合子的选择 了解： 1、杂交育种   第三章 培养基（4学时） 掌握： 1、培养基组成对细胞分化和产物形成的影响 2、培养基的成分及其各自的功能，重点 3、培养基的设计和筛选，重点与难点 熟悉： 1、影响培养基质量的因素   第四章 灭菌与除菌（4学时） 掌握： 1、几种常用灭菌方法的基本原理，重点和难点 2、培养基和发酵设备的灭菌，重点 3、空气除菌的方法与介质过滤除菌的机制 熟悉： 1、无菌检查的方法及染菌的处理 2、制服染菌的要点   第五章 生产菌种的制备与保藏（2学时） 掌握： 1、生产菌种的制备过程，重点 2、生产菌种的质量控制，重点与难点 3、菌种保藏的目的与原理 熟悉： 1、菌种复壮的方法 了解： 1、国内外主要菌种保藏机构   第六章 发酵过程中的通气与搅拌（4学时） 掌握： 1、影响微生物需氧量的因素 2、氧的传递方程式 3、影响供氧的因素，重点与难点 4、发酵液中溶解氧浓度的测定 熟悉：     1、氧传递的阻力 2、发酵液的液流类型 了解： 1、液相体积氧传递系数的测定   第七章 发酵过程的控制（6学时） 掌握： 1、微生物发酵类型 2、发酵过程的工艺参数控制，重点 3、发酵过程的代谢变化，难点 4、菌体浓度对发酵的影响与控制 5、温度、pH、溶氧的影响与控制，重点与难点 6、补料分批发酵，重点与难点 熟悉：     1、碳源、氮源的影响与控制     2、磷酸盐的影响与控制 了解： 1、二氧化碳的影响与控制 2、泡沫的影响与控制   第八章 发酵动力学（6学时） 掌握： 1、发酵动力学研究的内容和方法，重点 2、发酵动力学与过程优化控制，重点与难点 3、得率与维持因数的概念、意义、计算方法， 4、微生物生长及产物合成动力学，重点与难点 5、分批发酵过程动力学模拟与优化，重点与难点 熟悉： 1、质量与能量的平衡 2、发酵过程的化学计量式 了解： 1、连续发酵的动力学及其参数的确定   第九章 发酵过程检测与自控（4学时） 掌握： 1、发酵过程检测的意义 2、常用的传感器及其原理，重点与难点 3、发酵过程自控的一般程序 熟悉： 1、发酵过程其他的检测技术 2、发酵自控系统的硬件结构 了解： 1、发酵过程变量的间接估计   第十章 微生物代谢产物的生物合成与调控（6学时） 掌握： 1、初级代谢产物的合成机理，重点 2、初级代谢产物生物合成的主要调控机制，重点、难点 3、微生物合成的次级代谢产物的基本特征 熟悉： 1、次级代谢产物合成的基本过程 2、次级代谢产物合成的主要调控机制 了解： 1、次级代谢产物的构建单位的生源说和生物合成 2、编码次级代谢产物生物合成酶的基因表达调节   第十一章 发酵过程的实验室研究、中试和放大（4学时） 掌握： 1、实验室研究的目的和内容 2、发酵规模缩小与放大的理论基础、准则、方法 熟悉： 1、实验室研究的设备 2、发酵规模改变对发酵的影响 了解： 1、摇瓶与发酵罐结构的差异   第十二章 发酵过程经济学（2学时） 掌握： 1、发酵过程的经济学评价 2、影响发酵成本的因素 熟悉： 1、发酵成本的构成 2、发酵成本的控制   第十三章 案例讨论：大肠杆菌发酵生产重组蛋白IL-18（2学时） 掌握： 1、工程菌发酵需要考虑的主要因素 2、重组蛋白发酵生产的流程   第十四章 发酵工程研究进展（2学时） 了解： 1、发酵工程理论的系统回顾 2、发酵工程的最新进展             学时分配表 章次 内 容  理论 学时 实验 学时 备注 一 绪 论 2     二 菌种选育理论与技术 6   　 三 培养基 4     四 灭菌与除菌 4     五 生产菌种的制备和保藏 2     六 发酵过程中的通气与搅拌 4     七 发酵过程的控制 6   　 八 发酵动力学 6     九 发酵过程检测与自控 4     十 微生物代谢产物的生物合成与调控 6     十一 发酵过程的实验室研究、中试和放大 4     十二 发酵过程经济学 2     十三 案例讨论：大肠杆菌发酵生产重组蛋白 2       发酵工程研究进展 2       大肠杆菌发酵生产重组蛋白综合实验   36 综合性实验﹡ 总学时 总计                      90 54 36     ﹡说明：本课程的实验与《基因工程》和《生物技术药物药剂与药动学》两门课程的实验整合，开设为《基因工程（跨课程）综合实验》。详见基因工程（跨课程）综合实验教学大纲。    1　绪论. 2　菌种选育（１）.ppt 2　菌种选育（2）.ppt 2菌种选育(3).ppt 3　培养基（1）.ppt 3　培养基（2）.ppt 4 灭菌与除菌1.ppt 4 灭菌与除菌2.ppt 5　生产菌种的制备和保藏.ppt 6 发酵过程中的通气与搅拌（1）.ppt 6 发酵过程中的通气与搅拌（2）.ppt 7 发酵过程的控制（1）.ppt 7 发酵过程的控制（2）.ppt 7 发酵控制（3）.ppt