西北师范大学生物技术专业课程教学大纲

西北师范大学生物技术专业课程教学大纲

微生物工程

一、说明

（一）课程性质

微生物工程是生物技术专业的专业必修课，它是以化工原理，生物化学和微生物学为基础的一门专业课。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而编写的本科生教材。（二）教学目的

通过本课程的学习使学生将理科的有关知识与必要的工程技术有机的结合起来，使学生既学到比较专业的微生物学理论知识，又掌握工程技术方面的基本计算和设计工艺流程的原理和方法。（三）教学内容

内容包括四大部分，共16章。第一部分微生物工程原理，包括8章。第二部分微生物工程下游加工工程，包括2章。第三部分微生物工程生产设备，包括4章。第四部分微生物工程生产举例，包括2章。

（四）教学时数

36学时

（五）教学方式

本课程采用讲授为主与自学为辅的方式进行。

二、本文

第一部分微生物工程原理

第1章微生物工程概论

教学要点：

发酵工程概念；微生物反应过程的特点；微生物工程的内容及发展。

教学时数：

2学时

教学内容：

1.1 微生物工程的发展简史

1.2 微生物工程的应用

简要介绍了微生物工程在食品、医药、轻工业、化工、农业环境保护、细菌冶金等方面的应用。考核要求：

了解发酵工程中涉及的几个概念；理解微生物反应过程的特点；了解微生物工程的内容及发展潜力。

第2章生产菌种的来源

教学要点：

介绍生物活性物质产生菌的生产菌种的分离与高产菌株筛选。

教学时数：

2学时

教学内容：

2.1 生物物质产生菌的生产

2.2 菌种的分离

考核要求：

掌握发酵工业高产菌株筛选的程序、要求和方法。

第3章优良菌种的选育

教学要点：

介绍几种菌种选育的方法。

教学时数：

4学时

教学内容：

3.1 自然选育

3.2 诱变选育

3.3 杂交育种

3.4 原生质体融合技术

3.5 基因工程技术

考核要求：

理解选种和育种的相关知识。

第4章菌种保藏的原理和方法

教学要点：

介绍了几种菌种保藏的原理和方法。

教学时数：

2学时

教学内容：

4.1 斜面保藏法和穿刺保藏法

4.2 沙土管保藏法

4.3 真空冷冻干燥保藏法

4.4 液氮保藏法

4.5 悬液保藏法

4.6 低温保藏法

考核要求：

理解保藏菌种的意义和方法。

第5章微生物的代谢调节和代谢工程

教学要点：

介绍了微生物的代谢调节的方式和代谢工程。

教学时数：

4学时

教学内容：

5.1 微生物的代谢类型和自我调节

5.2 酶活性调节

5.3 酶合成调节

5.4 分支生物合成途径的调节

5.5 能荷调节

5.6 代谢调控

5.7 次级代谢与次级代谢调节

5.8 代谢工程

考核要求：

掌握微生物代谢的调控的机制；了解提高代谢产物的产量的方法。

第6章培养基

教学要点：

介绍了培养基的主要成分、类型和营养物质的调节。

教学时数：

2学时

教学内容：

6.1 培养基的成分

6.2 营养物质的调节

6.3 培养基的类型

考核要求：

了解微生物的发酵的各种类型及发酵培养基的组成、设计和最优化；理解发酵过程中的代谢特征及发酵工业的主要技术经济指标；掌握种子扩培的相关知识。

第7章发酵工艺控制

教学要点：

介绍了温度、pH值、氧气、二氧化碳及泡沫对发酵的影响及控制。

教学时数：

4学时

教学内容：

7.1 温度对发酵的影响及控制

7.2 pH值对发酵的影响及控制

7.3 氧气对发酵的影响及控制

7.4 二氧化碳对发酵的影响及控制

7.5 泡沫对发酵的影响及控制

考核要求：

理解温度、pH值、溶解氧、基质浓度、泡沫等影响发酵过程的机制及控制；了解发酵过程中杂菌与噬菌体的防治。

第8章微生物反应动力学

教学要点：

介绍了发酵类型及反应动力学。

教学时数：

2学时

教学内容：

8.1 发酵类型

8.2 分批培养动力学

8.3 连续培养动力学

考核要求：

了解微生物反应速率的数学模型、底物消耗速率及模型；掌握微生物比生长速率及Monod模型；理解微生物代谢产物合成的动力学类型和模型。

第二部分微生物工程下游加工工程

第9章微生物工程下游加工工程概论

教学要点：

介绍了微生物工程下游加工工程的特点、重要性、基本原理及一般程序。

1学时

教学内容：

9.1 微生物工程下游加工工程的特点、重要性

9.2 微生物工程下游加工工程的基本原理

9.3 微生物工程下游加工工程的一般程序

考核要求：

理解发酵产物下游加工单元操作、方法选择、原理、设备和影响因素。

第10章发酵液的预处理和过滤

教学要点：

介绍了发酵液的预处理和过滤；细胞破碎方法。

教学时数：

2学时

教学内容：

10.1 发酵液的预处理

10.2 发酵液的过滤

10.3 微生物细胞的破碎和分离

考核要求：

理解从发酵液或细胞培养液中提取生化物质的步骤及方法、原理和设备；了解实验室及工业规模的各种细胞破碎方法。

第三部分微生物工程生产设备

第11章培养基灭菌及灭菌设备

教学要点：

介绍了培养基灭菌的方法及灭菌设备。

教学时数：

2学时

教学内容：

11.1 灭菌的方法

11.2 培养基的灭菌

11.3 培养基的分批灭菌

11.4 培养基的连续灭菌

考核要求：

理解发酵工业中灭菌的原理及影响灭菌的因素；了解分批灭菌与连续灭菌的设备及计算。

第12章发酵设备

教学要点：

介绍了主要的发酵设备。

教学时数：

2学时

教学内容：

12.1 机械搅拌发酵罐

12.2 其它类型的发酵罐

12.3 搅拌轴功率的计算

12.4 发酵罐的放大

了解几种典型的发酵设备；理解搅拌混合设备形式、流型及搅拌功率；了解发酵罐放大的依据和方法。

第13章空气除菌设备

教学要点：

介绍了空气除菌设备的原理。

教学时数：

2学时

教学内容：

13.1 介质除菌的原理

13.2 介质过滤效率和过滤器计算

13.3 空气除菌设备

考核要求：

掌握空气除菌的方法及除菌机理；理解空气除菌的流程及设备。

第14章产品纯化设备

教学要点：

介绍了产品纯化设备。

教学时数：

2学时

教学内容：

14.1 两相分离设备

14.2 蒸发浓缩设备

14.3 干燥设备

考核要求：

了解常用的产品纯化设备。

第四部分微生物工程生产举例

第15章氨基酸生产工艺

教学要点：

介绍了氨基酸生产工艺。

教学时数：

2学时

教学内容：

15.1 氨基酸发酵工艺控制

15.2 赖氨酸生产工艺

15.3 异亮氨酸、亮氨酸生产工艺

考核要求：

了解氨基酸生产的工艺及操作要点。

第16章污水的生物处理

教学要点：

介绍了污水的生物处理原理及常用方法。

教学时数：

1学时

教学内容：

16.1 污水的生物处理原理

16.2 污水的来源

16.3 污水处理的基本方法

考核要求：

了解污水的生物处理原理及常用方法。

三、主要参考书目：

1.曹军卫等，微生物工程，科学出版社，2002，

2.华南工学院，发酵工程与设备，轻工业出版社，1983

3.焦瑞身等，生物工程概论，化学工业出版社，1991

4.熊宗贵，发酵工艺原理，中国医药科学技术出版社，2001

5.熊宗贵，生物技术制药，高等教育出版社，1999

6.姚汝华，微生物工程工艺原理，华南理工大学出版社，1996

7.刘如林，微生物工程概论，南开大学出版社，1995

8.贾士儒，生物反应工程原理，南开大学出版社，1990

9.高孔荣，发酵设备，轻工业出版社，1991

10.吴松刚，微生物工程》，科学出版社，2004

11.姚汝华，微生物工程工艺原理，华南理工大学出版社，2005

12.俞俊棠，新编生物工艺学，化学工业出版社，2003

13.熊宗贵，发酵工艺原理，中国药科大学出版社，2000

14.邱立友，发酵工程与设备，中国农业出版社，2007

15.储炬，现代生物工艺学，华东理工大学出版社，2008

16.张嗣良，微生物发酵过程多尺度研究与优化，化学工业出版社，2003

17.E. M. T. El-Mansi, C. F. A. Bryce, Arnold L. Demain，Fermentation Microbiology and

Biotechnology，Taylor & Francis，2011