《微生物工程》教学大纲

《微生物工程》教学大纲一、本课程的性质和任务本课程为生物技术专业本科生指定选修课程。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。本课程的任务为在微生物工程领域内将理科的有关知识与必要的工程技术知识有机地结合起来，在微生物学领域里给学生传授比较专业的理论知识，在工程技术领域里，使理科学生能够掌握基本的计算和设计工艺流程的原理和方法。二、教学要求与教学方式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。本课程的教学方式为课堂讲授。三、教学学时分配本课程讲授按每周3学时安排，全学时共54学时。教学内容及具体学时分配如下表：周次讲授内容学时1微生物工程概论；生产菌种的来源32菌种选育；菌种保藏的原理和方法33微生物的代谢调节和代谢工程34培养基；发酵工艺控制35发酵工艺控制36发酵工艺控制37发酵过程的参数检测和自动控制38微生物工程下游加工工程概论；发酵液的预处理和过滤39沉淀法；溶剂萃取法310溶剂萃取法；双水相萃取法311双水相萃取法；吸附法；312离子交换法；结晶法313发酵设备314发酵设备315空气除菌设备316抗生素生产工艺；氨基酸生产工艺；317甾体类化合物的微生物转化工艺318污水的生物处理3四、教学内容和要求第一部分微生物工程原理[目的要求]第一部分微生物工程原理包括8章，目的是介绍微生物工程的上游工艺原理。要求学生掌握生产菌种的分离、优良菌种的选育、菌种保藏、微生物的代谢调节和代谢工程、培养基配制、发酵工艺控制、发酵过程的参数检测和自动控制等的原理和方法。[教学内容]1微生物工程概论1.1微生物工程的发展简史1.2微生物工程的应用2生产菌种的来源2.1生物物质产生菌的筛选2.2菌种的分离3菌种选育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4菌种保藏的原理和方法4.1斜面保藏法和穿刺保藏法4.2沙土管干燥保藏法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5微生物的代谢调节和代谢工程5.1微生物的代谢类型和自我调节5.2酶活性调节5.3酶合成的调节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6培养基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7发酵工艺控制7.1温度对发酵的影响及其调节控制7.2pH值对发酵的影响及控制7.3氧对发酵的影响7.4泡沫对发酵的影响与控制8发酵过程的参数检测和自动控制8.1发酵过程的参数检测8.2发酵过程的自动控制第二部分微生物工程下游加工工程[目的要求]第二部分微生物工程下游加工工程包括8章，主要介绍微生物工程产品的分离纯化技术原理和方法。要求学生了解发酵液的预处理和过滤、沉淀法、溶剂萃取法、双水相萃取法、吸附法、离子交换法、结晶法等分离纯化方法在微生物工程产品上的应用。[教学内容]9微生物工程下游加工工程概论9.1微生物工程下游加工工程的特点和重要性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10发酵液的预处理和过滤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11沉淀法11.1盐析法11.2等电点沉淀法11.3有机溶剂沉淀法11.4非离子型聚合物沉淀法11.5聚电解质沉淀法12溶剂萃取法12.1溶剂萃取的原理12.2有机溶剂的选择12.3影响水相溶质溶解度的因素12.4乳化与去乳化12.5萃取方法和理论得率计算13吸附法13.1吸附过程的基础理论13.2吸附类型13.3影响吸附的因素13.4大网格聚合物吸附剂14离子交换法14.1离子交换树脂的分类14.2离子交换树脂的命名法14.3离子交换树脂的物理化学性能测定14.4离子交换过程的机理14.5树脂的选择和操作条件控制15结晶法15.1晶体的一般性质15.2生物物质形成晶体的条件15.3结晶的方法第三部分微生物工程生产设备[目的要求]第三部分微生物工程生产设备包括4章，目的是介绍常用的生产设备的结构、设计方法、动量、质量、热量传递计算方法等。要求学生了解灭菌设备、发酵设备、空气除菌设备、产品纯化设备等结构和设计方法。[教学内容]16灭菌设备（9002）16.1灭菌的方法16.2培养基的灭菌16.3培养基的分批灭菌16.4培养基的连续灭菌17发酵设备（10901）17.1机械搅拌发酵罐17.2其他类型的发酵罐17.3搅拌轴功率的计算17.4发酵罐的放大18空气除菌设备（8149）18.1介质除菌的原理18.2介质过滤效率和过滤器计算18.3空气除菌设备19发酵过程经济学19.1发酵成本的构成及影响因素19.2发酵成本的控制和过程的经济学评价第四部分微生物工程生产举例[目的要求]第四部分微生物工程生产举例4章，主要介绍抗生素生产工艺、氨基酸生产工艺、甾体类化合物的微生物转化工艺、污水的生物处理等内容。要求学生了解任何将微生物工程的原理应用于具体是生产中。[教学内容]20抗生素生产工艺20.1抗生素的分类20.2抗生素的生产工艺20.3青霉素的生产工艺21氨基酸生产工艺21.1氨基酸发酵工艺控制21.2赖氨酸生产工艺21.3异亮氨酸、亮氨酸生产工艺22污水的生物处理22.1污水生物处理的原理22.2污水的来源22.3水质污染的衡量指标和排放标准22.4污水处理的基本方法22.5好气生物处理技术22.6厌氧生物处理技术参考文献