《发酵工程与设备实验》实验课程教学大纲
实验名称：发酵工程与设备实验
学时：32学时
学分：2学分
适用专业：生物技术、生物工程
执笔人：程爱芳
审定人：黄芳一
一、实验的性质与任务
实验课程作为发酵工程教学的重要部分，一直是课程建设的重点，建立一整套的实验管理体系，形成了我们学校实验教学的特色。另外通过本课程的学习旨在培养学生的基本实验技能，掌握基本实验方法且能将理论运用于实践。
二、教学目标与基本要求
使学生实验基本操作掌握扎实，熟悉发酵工程实验技术方法，了解发酵工艺生产基本流程，培养学生的综合实验技能。
四、实验教学内容及学时分配
实验一实验准备知识和基本操作训练(4学时)
目的要求
了解发酵工程实验室技术的基本内容，掌握发酵工程实验室技术的基本操作。
主要实验仪器及材料
试管、移液管、平皿、接种环、烧瓶、涂棒、棉花
掌握要点
几种棉塞的制作和基本的发酵工程实验室技术操作。
实验内容
1、观看30分钟实验基本操作教学录像。
2、几种棉塞的制作
（1）试管棉塞的制作
（2）锥形瓶棉塞的制作
（3）发酵瓶棉塞的制作
3、几种器皿和用具的包扎
（1）培养皿的包扎
（2）移液管的包扎
（3）其它用品的包扎：试管口、锥形瓶口、发酵瓶口
4、发酵工程实验技术基本操作
（1）平板操作：到平板、划线、涂布
（2）斜面操作：斜面制作、划线、接块、穿刺
（3）摇瓶操作：接块、接菌苔、接斜面孢子、移液等
5、几种接种用具的制作
（1）接种环的制作
（2）涂棒的制作
（3）接种铲的制作
（4）接种针的制作
（5）酒精灯的制作
6、实验室10L小型发酵罐的系统组成及其使用讲解。
实验二产植酸酶黑曲霉的分离(4学时)
目的要求
1、掌握从自然界分离目的菌种的基本方法。
2、从土壤中取样分离产植酸酶黑曲霉菌株。
方法原理
植酸即肌醇六磷酸酯。植酸及其盐类是植物中磷的主要贮存形式，其贮存着植物总磷的60%～90%。在营养研究中，发现植酸具有比较明显的抗营养作用，且不被人和单胃动物所利用，最终绝大部分从粪尿中排出体外，造成环境的磷污染。
植酸酶是催化植酸及其盐类水解成肌醇与磷酸的一类水解酶的总称。植酸酶可将饲料或食品中的植酸及其盐分解成肌醇和磷酸，增加可利用磷的含量，抑制植酸对矿物质和蛋白质的亲和力，解除植酸的抗营养作用。
植酸酶广泛存在于小麦、大麦、玉米等植物的种子中，但含量较低。细菌、酵母和丝状真菌等也是植酸酶的重要来源。
本实验利用选择培养基（透明圈法），从土样中筛选分离植酸酶的黑曲霉菌种。
主要实验仪器及材料
1、土壤样品
采集自稻米加工厂堆积米糠或谷壳处的土壤，或将少量谷壳和麸皮埋入土壤中2个月后取土样。
2、培养基
（1）1%脱氧胆酸钠溶液。
（2）氯霉素注射液或氯霉素眼药水。
（3）筛选培养基0.2%植酸钙（没有植酸钙，可用0.14%植酸代替，用氢氧化钙溶液调pH5.5即可）、3%葡萄糖、0.5%NH4NO3、0.05%KCl、0.05%MgSO4·7H2O、0.003%MnSO4·4H2O、
0.003%FeSO4·7H2O、2%琼脂、pH5.5～5.7。（1）、（3）分开灭菌，120～122℃灭菌20min。
3、试剂与器皿
培养皿、锥形瓶、试管、玻璃珠、涂棒、移液管、接种铲、无菌水等。
掌握要点
筛选培养基及其用透明圈法从土壤中取样分离产植酸酶黑曲霉菌株的方法。
实验内容
1、将灭菌好的培养基（3）按每L加（1）号液20mL，加（2）液若干，使最终每L含氯霉素50mg，摇匀，倒平板若干。
2、取适量土样加到已灭菌好带有玻璃珠并加有10～20mL无菌水的锥形瓶中，振摇几分钟。
3、用无菌移液管吸取0.5mL左右2样加到已凝固好的平板上，然后涂布均匀，于28～30℃培养箱中倒置培养3～7 d。
实验三产植酸酶黑曲霉的纯培养(4学时)
目的要求
学习制备马铃薯葡萄糖培养基的方法以及斜面接种技术。
方法原理
马铃薯葡萄糖培养基是一种半合成培养基，可用于培养霉菌。
主要实验仪器及材料
1、菌种：产植酸酶黑曲霉菌株（由实验二分离得到）；
2、培养基：PDA培养基；
3、器材：天平、500mL刻度量杯、小刀、牛角匙、玻棒、纱布、18mL×180mL试管、棉花、电炉、烧杯、记号笔、酒精灯、接种环等。
掌握要点
PDA培养基的配制及其斜面接种技术。
实验内容
1、PDA培养基的制备
（1）培养基配方
马铃薯（去皮）200g、葡萄糖20g、琼脂20g、自来水1000mL、pH自然。
（2）操作步骤
①称量去皮新鲜马铃薯200g切成1cm见方小块，放入烧杯中，加1000mL自来水，
置电炉上煮沸20min后，用双层纱布过滤，取滤液备用。
②加入称好的葡萄糖、琼脂，加热搅拌至琼脂完全熔化，补水至1000mL。
③趁热分装于18mL×180mL试管，斜面以8mL为宜。分装完毕后，塞好棉塞并将试
管捆扎好。
④高压蒸汽灭菌：121℃灭菌20min，灭菌后趁热摆斜面。
2、分离纯化菌株转接斜面（斜面接种）
接种是将纯种微生物，在无菌操作条件下，移植到已灭菌并适宜该菌生长繁殖所需要的培养基中。为了获得微生物的纯种培养，要求接种过程中必须严格进行无菌操作。一般是在无菌室内，超净工作台或实验台酒精灯火焰旁进行。
①在分离产植酸酶黑曲霉的平板上，选择透明圈明显、透明圈直径与菌落直径比值较
大的、分离效果较好的单菌落，并作好标记。
②左手拿平板，右手拿接种环，先将金属环烧灼灭菌，再将接种环在空白培养基处冷
却，挑取菌落，在火焰旁稍等片刻。
③左手将平板放下，拿起斜面培养基。在火焰旁用右手小指和手掌边缘拔下棉塞并夹
紧，迅速将接种环伸入空白斜面，在斜面培养基上轻轻划线，将菌体接种于其上。划线时由底部向上划一直线，一直划到斜面的顶部。注意勿将培养基划破，不要使菌体沾污管壁。
④灼烧试管口，在火焰旁将棉塞塞上。接种完毕，接种环上的余菌必须灼烧灭菌后才
能放下。
⑤斜面置于28～30℃恒温箱中，培养3～7d观察结果。
实验四摇瓶发酵实验(4学时)
目的要求
学习和掌握摇瓶培养的方法
方法原理
在浸没培养过程中振荡的目的在于改善活细胞的氧气和营养物的供给。摇瓶培养通常以特定生长条件下的培养物接种，也可用孢子接种。振荡培养是建立深层发酵的开始，就一特定微生物而言，振荡培养时存在一最佳培养基配方和最佳培养基容量。细胞或孢子接种浓度对试验的成功极为重要，不同的微生物细胞或孢子以及不同的振荡培养过程的接种浓度差异可能是十分显著的，且各自存在一最适浓度。
主要实验仪器及材料
1、生产菌株黑曲霉（由前面实验分离选育获得）
2、摇瓶发酵生产培养基：0.05%蛋白胨、2%葡萄糖、0.2%NH4NO
3、0.05%KCl、
0.05%MgSO4?7H2O、0.004%K2HPO4?3H2O、0.001%Fe2+、0.001%Mn2+ 、pH5.5
3、500m1三角烧瓶
4、旋转式摇床
掌握要点
摇瓶接种技术以及摇瓶培养方法。
实验内容
1、取干净500mL三角烧瓶，分装100mL培养基，用8层纱布包扎瓶口，再加牛皮纸包扎，在0.1MPa下灭菌20min。
2、将成熟的菌种斜面，在无菌的条件下，注入10mL无菌水，震荡成孢子悬浮液（孢子浓度约为8×104个/mL）。待发酵培养基灭菌后冷却到30℃时，分别将孢子悬浮液接入三角瓶中，接种量为2mL，每个菌种各接3只，标好记号。
3、置旋转式摇床（30℃、160r/min），培养4～6天。
实验五植酸酶酶活的测定(4学时)
目的要求
掌握植酸酶酶活的测定的方法。
方法原理
植酸酶活性单位定义为：样品在植酸钠浓度为5.0mmol／L、温度37℃、pH值5.50的条件下，每分钟从植酸钠中释放1μmol无机磷，即为一个植酸酶活性单位，以U表示。
植酸酶在一定温度和pH条件下，水解底物植酸钠，生成正磷酸和肌醇衍生物，在酸性溶液中，用钒钼酸铵处理会生成黄色的[(NH4)3PO4NH4VO3·16MoO3]复合物，在波长415nm下进行比色测定。
主要实验仪器及材料
1、乙酸缓冲液c(CH3COONa·3H2O)为0.25mol／L。
2、植酸钠溶液c(C6H6O24P6Na12)为7.5mmol／L。
3、硝酸溶液：1:2水溶液。
4、100g／L钼酸铵溶液：称取10g钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O]于100mL容量瓶中，加入1.0mL氨水（25％）用水溶解定容至刻度。
5、2.35 g／L钒酸铵溶液：称取0.235g钒酸铵（NH4VO3）于100mL棕色容量瓶中，加入2mL硝酸溶液（3），用水溶解定容至刻度。避光条件下保存一周有效。
6、颜色终止液：移取2份硝酸溶液（3），1份钼酸铵溶液（4），1份钒酸铵溶液（5）混合后使用，现用现配。
7、磷酸二氢钾（KH2PO4）：基准物。
8、显色液配制：（6）：（水）：（4）：（5）=1：2：1：1
9、仪器和设备：恒温水浴锅、分光光度计、酸度计、离心机
掌握要点
植酸酶酶活的测定的方法
实验内容
1、标准曲线的制作
（1）按下表的比例稀释成不同磷浓度溶液。
标准序号标准磷液／mL 蒸馏水／mL 相当于无机磷／ug 显色液/mL
OD660nm
1 0 3.0 0 3
2 0.2 2.8 2 3
3 0.
4 2.6 4 3
4 0.6 2.4 6 3
5 0.8 2.2 8 3
6 1.0 2.0 10 3
（2）显色反应：将上表中反应液立即摇匀，37℃水浴保温20分钟，冷却至660nm测OD 值，以无机磷浓度为横坐标，吸光值为纵坐标，列出直线回归方程（y＝ax+b）。
2、样品中植酸酶活力的测定
（1）酶液的制备
取实验五中的摇瓶培养液为试样，在离心机上以3000r／min离心15min，根据情况分取不同体积的上清液用乙酸缓冲液（1）稀释，待反应。
（2）酶活的测定
取10mL试管按下面的反应顺序进行操作，以空白实验作为参照液，测定样品在660nm 的OD值。
酶活＝30C F ?＝30V n F ?＝V
M m F ??30 ＝
V
m
F ???3130（U ／L 或U ／mL ）
式中：F ——试样溶液反应前的总稀释倍数。
m ——根据实际样液的吸光值由直线回归方程计算出的无机磷的质量，μg ； 30——反应时间，min ；
31——磷的摩尔质量，g/mol ；
V ——实际取酶液样品的体积，mL 。
结果表示：三次平行样品的测定结果用算术平均值表示，保留整数。
实验六（一） 红曲米固态法生产 (2学时) 目的要求
1、了解红曲米的作用和用途。
2、掌握固态发酵法生产红曲米的方法和原理。
方法原理
红曲米是由红曲菌（Monascus Pupureus Went ）接种在米饭上繁殖，经干燥后所得的一种紫红色干米粒。它又称红曲、丹曲、赤曲等。在我国，红曲米发明已有一千多年历史，李时珍在《本草纲目》中称其为佳品。红曲米广泛用于食品着色、食品发酵和中医药中。
红曲米性湿味甘、无毒，入脾胃二经。其功效健脾胃、消食、活血行气。红曲米长期食用，对人体健康作用明显。 主要实验仪器及材料
1、红曲菌斜面菌种。
2、大米，乳酸或醋酸。
3、250mL 锥形瓶、烧杯、蒸锅、电热蒸汽灭菌锅、培养箱、接种环、移液管等。
掌握要点
固态发酵法生产红曲米的方法和原理 实验内容
1、将一只250mL 锥形瓶称重，加入50 g 大米，用自来水浸泡1h ，洗净，用干纱布将瓶外
水分擦干，然后置天平上称量，使总重等于如下重量（原瓶重+70g ）不足部分用自来水补足，120～122℃灭菌30 min 。
2、取试管斜面菌种一支，用无菌酸水（用乳酸或醋酸调节pH 为4.0）适量将红曲菌孢子
洗下（借助接种环等用具）。然后用无菌吸管接种孢子悬浮液2.5mL ，于32℃培养箱中培养。 3、培养过程，每天观察，视生长和培养基干湿情况，适当加无菌水和摇瓶翻料，经过6～
7d 米粒红透即为发酵终点。
4、将米粒置于干燥箱中60℃鼓风干燥，即为成品。
实验六（二） 糯米甜酒的酿制 (2学时) 目的要求
学习和掌握酒曲发酵糯米酿制糯米甜酒的方法 方法原理
酿制甜酒酿的原理十分简单，即将煮熟的米饭经接种酒酿种曲后，在适宜的培养条件下让
种曲中的根霉孢子萌发成菌丝体，经大量繁殖后通过淀粉酶的作用将淀粉转化为葡萄糖，此为
根霉的糖化阶段。然后，再由根霉或种曲中所含的酵母菌或野生酵母菌继续将糖化后的部分葡萄糖转化为乙醇，经后熟使甜酒具有独特的甜醇口味。
主要实验仪器及材料
甜酒曲、糯米、铝锅、电炉、培养箱、搪瓷盘、纱布、研钵
实验内容
1、选择原料：酿制甜酒酿的原料常用糯米，选择时力求用品质好、米质新鲜的糯米。
2、淘洗和浸泡：将米淘洗干净后浸泡过夜，使米粒充分吸水，以利蒸煮时米粒分散和熟透均匀。
3、蒸煮米饭：将浸泡吸足水分的糯米捞起，放在蒸锅内搁架的纱布上隔水蒸煮，至米饭完全熟适时为止。
4、米饭降温：将蒸熟的米饭从锅内取出，在室温下摊开冷却至30℃左右待接种。
5、接入种曲：按干糯米重量换算接种量（用量按产品说明书）。为使接种时种曲与米饭拌匀，可先将酒药块在研钵中捣碎，或再拌入一定数量的炒熟面粉后再与大量米饭混匀。
6、装坛发酵：接种拌匀后的米饭可装坛子发酵（通常应在坛子的中轴挖个洞）。所用的容器都应预先洗净，并用开水浇淋浸泡过，以杀死大部分杂菌。
7、保温发酵：温度可控制在30℃左右，发酵初期可见米饭表面产生大量纵横交错的菌丝体，同时糯米饭的粘度逐渐下降，糊化液渐渐溢出和增多。若在发酵中米饭出现干燥时，可在培养18～24h补加一些凉开水。
8、后熟发酵：酿制48h后的甜酒酿已初步成熟，但往往略带酸味。如在8～10℃条件下将它放置2～3天或更长一段时间进行后熟，则可去尽酸味。
9、质量评估：酿成的甜酒酿应是酒香浓郁、醪液充沛、清澈半透明和甜醇爽口的。
实验七（一）红曲米色价的测定(2学时)
目的要求
1、了解红曲色素的特性和作用。
2、掌握红曲米总色素的提取和色价的测定方法。
方法原理
红曲米是由红曲菌（Monascus Pupureus Went）接种在米饭粒上发酵而成的产品。从红曲米中可以提取红曲色素，其商品名叫做红曲红，是目前诸多开发利用的天然食用色素之一。
红曲色素是由红曲霉菌丝所分泌的色素，有多种，大致可分为三类，即红色色素、黄色色素和紫色色素。它们中具有实际使用价值的主要是醇溶性红色色素，因此乙醇是最佳的红曲色素的萃取溶剂，可以采用适当浓度的乙醇（70～80%）从红曲米中提取红曲色素。
主要实验仪器及材料
1、红曲米。
2、乙醇（最好是食用乙醇），蒸馏水。
3、烧杯、50mL容量瓶、试管、料理机、移液管、水浴锅、分光光度计、旋转蒸发器、离心机或抽滤装置、水循环真空泵等。
掌握要点
红曲米总色素的提取和色价的测定方法。
实验内容
（一）红曲米色价的测定
1、用料理机将红曲米粉碎成粉末状，准确称取0.2g样品，小心加入到50mL容量瓶中，再加进50mL70%乙醇，摇匀后放入60℃水浴锅保温萃取2 h，取出冷却并定容至刻度。静置片刻，分别吸取上清液0.5 mL、1mL，加9.5 mL、9mL70%乙醇摇匀，用1cm比色皿以70%乙醇作空
白，在510nm下测定样品萃取稀释液的吸光度，将测得的吸光度（E值）乘以稀释倍数（5000倍、2500倍）即为红曲米的色价。
2、计算
色价=E×5000或×2500
实验七（二）酸奶的制作(2学时)
目的要求
学习并掌握酸奶制作的基本原理和方法。
方法原理
酸奶是以牛奶等为原料，经乳酸菌发酵而成的一种具有较高营养价值和特殊风味的发酵乳制品，是具有一定保健作用的食品。其基本原理是通过乳酸菌发酵牛奶中的乳糖产生乳酸，乳酸使牛奶中酪蛋白（约占全乳的2.9％，占乳蛋白的85％）变性凝固而使整个奶液呈凝乳状态。同时，通过发酵还可形成酸奶特有的香味和风味（与形成乙醛、丁二酮等有关）。按凝固状态可将酸奶分为凝固型酸奶和搅拌型酸奶，二者基本工艺过程相似，本实验主要学习凝固型酸奶的制作方法。
主要实验仪器及材料
1、材料：白砂糖、奶粉、市售酸奶（获得菌种）
2、实验仪器：电饭锅、一次性杯子、筷子、温度计、电炉。
掌握要点
酸奶的制作原理及方法
实验内容
1、配奶。奶粉：白砂糖：水=10：5：70（质量比）
2、消毒。将乳加热至90℃，保温5min，或置于80℃恒温水浴锅中灭菌15min。
3、冷却。经灭菌处理后的乳液迅速冷却到43～45℃，待接种。
4、接种。将市售酸奶按5%~10%的接种量接入冷却后的乳液中，搅拌均匀。
5、分装。将接种后的乳液分装至消毒的容器中，然后封口。
6、保温发酵。将装有含乳酸菌的牛乳的容器置于恒温箱中进行发酵，恒温箱的温度保持在40～43℃，时间为3～4小时，或30℃培养18～20小时。
7、后熟发酵。酸奶在形成凝块后应在4～7℃下保持24小时以上，以获得酸奶特有风味和较好口感。
8、品味：酸奶应有凝块，质地细腻，酸甜适中，清新爽口，若有不良异味，则很可能是酸奶污染了杂菌。
实验八10L机械搅拌发酵系统认识及使用(4学时)
目的要求
认识机械搅拌发酵系统的结构和工作原理；掌握10L机械搅拌发酵系统的使用方法。
主要实验仪器及材料
10L机械搅拌发酵及配套系统
掌握要点
10L机械搅拌发酵的结构及实消步骤。
实验内容
设备使用前，操作人员应认真阅读本章节内容，必须搞清楚各管道、阀门的作用，在确保操作过程了解无误的情况下方可进行实际操作。
1、准备工作
检查本系统各单件设备，应确保设备能正常运行时方可开机。
2、空气过滤器及空气管路的消毒
①关闭空气阀F5（图3）；打开F2，慢慢打开蒸汽阀阀门F1，当冷凝水排尽后微开F2，打开F6，排尽冷凝水后F6调为微开。注意：此时蒸汽压力应在0.12~0.14MPa之间。
②微开F7、F9，打开F8蒸汽通过空气过滤器及以后的空气管道进入发酵罐内。
③开启空气压缩机，调节空气减压阀，使其出口压力在0.2~0.25MPa之间。
④消毒时间一般为30min。到时间后依次关闭F7、F9、F6、F2、F1。
⑤打开F5、F2、F6；排去冷凝水后，再将F6、F2、F9转为微开；稍开F7、F9，吹空气过滤器。
⑥吹干空气过滤器一般需要20min左右，然后关闭F6、F2、F7、F9，保持空气管道及空气过滤器中正压。
3、空消
①打开排水阀F13，蒸汽阀F4，排尽夹套中的水后即关闭F4。
②打开F3、F11，排尽蒸汽管道中的冷凝水后将F11转为微开；稍开F10，微开F8使蒸汽徐徐进入发酵罐；对发酵罐进行空消。
③在灭菌过程中，应时刻注意罐压，并控制在0.11~0.12MPa之内，请勿超压。罐压的控制通过调节阀门F3和F8来实现。
④空消时间一般为30~50min。到时间后，关闭F3、F8。当罐温降至80℃以下时方可打开F11，排尽发酵罐内的冷凝水后即关闭F11、F10。
⑤当蒸汽阀F3关闭后，发酵罐内的压力会迅速下降，为防止发酵罐内产生负压，必须微开F7，并调节F8，使罐压保持在0.03~0.05MPa之间。
图3 10L 机械搅拌发酵系统管道及设备示意图
4、加培养基
①按工艺要求配制培养基原液。
②打开排气阀F8，关闭进气阀F7，卸去罐内压力；将校验好的pH、DO电极装入发酵罐
内。
③打开罐盖上的加料口，将培养基原液加入发酵罐内，并加水至所配培养基总量的75~85%
左右（视环境温度、蒸汽压力及接种量而定，余20~15%为蒸汽冷凝水和种子量）。
④拧紧加料口螺母（注意：不要拧得太紧，否则会损坏密封圈）。
5、实消
①检查夹套排水阀F13是否打开，夹套是否排尽。
②夹套预热：关闭F14、F12，打开F4、稍开F13，接通电源，开电源开关，手动开启搅拌
机，调节电机转速至150rpm左右，进行慢速搅拌。
③当发酵罐内的温度达到80℃左右时，打开F3、F11，排尽蒸汽管中的冷凝水后即关闭F11；
稍开F10，是蒸汽徐徐进入发酵罐；继续升温。
④此时应关闭进气阀F7，并将排气阀F8调为微开。
⑤当培养液温度达到95~100℃后可停止搅拌。当发酵罐内温度达到灭菌要求温度时，阀门
F3、F8处于微开状态；在灭菌过程中，应时刻注意罐压，并控制在0.10~0.11MPa之内，严禁超压。罐压的控制通过调节阀门F4、F3、F8来实现。
⑥注意在升温过程中不要开冷却开关，否者当温度设定值设定在培养温度时，冷却水管中
会自动通冷却水，不仅会影响升温速度、浪费蒸汽，更重要的是会引起冷却水过多，引起培养液浓度变化或不能达到灭菌温度。实消时间一般为30min。到时间后，关闭F3、F4、F8。自然冷却10min左右。
⑦通冷却水进行冷却，操作如下：关闭夹套排水阀F13，按冷却键，至手动冷却状态；或
调节温度设定值，按冷却键至自动状态；此时即进入控温状态。
⑧当蒸汽阀门关闭以及通冷却水后，发酵罐的罐压将迅速下降，当罐内压力降至0.03MPa
时，必须间隙开启进气阀门F7，让空气进入发酵罐内，并保证内压在0.03～0.05MPa之间。
⑨当罐内温度降至70℃以下时，调节搅拌器的调速器，慢转搅拌培养基，加快冷却速度；
同时可稍开进气阀F7和调节排气阀F8，使罐压保持在0.03~0.05MPa之间。
五、考核办法
平时考核70％＋期末考核30％
期末考核方式：（1）通过对实验数据的整理和分析，撰写一篇实验论文；
（2）笔试或口试。
上述期末考核方式可根据实际情况任选一种。
六、实验教学指导书和参考书
实验教学指导书
发酵工程教研室编. 发酵工程与设备实验. 校内讲义, 2012.
主要参考书：
[1] 吴根福. 发酵工程实验指导. 北京: 高等教育出版社, 2006.
[2] 汪穗福. 微生物检验验证技术. 北京: 中国医药科技出版社, 2006.
[3] 梁世中. 生物工程设备. 北京: 中国轻工业出版社.2002.
[4] 高孔荣. 发酵设备. 北京: 中国轻工业出版社, 1991.
[5] 葛向阳, 田焕章, 梁运祥. 酿造学. 北京: 高等教育出版社, 2005.
[6] 吴松刚. 微生物工程. 北京: 科学出版社, 2004.
[7] 刘振宇. 发酵工程技术与实践. 上海: 华东理工大学出版社, 2006.
[8] 邱立友. 发酵工程设备实验. 北京: 中国农业出版社, 2008.
[9] 陈长华. 发酵工程实验. 北京: 高等教育出版社, 2009.
生物发酵工程实验 实验一................................ 利用酵母富集培养基分离酵母菌 实验二... ......................... 分离纯化酵母菌 实验三... ......................... 酵母菌的保藏 实验四............................... 大肠杆菌生长曲线测定及pH对生长曲线 的影响 实验五.............................. 发酵罐的构造及操作 实验六.............................. 发酵罐实灌灭菌操作 实验七.............................. 利用7L发酵罐对地衣芽孢杆菌进行补 料分批发酵培养 实验八..............................淀粉酶生成曲线的测定
实验一、利用酵母富集培养基分离酵母菌 一实验目的 1、通过本实验加深理解酵母富集培养基的原理和应用； 2、掌握涂布分离技术； 3、熟悉从自然样品土壤中分离酵母菌的具体操作方法 二实验原理 酵母菌主要分布于含糖高和酸度较高的自然环境中，在果园表土和浆果、蔬菜、花蜜和蜜饯等的表面很容易找到它们。在土壤中，由于各种微生物混杂在一起且酵母菌的数量相对比较少，故可以利用酵母菌富集培养基进行富集培养，该培养基含有较高的葡萄糖（5%）和较酸（pH为4.5）的环境，以及能抑制多种杂菌（许多细菌、放线菌和快速生长霉菌）的孟加拉红（玫瑰红），故十分有利于酵母菌的增值。 三实验材料 土壤（标注采集地点） 培养基：酵母富集培养基（5%葡萄糖、0.1%尿素、0.1%硫化铵、0.25%磷酸二氢钾、0.05%磷酸氢二钠、0.1%七水合硫酸镁、0.01%七水合硫酸铁、0.05%酵母膏、0.003%孟加拉红、1.9%琼脂 pH4.5） 移液枪、培养皿、天平、涂布棒、棉绳、250ml三角瓶、75%酒精棉花、摇床等 四实验步骤 1、采集土样：采集葡萄园或其他果园、菜地等的土壤若干（要求：先铲去2~3cm 的表土，再采集土样）适当研碎。 2、称取1g土样装入准备好的30/250ml蒸馏水中震荡均匀。 3、准备平板：将酵母菌富集培养基加热融化，待冷却至50℃左右后，倒2个平板，冷却待用。 4、用移液枪吸取200ul样品，用涂布法分离菌种。 5、恒温培养：将培养皿倒置后防于37℃恒温培养箱中培养2d。 五结果记录 将土壤来源，平板上得到的菌落特征和菌落数做表记录 六思考题 酵母菌富集培养基中为什么要加孟加拉红
南京理工大学课程考试试卷(学生考试用) 课程名称：发酵工程学分： 4 教学大纲编号： 试卷编号：考试方式：满分分值：考试时间：分钟组卷日期：年月日组卷教师(签字)：审定人(签字)：2.发酵过程中合理的微量使用的促进剂和抑制剂的共同作用是（2'）。 3.为了保证纯种生产，稳定生产和提高产量，通常要把在出现退化现象群体中的少量变异细胞除掉，以保持群体的纯正，这种操作叫做。（2'） 4.若右图为酵母菌从摇瓶对数期接种到发酵罐后测得的生长曲线，请回答： (1)图中曲线AB形成的最可能原因(2')，试举一基 因表达调控的例子(2')。 (2)衰亡期对应图中的(1')段，其主要特点是 (3')。 (3)在生产上，要想扩大培养需选用BC段菌体；如要获得 较多的产物，则应该注意缩短BC段时间，延长CD段时 间，延长方法是进行(1')（填发酵培养方式）培养， 采取的主要措 施。(2') (4)假定测得酵母菌消耗糖中，98．5％形,成了酒精和其他发酵产物，其余1.5％则用于用于 (2')。 三．简答题(25分) 1.比较一般情况下孢子培养基和种子培养基成分及其C/N的区别。（5'） 2.简述连续发酵的优缺点。(10') 3.分批发酵中不同时间，染菌对发酵有什么影响，染菌如何控制？（10'） 四．计算题（35分） 1.在一定培养条件下，培养大肠杆菌，符合Monod方程，测定实验数据如下： S（mg/L）100 120 153 170 220 μ（h-1）0.667 0.706 0.754 0.773 0.815 (1)计算在该培养条件下，大肠杆菌的最大比生长速率μMAX,饱和常数K S (2)比生长速率为μMAX时的倍增时间τd。 (3)说明Ks值的大小与该菌种对培养基营养物质的亲和力的关系。（15'） 2.以葡萄糖为碳源，NH3为氮源进行酵母厌氧培养。培养中分析结果表明，消耗100 mol葡萄糖和12 molNH3生成了57 mol菌体、43 mol甘油、13 mol乙醇、154 molCO2和 3.6mol H20。 （1）求此培养条件下酵母的经验分子式。 （2）求Y X/S。（10'） 3.在理想条件下用CSTR反应器串联进行酶反应S→S1→P。假设当有底物流入反应器便会有产物流出，且进入反应器的底物都会完全反应为产物。底物S的进料浓度随时间变化恒定，料液的体积流速为F，两个反应器的体积均为V，设t为反应时间。 试求：（1）先用示踪剂对反应器进行测试，在dt时间内加入浓度为c0的示踪剂，其他条件同上，试求单个反应器的停留时间分布密度。 （2）当开始进料后F=0.5 m3/min，V=1m3，物料浓度恒定为c0=1mol/L，求第二个反应器终产物的浓度变化函数。（10分） 一．选择题(2×10=20) 1.放线菌作为工业生产常用菌种的最重要价值在于（） A.作为真核表达载体 B.产生抗生素 C.作为食用菌 D.酒精发酵 2.常作为生产菌种和科研材料的细菌群体，应该是代谢旺盛、个体形态和生理特性比较稳定的。 所以应选择在它的( ) A 稳定期 B 衰亡期 C 对数期 D 延滞期 3.农副产品在发酵工业培养基中广泛使用，下列对于农副产品的作用说法错误（） A.提供生长因子 B.作为氮源 C.作为磷源 D.为一般菌种提供微量元素 4.分批发酵的优点不包括（） A.菌种不易变异 B.不易染菌 C.设备成本要求低 D.劳动强度大 5.流加补料是发酵过程中常用的方法，一般情况下，通过补料维持发酵液中高含糖量的目的是（B） A.增加目标代谢产物 B.菌体数目迅速增加 C.抑制杂菌生长 D.有利于溶氧 6.发酵法生产酵母菌时，正确的措施是（） A、密闭隔绝空气 B、用萃取、离子交换获得产品 C、在稳定期获得菌种 D、使菌体生长长期处于稳定期 7.下列物质中，不能为异养生物作碳源的是（） A.蛋白胨B．含碳有机物C．含碳无机物D．石油、花生饼 8.发酵接种量最大的是哪一种菌体（） A.大肠杆菌 B.酿酒酵母 C.产抗生素放线菌 D.黄青霉菌 9.酿酒过程中，要使产量提高，必须要有足量的酵母菌。在扩大培养阶段，相应的条件及酵母菌 所处的生长期是（） A.无氧条件，调整期 B.无氧条件，对数期 C.有氧条件，调整期 D.有氧条件，对数期 10.利用基因工程手段，已成功的培育出生产干扰素的酵母菌。某制药厂引入该菌后进行生产研究。 下表是在一固定容积的发酵罐内培养该酵母菌，并定时取样测定培养基的pH及菌体数量（万个/ 毫升）几次取样结果如下： 样品代号 a b c d e f g h 菌体数量32 56 127 234 762 821 819 824 pH 6.0 4.7 5.9 4.9 5.7 5.3 5.1 5.6 由于取样时技术员的粗心，忘了标记取样的时间。下面对该表的叙述中不正确的是（） A.取样次序：a→c→b→g→f→h→d→e B.g样时次级代谢产物已有相当的积累 C.如果要扩大培养，可在c样时期选取菌种 D.d样时培养基中的养分几乎被耗尽 二．填空题（20分） 1.在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的（1'），其原因是 （2'）。 第 1 页共 1 页 时 间细菌数目对 数 A B C D E
发酵工程实验 目录 发酵罐的结构系统及使用方法实验一 实验二微生物的诱变育种乳酸菌的分离及乳酸饮料制作实验三 实验四大肠杆菌生长曲线的测定摇床培养枯草芽孢杆菌发酵条件的优化实验五
实验一发酵罐的结构系统及使用方法 一、实验目的： 1．了解发酵罐（气升式、搅拌式）的几大系统组成，即空气系统、 蒸汽系统、补料系统、进出料系统、温度系统、在线控制系统。 2．掌握发酵罐空消的具体方法及步骤 3．掌握发酵罐进料及实消的具体方法及步骤 4．掌握发酵罐各系统的控制操作方法 二、实验原理： 1．蒸汽系统： 三路进汽——空气管路、补料管路、罐体 2．温度系统： (1) 夹套升温：蒸汽通入夹套。 (2) 夹套降温：冷水通入夹套，下进水，上出水。 3．空气系统： 取气口→空压机：往复式油泵获得高脉冲的压缩空气 粗过滤器：由沙布包裹棉花压实成块状叠加制得，作用是去除部分细菌及大部分灰尘 （贮气罐）：空压机压缩使气体温度升高，经贮气使气体保温杀菌；压缩空气中有油污、水滴，且压力不稳，有一定的脉冲作用，会冲翻后面的过滤介质，贮气后可使油滴重力沉降，减小脉冲。（冷却塔）：有降温并稳定作用，同时经旋风分离器进行气液分离 (丝网分离器)：通过附着作用，逐步累积沉降而分离5微米以上的微粒 其作用介质为铜丝网 (加温器)：对压缩空气升温，除湿，使湿度达50%-60% 总过滤器：纱布包裹棉花加活性炭颗粒，逐层压紧而成。 分过滤器：平板式纤维，中间为玻璃纤维或丝棉，下面放水阀应适时打开放出油、水，再用压缩空气控干。 种子罐或发酵罐 4．补料系统：补培养基、消泡剂、酸碱等。 5．在线控制系统：热电偶（温度探关）、溶氧探头、pH探头（后二者实消时才安装，为不可再生探头，有限定使用次数，pH探头使用前要先校准）、控制柜、数据采集系统。 。)取样口(、出料口)接种口(、进出料系统：进料口6．
《工业发酵分析》课程教学大纲 一、课程基本信息 1.课程代码： 2.课程名称：工业发酵分析 3.学时/学分：34学时/2学分 4.开课系（部）、教研室：生命科学系生物工程教研室 5.先修课程：生物化学实验、发酵工程、发酵食品工艺学、氨基酸工艺学 6.面向对象：生物工程专业 二、课程性质与目标 1. 课程性质：专业能力培养课程 2. 课程目标：工业发酵分析为工业发酵专业、生物工程专业的一门专业课。通过本课程的学习，使学生能独立应用物理的和化学的分析方法，对工业发酵中有关的原料、半成品、成品和副产物进行分析测定，同时初步培养科学研究能力。了解新型的、现代化的分析仪器应用到工业发酵中以及工业分析的发展方向。 工业发酵分析是一门实践性较强的课程，实验部分是体现其实践性的重要环节，通过实验培养学生良好的实验习惯和基本的操作技能训练，提高学生的动手能力；通过实验也巩固所学的基本理论知识和基本分析方法。 三、教学基本内容及要求 第一章绪论（2学时） （一）教学的基本要求 通过本章的教学，了解工业发酵分析的应用及发展动向，通过介绍我国发酵工业分析的方法的改进和存在的问题以及解决措施，激发学生的学习兴趣，同时明确本课程的学习目的。 （二）教学具体内容 1. 概述 2. 工业发酵分析的应用及发展动向 3. 我国工业发酵分析方法的改进、存在的问题和解决措施 （三）教学重点和难点 教学重点：我国工业发酵分析方法的改进、存在的问题和解决措施第二章化学分析（6学时）
（一）教学的基本要求 通过本章的教学，使学生掌握化学分析的基本方法和操作要点。熟悉样品的采集与处理，了解相关化学物的作用和测定意义，了解相关试剂的制备，掌握相关化学物测定的原理，熟悉操作步骤掌握计算方法和公式。 （二）教学具体内容 1．样品的采集与处理 2．水分的测定 3．糖类的测定 4．含氮量的测定 5．酸的测定 6．白酒中总酯的测定 7．白酒中总醛的测定 8．原料中粗脂肪的测定 9．原料中粗纤维素的测定 10．啤酒花中单宁的测定 11．酒石酸的测定 12．原料中磷的测定 13．酿造用水的硬度测定 14．废糖蜜中总胶体的测定 15．废糖蜜灰分的测定 （三）教学重点和难点 教学重点：水分,糖类,含N量,酸,醛,酯等含量的测定，通过实验加深理解水分、糖类、含氮量、酸等的测定方法。 （四）思考题 1.水分、糖类测定过程中应注意哪些问题？ 第三章比色分析与分光光度分析（5学时） （一）教学的基本要求 通过本章的教学，使学生掌握比色分析与分光光度分析的基本方法和操作要点。了解比色分析与分光光度分析的影响因素，掌握相关化学物测定的原理，熟悉操作步骤和计算方法。 （二）教学具体内容 1．比色分析与可见光分光光度分析 2．紫外光分光光度分析
《药学概论》教学大纲 课程编码：药-0801-X 适用对象：全校各专业的必修课 一、前言 《药学概论》是概要地介绍药学各学科的历史沿革、学科范畴、基本概念、研究领域、研究方法、主要成就，以及药学领域未来发展前沿的一门课程，主要内容包括1.绪论；2.药物化学；3. 中药、生药与天然药物化学；4.药理学；5.药物分析学；6.药剂学；7.生物技术、生物工程与生物制药；8.药事管理学等药学各分支学科的基本应用领域及其学科关联。 本课程要求学生掌握药学学科的基本概念和研究范畴。了解药学领域的基本概况，对所属各学科的地位、研究内容及其未来的发展有一个初步的认识，开阔眼界，明确专业方向，为深入进行本专业的学习奠定基础。 总学时为32。学分2.0。 教材选用吴春福主编《药学概论》（第四版），中国医药科技出版社2015年出版。 本课程是全校各专业的必修课。 二、课程内容与要求 第一章绪论（2学时） [基本内容] 药和药学的概念与范畴。药学的主要研究任务和国内外药学发展的现状。药学的发展简史、药学二级学科之间的联系，以及药学在自然科学和国民经济中的地位。 [基本要求] 掌握：药和药学的概念；药学的主要任务。 熟悉：药学的发展简史以及各二级学科之间的联系。 了解：国内外药学发展的现状，药学在自然科学中和国民经济中的地位。 第二章药物化学（4学时） [基本内容] 药物化学的定义和研究内容。药物化学和药学其他学科的联系。药物化学课程的基础。药物化学在药学研究中的地位和作用。药物化学研究的国内外状况。 [基本要求] 掌握：药物化学的定义；药物化学的研究内容。 熟悉：药物化学和药学其他学科的联系；药物化学课程的基础。 了解：药物化学在药学研究中的地位和作用；药物化学研究的国内外状况。
（建筑工程管理）第五章第三节发酵工程简介
第五章第三节发酵工程简介 教学目标 1．知识方面 （1）发酵工程的概念（知道）。 （2）发酵工程中培养基的配制、菌种选育、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离、提纯等相关内容（知道）。 （3）有关发酵工程在医药工业和食品工业中应用的内容（知道）。 2．态度观念方面 （1）通过学习发酵工程的有关内容，培养学生理论联系实际的科学态度。 （2）通过学习有关发酵工程在医药工业和食品工业中应用的知识激发学生学习生物学的兴趣，提高学生把所学知识转化为技术，且服务于社会的STS意识。 3．能力方面 通过对发酵过程中菌种选育、发酵条件控制等相关内容的讨论，培养学生综合运用知识去解决实际问题的能力。 重点、难点分析 1．教学重点： （1）通过对谷氨酸发酵实例的分析、讨论，使学生了解发酵工程的概念，了解菌种选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离、提纯等内容是本节的重点。（2）让学生收集有关发酵工程应用的资料，且相互交流、讨论，使学生了解发酵工程在医药工业、食品工业中的应用知识也是本节的教学重点之壹。 2．教学难点： 有关发酵工程的内容是本节教学的难点，因为这些内容中涉及了细胞工程、基因工程、杂菌污染对发酵工业造成的危害以及发酵条件对菌种代谢途径的影响等多点知识，比较繁杂，学生较难理解。 教学模式 启发讲解和学生讨论相结合。 教学手段 谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的代谢途径及发酵的的示意图的投影片，影响谷氨酸代谢途径的因素表格及谷氨酸发酵所用培养基的成分的表格。 课时安排二课时。 设计思路 1．前期知识准备： （1）复习有关谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径及其人工控制的内容。 （2）复习有关微生物群体生长的规律及影响微生物生长的环境因素的内容。 （3）复习有关微生物的营养、培养基、代谢产物等内容。 2．通过讨论谷氨酸发酵过程，使学生了解从菌种选育、培养基配制到产品生成等简要的发酵生产过程，了解发酵生产的主体设备发酵罐及其控制部分，且了解发酵工程的概念。3．通过分析、讨论有关发酵过程的内容，使学生了解培养基的配制、菌种选育、灭菌、扩大培养接种、发酵过程和产品的分离、提纯等相关知识。 4．通过学生讨论、交流等活动，总结出发酵工程在医药工业和食品工业上的应用的知识。第壹课时 壹、设疑引出新课题 前面我们学习了有关微生物的代谢的内容，我们知道了微生物的代谢是指微生物细胞内所发生的全部的化学反应。在微生物的代谢过程中，会产生多种多样的代谢产物，如氨基酸、维
实验 1 K L a 的测定方法 氧是难溶气体，在25℃和1个大气压下，纯水中溶解度为0.25 mol/m 3左右。在好氧发酵过程中，氧气由气相传递到液相，为微生物消耗。氧的传递过程限速阻力位液膜阶段，此时K l a 是描述氧的传递性能的重要参数。 1.目的 掌握利用亚硫酸盐测定容积氧体积传递系数的方法，了解氧传递在好氧发酵过程中的重要作用。 2原理 以Cu 离子为催化剂，溶解于水中的O 2能立即将水中的SO 32-氧化为SO 42-，其氧化反应的速度几乎与SO 32-浓度无关。实际上是O 2一经溶入液相，立即就被还原掉。这种反应特性使溶氧速率成为控制氧化反应的因素。其反应式如下： 2Na 2SO 3 2 2SO 4 剩余的Na 2SO 3与过量的碘作用 Na 2SO 3 + I 2 + H 2O Na 2SO 4 + 2HI 剩余的I 2用标准Na 2S 2O 3溶液滴定。 I 2+ 2Na 2S 2O 3 Na 2S 4O 6+2NaI ?O 2 ~ ?Na 2SO 3 ~ ?I 2 ~ ?Na 2S 2O 3 1 2 2 4 可见，每溶解1mol O 2，将消耗2mol Na 2SO 3，将少消耗2mol I 2，将多消耗4mol Na 2S 2O 3。因此可根据两次取样滴定消耗Na 2S 2O 3的摩尔数之差，计算体积溶氧速率。公式如下： 090036004tV VM tV VM N V ??=???= 式中 N V ：两次取样滴定消耗Na 2S 2O 3体积之差， M ：Na 2S 2O 3浓度， ?t ：两次取样时间间隔，h V 0：取样分析液体积。 将上述N V 值代入公式C C N a k V L -= * 即可计算出k L a
《发酵工程与设备实验》实验课程教学大纲 实验名称：发酵工程与设备实验 学时：32学时 学分：2学分 适用专业：生物技术、生物工程 执笔人：程爱芳 审定人：黄芳一 一、实验的性质与任务 实验课程作为发酵工程教学的重要部分，一直是课程建设的重点，建立一整套的实验管理体系，形成了我们学校实验教学的特色。另外通过本课程的学习旨在培养学生的基本实验技能，掌握基本实验方法且能将理论运用于实践。 二、教学目标与基本要求 使学生实验基本操作掌握扎实，熟悉发酵工程实验技术方法，了解发酵工艺生产基本流程，培养学生的综合实验技能。 四、实验教学内容及学时分配 实验一实验准备知识和基本操作训练(4学时) 目的要求 了解发酵工程实验室技术的基本内容，掌握发酵工程实验室技术的基本操作。 主要实验仪器及材料 试管、移液管、平皿、接种环、烧瓶、涂棒、棉花 掌握要点 几种棉塞的制作和基本的发酵工程实验室技术操作。 实验内容
1、观看30分钟实验基本操作教学录像。 2、几种棉塞的制作 （1）试管棉塞的制作 （2）锥形瓶棉塞的制作 （3）发酵瓶棉塞的制作 3、几种器皿和用具的包扎 （1）培养皿的包扎 （2）移液管的包扎 （3）其它用品的包扎：试管口、锥形瓶口、发酵瓶口 4、发酵工程实验技术基本操作 （1）平板操作：到平板、划线、涂布 （2）斜面操作：斜面制作、划线、接块、穿刺 （3）摇瓶操作：接块、接菌苔、接斜面孢子、移液等 5、几种接种用具的制作 （1）接种环的制作 （2）涂棒的制作 （3）接种铲的制作 （4）接种针的制作 （5）酒精灯的制作 6、实验室10L小型发酵罐的系统组成及其使用讲解。 实验二产植酸酶黑曲霉的分离(4学时) 目的要求 1、掌握从自然界分离目的菌种的基本方法。 2、从土壤中取样分离产植酸酶黑曲霉菌株。 方法原理 植酸即肌醇六磷酸酯。植酸及其盐类是植物中磷的主要贮存形式，其贮存着植物总磷的60%～90%。在营养研究中，发现植酸具有比较明显的抗营养作用，且不被人和单胃动物所利用，最终绝大部分从粪尿中排出体外，造成环境的磷污染。 植酸酶是催化植酸及其盐类水解成肌醇与磷酸的一类水解酶的总称。植酸酶可将饲料或食品中的植酸及其盐分解成肌醇和磷酸，增加可利用磷的含量，抑制植酸对矿物质和蛋白质的亲和力，解除植酸的抗营养作用。 植酸酶广泛存在于小麦、大麦、玉米等植物的种子中，但含量较低。细菌、酵母和丝状真菌等也是植酸酶的重要来源。 本实验利用选择培养基（透明圈法），从土样中筛选分离植酸酶的黑曲霉菌种。 主要实验仪器及材料 1、土壤样品 采集自稻米加工厂堆积米糠或谷壳处的土壤，或将少量谷壳和麸皮埋入土壤中2个月后取土样。 2、培养基 （1）1%脱氧胆酸钠溶液。 （2）氯霉素注射液或氯霉素眼药水。 （3）筛选培养基0.2%植酸钙（没有植酸钙，可用0.14%植酸代替，用氢氧化钙溶液调pH5.5即可）、3%葡萄糖、0.5%NH4NO3、0.05%KCl、0.05%MgSO4·7H2O、0.003%MnSO4·4H2O、
杨淑芳 （天津市农业信息中心，天津 ３００２０１） 摘 要： 发酵工程技术在农产品加工方面的应用越来越广泛，该文阐述了发酵工程的概念；论述了发酵工程在农产品加工方面的应用，提出了与生产实践相结合的实例；展望了发酵工程技术在农产品加工领域中的美好发展前景。 关键词：发酵工程；农产品加工 收稿日期：２００８－０４－０３ 作者简介：杨淑芳（１９５６－），女，高级工程师，研究方向为农业信息。 发酵工程是现代生物技术的组成部分，是采用现代发酵设备，使经优选的细胞或经现代技术改造的菌株进行放大培养和控制性发酵，获得工业化生产预定的产品。基因工程和细胞工程是生物技术的主要领域，是发酵工程、酶工程的基础；发酵工程和酶工程又是基因工程、细胞工程研究成果的实际应用，其中发酵工程占有重要位置。从生物工程的过程看，只有通过发酵工程，才能使由基因工程或细胞工程获得的某种目的菌种实现工业化生产，获得经济效益。可见，发酵工程是生物技术产业化的基础。生物技术中的基因工程、酶工程、单克隆抗体、生物量的转化等研究成果为发酵工程注入新的内容，使传统的发酵工艺焕发“青春”，赋予微生物发酵技术新的生命力，使微生物发酵制品不断增加，也使发酵工 程在制药业、食品工业和农产品加工业显示出强大的生命力。该文主要介绍发酵工程在农产品加工方面的应用。 １ 发酵工程在甜高粱茎秆加工上的应用 随着经济和社会的高速发展，能源的需求量越来越大。在国际国内石油价格不断上涨的情况下，世界各国都在积极探索利用可再生能源发展可再生的石油替代燃料。甜高粱茎秆发酵制取燃料乙醇是目前生物质能领域的研究热点之一。试验研究表明，甜高梁每年的乙醇产量为６１０６Ｌ／ｈｍ２，而号称太阳能最有效转化器的甘蔗只有４６８０Ｌ／ｈｍ２，玉米为２３９０Ｌ／ｈｍ２。甜高梁光合效率为大豆、甜菜和小麦等作物的２￣３倍。在生物能源系统中，甜高粱是第一位竞争者，是世界公认的高能作物。甜高粱同普通高粱一样，每亩地也能产出２００￣５００ｋｇ的粮食籽粒，但甜高粱的精华在于它亩产４０００￣５０００ｋｇ、富含１８％￣２４％糖分的茎秆。巴西政府自１９７５年开始用甜高粱发酵生产酒精，并提出一项以甘蔗、木薯、红薯、甜高粱为原料发酵生产酒精替代汽油的计划。美国从１９７８年开始进行甜高粱发酵生产酒精的研究，美国能源部还将甜高梁列为制取酒精的主要作物，他们计划用甜高粱逐渐取代玉米生产酒精。从１９８２年开始，欧洲开展了甜高梁的研究，首先估价了甜高粱作为一种有潜力的工业和能源作物的可能性，并于１９９１年在欧共体内成立了甜高粱网，在不同国家分工开展甜高梁研究。Ｗｙｍａｎ ［１］就中国北方的 发酵工程在农产品加工上的应用
《生物工程概论》教学大纲 课程名称：生物工程概论 英文名称：Introduction to Bioengineering 课程编码： 学分：2 总学时：36 理论学时：36 学时 实验学时：0 学时 适用专业：非生物类本科专业 执笔人： 审核人: 一、课程的性质、地位与任务生物工程概论是生物类院校一些非生物学专业的必修课程之一。 20 世纪以来生命科学的研究迅速发展，从而推动了农业、林业、工业、医药卫生等多个领域的发展。本课程介绍各项生物工程技术的基本原理和基本知识，使非生物专业的学生能够了解生物工程的基本知识框架，促进其他学科的学生对生命科学的关注，为他们了解生物工程相关的基础知识提供平台，对促进学科交叉、拓宽学生知识面，提高学生的高科技意识和创新思维方式，增强学生适应社会能力及择业机遇，都有着重要的现实意义。 二、教学目的与要求本课程为全校非生物专业学生的必修课。通过本课程的学习，了解生物技术和生物工程的概念、研究对象、研究内容及与日常生产、生活的关系。掌握五大生物工程技术的原理与方法， 并对生物工程的学科发展情况有初步的认识。 三、教学学时分配表
第一章 绪论 本章教学目的和要求： 通过本章的教学，让学生了解生物工程的概念、学科发展情况的基本内容，激发学生的学 习兴趣，了解本学科学习的大致内容。 重点： 1. 生物技术的概念； 2. 生物技术的种类及其相互关系； 3. 传统生物技术与现代生 物技术的区别。 难点：生物技术的概念及其包含的内容 教学目的和要求： 学习基因工程的概念、主要步骤和相关的分子生物学基础知识（基因工程诞生的三大理论 和三大技术） 。了解常用工具酶的催化反应机制及主要用途，三种常用基因克隆载体（质粒、λ 噬菌体和粘粒）的一般生物学特性、结构及其应用，目的基因的制备方法，重组体的构建及导 入受体细胞的方法，重组子的筛选与鉴定方法。通过学习为进一步掌握生物技术相关知识和从 事基因工程工作打下基础，并对基因工程的发展动态有初步的了解。 重点：基因工程的主要操作步骤，主要工具酶的催化机理和用途，三类常用载体的特点和 主要用途，目的基因克隆的主要方法，重组 DNA 的导入受体细胞的途径，重组克隆的筛选与鉴 定方法。 难点：目的基因的克隆策略，基因表达载体构建的策略和方法，重组克隆筛选鉴定方法。 教学内容： 、 DNA 的化学组成和分子结构 2 学时） 教学内容： 第一节 生物工程与生物技术的含义 第二节 生物技术的产生 一、传统生物技术 二、近代生物技术 三、现代生物技术 第三节 生物工程的基本内容 一、基因工程 二、细胞工程 三、酶工程 四、发酵工程 五、蛋白质工程 六、五大生物工程技术之间的联系 第 四节 生物技术涉及的学科及其技术 第 五节 现代生物技术的应用与产业化 一、 生物技术在各个领域的应用 二、应用生物技术的产业化及其基本特 征 第六节 现代生物技术的发展现状 0.25 学时 0.25 学时 0.5 学时 0.25 学时 0.25 学时 0.25 学时 第七节 现代生物技术对于人类生活、社会生存的重要影响 第二章 基因工程 第一节 基因工程的概念 第二节 DNA 的结构与功0.5 0.5 学时 学时 0.25 学时 4 学
实验一酸奶的制作与乳酸菌的活菌计数（5学时） 实验目的： 1、学习并掌握酸奶制作的基本原理与方法。 2、了解市售酸奶的生产工艺。 3、掌握乳酸菌活菌计数方法与操作。 实验原理： 乳酸菌在乳中生长繁殖，发酵分解乳糖产生乳酸等有机酸，导致乳的pH值下降，使乳酪蛋白在其等电点附近发生凝集。 乳酸菌属于兼性厌氧微生物，在无氧条件下生长繁殖较好，实验室条件下利用混菌培养的方法，尽可能让乳酸菌在无氧条件下生长，每个单菌落代表一个微生物细胞。实验内容： （一）酸奶制作 1、10%脱脂奶粉溶解于热水（80℃左右）中，充分搅拌均匀，配成调制乳； 2、添加蔗糖：为了缓和酸奶的酸味，改善酸奶口味，在调制乳中加人4-8％的蔗糖。 3、灭菌：方法有两种：将乳加热至90℃，保温5min； 4、接种：往冷却到43-45℃灭过菌的乳中加入乳酸菌，接种量为2%-5%。 5、分装：酸奶受到振动，乳凝状态易被破坏，因此，不能在发酵罐容器中先发酵然后再进行分装，须是将含有乳酸菌的牛乳培养基先分装到小容器中，加盖后送入恒温室培养，在小容器中发酵制成酸奶。 6、发酵：发酵的温度保持在40-43 ℃，一般发酵时间为3-6h。 发酵终点的确定有两种方法： 1）检测发酵奶的酸度，达到65-70 T°。 2）倾斜观察，瓶内酸奶流动性差，而且瓶中部有细微颗粒出现。 7、冷却：发酵结束，将酸奶从发酵室取出，用冷风迅速将其冷印到10℃以下，一般2 h，使酸奶中的乳酸菌停止生长，防止酸奶酸度过高而影响口感。 8、冷藏和后熟：经冷却处理的酸奶，贮藏在2-5℃的冷藏室中保存。 9、感官指标 1）色泽：色泽均匀一致，呈乳白色，或稍带微黄色。 2）组织状态：凝块稠密结实均匀细腻，无气泡，允许少量乳清析出。 3）气味：具有清香纯净的乳酸味，无酒精发酵味，无霉味和其他外来不良气味。（二）乳酸菌活菌检测 ①、检测培养基：蛋白胨15g，牛肉膏5g，葡萄糖20g，氯化钠5g，碳酸钙10g， 琼脂粉20g，水1000ml，115～121℃灭菌20min，灭菌后放置水浴52℃保温备用。
23讲发酵工程简介 一、应用发酵工程的生产实例 1．谷氨酸的产生菌有_________________、__________________ 。 2．所使用的培养基从物理性质上看属于_________ 培养基，从组成成分上看属于_____________培养基。 3、发酵罐搅拌器的作用： 二、发酵工程的概念和内容 （一）发酵工程的概念：采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用产品或直接把微生物应用于工业生产过程的新技术。 （二）发酵工程的内容 1．菌种的选育：生产用菌种的获得方法有____________________________ 2．培养基的配制： 3．灭菌：防止杂菌污染的方法是在发酵前用高温、高压的方式对__________和_______ 进行严格的灭菌处理，从而杀死所有杂菌的_____ 、________和________。 若青霉素生产过程中出现杂菌污染，结果是什么 4．扩大培养和接种： 注：扩大培养是将培养到对数期的菌种分开，在分别培养，以促进菌体数量快速增加，在短时间内获得大量菌种；发酵生产过程的培养是为了获得代谢产物；它们培养目的不同，条件也就可能不同：如酒精发酵过程中，在有氧条件下快速增殖，就是说酵母菌扩大培养必须有充足的氧气；酵母菌在无氧的条件下才能产生酒精，所以酒精发酵的条件必须缺氧。 5．发酵过程——发酵的中心阶段，此阶段的主要工作有： （1）随时取样检测培养液中的________________——了解发酵进程； （2）及时添加必需的___________________——延长菌种生长稳定期的时间； （3）严格控制_________ 、______________、____________以及通气量和转速等发酵条件。在谷氨酸发酵过程中ph值的变化对产物的影响是什么 6．分离提纯： 两类产物： 提取方法是什么： 三、发酵工程的应用 1．在医药工业上的应用： （1）发酵工程能生产人们所需要的药品。如：通过青霉发酵能生产。（2）通过发酵工程能生产基因药品。如：将人工合成的人的胰岛素基因转移到大肠杆菌细胞内构建成“工程菌”，即先通过______工程再通过________ 工程培养工程菌就可获得人的胰岛素。 2．在食品工业上的应用：（1）生产丰富优质的传统发酵产品；（2）生产各式各样的食品添加剂；（3）发酵工程能为解决人类粮食缺问题开辟新途径。如通过发酵工程可获得大量的微生物菌体 四、课后练习 1．对谷氨酸发酵叙述正确的是 Ａ．菌体是异氧厌氧型微生物Ｂ．培养基属于液态的合成培养基 Ｃ．谷氨酸的形成与搅拌速度无关Ｄ．产物可用离子交换法提取 2．关于菌种的选育不正确的是 Ａ．自然选育的菌种不经过人工处理Ｂ．诱变育种原理的基础是基因突变 Ｃ．通过有性杂交可形成工程细胞Ｄ．采用基因工程的方法可构建工程菌 3．用于谷氨酸发酵的培养基需添加的生长因子是 Ａ．氨基酸Ｂ．碱基Ｃ．核苷酸Ｄ．生物素 4．谷氨酸棒状杆菌扩大培养时，培养基应该是 Ａ．C∶N为4∶1 Ｂ．C∶N为3∶1 Ｃ．隔绝空气Ｄ．加大氮源、碳源的比例 5．大量生产酵母菌时，不正确的措施是 Ａ．隔绝空气Ｂ．在对数有获得菌种 Ｃ．过滤沉淀进行分离Ｄ．使菌体生长长期处于稳定期 6．连续培养酵母菌的措施中不正确的是 Ａ．及时补充营养物质Ｂ．以青霉素杀灭细菌 Ｃ．以缓冲液控制pH在5.0-6.0之间Ｄ．以酒精浓度测定生长状况 7．用发酵工程生产的产品，如果是菌体，则进行分离提纯可采用的方法是 Ａ．蒸馏过滤Ｂ．过滤沉淀Ｃ．萃取离子Ｄ．沉淀萃取 8．下列物质中，不能为异养生物作碳源的是 Ａ．蛋白胨Ｂ．含碳有机物Ｃ．含碳无机物Ｄ．石油、花生饼 9．培养生产青霉素的高产青霉素菌株的方法是 Ａ．细胞工程Ｂ．基因工程 Ｃ．人工诱变Ｄ．人工诱变和基因工程 10．以下发酵产品中不属于微生物代谢产物的是 Ａ．味精Ｂ．啤酒Ｃ．“人造肉”Ｄ．人生长激素 11．利用酵母菌发酵生产酒精时，投放的最适原料和产生酒精阶段要控制的必要条件是Ａ．玉米粉和有氧Ｂ．大豆粉和有氧Ｃ．玉米粉和无氧Ｄ．大豆粉和无氧 12．关于单细胞蛋白叙述正确的是 Ａ．是微生物细胞中提取的蛋白质Ｂ．通过发酵生产的微生物菌体 Ｃ．是微生物细胞分泌的抗生素Ｄ．单细胞蛋白不能作为食品 13．基因工程培育的工程菌通过发酵工程生产的产品有①石油、②人生长激素、③紫草素、④
《粮食微生物学》教学大纲 绪论 【学习目标】（有实验的包括知识目标、技能目标） 通过绪论的课堂教学，引导学生走进微生物世界，掌握微生物的概念和基本特征；了解微生物的历史以及微生物在各领域中的作用；了解微生物学研究和生产听常用技术。 了解微生物学作为一门专业课对本专业知识学习的重要性，激发学生的学习兴趣，介绍学习方法。 【教学内容】 一、微生物及其对自然界的影响 （一）微生物的概念 1．微生物的概念 2．微生物的主要类群：原核微生物、真核微生物、非细胞型微生物。 3．微生物在生物分类系统中的地位。 （二）微生物的基本特征及其对自然界的影响 二、微生物学的发展史 微生物学概念： (一)感性认识时期 (二)形态描述时期 (三)生理学时期 (四)分子生物学时期 三、粮食微生物学 (一)概念及研究内容 (二)任务 四、微生物的应用前景 复习思考题
第一章显微技术 【教学目的】 1．掌握普通光学显微镜的基本构造原理及使用方法；了解几种光学显微镜和电子显微镜。 2．掌握光学显微镜的使用及显微样品的的制备。 3．通过了解显微技术的发展，认识工具对微生物学研究的重要性。 【教学重点】 普通光学显微镜的基本构造原理及使用方法 【教学难点】 显微镜的调焦、油镜的使用 第一节显微镜的种类和用途 一、普通光学显微镜 二、电子显微镜 第二节光学显微观察标本的制备 一、制片 二、染色 第三节光学显微镜的使用 一、准备工作及观察要求 二、显微镜的放置 三、光源的调节 四、低倍镜的使用方法 五、高倍镜的使用方法 六、油镜的使用方法 七、显微镜使用后的处理 实训一、光学显微镜镜检技术
本章小结 第二章粮食微生物鉴别技术 第三节粮食病原微生物 第四节细菌 第五节放线菌 第六节病毒 一、病毒的形态与结构 二、病毒的群体形态 三、病毒的培养与增殖 四、噬菌体 第七节微生物形态检查技术 一、肉眼观察 二、显微镜观察 三、染色法 实验二、细菌的革兰氏染色及形态观察技术 实验三、放线菌的形态观察技术 实验四、酵母菌形态观察技术 实验五、霉菌制片及形态的观察 第三章微生物生长测定及控制技术 【教学目的】 1．掌握微生物的六大营养物质，微生物的营养方式，影响微生物生长的
发酵工程实验指导书 辽宁石油化工大学环境与生物工程学院主编
《发酵工程》实验指导书 实验学时：24学时 适用专业：生物工程 生物技术是当前优先发展的高新技术之一，本课程是为了和生物工程专业理 论教学相配合，通过实践教学，培养学生对生物工程专业知识的具体实际应用的 能力。 发酵工程实验是以实验操作为主的技能课程，是生物工程专业学生的必修课， 是在学生学习了《生物化学及实验》、《微生物学及实验》等专业基础课及专业 实验课的基础上开设的，课程目的在于通过本课程的实验训练，使学生对整个微 生物生产过程有一个全面的认识和理解，既可培养他们实际操作的技能，又可达 到提高他们理论联系实际能力的目的。通过学习，使学生能掌握发酵工程常用的 实验方法和常见的发酵工程设备，为以后的学习和科研工作打下良好的基础。 本实验指导书包括： 实验一、细菌增殖曲线的测定（6学时） 实验二、土壤中放线菌的分离与纯化（6学时） 实验三、发酵菌株的初筛 实验四、枯草芽孢杆菌的紫外线诱变选育（6学时）（必做） 实验五、淀粉酶的固态发酵（6学时） 实验六、发酵过程中糖的利用（6学时） 实验七、玉米淀粉液化和糖化（6学时） 实验八、淀粉酶的固定化生产（6学时） 实验九、摇床培养确定酵母菌体的培养和营养条件（6学时）（必做） 实验十、小型连续发酵实验（6学时） 实验十一、甜酒酿的制作（6学时） 备注：实验一至实验七为基础实验，实验八至实验十一为设计性和综合性实验，除必做实验外，其他可选做。 实验总时间为24学时，包括设计实验、准备实验、进行实验、书写实验预习 及最终报告及所需仪器药品清单等。
实验一发酵菌株的初筛 一、实验目的与要求 目的： 1、从已分离到的细菌或真菌中筛选出能产生生理活性物质的菌株。 2、学习淀粉酶、蛋白酶产生菌的筛选方法。 要求： 1、复习微生物学及实验过程所学到的微生物培养的方法和过程，了解影响微生物生长各种条件因素。 2、独立查阅相关资料，设计实验方案，并对实验所需的各种药品、玻璃仪器及分析设备列出清单，写出详尽的试验过程及需要。 3、三人一组，互相配合，开展实验，动手完成实验，并记录并分实验中的实验现象、数据，必要时及时修改试验计划。 4、总结试验数据，经教师认定后，撰写实验报告。 二、实验原理 淀粉酶是一类淀粉水解酶的统称，它能将淀粉水解成糊精等小分子物质并进一步水解成麦芽糖或葡萄糖，淀粉被水解后，遇碘不再变蓝色，因此可以根据淀粉培养基上透明圈的大小来判断所选菌株的淀粉酶活力。 蛋白酶也是一类重要的工业用酶制剂，它能将蛋白质分解成短肽甚至氨基酸。根据三氯乙酸能将酪蛋白变性从而产生沉淀这一原理，可在平板培养基上直接筛选蛋白酶产生菌株。产酶菌株能将酪蛋白水解成小分子物质，菌落周围不形成沉淀蛋白而出现透明圈，根据透明圈大小还能判断产酶活力。 本实验以淀粉酶或蛋白酶产生菌株的筛选为例，介绍发酵菌种的初步筛选方法。 三、实验主要仪器设备及材料 1.菌株：自然界中分离到的目的菌株 2.淀粉酶产生菌筛选培养基：蛋白胨1%，牛肉膏0.3%，氯化钠0.5%，可溶性淀粉0.2%。琼脂2%，pH 7.2-7.4。 3.蛋白酶产生菌筛选培养基：葡萄糖0.05,氯化钠0.5%，磷酸氢二钾0.05%，
《发酵工程课程设计》 实习指导书 主编：邵威平 甘肃农业大学 食品科学与工程学院 二OO七年八月
前言 《发酵工程课程设计》是生物工程专业的一门实用性和技术性很强的专业课程，属于专业实践教学环节。通过这个实习环节的学习和锻炼，使学生在掌握了生物工程专业基础理论、专业理论和专业知识的基础上，初步掌握发酵工程工厂设计的基本原则、发酵工艺参数的设计及检测方法的建立，培养学生具备发酵工厂工艺、工程设计的能力，使学生得到生物工程专业技术人员的综合性基本训练。 本指导书主要叙述了课程设计的目的与要求、课程设计的任务、课程设计的内容、课程设计报告的要求、考核方法与评分办法等内容，其中课程设计的内容为本书重点，阐明了啤酒、酒精、味精和酶制剂工厂设计要求等指导性内容。 编写本指导书的目的，旨在指导学生掌握微生物发酵工厂设计工作的原理、步骤和方法，培养正确的辨证的工程设计观点，提高综合运用专业理论与基础理论知识及技能，分析解决发酵工程实际问题的能力。 尽管作者力图在编写过程中注重系统性、实践性和指导性，但限于作者能力和水平，书中难免存在纰漏和不足，望读者批评指正。
目录 一、课程设计的目的与要求 (3) 二、课程设计的任务 (4) （一）课程设计的基本环节 (4) （二）课程设计具体任务 (4) 三、课程设计的内容 (6) （一）啤酒发酵车间（工厂）设计 (6) （二）酒精发酵车间（工厂）设计 (8) （三）味精发酵车间（工厂）设计 (10) （四）糖化酶发酵车间（工厂）设计 (14) （五）其他参考选题 (15) 四、课程设计报告要求 (16) 五、考核方法与评分办法 (18) 六、参考资料 (19) 附一：课程设计报告撰写指南 (20) 附二：课程设计报告样式与格式规范要求 (23)
实验一酸奶的制作与乳酸菌的活菌计数(5学时) 实验目的： １、学习并掌握酸奶制作的基本原理与方法。 2、了解市售酸奶的生产工艺。 3、掌握乳酸菌活菌计数方法与操作。 实验原理: 乳酸菌在乳中生长繁殖,发酵分解乳糖产生乳酸等有机酸,导致乳的ｐH值下降，使乳酪蛋白在其等电点附近发生凝集。 乳酸菌属于兼性厌氧微生物,在无氧条件下生长繁殖较好，实验室条件下利用混菌培养的方法，尽可能让乳酸菌在无氧条件下生长，每个单菌落代表一个微生物细胞。实验内容: （一）酸奶制作 1、10%脱脂奶粉溶解于热水(80℃左右)中,充分搅拌均匀，配成调制乳； 2、添加蔗糖:为了缓和酸奶的酸味，改善酸奶口味,在调制乳中加人4-8%的蔗糖。 ３、灭菌：方法有两种：将乳加热至90℃，保温5min； 4、接种:往冷却到43－4５℃灭过菌的乳中加入乳酸菌，接种量为2%－５%。 5、分装:酸奶受到振动,乳凝状态易被破坏,因此，不能在发酵罐容器中先发酵然后再进行分装,须是将含有乳酸菌的牛乳培养基先分装到小容器中，加盖后送入恒温室培养，在小容器中发酵制成酸奶。 6、发酵:发酵的温度保持在40-43 ℃，一般发酵时间为3－6h。 发酵终点的确定有两种方法: 1)检测发酵奶的酸度，达到65－７0 T°。 2）倾斜观察，瓶内酸奶流动性差,而且瓶中部有细微颗粒出现。 7、冷却：发酵结束，将酸奶从发酵室取出,用冷风迅速将其冷印到1０℃以下,一般2 h,使酸奶中的乳酸菌停止生长，防止酸奶酸度过高而影响口感。 8、冷藏和后熟：经冷却处理的酸奶，贮藏在2-5℃的冷藏室中保存。 ９、感官指标 １）色泽：色泽均匀一致，呈乳白色,或稍带微黄色。 2）组织状态:凝块稠密结实均匀细腻，无气泡，允许少量乳清析出。 3)气味：具有清香纯净的乳酸味，无酒精发酵味,无霉味和其他外来不良气味。（二）乳酸菌活菌检测 ①、检测培养基：蛋白胨15g,牛肉膏５ｇ，葡萄糖20g，氯化钠５ｇ，碳酸钙10ｇ, 琼脂粉20ｇ，水１000ｍl,115~121℃灭菌20mｉn,灭菌后放置水浴52℃保温备用。