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《发酵工程》课程教学大纲课程名称：发酵工程课程类别：专业选修课适用专业：食品科学与工程考核方式：考察总学时、学分： 32 学时、2 学分一、课程教学目的发酵工程是整个生物技术的核心，是工业微生物实现试验室与工厂化生产的具体操作，是生物技术在生产实践中应用的原理及方法的一局部，是基因工程及酶工程等生物技术工业化的过程与方法。
因此，通过对《发酵工程》的学习，不仅把握发酵工程原理及发酵优化把握过程，而且对系统了解生物技术及其工业化应用都具有深远的意义。
另外，通过《发酵工程》试验及发酵工程各论的了解，不仅能够把握发酵工艺操作从小试到放大的具体过程及反响过程把握方法，而且进一步了解了目前发酵行业的具体产品生产工艺，从理论到方法学会发酵工程这一门技术，对发酵生产能够进展指导与分析。
二、课程教学要求通过本课程的教学，应使学生把握发酵工程学的根本学问和根本技能，了解现代生物工程技术的进展与应用状况，具备确定的微生物生产工程技能。
通过本课程的学习，使学生深刻理解发酵工程的微生物学原理，结实把握发酵工业菌种的筛选、驯化、培育与保藏，好氧、厌氧发酵工艺的调控与治理，了解发酵产品提取与精制的原理、流程及常见发酵产品的生产过程。
三、先修课程食品微生物学、生物化学。
四、课程教学重、难点重点：发酵工程的概念、特点；工业微生物菌种的退化、复壮与保藏；工业上常用作碳源、氮源的原料；淀粉水解糖的制备方法；微生物对培育基中的碳源代谢；酒精发酵机制；好氧发酵罐构造和功能；温度、 pH 和泡沫对发酵过程的影响；不同时间及染菌程度对发酵的影响；种子、空气、培育基和设备染菌及防治；细胞裂开方法及裂开率的测定；盐析法分别发酵产物。
难点：影响种子培育的因素和种子质量的把握；发酵生产的前体物质和促进剂、抑制剂有机酸发酵机制；染菌的检查推断及缘由分析；离子交换法原理和离子交换树指的构造与分类，膜和膜分别的根本理论。
五、课程教学方法与教学手段多媒体教学,课堂讲授与实践相结合。
XX届高考生物教材发酵工程简介复习教案选修本第20课时发酵工程简介【知识精讲】．在医药工业上的应用：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。
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。
．在食品工业上的应用：生产丰富优质的传统发酵产品；生产各式各样的食品添加剂；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——。
【题例领悟】用来治疗糖尿病的胰岛素，过去主要靠从动物体器官．组织中提取，但因受原料限制，无法推广。
现在，可用发酵工程的方法来生产胰岛素。
若用大肠杆菌发酵来生产胰岛素，并结合基因工程，写出其生产过程：提取目的基因：采用的方法是根据正常人的胰岛素的序列，推测出的序列，再根据原则，推测出序列，用化学的方法，合成目的基因。
目的基因与运载体结合：从大肠杆菌的细胞中提取，并用酶切割质粒，使其露出。
用同一种酶切割目的基因使其露出相同的，再将插入到质粒切口处，加入适量的酶，这样就形成了一个和的重组ＤNＡ。
将目的基因导入受体细胞：将大肠杆菌用处理，以增大的通透性，让重组ＤNＡ进入大肠杆菌体内。
目的基因的检测与表达：在用一定的方法检测出目的基因已导入大肠杆菌细胞内并能后，再对该种大肠杆菌扩大培养。
配制适合大肠杆菌的培养基，并对培养基进行处理并装入发酵罐，将上述大肠杆菌接种到发酵罐发酵，并控制条件。
发酵完毕后，从培养基中并胰岛素，经过一定的加工成为药用胰岛素，经合格后，可投入使用。
答案：⑴氨基酸RNA碱基互补配对原则胰岛素基因⑵质粒限制性内切酶粘性末端粘性末端目的基因DNA连接酶胰岛素基因大肠杆菌质粒⑶cacl2细胞壁⑷正常表达⑸灭菌发酵⑹提取分离检验【自我评价】一、选择题．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．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．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．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．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．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．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聚乙二醇、⑤胰岛素、⑥重组乙肝疫苗Ａ．①③⑥Ｂ．②⑤⑥Ｃ．③⑤⑥Ｄ．②③⑤二、非选择题．胰岛素是治疗糖尿病的特效药，可从动物胰腺中提取，也可以通过“工程菌”产生，后者与前者比较最显著的特点是：生产条件；原料；价格；产物；废弃物。
发酵工程教案(打印)第一章：发酵工程的概述1.1 发酵工程的定义发酵工程的概念发酵工程的组成1.2 发酵工程的应用领域食品工业制药工业生物化工1.3 发酵工程的发展历程传统发酵技术现代发酵工程技术第二章：发酵过程的微生物学基础2.1 发酵微生物的分类与特性细菌真菌放线菌2.2 发酵微生物的培养与筛选培养基的选择与制备微生物的分离与纯化2.3 发酵微生物的代谢调控微生物的生长曲线微生物的代谢途径第三章：发酵设备的类型与选择3.1 发酵设备的类型大型发酵罐生物反应器膜分离设备3.2 发酵设备的选择原则生产规模产品特性经济效益3.3 发酵设备的运行与维护设备的启动与停止设备的清洗与消毒设备的故障处理第四章：发酵过程的控制与管理4.1 发酵过程的控制参数温度pH值溶氧量营养物质4.2 发酵过程的控制技术自动控制系统反馈控制系统计算机控制系统4.3 发酵过程的管理与优化生产计划的制定发酵条件的优化生产过程的质量控制第五章：发酵工程的案例分析5.1 乳酸菌发酵工程案例酸奶的生产泡菜的制作5.2 酵母菌发酵工程案例啤酒的生产葡萄酒的制作5.3 放线菌发酵工程案例抗生素的生产维生素的生产第六章：发酵工程的安全与环保6.1 发酵工程的安全问题微生物的危害生物安全措施发酵罐的安全操作6.2 发酵过程中的污染控制污染的来源污染的检测与控制清洁生产技术6.3 发酵工程的环保问题废水处理废气处理固体废弃物处理第七章：发酵工程的产业化应用7.1 发酵工程在食品工业的应用面包酵母的生产乳酸菌的产业化7.2 发酵工程在制药工业的应用抗生素的产业化维生素的产业化7.3 发酵工程在其他领域的应用生物燃料的生产生物材料的产业化第八章：发酵工程的研发与创新8.1 发酵工程的新技术发展重组DNA技术基因工程技术合成生物学技术8.2 发酵工程的新设备开发高通量筛选设备生物反应器的设计自动化控制系统8.3 发酵工程的产业化挑战与机遇产业化过程中的问题产业化发展的趋势产业化政策的分析第九章：发酵工程的实例分析与评价9.1 发酵工程案例分析某乳酸菌产品的生产某抗生素的生产9.2 发酵工程项目的评价技术与经济评价环境与社会影响评价风险评价9.3 发酵工程的发展前景与建议行业发展趋势技术创新方向政策与支持措施第十章：发酵工程的实验操作10.1 发酵实验的基本操作菌种的制备与保藏发酵液的制备发酵过程的监控10.2 发酵实验的设计与优化实验设计方法发酵条件的优化实验结果的分析10.3 发酵实验的操作技能培养实验操作的安全规范实验设备的操作与维护实验数据的准确记录与处理重点和难点解析重点环节一：发酵微生物的分类与特性重点掌握不同类型发酵微生物的分类、特点及应用领域。
发酵工程第二版课程设计课程背景发酵工程是一门涉及生物学、化学、工程学等多学科知识的综合性学科，随着生物技术的飞速发展，发酵工程在医药、食品、化工等领域中的应用越来越广泛，因此受到了越来越多学生的关注。
本课程旨在通过教授发酵工程的相关基础知识和实践技能，培养学生的综合素质，提高其在发酵工程领域中的竞争力。
课程目标本课程旨在使学生：1.掌握发酵工程的基础概念和理论知识；2.熟悉发酵工程实验室常见的实验设备和仪器；3.能够进行发酵工程实验的设计、实验操作、数据处理和结果分析；4.培养学生的团队合作能力和创新意识。
课程大纲1.发酵工程的概述–发酵的定义、类型和应用领域–发酵过程中的微生物、介质和条件要素2.发酵过程的动力学–动力学方程和参数的计算–发酵反应速率和控制策略3.发酵实验的基本技能–实验设备和仪器的使用–发酵基质配方和菌株选择–发酵参数的调控和监测4.发酵实验的设计与分析–实验设计的基本原则和方法–实验数据的处理和分析5.发酵工程的创新与应用–发酵工程实践案例的介绍–前沿技术和研究进展的讲解课程教学方法本课程采用教师授课、学生讨论、小组实验等多种教学方法相结合，具体如下：1.教师授课：讲解发酵工程基本概念和理论知识；2.学生讨论：互相交流学习经验、讨论发酵实验设计和数据分析；3.小组实验：安排实验小组进行实验设计、操作和数据处理。
课程考核方式本课程的考核方式包括日常表现、实验报告和期末考试。
1.日常表现：学生在课堂上的表现和积极性，占总分10%；2.实验报告：学生参与小组实验并撰写实验报告，占总分30%；3.期末考试：包括理论知识和实验技能的考试，占总分60%。
课程参考书目1.《发酵工程原理与实践》（第二版），黄海莲，高等教育出版社，2015；2.《发酵工程导论》（第三版），洪慈庸，中国轻工业出版社，2018；3.《发酵工程实验技术手册》，刘大峰，科学出版社，2014。
以上是本课程的设计方案，欢迎各位同学积极参与学习，共同提高。
发酵工程教案（打印）第一章：发酵工程的概述1.1 发酵的定义和意义1.2 发酵工程的起源和发展1.3 发酵工程的研究内容和应用领域第二章：发酵过程的基本原理2.1 微生物的生长与代谢2.2 发酵条件的控制2.3 发酵过程中的物质变化第三章：发酵设备及其设计3.1 发酵罐的设计与选择3.2 发酵过程的自动化控制3.3 发酵设备的清洗与消毒第四章：发酵条件的优化与控制4.1 发酵条件的优化方法4.2 发酵过程的监控与控制4.3 发酵过程中的问题与解决方法第五章：发酵工程的应用实例5.1 微生物肥料的生产与应用5.2 生物农药的发酵生产5.3 食品工业中的发酵应用第六章：发酵工程在药品生产中的应用6.1 抗生素的发酵生产6.2 维生素的发酵生产6.3 重组蛋白的发酵生产第七章：生物化工领域的发酵工程7.1 氨基酸的发酵生产7.2 有机酸的发酵生产7.3 生物酶的发酵生产第八章：发酵工程在环保领域的应用8.1 生物滤池技术8.2 生物脱硫技术8.3 生物降解技术第九章：发酵工程的产业化与发展9.1 发酵工程的产业化流程9.2 发酵工程的技术创新与挑战9.3 我国发酵工程产业的发展现状与趋势第十章：发酵工程的可持续发展10.1 发酵工程与资源利用10.2 发酵工程与环境保护10.3 发酵工程的循环经济模式第十一章：发酵工程在生物制药中的应用11.1 重组蛋白药物的发酵生产11.2 疫苗的发酵生产11.3 基因治疗的发酵工程应用第十二章：发酵工程技术在农业中的应用12.1 微生物肥料的发酵生产12.2 生物农药的发酵生产12.3 动物疫苗和生物兽药的发酵生产第十三章：发酵工程在生物能源中的应用13.1 燃料酒精的发酵生产13.2 生物柴油的发酵生产13.3 生物气体的发酵生产第十四章：发酵工程在生物材料中的应用14.1 发酵生产生物塑料14.2 发酵生产生物纤维14.3 发酵生产生物复合材料第十五章：发酵工程的案例分析与实践操作15.1 发酵工程案例分析15.2 发酵工程的实践操作技巧15.3 发酵工程的实验设计与数据分析重点和难点解析本文教案涵盖了发酵工程的概述、基本原理、设备设计、条件优化与控制、应用实例、药品生产、生物化工、环保领域应用、产业化发展、技术创新、可持续发展以及案例分析和实践操作等多个方面。
《发酵工程》教学设计《发酵工程》教学设计内容：第九章第一节氧的供需及对发酵的影响第九章第二节发酵过程的pH控制一教学目标：1、了解微生物对氧的需求并掌握其中的基本概念。
2、掌握反应器氧的传递方程，及其参数的测定。
3、深入理解Kla的意义，了解反应器放大的基本概念。
4、掌握发酵过程中溶氧浓度的调节方法，并认识监控溶氧浓度的意义。
5、发酵过程pH变化的原因是：基质代谢、产物形成、生理酸碱性物质的代谢。
6 、pH影响发酵的机理。
7、发酵过程pH控制包括静态控制和动态控制。
静态控制就是确定最适pH条件，动态控制就是对过程的pH变化进行调控。
8、发酵过程调节pH的方法，原则是：在调节pH与补料没有矛盾的情况下用补料调节pH，否则用酸碱调节。
二教学重点和难点1、教学重点：了解微生物对氧的需求并掌握一些基本概念；掌握发酵过程中溶氧浓度的调节方法；了解发酵过程pH变化的原因及pH对发酵的影响；掌握发酵过程中调控pH的方法。
2、教学难点：理解Kla的意义及反应器中氧的传递及平衡；掌握发酵过程中调控pH的方法。
三课时安排：3课时四教学方法：讲授法五教学内容1氧的供需及对发酵的影响溶氧(DO)是需氧微生物生长所必需。
在发酵过程中有多方面的限制因素，而溶氧往往最易成为控制因素。
28℃时氧在发酵液中的100％的空气饱和浓度只有0.25 mmol.L-1左右，比糖的溶解度小7000倍。
在对数生长期即使发酵液中的溶氧能达到100％空气饱和度，若此时中止供氧，发酵液中溶氧可在几分钟之内便耗竭，使溶氧成为限制因素。
1.1微生物对氧的需求1.1.1描述微生物需氧的物理量1.1.1.1比耗氧速度或呼吸强度（QO2）：单位时间内单位质量的细胞所消耗的氧气，mmol O2·g菌-1·h-11.1.1.2摄氧率(r)：单位时间内单位体积的发酵液所需要的氧量。
mmol O2·L-1·h-1 。
r= QO2 .X1.1.2溶解氧浓度对菌体生长和产物形成的影响1.1.2.1临界溶氧浓度(C Cr)：指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。
发酵工程教案高中生物适用年级：高中课时安排：共计10课时教学目标：1. 了解发酵工程的基本概念和原理；2. 掌握发酵工程的常见应用领域；3. 能够分析和解释发酵过程中的关键因素和影响因素；4. 能够设计并进行简单的发酵实验；5. 培养学生动手能力和实验能力。
教学内容：第一课：发酵工程的基本概念和原理- 发酵的定义和分类- 发酵工程的基本原理- 发酵与生产的关系第二课：常见的发酵工程实践- 食品工业中的发酵工程- 医药工业中的发酵工程- 生物质能源生产中的发酵工程第三课：发酵过程中的关键因素- 温度- pH值- 氧气浓度- 微生物菌种选择第四课：发酵工程中的影响因素- 搅拌速度- 营养物质供给- 发酵罐设计第五至八课：发酵实验设计与操作- 实验目的- 实验步骤- 数据处理与分析第九课：发酵工程的新技术- 基因工程在发酵工程中的应用- 无菌技术在发酵工程中的应用第十课：发酵工程综合实践- 小组合作进行发酵实验- 实验结果展示与讨论教学方法：1. 理论讲解：通过课堂教学讲解发酵工程的基本概念和原理；2. 实验操作：通过实验操作，让学生亲身体验发酵工程的过程；3. 讨论交流：组织学生进行小组讨论和交流，促进学生间的互动和合作；4. 实践应用：引导学生运用所学知识分析和解决实际问题。
评估方式：1. 课堂表现：包括主动参与、表达意见、解答问题等；2. 实验报告：对实验结果进行整理和分析，并撰写实验报告；3. 期末考核：以笔试形式进行期末考核，考查学生对发酵工程的理解和应用能力。
