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1、食 品 发 酵 工 程 概 论 教 案适用专业：食品科学与工程专业开课时间：春季开课年级：二年 总学时数：50学时主讲教师：郑雁第一章 绪论（2学时）本章的教学目标和基本要求 通过本章的学习了解发酵及发酵工业的发展简史；掌握发酵与发酵工程的概念；重点掌握发酵工程的两个核心内容。本章的教学内容和学时分配第一节发酵与发酵工程（1学时）第二节发酵工程的发展简史（1学时）本章教学内容的重点和难点 重点内容主要是发酵工程技术路线中的两个核心内容，这两个内容是发酵工程得以形成工业化和造福人类的关键；同时对于刚刚接触普通微生物学的学生而言，让其理解在发酵工程中微生物的主体作用有一定的难度。本章教学内容的深化
2、和拓宽 在自然界中，微生物可以说是无处不在，但通常的情况下是混合存在的，对于以微生物为主体的发酵工业而言，如何获得纯种的发酵微生物？本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题本章主要通过多媒体教学，给同学展示发酵工程的上中下游的技术路线，从而使同学能够较为直观的了解和掌握发酵与发酵工业的核心内容，为后续的课程奠定基础。 设疑引出新课题 在生物化学课程中同学们学习了物质的代谢等内容（通过多媒体展示糖代谢的途径），我们知道了所谓的代谢是指生物细胞内所发生的全部的化学反应。这些化学反应的存在为生物的生长发育提供原料、能量。对于微生物而言也是一样，微生物在代谢过程中，会产生多种多样的代谢产物，如氨基
3、酸、维生素、抗生素等。而这些代谢产物又常常我们人类所需要的。那我们能不能通过微生物的培养来大量生产各种代谢产物呢？这就是我们今天所要讨论的“发酵工程”。应注意的关键问题是，对于还不知微生物为何物的同学而言，要先通过多媒体给同学演示与人类的生活密切相关的微生物（腐败的食物表面生长的微生物、人类体表、肠道内定居的微生物、海底的微生物等）使同学对以微生物为主体的发酵工业有一个感性的认识。本章主要参考书目余龙江.2006.发酵工成原理与技术应用M.化学工业出版社.北京.熊宗贵.1995.发酵工程原理M.中国医药科技出版社.北京.本章复习题发酵与发酵工程的概念？发酵工程的技术路线？核心内容是什么？第一节
4、 发酵与发酵工程（1学时）本次课教学内容发酵、发酵工程、发酵工程的主要技术路线本次课的教学方式本次课主要以课堂讲授为主。本次课的讲课提纲：一、发酵与发酵工程1.发酵的含义2.发酵工程的含义二、发酵工程的发展方向三、发酵工程的主要技术路线本次课师生活动设计 教师活动：出示谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径和工厂里是怎样应用谷氨酸棒状杆菌来生产谷氨酸的投影片，指导学生观察并作适当讲解。学生活动：通过讨论并结合实例和所学的相关知识理解发酵与发酵工程的概念。本次课的作业 以班级为单位为设计并做一个简单的发酵试验，从而增加对发酵的感性认识。第二节发酵工程的发展简史（1学时）本次课教学内容发酵工程的发展简史本
5、次课的教学方式本次课主要以课堂讲授为主。本次课的讲课提纲一、天然发酵时期二、纯培养时期三、工程化时期本次课师生活动设计 教师活动：在原始时期还没有现代化的仪器设备，人类如何利用看不见摸不着的微生物生产食物的呢？请同学们说说他们所知的天然发酵产品。学生活动：通过讨论了解发酵工程的发展过程。本次课的作业请同学们思考一下，在现代的发酵工业中，如何能够获得发酵所用的纯菌种。第二章工业微生物菌种选育及保藏本章的教学目标和基本要求 通过本章的学习了解发酵工业中的微生物类群；重点掌握在发酵工业中如何获得工业用的纯种，如何能够将菌种具有的优良性状长期保持；在注重知识产权的今天，为了在竞争日益剧烈的市场占有一席
6、之地，如何开发和筛选新的优良菌株。本章的教学内容和学时分配第一节 发酵工业包含的微生物类群（1学时）第二节 工业微生物的分离和筛选（2学时）第三节 工业微生物的育种（2学时）第四节 工业微生物的菌种保藏（1学时）本章教学内容的重点和难点重点内容主要是：菌种的分离和筛选、选育、复壮与保藏。本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题 本章主要通过多媒体教学，给同学展示在发酵工业中针对所需产物的不同，如何筛选菌种、保藏菌种。 在教学过程中应注意的问题主要是：在同学们理解菌株与菌种的区别之后再进行相关问题的讲解；同时尽量用通俗易懂的语言使刚刚接触微生物的同学们能够理解和掌握微生物的分离与筛选。本章主
7、要参考书目余龙江. 2006.发酵工成原理与技术应用M. 北京：化学工业出版社.施巧琴. 吴松刚. 2003. 工业微生物育种（第二版）.北京：科学出版社.诸葛建. 2006.工业微生物育种学M. 北京：化学工业出版社. 陶文沂. 1997.工业微生物生理与遗传育种学M.北京：中国轻工业出版社 本章复习题1.在发酵工业中的主要微生物类群有哪些？2.工业微生物分离筛选的主要步骤?3.在发酵工业中获得发酵菌种的途径是什么？4.工业微生物菌种选育的方法有哪些？5.何谓菌种退化？ 造成菌种退化的原因是什么？6.菌种保藏的原理是什么？主要方法有哪些？优缺点？7.请写出纤维素产生菌的筛选过程？8.采集样本
8、的时候应注意哪些问题？9.在菌种选育时为什么要选择单核或单细胞的菌体作为处理对象？10.在紫外诱变中应采用多少瓦数的紫外灯？为什么？诱变处理后应注意什么问题？11.发酵工业对于工业用微生物菌种有哪些要求？第一节 发酵工业包含的微生物类群（1学时）本次课教学内容介绍发酵工业的主要微生物类群：细菌、霉菌、酵母、放线菌等。本次课的教学方式本次课主要以课堂讲授为主，通过多媒体给同学们展示发酵工业常用的微生物类群以及他们生长、繁殖等内容。本次课的讲课提纲一、原核微生物（一）细菌（二）放线菌（三）蓝细菌二、真核微生物（一）霉菌（二）酵母本次课的师生活动设计教师活动：出示细菌、霉菌、酵母、放线菌生长繁殖的F
9、lash，并作相应的讲解。 学生活动：通过讨论请同学们说说对生长、繁殖、分化的理解。第二节 工业微生物的分离和筛选（2学时）本次课教学内容工业微生物分离和筛选的基本步骤，以及应该注意的问题。本次课的教学方式通过多媒体教学，同时结合科研中的研究课题给同学们讲解相关内容。本次课的讲课提纲一、工业微生物应具备的特性二、菌种分离的基本过程（一）样品采集（二）富集培养（三）分离纯化（四）初筛与复筛第三节 工业微生物的育种本次课的教学内容工业微生物的选育方法，及相关点的原理。本次课的教学方式本次课主要以课堂讲授为主，同时通过与食品生物技术的主讲教师沟通，开设相关的试验内容，从而使学生对于菌种选育的方法有感
10、性认识。本次课的讲课提纲一、自然选育二、诱变育种（一）诱变育种中的常见的名词（二）诱变育种的遗传学基础（三）常见的诱变剂（四）诱变育种的基本步骤（五）诱变育种中应注意的主要问题三、基因重组育种四、代谢控制育种五、基因工程育种本次课程的师生活动设计教师活动：发酵工程是利用微生物为人类生产有用产品，因此要想通过发酵工程获得在种类、产量和质量等方面符合人们要求的产品，最重要的是要有优良的菌种。以出示的微生物生长曲线的投影片为依托提出问题：人们怎样才能得到优良的菌种呢？教师活动：启发学生以基因突变、基因工程、细胞工程的有关内容为依托就所提出的问题进行讨论。通过讨论得出结论：1.如果生产的是微生物直接合
11、成的产物，如青霉素、谷氨酸等，则可以从自然界中先分离出相应的菌种，再用物理或化学的方法使菌种产生突变，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。 2.如果生产的是一般微生物不能合成的产品，则可用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细胞或工程菌，从而达到生产相应产品的目的。 例如：可将人工合成的人的胰岛素基因与大肠杆菌的质粒结合，形成重组DNA，再把重组DNA导入大肠杆菌细胞内形成工程菌。通过筛选则可培养出能生产人的胰岛素的菌种。第四节 工业微生物的菌种保藏本次课的教学内容菌种退化及菌种保藏的方法。本次课的教学方式本次课主要以启发式教学为主，通过启发，让学生自己的出相
12、关的结论本次课的授课提纲一、菌种退化1.菌种退化的概念2.菌种退化的原因3.菌种退化的防止二、菌种保藏1.菌种保藏的原理2.菌种保藏的方法本次课的师生活动设计 教师活动：以运动员的运动状态为例，提出问题：如何让工业微生物菌种能尽量长时间的保有优良的形状？学生活动：通过讨论，让学生得出控制菌种退化的措施。通过讨论得出结论：1.可通过控制温度，来降低微生物的代谢速率，从而降低其生长繁殖的速度。2.通过控制环境中的营养条件，降低其生长繁殖的速度。3.对于好氧型微生物，可以控制环境中的氧气浓度来控制生长繁殖的速度。第三章 发酵培养基的设计（4学时）本章的教学目标和基本要求掌握培养基的原材料、发酵过程促
13、进剂、生长因子等基础知识，了解以烃代粮、以纤代糖作为发酵原料在发酵工业中的意义。本章的教学内容和学时分配第一节 发酵培养基的基本要求（1学时）第二节 发酵培养基的成分及来源（2学时）第三节 发酵培养基的设计（1学时）本章教学内容的重点和难点1、发酵培养基概念、作用。2、天然培养基、合成培养基、半合成培养基的概念和三者的区别。3、前体物质的定义、作用和在发酵工业中的添加方式；一些常用的前体物质、促进剂和抑制剂。4、发酵培养基的设计和最优化。难点：发酵培养基的设计和最优化。 本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题本章主要通过多媒体教学，结合日常生活中宏观事物的例证来讲授课程。在教学过程中应注
14、意的问题主要是：结合普通微生物学中的相关知识点，通过同学的讨论，使其他们自己得出发酵培养基的基本成分，同时让同学们清楚：不同的微生物对于营养的需求是不同的，这点非常重要。 本章主要参考书目熊宗贵.2001.发酵工艺原理M北京；中国医药科技出版社熊宗贵.1999.生物技术制药M北京；高等教育出版社陈陶声.1982.近代工业微生物学M上海；上海科技出版社 胡云松、王中彦.1987微生物与发酵工程M四川大学出版社第一节 发酵培养基的基本要求本次课的教学内容掌握发酵工业中对发酵培养基的基本要求。本次课的教学方式以课堂讲授为主。本次课的讲课提纲一、培养基的种类1.培养基的概念2.培养基的种类二、发酵培养基的基本要求本次课的师生活动设计 教师活动：要进行发酵生产，有了优良的菌种还需要有与菌种相适应的培养基。发酵培养即应该满足那些要求？ 学生活动：通过以人种（饮食习惯）、膳食平衡（偏食）、经济等方面引导学生对所题问题进行讨论，通过讨论得出以下结论：1.不同的菌种有不同的营养需求；2.必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分；3.有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期；4.尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化；5.与阿廖价格低廉，质量稳定，取材容易；第二节 发酵培养基的成分及来源本次课的教学内容了解发酵培养基成分的来源及各成分对微生物的生理作用。掌握生理酸性物质、生理碱性物质、
