《生物工艺学》课程教学大纲 授课专业:化学工程与工艺(生物化工方向 学时:70 学分:4 课程的性质和目的 本课程是化工工艺专业生物化工方向的专业课程,其目的是通过讲述生物反应过程和生 物物质分离和纯化技术、生化工程原理和典型产品生产工艺,使学生掌握生物技术的基本原 理和技术,提高分析和解决实际生产问题的能力,为今后从事专业工作打下坚实的理论基础 程教学内容 第一篇生物反应过程原理 生物工艺学概论(1学时) 了解生物工艺学的定义、特点及其发展情况,了解生物技术在各领域的应用情况。 菌种的来源(1学时) 掌握选择性分离微生物的过程及原理,了解重要工业微生物的分离方法。 微生物的代谢调节(2学时) 理解代谢调节的生化原理,掌握代谢调节的方式,了解初级代谢物的调节实例。 次级代谢产物的生物合成与调节(3学时 掌握次级代谢产物的概念,理解次级代谢调节机理,了解主要抗生素的生物合成过程及 调节机理。 酶生产的调节(1学时) 了解发酵法生产酶时的几个重要影响因素。 菌种选育(2学时) 掌握自然育种、诱变育种和基本原理和方法,了解其它几种定冋育种方法及原理,掌握 菌种保藏的原理和方法。 培养基(1学时) 了解培养基的概念,掌握构成培养基的主要成分、种类和选择原则。 种子扩大培养(1学时) 掌握种子制备的工艺过程,理解种子质量控制措施。 发酵工艺控制(4学时) 了解发酵过程参数控制的重要性,理解分批发酵、连续发酵的规律性,掌握各参数对发 酵过程的影响情况及控制方法。了解发酵终点判断的相关因素。 10、基因工程原理(3学时) 了解基因工程的含义和意义,了解DNA重组技术的过程及方法,了解引起工程菌不稳定 性的一些因素及对策 1、酶与细胞的固定化技术及其应用(2学时) 理解酶和细胞固定化方法及原理,了解实际应用实例 2、动植物细胞大量培养(2学时)
《生物工艺学》课程教学大纲 授课专业：化学工程与工艺（生物化工方向） 学时：70 学分：4 一、课程的性质和目的 本课程是化工工艺专业生物化工方向的专业课程，其目的是通过讲述生物反应过程和生 物物质分离和纯化技术、生化工程原理和典型产品生产工艺，使学生掌握生物技术的基本原 理和技术，提高分析和解决实际生产问题的能力，为今后从事专业工作打下坚实的理论基础。 程教学内容 第一篇 生物反应过程原理 生物工艺学概论（1 学时） 了解生物工艺学的定义、特点及其发展情况，了解生物技术在各领域的应用情况。 菌种的来源（1 学时） 掌握选择性分离微生物的过程及原理，了解重要工业微生物的分离方法。 微生物的代谢调节（2 学时） 理解代谢调节的生化原理，掌握代谢调节的方式，了解初级代谢物的调节实例。 次级代谢产物的生物合成与调节（3 学时） 掌握次级代谢产物的概念，理解次级代谢调节机理，了解主要抗生素的生物合成过程及 调节机理。 酶生产的调节（1 学时） 了解发酵法生产酶时的几个重要影响因素。 菌种选育（2 学时） 掌握自然育种、诱变育种和基本原理和方法，了解其它几种定向育种方法及原理，掌握 菌种保藏的原理和方法。 培养基（1 学时） 了解培养基的概念，掌握构成培养基的主要成分、种类和选择原则。 种子扩大培养（1 学时） 掌握种子制备的工艺过程，理解种子质量控制措施。 发酵工艺控制（4 学时） 了解发酵过程参数控制的重要性，理解分批发酵、连续发酵的规律性，掌握各参数对发 酵过程的影响情况及控制方法。了解发酵终点判断的相关因素。 10、基因工程原理（3 学时） 了解基因工程的含义和意义，了解 DNA 重组技术的过程及方法，了解引起工程菌不稳定 性的一些因素及对策。 11、酶与细胞的固定化技术及其应用（2 学时） 理解酶和细胞固定化方法及原理，了解实际应用实例。 12、动植物细胞大量培养（2 学时）
了解动植物细胞培养的基本条件及工艺过程。 第二篇第二篇生物物质分离和纯化原理 13、下游加工过程概论(1学时) 掌握下游加工过程的特点、一般流程。 14、发酵液的预处理和固液分离方法(1学时) 了解预处理的目的和方法,了解去除高价无机离子、杂蛋白的方法及原理,理解凝聚和 絮凝的技术原理,了解发酵液过滤特性及影响过滤速度的因素及改进过滤性能的方法。 15、微生物细胞的破碎(1学时) 了解细胞壁的组成及结构,了解细胞壁破碎的方法及原理。 16、沉淀法(1学时) 掌握沉淀法的特点,理解盐析法的原理及影响因素,了解其它沉淀法原理及特点。 17、膜分离过程(2学时) 理解膜分离过程的实质及其特点,了解膜分离过程的类型,了解膜所具条件及制备材料 了解膜分离的基本理论及影响膜分离的各种因素,了解膜分离的操作方式及应用实例。 18、溶剂萃取法(1学时) 理解溶剂萃取法的含义及特点,了解萃取的基本理论,掌握溶剂选择原则及影响萃取的 因素,了解萃取的操作步骤 19、两水相萃取法(1学时) 了解两水相萃取法的特点,理解两水相形成的条件和定量关系,了解影响物质分配平衡 的因素。 20、离子交换法(2学时) 理解离子交换的概念,了解离子交换剂的类型及特点,了解离子交换树脂的理化性能, 了解离子交换过程的理论基础及影响选择性的因素,理解操作条件选择原则。 21、吸附法(1学时) 了解吸附的特点,理解吸附力的本质及吸附类型、吸附等温线,理解影响吸附的主要因 素,了解大网格吸附剂的特点 22、色层分离法(3学时) 了解色层法特点、分类,理解该法的基本概念,掌握柱色层法的过程及操作方法,了解 各种色层分离法的特点及分离过程。 23、结晶法(1学时) 理解结晶过程的实质及制备过饱和液的一般方法,了解提高晶体质量的途径。 第三篇第三篇生化工程原理 24、生物反应器及其操作特性(1学时) 了解生物反应器的作用,理解其设计和操作的限制因素,了解生物反应器的类型,了解 连续流动反应器模型的特点 25、灭菌(2学时) 理解灭菌的重要性及其方法,了解培养基湿热灭菌的简单动力学,理解分批灭菌和连续 灭菌的过程及特点。了解空气的预处理、过滤除菌的过程及方
了解动植物细胞培养的基本条件及工艺过程。 第二篇 第二篇 生物物质分离和纯化原理 13、下游加工过程概论（1 学时） 掌握下游加工过程的特点、一般流程。 14、发酵液的预处理和固液分离方法（1 学时） 了解预处理的目的和方法，了解去除高价无机离子、杂蛋白的方法及原理，理解凝聚和 絮凝的技术原理，了解发酵液过滤特性及影响过滤速度的因素及改进过滤性能的方法。 15、微生物细胞的破碎（1 学时） 了解细胞壁的组成及结构，了解细胞壁破碎的方法及原理。 16、沉淀法（1 学时） 掌握沉淀法的特点，理解盐析法的原理及影响因素，了解其它沉淀法原理及特点。 17、膜分离过程（2 学时） 理解膜分离过程的实质及其特点，了解膜分离过程的类型，了解膜所具条件及制备材料。 了解膜分离的基本理论及影响膜分离的各种因素，了解膜分离的操作方式及应用实例。 18、溶剂萃取法（1 学时） 理解溶剂萃取法的含义及特点，了解萃取的基本理论，掌握溶剂选择原则及影响萃取的 因素，了解萃取的操作步骤。 19、两水相萃取法（1 学时） 了解两水相萃取法的特点，理解两水相形成的条件和定量关系，了解影响物质分配平衡 的因素。 20、离子交换法（2 学时） 理解离子交换的概念，了解离子交换剂的类型及特点，了解离子交换树脂的理化性能， 了解离子交换过程的理论基础及影响选择性的因素，理解操作条件选择原则。 21、吸附法（1 学时） 了解吸附的特点，理解吸附力的本质及吸附类型、吸附等温线，理解影响吸附的主要因 素，了解大网格吸附剂的特点。 22、色层分离法（3 学时） 了解色层法特点、分类，理解该法的基本概念，掌握柱色层法的过程及操作方法，了解 各种色层分离法的特点及分离过程。 23、结晶法（1 学时） 理解结晶过程的实质及制备过饱和液的一般方法，了解提高晶体质量的途径。 第三篇 第三篇 生化工程原理 24、生物反应器及其操作特性（1 学时） 了解生物反应器的作用，理解其设计和操作的限制因素，了解生物反应器的类型，了解 连续流动反应器模型的特点。 25、灭菌（2 学时） 理解灭菌的重要性及其方法，了解培养基湿热灭菌的简单动力学，理解分批灭菌和连续 灭菌的过程及特点。了解空气的预处理、过滤除菌的过程及方法
26、氧的供需(3学时) 了解培养过程氧的作用及其影响因素,了解氧传递过程的规律及影响因素,理解溶解氧、 摄氧率和Ka的测定方法及原理 27、培养液的流变特性(1学时) 了解培养液的流动特性及其影响因素,掌握其测定方法及原理 8、生物反应动力学(4学时) 了解酶反应动力学特性,理解分批培养、连续培养的细胞生长、基质利用和产物生成速 率的变化规律,了解补料分批培养、透析培养和基因工程菌分批培养的动力学特性, 29、培养装置(3学时) 了解培养装置的性能及主要类型。 30、酶及固定化酶反应器(3学时) 掌握酶反应过程的特性及反应器的类型,了解酶反应器设计原理及操作参数,了解均相 酶反应动力学及其影响因素 31、生化过程的参数检测(3学时) 了解生物反应过程的基本特征及过程参数检测的重要性,掌握参数的类型,理解各直接 参数检测的系统及检测方法,了解各间接参数的含义 32、生化过程的模型化与优化控制(2学时) 了解生化过程模型化的目的、过程模型建立方法和分类,理解过程变量估计的意义、分 类和方法,了解生化过程的最优控制的含义。 第四篇第四篇产品生产举例 33、氨基酸生产工艺(2学时) 了解氨基酸生产的方法,掌握氨基酸发酵的代谢控制措施,了解工艺控制的的要内容, 理解谷氨酸生产工艺及流程。 34、抗生素生产工艺(2学时) 了解抗生素概念、主要生产方法,了解抗生素生产的工艺过程,了解青霉素生产工艺。 微生物酶制剂生产工艺(2学时 了解微生物酶的生物合成控制原理,了解酶生产的主要技术,了解几种酶的生产工艺 36、单细胞蛋白生产工艺(2学时) 了解单细胞蛋白的概念、开发现状,掌握SCP微生物的种类及筛选方法、了解SCP生产 的一般工艺 37、甾体激素的微生物转化工艺(2学时) 了解甾体化合物的含义、微生物转化的特点,理解甾体的微生物转化类型及机理,了解 微生物转化的一般工艺,了解一些转化工艺实例 课程教学的基本要求 本课程教学环节包括课堂讲授,学生自学、实验、习题、答疑和期末考试。通过上述基 本教学步骤,使学生掌握生物技术的基本原理和技术,提高分析和解决实际生产问题的能力, 为今后从事专业工作打下坚实的理论基础。 考试方式为闭卷考试
26、氧的供需（3 学时） 了解培养过程氧的作用及其影响因素，了解氧传递过程的规律及影响因素，理解溶解氧、 摄氧率和 KLα的测定方法及原理。 27、培养液的流变特性（1 学时） 了解培养液的流动特性及其影响因素，掌握其测定方法及原理。 28、生物反应动力学（4 学时） 了解酶反应动力学特性，理解分批培养、连续培养的细胞生长、基质利用和产物生成速 率的变化规律，了解补料分批培养、透析培养和基因工程菌分批培养的动力学特性。 29、培养装置（3 学时） 了解培养装置的性能及主要类型。 30、酶及固定化酶反应器（3 学时） 掌握酶反应过程的特性及反应器的类型，了解酶反应器设计原理及操作参数，了解均相 酶反应动力学及其影响因素 31、生化过程的参数检测（3 学时） 了解生物反应过程的基本特征及过程参数检测的重要性，掌握参数的类型，理解各直接 参数检测的系统及检测方法，了解各间接参数的含义。 32、生化过程的模型化与优化控制（2 学时） 了解生化过程模型化的目的、过程模型建立方法和分类，理解过程变量估计的意义、分 类和方法，了解生化过程的最优控制的含义。 第四篇 第四篇 产品生产举例 33、氨基酸生产工艺（2 学时） 了解氨基酸生产的方法，掌握氨基酸发酵的代谢控制措施，了解工艺控制的的要内容， 理解谷氨酸生产工艺及流程。 34、抗生素生产工艺（2 学时） 了解抗生素概念、主要生产方法，了解抗生素生产的工艺过程，了解青霉素生产工艺。 35、微生物酶制剂生产工艺（2 学时） 了解微生物酶的生物合成控制原理，了解酶生产的主要技术，了解几种酶的生产工艺。 36、单细胞蛋白生产工艺（2 学时） 了解单细胞蛋白的概念、开发现状，掌握 SCP 微生物的种类及筛选方法、了解 SCP 生产 的一般工艺。 37、甾体激素的微生物转化工艺（2 学时） 了解甾体化合物的含义、微生物转化的特点，理解甾体的微生物转化类型及机理，了解 微生物转化的一般工艺，了解一些转化工艺实例。 课程教学的基本要求 本课程教学环节包括课堂讲授，学生自学、实验、习题、答疑和期末考试。通过上述基 本教学步骤，使学生掌握生物技术的基本原理和技术，提高分析和解决实际生产问题的能力， 为今后从事专业工作打下坚实的理论基础。 考试方式为闭卷考试
建议教材与教学参考书 [1]俞俊棠、唐孝宣主编,《生物工艺学》(上、下),华东化工学院出版社,1991年 [2]严希康等编,《生化分离工程》,化学工业出版社,2000年
建议教材与教学参考书 [1] 俞俊棠、唐孝宣主编,《生物工艺学》（上、下）,华东化工学院出版社,1991 年 [2] 严希康等编,《生化分离工程》, 化学工业出版社, 2000 年