《生物工艺学实验》教学大纲

一、基本信息

二、课程描述

生物工艺学实验是生物工程专业的必修课。生物工艺学实验的主要任务是使学生通过实验课程的训练，掌握发酵过程中的监控、测定及分析等基本方法，通过具体的实验设计、实验操作及实验结果分析，加深对发酵过程的扩大培养、工艺参数控制及发酵产物分离的等知识的理解，加深对常见生物产品如有机酸、氨基酸、抗生素等发酵过程的感性认识，为后续的<生物工程综合大实验>及毕业论文的开展打下基础。

三、教学目标

通过本课程的理论教学，使学生具备如下能力：

1.     进一步巩固和加深对微生物发酵基本操作的理解，能运用所学知识解释实验过程中的各种现象。具有一定的分析问题、解决问题的综合能力。

2.     能正确使用发酵工艺操作中涉及的常用仪器设备。

3.     了解实验方案设计过程，掌握实验记录及实验报告撰写规范。

四、课程目标对毕业要求的支撑

五、教学内容

实验一：平菇多糖的提取和测定（4课时）                   （支撑课程目标1，2，3）

重点内容：通过实验掌握平菇多糖的提取、多糖的测定和鉴定的实验原理。

教学内容：1. 平菇多糖的提取；

2．多糖的测定和鉴定。

实验仪器 ： 电子天平、磁力搅拌器、电炉、水浴锅、烘箱、电冰箱等。

实验二：谷氨酸的等电点沉淀和精制（4课时）               （支撑课程目标1，2，3）

重点内容：掌握等电点沉淀的原理，根据沉淀情况判断谷氨酸的等电点；掌握初级分离和精制的实验原理。

教学内容：1.谷氨酸的等电点测定；

2. 谷氨酸的初级分离和精制

实验仪器 ：电子天平、磁力搅拌器、电炉、水浴锅、烘箱、电冰箱等。

实验三：黑曲霉发酵生产柠檬酸（6课时）                  （支撑课程目标1，2，3）

重点内容：掌握超净台的使用方法、无菌操作方法；掌握发酵菌种的制备方法，根据颜色判断菌种的成熟情况；掌握霉菌的接种方法、摇瓶发酵和取样测定方法。

教学内容：1. 发酵菌种的制备；

2. 接种、摇瓶发酵和取样测定

实验仪器 ：超净台、培养箱、摇床、接种环、酒精灯、电冰箱等。

实验四：柠檬酸发酵产物的初步分离（4课时）              （支撑课程目标1，2，3）

重点内容：掌握等电点沉淀的原理，根据沉淀情况判断谷氨酸的等电点；掌握初级分离和精制的实验原理。

教学内容：1．发酵液的固液分离

2．产物的初级分离和测定

实验仪器 ：电子天平、磁力搅拌器、电炉、水浴锅、烘箱、电冰箱等。

实验五：柠檬酸的柱层析分离（4课时）                  （支撑课程目标1，2，3）

重点内容：掌握离子交换色谱的原理；掌握离子交换树脂的预处理、装柱、平衡、上样、洗脱、再生方法，能够运用离子交换方法进行产物的分离纯化。

教学内容：1．阳离子交换树脂的预处理

2．装柱、平衡、上样、洗脱、再生

实验仪器 ：离子交换柱、蠕动泵、电子天平、磁力搅拌器、电炉、水浴锅、烘箱、电冰箱等。

实验六：柠檬酸的结晶和纸层析鉴定（4课时）            （支撑课程目标1，2，3）

重点内容：掌握结晶、重结晶的原理和操作；掌握纸层析的原理和应用，能够运用纸层析进行产品的分析鉴定。

教学内容：1．柠檬酸的结晶、测定

2．柠檬酸的纸层析鉴定

实验仪器 ：通风橱、层析缸、电子天平、磁力搅拌器、电炉、水浴锅、烘箱、电冰箱等。

实验七：柠檬酸的液相色谱分析（4课时）               （支撑课程目标1，2，3）

重点内容：掌握高效液相色谱法的原理和操作；掌握柠檬酸HPLC测定的实验原理和操作，能够运用HPLC方法对产物进行分析鉴定。

教学内容：1．了解柠檬酸HPLC的基本原理

2．掌握HPLC的操作方法

实验仪器 ：HPLC、滤器、HPLC色谱柱、电子天平、烘箱、电冰箱等。

实验八：多粘菌素E的发酵（15课时）                 （支撑课程目标1，2，3）

重点内容：掌握多粘菌素E发酵的的原理和工艺；掌握发酵罐的灭菌、取样等操作；掌握发酵产品的分离纯化原理；掌握产物的分析鉴定方法和活性测定方法。

教学内容：1．多粘菌素E的发酵菌种制备和上罐发酵

2. 发酵过程的监控和取样测定

3. 产物的分离纯化和分析鉴定

4．抑菌圈法测定抗生素生物效价

实验仪器 ：发酵罐、摇床、培养箱、超净台、接种环、灭菌锅、牛津杯、电子天平、磁力搅拌器、电炉、水浴锅、烘箱、电冰箱等。

六、教学安排

该课程每周3学时，15周，共45学时为课堂授课教学时间。建议教学进度如下：

七、教学方法与手段

教师在课堂上讲解和示范，巡视和个别辅导，学生通过认真观摩和反复训练，养成严格的科学工作作风。将传统教学与现代化的教学手段相结合，课堂理论教学以多媒体课件为主，黑板板书为辅。通过规范化的基本操作演示课件和基础性实验教学课件，规范了生物工艺学实验基本操作。在教学过程中注重能力的培养，以实际应用系统为例，提高理论教学实用性，提高学生分析和解决实际问题的能力。

八、考核方式及成绩评定

    考核方式： 期末理论考试闭卷，根据实验报告、实验操作情况、出勤情况和期末成绩进行综合评分。

    成绩评定标准：总成绩（百分制）＝实验报告×30％＋实验操作、出勤×30％＋期末考试成绩×40％。

九、教材及主要参考书