課程簡(jiǎn)介
Course Introduction
1. 課程的性質(zhì),、任務(wù)和目的
隨著世界范圍內(nèi)能源,、糧食、環(huán)境等危機(jī)的到來(lái),，發(fā)酵工程已經(jīng)日益成為生物工程領(lǐng)域的重要分支之一,，是生命科學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域最有前景的前沿學(xué)科之一，對(duì)生物工程和生物技術(shù)本科人才的培養(yǎng)質(zhì)量也提出新的要求,。發(fā)酵工藝綜合實(shí)驗(yàn)是生物工程專業(yè)的專業(yè)必修課和生物技術(shù)專業(yè)的選修課,，學(xué)時(shí)共48個(gè)或39個(gè)，主要在三年級(jí)下學(xué)期或四年級(jí)上學(xué)期開(kāi)展,。
發(fā)酵工藝綜合實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作和加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),，使鞏固學(xué)生所學(xué)理論知識(shí)，加深對(duì)發(fā)酵原理的理解,、熟練掌握發(fā)酵用種子制作,、發(fā)酵生產(chǎn)、產(chǎn)品純化的基本工序和技術(shù),，掌握發(fā)酵工程的基本操作和相關(guān)技術(shù),，對(duì)于提高生物類專業(yè)本科畢業(yè)生的動(dòng)手能力和專業(yè)技能，提高就業(yè)和考研競(jìng)爭(zhēng)力,，為今年的工作和深造打下良好基礎(chǔ),，具有重要意義。
2. 課程的教學(xué)方式和手段
發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)課在我校自2011年開(kāi)始正式開(kāi)始,，剛開(kāi)始沒(méi)有專門的實(shí)驗(yàn)室,，沒(méi)有配套的教材，沒(méi)有專任教師,，一切從無(wú)到有進(jìn)行,。授課方式主要采用分組授課、培訓(xùn)骨干,、講解示范,、集體演練的方式。
合理的教學(xué)方法是教學(xué)質(zhì)量的重要保證,。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),，為了保證教學(xué)質(zhì)量，事先將講義提供給學(xué)生,，供學(xué)生自學(xué),。每個(gè)教學(xué)班分為6組，各任命組長(zhǎng)1名,，實(shí)驗(yàn)前一天由組長(zhǎng)或組員代表過(guò)來(lái)整理實(shí)驗(yàn)室,，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn),，參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備,，促使學(xué)生更加珍惜實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn),、認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)態(tài)度,。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織實(shí)施如下:
實(shí)驗(yàn)課開(kāi)始前，教師給學(xué)生公開(kāi)教學(xué)計(jì)劃,，設(shè)必做實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn),。允許學(xué)生選擇選做實(shí)驗(yàn)，并組織學(xué)生自行進(jìn)行必要的準(zhǔn)備,。第一周一般不上課,，用于檢修儀器,、采購(gòu)實(shí)驗(yàn)所需試劑耗材、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料等,。
(1) 全班分為6組,，根據(jù)學(xué)習(xí)目的和專業(yè)興趣對(duì)學(xué)生進(jìn)行分類，以做到因材施教,。選擇專業(yè)興趣濃厚、基礎(chǔ)較好的學(xué)生做課代表和組長(zhǎng),，課代表負(fù)責(zé)傳達(dá)信息,、收發(fā)實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)組織實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備,、傳達(dá)信息,、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案等。建立課程QQ群,，以便師生互動(dòng),。
(2) 如學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)較為薄弱，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)課開(kāi)始前對(duì)學(xué)生代表進(jìn)行必要的科研軟件輔導(dǎo),，尤其是與發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)的統(tǒng)計(jì)軟件（方差分析等）,、作圖軟件（Excel和Origin）、正交設(shè)計(jì)助手和響應(yīng)面設(shè)計(jì)軟件(Minitab 或Design Expert)等,。如文獻(xiàn)檢索尚未開(kāi)課,，還應(yīng)輔導(dǎo)學(xué)生如何調(diào)研文獻(xiàn)、查閱資料等,。
(3) 實(shí)驗(yàn)前一周,，教師根據(jù)教學(xué)計(jì)劃通知學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，布置預(yù)習(xí)任務(wù),，必要時(shí)組織學(xué)生代表進(jìn)行預(yù)備實(shí)驗(yàn),。組長(zhǎng)提交實(shí)驗(yàn)方案，教師閱后返修,，組長(zhǎng)必須提交修改稿,，未提交修改稿的視為未提交。實(shí)驗(yàn)課時(shí),，按原定計(jì)劃分為6個(gè)實(shí)驗(yàn)小組,，各用一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)或超凈工作臺(tái)，小型實(shí)驗(yàn)儀器（如天平,、磁力攪拌器等）,、器皿（如培養(yǎng)皿、三角瓶,、玻棒,、藥匙等）等一組一套,，發(fā)酵罐、純水機(jī)等較大型儀器輪流使用,，滅菌鍋,、干燥箱等共同使用。
(4) 實(shí)驗(yàn)課上,，時(shí)間分配大體如下（按每次實(shí)驗(yàn)3節(jié)課,，約180min）:教師簡(jiǎn)略講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程和注意事項(xiàng)（30min）,，教師示范操作（30min）,，學(xué)生操作（90min），學(xué)生打掃衛(wèi)生,，關(guān)電源鎖門下課（30min）,。
(5) 學(xué)生在課下進(jìn)行后續(xù)操作，如觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,，測(cè)定相關(guān)指標(biāo),，記錄、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),，結(jié)合查閱資料,，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,。小組共同完成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告由組長(zhǎng)完成提交,。
(6) 教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)雷同實(shí)驗(yàn)報(bào)告提出批評(píng),，并責(zé)令重新完成提交,，并在QQ中及時(shí)反饋學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的問(wèn)題，對(duì)認(rèn)真的同學(xué)提出表?yè)P(yáng),。實(shí)驗(yàn)報(bào)告得分記入平時(shí)成績(jī),。
(7) 積極鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生在課余參加學(xué)生課題研究，培養(yǎng)獨(dú)立研究的能力,。
(8) 必要時(shí)進(jìn)行學(xué)期末考核,，主要考核基本操作，發(fā)布考核題目,，學(xué)生輪流抽取題目,，參加考核,。
(9) 連續(xù)性的實(shí)驗(yàn)及時(shí)督促學(xué)生進(jìn)行觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果,，清洗實(shí)驗(yàn)器皿。
3. 師資隊(duì)伍
課程負(fù)責(zé)人張祥勝,，具有博士學(xué)位,，副教授職稱,，自2011年以來(lái)一起承擔(dān)發(fā)酵工藝綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)工作,。教學(xué)水平較高，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富,，授課有特色,。主持并完成校級(jí)教改項(xiàng)目2項(xiàng)。
其他成員有王棟和薛菲等,。在課程建設(shè)的教師隊(duì)伍中,，知識(shí)結(jié)構(gòu)合理，專業(yè)配置合理,，職稱上副教授1名,，講師2名，學(xué)歷層次高,，2名博士,，1名碩士,。35歲以上1人,，35歲以下2名，年齡構(gòu)成合理,。均為生物工程或相關(guān)專業(yè)背景,。1人畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院，1人畢業(yè)于江南大學(xué),，1人就讀于揚(yáng)州大學(xué),，具有良好的互補(bǔ)性，學(xué)緣結(jié)構(gòu)合理,，互補(bǔ)性強(qiáng),。
自2011年開(kāi)設(shè)發(fā)酵工藝綜合實(shí)驗(yàn)課以來(lái)，先后有2項(xiàng)發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)相關(guān)的校級(jí)教研課題立項(xiàng),。2012年有1名教師受CSC資助,，赴國(guó)外做訪問(wèn)學(xué)者。
目前已經(jīng)發(fā)表教學(xué)論文4篇,，并出版實(shí)驗(yàn)教材1部,。
教師信箱:[email protected]
課程QQ群:25799315
4.教學(xué)條件
原來(lái)選用的教材為陳長(zhǎng)華主編的發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)（高等教育出版社，2009）,。結(jié)合幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),，自己編寫了發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教材，并于2014年10月由南京大學(xué)出版社出版,，并獲得校級(jí)重點(diǎn)教材立項(xiàng),。從2014年秋學(xué)期開(kāi)始，生科院所有發(fā)酵工藝綜合實(shí)驗(yàn)課開(kāi)始使用自己編寫的教材,，以取得更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,。
4.2 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
2011年開(kāi)設(shè)本實(shí)驗(yàn)課之初,，生科院沒(méi)有設(shè)置專門的發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)室，只能利用微生物實(shí)驗(yàn)室和食品工藝實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,，也沒(méi)有適用的教材,。講授教師克服困難，用科研經(jīng)費(fèi)購(gòu)置實(shí)驗(yàn)耗材和儀器設(shè)備,，努力改善實(shí)驗(yàn)條件,，結(jié)合實(shí)際，盡量讓學(xué)生獲得動(dòng)手機(jī)會(huì),。對(duì)多年不用的固體發(fā)酵罐和液體發(fā)酵罐進(jìn)行了維修,，使其恢復(fù)了生機(jī)，重新投入了使用,，避免了不用直接報(bào)廢的命運(yùn),，大大節(jié)省了教學(xué)設(shè)備采購(gòu)經(jīng)費(fèi)。
目前發(fā)酵工藝綜合實(shí)驗(yàn)課已經(jīng)具有開(kāi)展菌種篩選,、搖瓶發(fā)酵工藝優(yōu)化,、發(fā)酵產(chǎn)物提取和鑒定、液體發(fā)酵罐操作,、固體發(fā)酵罐操作,、啤酒發(fā)酵罐操作等實(shí)驗(yàn)，覆蓋發(fā)酵工程上,、中,、下游技術(shù)，可供6個(gè)實(shí)驗(yàn)小組同時(shí)開(kāi)展實(shí)驗(yàn),。
教學(xué)大綱
Teaching Syllabus
發(fā)酵工藝綜合實(shí)驗(yàn)
（IntegratedExperiments of Fermentation）
（供四年制生物工程專業(yè)2012級(jí)試用）
課程編號(hào):
面向?qū)I(yè):生物工程
實(shí)驗(yàn)類別:專業(yè)課實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù):54
考核方式:考查
實(shí)驗(yàn)總的目的與要求:（100字左右）
發(fā)酵工藝綜合實(shí)驗(yàn)是生物工程專業(yè)的專業(yè)必修課,。發(fā)酵工藝綜合實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作和加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),，使鞏固學(xué)生所學(xué)理論知識(shí),，加深對(duì)發(fā)酵原理的理解、熟練掌握發(fā)酵用種子制作、發(fā)酵生產(chǎn),、產(chǎn)品純化的基本工序和技術(shù),，為以后從事相關(guān)的研究和工作奠定基礎(chǔ)。
序號(hào) | 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 | 時(shí)數(shù) | 必做 選做 | 每套儀器人數(shù) | 實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?/span> |
實(shí)驗(yàn)類型 | ||
驗(yàn)證 | 綜合 | 設(shè)計(jì) | ||||||
1 | 紫外線誘變實(shí)驗(yàn) | 10 | 必做 | 4 | 掌握誘變的原理和篩選的方法 |
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√ |
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2 | 種子和發(fā)酵培養(yǎng)工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn) | 10 | 必做 | 4 | 掌握種子,、發(fā)酵培養(yǎng)配制原理和培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)條件優(yōu)化 |
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√ |
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3 | 生物反應(yīng)器的使用 | 4 | 必做 | 8 | 掌握發(fā)酵罐的使用方法及相關(guān)注意事項(xiàng) |
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√ |
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4 | 發(fā)酵工藝優(yōu)化 | 10 | 必做 | 4 | 掌握發(fā)酵原理和工藝優(yōu)化 |
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√ |
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5 | 液相色譜柱的制備和柱效的測(cè)定 | 10 | 必做 | 4 | 掌握裝柱方法和柱效的測(cè)定方法 |
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√ |
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6 | 分子篩交換色譜 | 10 | 必做 | 8 | 掌握分子篩交換色譜的原理,、純化工藝與鑒定 |
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√ |
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7 | 離子交換色譜 | 10 | 選做 | 8 | 掌握離子交換色譜的原理,、純化工藝與鑒定 |
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√ |
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8 | 啤酒的發(fā)酵 | 10 | 選做 | 4 | 掌握啤酒發(fā)酵工藝原理和技術(shù) |
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√
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9 | 酸奶的制作 | 10 | 選做 | 4 | 掌握酸奶的制作技術(shù) |
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√
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10 | 發(fā)酵控制 | 4 | 選做 | 8 | 掌握發(fā)酵控制的原理和有關(guān)設(shè)備操作 |
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√
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其中:驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 0 %，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 0 %,，綜合性實(shí)驗(yàn) 100 %
教材及參考書目:
[1] 曹軍衛(wèi),，馬輝文. 微生物工程. 北京:科學(xué)出版社，2002
[2] 王福源主編.現(xiàn)代食品發(fā)酵技術(shù). 北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,，1998
[3] 吳松剛主編.微生物工程. 北京:科學(xué)出版社,，2004
執(zhí)筆人:許德軍 審核人: 專業(yè)負(fù)責(zé)人:
新修訂大綱(2014版)
發(fā)酵工藝綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱
（IntegratedExperiments of Fermentation）
（供四年制生物技術(shù)專業(yè)2014級(jí)試用）
課程編號(hào):24211810
面向?qū)I(yè):生物技術(shù)
實(shí)驗(yàn)類別:基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù):32
考核方式:考查
實(shí)驗(yàn)總的目的與要求:
發(fā)酵工藝綜合實(shí)驗(yàn)是生物技術(shù)專業(yè)的專業(yè)必修課。發(fā)酵工藝綜合實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作和加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),，鞏固學(xué)生所學(xué)理論知識(shí),，加深對(duì)發(fā)酵原理的理解,、熟練掌握培養(yǎng)基配制、發(fā)酵菌株的篩選,、生長(zhǎng)曲線和誘變改良,、培養(yǎng)基配方優(yōu)化、發(fā)酵產(chǎn)物提取和鑒定等發(fā)酵工程上中下游的操作技術(shù),，并初步掌握液體發(fā)酵罐,、固體發(fā)酵罐和啤酒發(fā)酵設(shè)備的操作，以及常用食品的發(fā)酵,，為以后從事相關(guān)的研究和工作奠定基礎(chǔ),。
序號(hào) | 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 | 時(shí)數(shù) | 必做 選做 | 每套儀器人數(shù) | 實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?/span> | 實(shí)驗(yàn)類型 | ||
驗(yàn)證 | 綜合 | 設(shè)計(jì) | ||||||
1 | 種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基配制 | 2 | 必做 | 4 | 掌握種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基的配制方法 | √ |
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2 | 發(fā)酵菌株的分離和篩選 | 2 | 必做 | 4 | 掌握工業(yè)發(fā)酵菌株分離和篩選的原理和方法 |
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| √ |
3 | 發(fā)酵菌生長(zhǎng)曲線的繪制 | 4 | 必做 | 4 | 掌握發(fā)酵菌株生長(zhǎng)曲線的制作方法 |
| √ |
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4 | 紫外線誘變實(shí)驗(yàn) | 2 | 必做 | 4 | 掌握發(fā)酵菌株的紫外誘變方法 |
| √ |
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5 | 發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化-單因素實(shí)驗(yàn) | 4 | 必做 | 4 | 掌握優(yōu)化培養(yǎng)基配方的單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 |
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| √ |
6 | 發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化-正交實(shí)驗(yàn) | 2 | 必做 | 4 | 掌握優(yōu)化培養(yǎng)基配方的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 |
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| √ |
7 | 發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化-響應(yīng)面實(shí)驗(yàn) | 4 | 選做 | 4 | 掌握優(yōu)化培養(yǎng)基配方的PB設(shè)計(jì)、最陡爬坡實(shí)驗(yàn)和BBD或CCD設(shè)計(jì)方法 |
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| √ |
8 | 發(fā)酵產(chǎn)物的提取和純化 | 2 | 必做 | 4 | 掌握由發(fā)酵液中提取有效成份的方法 |
| √ |
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9 | 發(fā)酵產(chǎn)物的鑒定-薄層色譜和紅外光譜法 | 4 | 選做 | 4 | 掌握用薄層色譜法和紅外光譜法初步鑒定發(fā)酵產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)的方法 | √ |
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10 | 微型啤酒發(fā)酵設(shè)備的操作 | 6 | 必做 | 6 | 掌握微型啤酒發(fā)酵設(shè)備的操作方法 |
| √ |
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11 | 液體發(fā)酵罐的操作 | 2 | 必做 | 6 | 掌握液體發(fā)酵罐的操作方法 |
| √ |
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12 | 固體發(fā)酵罐的操作 | 2 | 必做 | 6 | 掌握固體發(fā)酵罐的操作方法 |
| √ |
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13 | 酸奶和泡菜發(fā)酵 | 4 | 選做 | 4 | 掌握乳酸菌食品發(fā)酵的方法 |
| √ |
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注:必做實(shí)驗(yàn)課時(shí)28個(gè)課時(shí),，學(xué)生根據(jù)興趣再選一個(gè)4課時(shí)的選做實(shí)驗(yàn),。
其中:驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 15 %，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 30 %,，綜合性實(shí)驗(yàn) 55 %
教材及參考書目:
[1] 張祥勝,，薛菲，胡化廣. 發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)明教程.南京大學(xué)出版社，2014年
[2] 陳長(zhǎng)華主編.發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn). 高等教育出版社. 2009年
執(zhí)筆人:張祥勝 審核人: 胡化廣 教學(xué)院長(zhǎng):湯新慧
