http://spxy.zjgsu.edu.cn 《生物工艺学大实验》教学大纲 (Experiment of Biotechnology) 一、基本信息 课程代码:1019811 学 分 :1 总 课 时 :17 课程性质:必修课 适用专业:生物工程本科专业 先修课程:生物化学、微生物学、生物工艺学、专业分析 二、本课程教学目的和任务 《工艺学大实验》是生物工程专业的专业方向课。通过该大实验使学生了解生物制品的 生产、制备、质控的全流程。加深理解课堂讲授的生物工艺学理论,巩固和综合运用所学的 知识,训练其基本技能、提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,为今后将生物工 艺学理论应用于生产实践打下基础。 三、教学方法与手段 以学生自己动手为主,老师在适当时间予以提示;对实验中所出现的一些现象多向学生 提出问题,使它们学会分析结果,并与理论知识有机结合;根据实验的进行程度,引导学生 更深入思考,逐步树立他们的创新意思;严格要求使操作技能规范化,老师作示范,强调其 要点学生自己练。要求学生大实验结束后认真写出实验报告。实验报告文字应简明,绘图力 求准确,图表应简洁醒目。 四、教学内容及要求 实验一 法夫酵母虾青素的发酵试验(选做)(17 小时) 了解酵母菌虾青素发酵生产的一般工艺过程;比较不同类型发酵罐的结构及其培养效 果;了解掌握虾青素发酵过程控制及参数测定方法;了解发酵后处理工艺特点。 重点内容:不同类型发酵罐的结构;虾青素发酵过程控制及参数测定方法 难点内容:发酵过程控制及参数测定方法 一、 实验原理 1、机械搅拌罐通气培养酵母生产虾青素的原理; 2、气升罐通气培养酵母生产虾青素的原理; 3、发酵参数的测定原理; 4、产物存在不同部位要求不同的后处理工艺。 5、喷雾干燥的原理 http://spxy.zjgsu.edu.cn 6、冻干的原理 7、HPLC 测定 二、 实验内容、步骤及时间安排 1、 (6 小时)扩培所需培养基配制及灭菌 2、 (1 小时)斜面种子活化:21℃培养 5 天; 3、 (2 小时)一级液体摇瓶种子:21℃、180rpm 培养 3 天;并测定细胞活性; 4、 (2 小时)二级液体种子:10%接种量、21℃、180rpm 培养 2 天;定时取样并测定细 胞活性; 5、 (17 小时)上罐培养基的配制,实罐灭菌及罐上培养:10%接种量、21℃、180rpm 培养 72 小时;定时取样(6 小时)并测定各发酵参数。纯品小样 HPLC 制备; 6、 (16 小时做选做)300L 罐上培养:10%接种量、21℃、180rpm 培养 72 小时;定时取 样(6 小时)并测定各发酵参数。纯品小样 HPLC 制备; 7、 (5 小时选做)下游工艺:喷雾干燥; 8、 (5 小时选做)冻干(24 小时) 。 三、测定仪器 1、称量仪器:百分之一电子天平、万分之一电子天平,30 公斤台称; 2、冷冻离心机,普通离心机,过滤设备、提取浓缩设备; 3、冻干机、喷雾干燥机; 4、分析仪器:可见光分光光度计、HPLC,pH 计; 四、 测定指标:S、X、P、pH-t。 实验二 放线菌抗生素的发酵试验(选做) (17 小时) 了解放线菌发酵生产抗生素的一般工艺过程;比较不同类型发酵罐的结构及其培养效 果;了解掌握抗生素发酵过程控制及参数测定方法;了解掌握抗生素生物学效价的测定方法。 重点内容:微生物抗生素生产的的一般模式,抗生素发酵过程控制及参数测定方法 难点内容:发酵过程控制及参数测定方法 一、 实验原理 1、机械搅拌罐通气培养霉菌生产纤维素酶的原理; 2、气升罐通气培养霉菌生产纤维素酶的原理; 3、发酵参数的测定原理; 4、抗生素一般的提取原理; 5、效价测定。 二、实验内容、步骤及时间安排 1、 (6 小时)培养基配制及灭菌; 2、 (1 小时)斜面种子活化:28℃培养 5 天; http://spxy.zjgsu.edu.cn 3、 (2 小时)一级液体摇瓶种子:28℃、180rpm 培养 48 小时;并测定细胞活性; 4、 (2 小时)二级液体种子:10%接种量、28℃、180rpm 培养 48 小时;定时取样并测定 细胞活性; 5、 (17 小时)30 升罐上培养:10%接种量、28℃、180rpm 培养 48 小时;定时取样(6 小时)并测定各发酵参数。纯品小样 HPLC 制备; 6、 (16 小时选做)300L 罐上培养:10%接种量、28℃、180rpm 培养 48 小时;定时取样 (6 小时)并测定各发酵参数。纯品小样 HPLC 制备; 7、 (10 小时选做)后处理工艺。 三、测定仪器 1、称量仪器:百分之一电子天平、万分之一电子天平,30 公斤台称; 2、冷冻离心机,普通离心机,过滤设备、提取浓缩设备; 3、分析仪器:可见光分光光度计,HPLC,pH 计; 4、牛津杯:一盒; 四、测定指标:S、X、P、pH-t。 实验三 霉菌纤维素酶的发酵试验(选做) (17 小时) 了解霉菌发酵生产纤维素酶的一般工艺过程;比较不同类型发酵罐的结构及其培养效 果;了解掌握纤维素酶发酵过程控制及参数测定方法;了解发酵后处理工艺特点。 重点内容:微生物酶制剂生产的的一般模式,纤维素酶发酵过程控制及参数测定方法 难点内容:发酵过程控制及参数测定方法 一、 实验原理 1、机械搅拌罐通气培养霉菌生产纤维素酶的原理; 2、气升罐通气培养霉菌生产纤维素酶的原理; 3、发酵参数的测定原理; 4、酶制剂的硫酸铵沉淀法及超滤浓缩原理; 5、酶活性测定。 二、实验内容、步骤及时间安排 1、 (6 小时)培养基配制及灭菌; 2、 (1 小时)斜面种子活化:28℃培养 5 天; 3、 (2 小时)一级液体摇瓶种子:28℃、180rpm 培养 3 天;并测定细胞活性; 4、 (2 小时)二级液体种子:10%接种量、28℃、180rpm 培养 3 天;定时取样并测定细 胞活性; 5、 (17 小时)30 升罐上培养:10%接种量、28℃、180rpm 培养 4 天;定时取样(8 小时) 并测定各发酵参数; 6、 (16 小时选做)300L 罐上培养:10%接种量、28℃、180rpm 培养 5 天;定时取样(8 http://spxy.zjgsu.edu.cn 小时)并测定各发酵参数; 7、 (8 小时选做)下游工艺:沉淀与超滤; 8、 (4 小时选做)干燥(24 小时) 。 三、测定仪器 1、称量仪器:百分之一电子天平、万分之一电子天平,30 公斤台称 2、冷冻离心机,普通离心机,过滤设备、提取浓缩设备 3、分析仪器:可见光分光光度计,pH 计 四、测定指标:S、X、P、pH-t 实验四 洛伐他汀药物的发酵生产(选做) (17 小时) 了解红曲霉发酵生产洛伐他汀的一般工艺过程;比较不同类型发酵罐的结构及其培养效 果;了解掌握洛伐他汀发酵过程控制及参数测定方法;了解掌握洛伐他汀的分离提取测定方 法。 重点内容:微生物制药的一般模式,洛伐他汀发酵过程控制及参数测定方法 难点内容:发酵过程控制及参数测定方法 一、实验原理 2、1、机械搅拌罐通气培养红曲霉生产洛伐他汀的原理; 3、气升罐通气培养红曲霉菌生产洛伐他汀的原理; 4、发酵参数的测定原理; 5、洛伐他汀一般的提取原理。 6、测定 二、实验内容、步骤及时间安排 1、 (6 小时)培养基配制及灭菌 2、 (1 小时)斜面种子活化:28℃培养 7 天; 3、 (2 小时)一级液体摇瓶种子:28℃、180rpm 培养 72 小时;并测定细胞活性 4、 (2 小时)二级液体种子:10%接种量、28℃、180rpm 培养 54 小时;定时取样并测定 细胞活性 5、 (17 小时)上罐培养基的配制,实罐灭菌及罐上培养:10%接种量、28℃、180rpm 培养 5 天;定时取样(8 小时)并测定各发酵参数。纯品小样 HPLC 制备。 6、 (16 小时选做)300L 罐上培养:10%接种量、28℃、180rpm 培养 5 天;定时取样(8 小时)并测定各发酵参数。 7、 (10 小时选做)后处理工艺 三、测定仪器 1、称量仪器:百分之一电子天平、万分之一电子天平,30 公斤台称 2、冷冻离心机,普通离心机,过滤设备、提取浓缩设备 http://spxy.zjgsu.edu.cn 3、分析仪器:可见光分光光度计,HPLC,pH 计 4、牛津杯:一盒 5、测定指标:S、X、P、pH-t 五、教学时数分配表 序号 实 验 名 称 实验类型 实验要求 实验时数 1 法夫酵母虾青素的发酵试验 综合性 选做 17 2 抗生素的发酵试验 综合性 选做 17 3 纤维素酶的发酵试验 综合性 选做 17 4 洛伐他汀药物的发酵生产 综合性 选做 17 教学课时合计 17 注:根据生物工程不同专业方向分别选择其中之一进行实验。 六、考核方式及成绩评定标准 考核方式:实验小论文 成绩评定标准:成绩评定为五级制。 七、教材及主要参考书 教 材: 自编讲义 参考书目 :[1]、新编生物工艺学(下册) ,俞俊棠等,化学工业出版社。2003 年第 1 版。 [2]、李艳等. 发酵工业概论. 北京:中国轻工业出版社,1999. 执笔人:粱新乐、陈敏