《生物工藝學實驗》教學大綱

《生物工藝學實驗》教學大綱

一、基本信息

課程代碼：BIE020課程性質：必修課

課程名稱：生物工藝學實驗英文名稱：BiotechnologyEngineering

Experiment

學時/學分：32/1.0開課時間：大三（上）

適用對象：生物工程

先修課程：微生物學，生物化學，發(fā)酵工程

大綱執(zhí)筆人：宮興文，于平大綱審核人：章悅

修訂時間：2023-07當前版本：2023

二、課程描述

生物工藝學實驗是生物工程專業(yè)的必修課。生物工藝學實驗的主要任務是使學生通過實驗課程的

訓練，掌握發(fā)酵過程中的監(jiān)控、測定及分析等基本方法，通過具體的實驗設計、實驗操作及實驗結果

分析，加深對發(fā)酵過程的擴大培養(yǎng)、工藝參數(shù)控制及發(fā)酵產(chǎn)物分離的等知識的理解，加深對常見生物

產(chǎn)品如有機酸、氨基酸、抗生素等發(fā)酵過程的感性認識，為后續(xù)的〈生物工程綜合大實驗〉及畢業(yè)論文

的開展打下基礎。

課程思政：講解實驗安全注意事項，強調勤儉節(jié)約、避免浪費、愛護儀器設備，培養(yǎng)良好規(guī)范的

實驗操作習慣。通過檸檬酸及抗生素類產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn)歷史，了解我國科技進步狀況，增強民族自豪

感和專業(yè)自信心。

三、教學目標

通過本課程的理論教學，使學生具備如下能力：

1.能正確使用常用的實驗儀器設備，實驗操作認真規(guī)范，實驗報告撰寫規(guī)范，并勤儉節(jié)約。

2.掌握相應的實驗原理，能運用所學知識解釋實驗過程中的各種現(xiàn)象，具有一定的分析問題和解

決問題的能力。

3.能將發(fā)酵工程和生物分離工程等知識融會貫通，具有一定的實驗方案設計能力。

四、課程目標對畢業(yè)要求的支撐

畢業(yè)要求指標點課程目標

能夠應用數(shù)學、自然科學和生物工程的基本

教學目標2

2.問題分析原理，識別、表達并通過文獻研究分析生物

工程相關問題。

能夠基于科學原理并采用科學方法對復雜

生物工程問題進行研究,包括設計與開展實

4.研究教學目標3

驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到

合理有效的結論。

能夠針對生物工程相關問題，開發(fā)、選擇與

使用恰當?shù)募夹g、資源、現(xiàn)代工程工具和計

5.使用現(xiàn)代工具算機技術工具，包括對復雜生物工程相關問教學目標1

題的理論預測與模擬分析，并能夠理解其適

用范圍及條件。

五、教學內容

實驗一：黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸（支撐課程目標1,2,3）

重點內容：超凈臺的使用方法、無菌操作方法；發(fā)酵菌種的制備方法；霉菌的接種方法、搖瓶發(fā)酵

和取樣測定方法。

難點內容：如何判斷菌種的狀態(tài)

教學內容：培養(yǎng)基的配制和滅菌、發(fā)酵菌種的制備、接種、搖瓶發(fā)酵和取樣測定

實驗二：檸檬酸發(fā)酵產(chǎn)物的初步分離（支撐課程目標1,2,3）

重點內容：檸檬酸發(fā)酵產(chǎn)物的初級分離方法和原理。

難點內容：根據(jù)實驗原理進行產(chǎn)量的換算

教學內容：發(fā)酵液的固液分離方法、檸檬酸發(fā)酵產(chǎn)物的初級分離和分析測定

實驗儀器：電子天平、磁力攪拌器、電爐、水浴鍋、烘箱、電冰箱等。

實驗三：檸檬酸的柱層析分離（支撐課程目標1,2,3）

重點內容：離子交換樹脂的預處理、裝柱、平衡、上樣、洗脫、再生方法，能夠運用離子交換方法

進行產(chǎn)物的分離純化。

難點內容：離子交換層析技術的原理和靈活應用

教學內容：離子交換層析的原理、陽離子交換樹脂的預處理、裝柱、平衡、上樣、洗脫、再生方法

實驗儀器：離子交換柱、蠕動泵、電子天平、磁力攪拌器、電爐、水浴鍋、烘箱、電冰箱等。

實驗四：檸檬酸的結晶和紙層析鑒定（支撐課程目標1,2,3）

重點內容：結晶、重結晶的原理和操作；運用紙層析進行檸檬酸產(chǎn)物的分析鑒定。

難點內容：紙層析的原理和條件優(yōu)化

教學內容：紙層析原理、檸檬酸的結晶、點樣和紙層析鑒定

實驗儀器：通風櫥、層析缸、電子天平、磁力攪拌器、電爐、水浴鍋、烘箱、電冰箱等。

實驗五：檸檬酸的液相色譜分析（支撐課程目標1,2,3）

重點內容：樣品的預處理；運用HPLC方法對產(chǎn)物進行測定。

難點內容：HPLC的原理和結果分析

教學內容：HPLC的基本原理、樣品的預處理方法、HPLC的操作方法、結果分析方法

實驗儀器：HPLC、濾器、HPLC色譜柱、電子天平、烘箱、電冰箱等。

實驗六：多粘菌素E的發(fā)酵（支撐課程目標1,2,3）

重點內容：多粘菌素E發(fā)酵的原理和工藝；菌種制備與擴培、培養(yǎng)基的制備、發(fā)酵罐的清洗與滅

菌、菌種接種發(fā)酵罐、發(fā)酵罐中樣品發(fā)酵參數(shù)的測定等操作

難點內容：從搖瓶到發(fā)酵罐的無菌接種、發(fā)酵過程的實時監(jiān)測以及發(fā)酵產(chǎn)物的活性測定

教學內容：多粘菌素E的發(fā)酵原理、菌種制備和上罐發(fā)酵、發(fā)酵過程的監(jiān)控和取樣測定、產(chǎn)物的

分離純化和分析鑒定、抑菌圈法測定抗生素生物效價

實驗儀器：發(fā)酵罐、搖床、培養(yǎng)箱、超凈臺、接種環(huán)、滅菌鍋、牛津杯、電子天平、磁力攪拌器、

電爐、水浴鍋、烘箱、電冰箱等。

六、教學安排

采用班級集中實驗方式，每周3-4學時，10周，共32學時。教學進度如下：

實驗名稱學時數(shù)

實驗一黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸4

實驗二檸檬酸發(fā)酵產(chǎn)物的初步分離4

實驗三檸檬酸的柱層析分離3

實驗四檸檬酸的結晶和紙層析鑒定4

實驗五檸檬酸的液相色譜分析2

實驗六多粘菌素E的發(fā)酵15

合計32

七、教學方法與手段

（1）多媒體教學：課前學生可自行觀看教學視頻，實驗前理論講授全部采用多媒體授課，突出要

點，部分演示。

(2)實踐教學：利用現(xiàn)場巡視和指導，現(xiàn)場解答，糾正不正確的操作，強化學生的理解和實踐動

手能力。

(3)啟發(fā)式教學：針對具體實驗，開展課堂討論及解答，提升學生興趣，開拓學生思路，培養(yǎng)學

生表達能力和交流能力。

(5)團隊式教學：鼓勵學生以小組形式，分工合作完成相關實驗，培養(yǎng)學生的團隊合作精神。

(4)論文式實驗報告教學：讓學生以論文式實驗報告形式完成實驗結果的分析、處理、討論，培

養(yǎng)學生的科研素養(yǎng)。

八、考核方式及成績評定

考核方式：期末進行操作考試，總成績(百分制)=平時成績30%+實驗操作30%+期末成

績40%o

成績評定標準：平時成績根據(jù)實驗報告撰寫情況和平時表現(xiàn)進行打分，各占50%,實驗報告

A+95-100分，A90分,A-/B+85分，B80分，C+75分，C70分，其它等級依次扣5分。平時表現(xiàn)根

據(jù)曠課、遲到和實驗參與情況打分，滿分100分。實驗操作成績根據(jù)平時操作水平進行打分。期末

操作考試主要測試操作過的內容，根據(jù)熟練程度進行打分。

(1)平時表現(xiàn)及實驗操作評分標準(100分)

評分標準得分

沒有無故曠課、遲到、早退現(xiàn)象；上課認真，積極參與課堂交流；實驗安全

90-100分

衛(wèi)生意識良好。實驗過程中操作標準、規(guī)范；實驗結果與分析非常合理。

沒有無故曠課、遲到、早退現(xiàn)象；上課積極性一般；實驗安全衛(wèi)生意識一般。

80-89分

實驗過程中操作標準、規(guī)范；實驗結果與分析合理。

沒有無故曠課、遲到、早退現(xiàn)象；上課積極性一般；實驗安全衛(wèi)生意識一般。

70-79分

實驗過程中操作標準、規(guī)范；實驗結果與分析基本合理。

沒有無故曠課、早退現(xiàn)象，偶有遲到；上課不認真；實驗安全衛(wèi)生意識一般。

60-69分

實驗過程中操作基本標準、規(guī)范；實驗結果與分析基本合理。

沒有無故曠課、早退現(xiàn)象，偶有遲到；上課不認真；實驗安全衛(wèi)生意識一般。

60分以下

實驗過程中操作出現(xiàn)重大問題；或實驗結果與分析極不合理。

（2）實驗報告評分標準（100分）

評分標準得分

實驗報告書寫規(guī)范完整；對實驗結果分析正確、問題闡述準確90-100分

實驗報告書寫規(guī)范完整；對實驗結果分析正確、問題闡述基本準確80-89分

實驗報告書寫規(guī)范完整；對實驗結果分析基本正確、問題闡述基本準確70-79分

實驗報告書寫基本規(guī)范完整；對實驗結果分析基本正確、問題闡述基本準確60-69分

實驗報告書寫規(guī)范完整性較差；對實驗結果分析不正確、問題闡述有較大錯誤