生物技术发酵工程精选(九篇)

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第1篇：生物技术发酵工程范文

关键词：医学院校，发酵工程，教学改革

21世纪是生命科学的世纪，将生命科学与医学有机融合是生命科学当前发展的趋势和主流。生物技术专业是医学院校为适应我国中长期发展战略及整个生命科学领域发展要求而设立的新兴专业[1]。发酵工程课程是生物技术专业的主干课程，是一门应用型和实践型较强的课程，其教学质量直接影响学生的专业素质。

我校于2002年开设生物技术本科专业，学生于2005年3月进入发酵工程课程的学习，至今已经连续开设7年。我们从开设发酵工程课程之日起，就不断发展并使之完善，追踪学科发展的最新趋势和研究手段，注意结合相关生物化学及微生物学的知识及医学院校学生培养特点，培养学生独立思考和科研创新能力，力争形成符合我校医学背景下具有较强办学特色的发酵工程课程教学体系。为此，我们进行了一系列的课程教学改革，下面结合笔者的教学实践，谈谈发酵工程课程教学改革方面的个人体会。

1 发酵工程课程教学改革的背景和必要性

全国开设生物技术专业的高校有300多所，其中有28所高校属于医学院校。医学院校生物技术专业的教学改革研究主要集中在生物技术专业人才培养、专业建设、实验教学体系和毕业论文上，很少有针对专业课程的教学改革。经查阅，仅有安徽医科大学胡若磊[2]、滨州医学院焦飞[3]分别对医学院校生物技术专业酶工程和分子生物学进行了课程教学体系的相关研究，而对发酵工程课程的教学改革一直无人涉及。

医药生物技术专业在医学院校中开设仅有10年左右的历史，属于一个全新的专业，各医学院校既无可参照的教学计划，又缺乏教学经验，如果完全套用综合性大学生物技术专业的发酵工程课程教学体系，不能够满足医学院校生物技术专业培养目标的要求。对医学院校生物技术专业发酵工程课程进行教学改革，顺应了时展潮流，对明确发酵工程课程教学目标、提高课程教学质量有一定借鉴意义。

2 教学改革的内容

2.1优化课程体系课程体系是人才培养的基础，是教学改革的核心和关键。课题组参照相关院校生物技术专业教学大纲，结合我校实际情况编写新的教学大纲，结合专业特点，补充新内容，删减过时、重叠内容，避免一本书教到底的传统教法。课程体系编排上坚持生物学和工程学两个基础并重，一方面通过微生物、生化、分子生物学的知识深入理解发酵过程生物学现象，另一方面应用高等数学微积分的基本原理理解发酵过程动力学和放大优化的基本思想，最终掌握发酵工业生产过程动力学和过程放大中的量化与优化基本方法。

2.2教学内容的重组与优化发酵工程涉及生物工业的许多领域，如抗生素工业、有机酸工业、酶制剂工业、氨基酸工业，还有新能源的开发及生态环境治理等。在这些生物工业领域中，各种具体的生产工艺，从原材料到菌种、生物反应器、产物的分离与提纯等都有着很大的差异，但其基本生产模式相同、理论基础相同。要调整该课程体系，我们对课程内容进行了分类和归纳，并选择有代表性的内容进行讲解。结合我校生物技术专业的医学背景及专业特色，适当增加医药相关内容的讲授学时，如重点讲解抗生素、氨基酸、核酸类药物的生产工艺过程。

3教学方法和教学手段的改革

3.1教学方式的多样化坚持以“学生为主体、教师为主导”的教育理念，采用以培养学生学习能力、动手能力、创新能力为主的教学方式。我们在授课过程中采取以学生为主体的“交互式教学策略”和教师在教学活动中运用多种教学手段、多种教学资源的“多元化教学”代替“教师讲，学生听”的传统教学模式。在授课过程中，我们采取了系统讲授法、讲授和自学结合法、多媒体教学法、教学和科研结合法等多种教学方式。

3.2改革课堂教学模式，提高教学效果在教学过程中，必须不断探索和改进教学方法，努力提高教学效果。对于学生在学习中难以理解、容易混淆的概念进行重点讲解，注重讲授内容的系统性和衔接性，加深学生对所学知识的理解。另外，为了吸引学生对发酵工程课程的学习兴趣，我们在授课过程中采用实例法讲授。例如，在讲授《发酵机理》一章时，以啤酒、酸奶、抗生素的发酵为实例，通过讲授其制作过程，使学生加深了对发酵机理的认识。通过课堂讨论和分析一些常见现象，积极鼓励和吸引学生参与课堂问题的讨论，增强了学生和教师的互动性，提高了学生学习的兴趣和主动性。

3.3充分利用网络课程，充实教学手段发酵工程课程已经成为泰山医学院优秀网络课

程，许多教学资料已经上传到课程网站，内容包括课程简介、理论课与实验课的课件、相关网站的链接、习题库，拓展学习等内容并保持动态更新，拓展了学生的学习空间；开设了BBS互动论坛、课程快讯、答疑解惑、习题交流、课程建议等板块增加了互动性、营造了良好的学习氛围。学生可以随时从课程网站下载教学资料，极大地方便了学生对课程的学习，加深了对课程的理解和掌握。

3.4朋友班导师制和课外科研活动小组为把学生培养成为宽口径、厚基础，具备实践能力和创新能力的合格人才，我们实行了发酵工程任课教师与授课班级结对共建朋友班活动，担任整个授课班级的导师。除了关注学生的日常生活和学习外，重点加强学生对发酵工程课程的科学研究思维和科研能力的培养，采用课间指导、课后答疑、参与导师科研课题、组成课外科研活动小组等形式，培养学生利用发酵工程所学知识进行科研活动的能力。

3.5实验教学的改革

（1）改变“重理论、轻实践”的传统观念，加大发酵工程课程实践教学学时比例，减少单纯验证性实验比例，增加综合性、设计性实验比重；增加与医药相关实验的比重。以往的发酵工程实验课为12学时。由于课时少。只能开出几个基本的实验，且是孤立的。不利于培养学生对知识综合运用的能力和创新能力。我们于2010年修订了发酵工程实验教学计划。将学时数提高到24学时。减少单纯的验证性实验，增加综合性和自主设计性实验，如增加抗生素发酵菌株的分离、筛选、发酵和效价测定的综合性实验，既巩固了微生物学的理论知识和实践操作，又使学生掌握了发酵工程菌种分离的基本原理和操作方法；又如我们设计了“蛹虫草菌摇瓶发酵培养条件优化”的自主设计性实验，由学生分组查找资料，设计实验方案，以多糖产量为指标，对发酵培养基和培养条件运用单因素和正交设计实验方法进行优化，获得最佳的培养基配方及培养条件，此举大大提高了学生的科研能力和水平。

（2）改变传统实验教学为主的单一教学模式，尽量多给学生留下思考的时间和创新的机会，建立以学生为主体的实验教学模式。为了加强学生的实践能力，组织学生到抗生素、氨基酸等生产企业参观和实习；鼓励学生参与科研和生产实践工作，并且将他们实际操作过程中的经验教训和知识进行总结积累，用于教学与实践。

4改革和完善发酵工程课程考核制度

发酵工程课程成绩考核一般为平时成绩考核（10%）、实验考核成绩（20%）和期末考核成绩（70%）。在此基础上我们增加了考核内容的项目。加大平时成绩占整个课程总成绩的比例，由原来的10%增加到20%，增加学生学科发展动向报告、课程设计等作业分值，如在学期中间，给学生布置“发酵工程在生物技术中的应用”的作业，由学生自己查阅资料、制作PPT课件，自己上讲台讲述，教师根据学生综合表现打分。通过这种方式的考核，既增强了学生查阅资料的能力，又锻炼了学生的语言表达能力，这样的考核模式，能够比较公平、准确地反映一名学生的学习效果。

5 取得的成效

经过几年的摸索，我们在发酵工程教学改革方面取得了一定的效果。教师素质显著提高，备课充分，讲课生动，能够熟练运用多媒体和网络等现代教育技术手段，以实际生产的实例讲解工艺技术内容，激发了学生的学习兴趣，有效地调动了学生积极参与学习过程的积极性；授课教师与学生的互动比例与过去相比明显提高，学生课堂听课时精神状态饱满、精力集中，积极性和主动性明显提高。

参考文献

[1]曹新.关于医学院校生物技术建设和人才培养的思考[J].医学教育，2005（2）：21-26.

第2篇：生物技术发酵工程范文

关键词:生化技术;发酵工程;食品；应用

在我国的食品生产工业中,生化技术工业化产品占有相当大的比重。随着酒类和新型发酵产品以及酿造产品的产值在食品工业总产值的比重不断提升，现代生化技术在食品发酵工程中的应用有着广阔的发展前景。

一、食品生化技术和发酵工程简介

食品生化技术是现代生物技术在食品领域中的应用，是指以现代生命科学的研究成果为基础，结合现代工程技术手段和其他学科的研究成果，用全新的方法和手段设计新型的食品和食品原料。广义的食品生化技术包括在食品加工制造上的所有生物技术，涉及到基因工程（是生物技术的核心与基础）、细胞工程、发酵工程、酶工程以及生物工程下游技术（包括提取和纯化技术等）和现代分子检测技术。食品生物技术涵盖分子生物学、细胞生物学、免疫学、生理学、遗传学、生物化学、微生物学、生物物理学、食品营养学、毒理学等生物类学科，同时涉及信息学、电子学、化学等学科，是一门多学科相互渗透的综合性学科。

现代生物技术的迅猛发展,成就非凡,推动着科学的进步,促进着经济的发展,改变着人类的生活与思维,影响着人类社会的发展进程。现代生物技术的成果越来越广泛地应用于医药、食品、能源、化工、轻工和环境保护等诸多领域。生物技术是21世纪高新技术革命的核心内容,具有巨大的经济效益及潜在的生产力。专家预测,到2010～2020年,生物技术产业将逐步成为世界经济体系的支柱产业之一。

发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。

二、食品生化技术在发酵工业的应用

（一）、基因技术在食品发酵工程中的应用

基因技术在现代生化技术中占有重要的地位,主要采用类似工程设计的方法,按照不同的需求将目的基因剪切、组合、拼接,再将人工重组的基因通过载体导入受体细胞,进行无性繁殖,并使目的基因在受体细胞中高速发展,产生出人类所需要的产品或组建成新的生物类型。基因技术在食品发酵工程中主要有以下应用:

1、改良酿酒酵母菌的性能

利用基因工程技术培育出新的酿酒酵母菌株,用以改进传统的酿酒工艺,并使之多样化。采用基因工程技术将大麦中的淀粉酶基因转入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉发酵,使生产流程缩短,工序简化,革新啤酒生产工艺。目前,已成功地选育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜杀啤酒酵母菌株,提高生香物质含量的啤酒酵母菌株。

2、改良面包酵母菌的性能

将优良酶基因转入面包酵母菌中后,其含有的麦芽糖透性酶及麦芽糖的含量比普通面包酵母显著提高,面包加工中产生二氧化碳气体量提高,应用改良后的酵母菌种可生产出膨润松软的面包。

3、 改良乳酸菌发酵剂的性能

乳酸菌能代谢产生乳酸,降低发酵产品pH值。乳酸菌基因表达系统分为组成型表达和受控表达两种类型,其中受控表达系统包括糖诱导系统、Nisin诱导系统、pH 诱导系统和噬菌体衍生系统。相对于乳酸乳球菌和嗜热链球菌而言,德氏乳杆菌的基因研究比较缺乏,但是已经发现质粒pN42和PJBL2用于构建德氏乳杆菌的克隆载体。有研究发现乳酸菌基因突变有2种方法:第一种方法涉及(同源或异源的)可独立复制的转座子,第二种方法是依赖于克隆的基因组DNA 片断和染色体上的同源部位的重组整合而获得。通过基因工程得到的乳酸菌发酵剂具有优良的发酵性能,产双乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的稳定形成能力、抗杂菌和病原菌的能力较强。

（二）细胞工程技术在食品发酵生产中的应用

细胞工程是生物工程主要组成之一,出现于20世纪70年代末至80 年代初,是在细胞水平上改变细胞的遗传特性或通过大规模细胞培养以获得人们所需物质的技术过程。细胞工程主要有细胞培养、细胞融合及细胞代谢物的生产等。细胞融合是在外力(诱导剂或促融剂)作用下,使两个或两个以上的异源(种、属间) 细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象。细胞融合技术是一种改良微生物发酵菌种的有效方法,主要用于改良微生物菌种特性、提高目的产物的产量、使菌种获得新的性状、合成新产物等。与基因工程技术结合,使对遗传物质进一步修饰提供了多样的可能性。例如日本味之素公司应用细胞融合技术使产生氨基酸的短杆菌杂交,获得比原产量高3倍的赖氨酸产生菌和苏氨酸高产新菌株。酿酒酵母和糖化酵母的种间杂交,分离子后代中个别菌株具有糖化和发酵的双重能力。日本国税厅酿造试验所用该技术获得了优良的高性能谢利酵母来酿制西班牙谢利白葡萄酒获得了成功。目前,微生物细胞融合的对象已扩展到酵母、霉菌、细菌、放线菌等多种微生物的种间以至属间,不断培育出用于各种领域的新菌种。

（三）酶在食品发酵生产中的应用

酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类特殊生物催化剂。酶工程是现代生物技术的一个重要组成部分,酶工程又称酶反应技术,是在一定的生物反应器内,利用生物酶作为催化剂,使某些物质定向转化的工艺技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器等。酶工程技术在发酵生产中主要用于两个方面,一是用酶技术处理发酵原料,有利于发酵过程的进行。如啤酒酿制过程,主要原料麦芽的质量欠佳或大麦、大米等辅助原料使用量较大时,会造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纤维素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白质降解不足,从而减慢发酵速度,影响啤酒的风味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制剂,可补充麦芽中酶活力不足的缺陷,提高麦汁的可发酵度和麦汁糖化的组分,缩短糖化时间,减少麦皮中色素、单宁等不良杂质在糖化过程中浸出,从而降低麦汁色泽。二是用酶来处理发酵菌种的代谢产物,缩短发酵过程,促进发酵风味的形成。啤酒中的双乙酰是影响啤酒风味的主要因素,是判断啤酒成熟的主要指标。当啤酒中双乙酰的浓度超过阈值时,就会产生一种不愉快的馊酸味。双乙酰是由酵母繁殖时生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羟基丁酸氧化脱羧而成的,一般在啤酒发酵后期还原双乙酰需要约5～10d 的时间。崔进梅等报道,发酵罐中加入α-乙酰乳酸脱羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可缩短发酵周期,减少双乙酰含量。

三、小结

应用生物技术可以提高发酵剂的性能,缩短发酵周期,丰富发酵制品的种类。不仅提高了产品档次和附加值,生产出符合不同消费者需要的保健制品,而且在有利于加速食品加工业的发展。随着生化技术的日益发展,相信会开发出更多物美价廉的发酵制品,使生物加工技术在食品发酵工业中的应用更加广泛。

参考文献

[1] 徐成勇,郭本恒等.酸奶发酵剂和乳酸菌生物技术育种[J].中国生物工程杂志.2004,(7):27.

第3篇：生物技术发酵工程范文

关键词：发酵工程；实验教学；课程

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）28-0237-02

发酵工程是发酵工业的支撑学科，也是整个生物工程的核心。随着生物技术的发展，发酵工程的技术和理论已经广泛应用于生物制药、食品化工、环境化工等领域。通过发酵工程课程的学习，不仅能够掌握发酵工程的原理及发酵控制过程优化，而且对系统地了解生物技术及其工业化应用具有重要意义。对于理科专业，发酵工程在增强学生的工程意识、提高学生的科学素养，为生物学科理科专业的学生奠定工程学科的概念和基础方面起到重要作用。作为一门实践性很强的学科，发酵工程学科取得的每一个进步都和实验技术的发展密切相关。因此学习发酵工程，不仅要掌握坚实的基础理论知识，更要熟练地掌握实验操作技能，从而在实验中发现并解决问题，加速发酵产品的开发。培养创新人才需要在课程设置上增加社会调查实践、综合实验训练和课程综合设计等实践教学环节学分，促进理论与实践的紧密结合。为满足社会对应用型、技能型产业化人才的需求，必须提高对发酵工程实验的重视程度，并把传统的实验教学内容转向综合研究型、应用创新型模式。

一、建立层次合理的实验教学模式

发酵工程学课程是理科生物技术专业必修专业基础课之一，课程内容主要包括原料和菌种制备、发酵设备、发酵过程参数检测及发酵工艺控制、发酵产品的分离纯化等内容，贯穿了整个发酵工程学的主线。但理科专业开设的发酵工程及实验课程普遍学时较少，只能开设简单的基础性的实验，无法开展稍复杂的综合性设计性实验，不利于培养学生理论与实践相结合解决发酵工程实际问题的能力。因此，非常有必要在人才培养方案中增加发酵工程实验课学时，修改实验教学大纲，扩充和丰富实验教学内容，在条件成熟时单独开设发酵工程综合实验课。

传统的理科专业所开设的发酵工程实验教学过于偏重基础性和验证性实验，难以调动学生兴趣、积极性和探索求新的愿望。同时，由于实验条件和设备的缺乏，实验教学系统性和层次性不够，实验项目的设置缺乏将同一学科的各个知识点串联起来的实验培训，缺乏让学生进行系统地学习、综合运用所学知识与技能的主线。这样实验内容难以有挑战性，学生难以发生兴趣或产生求索的欲望，从而不重视实验，达不到预期目标。传统的发酵工程单元实验教学内容主要包括常见仪器设备的使用、培养基的配制、接种技术、菌种活化、菌体染色及形态观察、菌种选育及保藏等。在修订实验教学大纲时，可考虑改变传统的单元实验教学模式，设置基础性综合实验和研究型综合实验，每个实验都涵盖发酵工程中的基本操作技术，包括菌种的制备，扩大培养，发酵罐和培养基的消毒灭菌、接种技术、发酵参数测定、产物的分离纯化等，使学生能够对发酵工程的知识点综合运用，融会贯通，对发酵工程中的工程技术问题和生物学基础知识有更深刻的认识。

二、设置创新性综合性实验教学内容

根据实验室的设备和实验条件，依据实验学时的设置，可考虑开设三类综合实验，第一类为传统发酵制品实验，例如淀粉酶发酵实验、乳酸发酵实验、葡萄酒发酵实验；第二类为经典发酵综合实验：例如谷氨酸发酵实验；第三类为新型产品发酵综合实验，例如普鲁兰多糖发酵实验。传统发酵制品实验规模较小，可依据学时灵活设置，实验内容贴近生活，容易激发学生对发酵工程课程的兴趣。大型经典发酵实验，贯穿整个谷氨酸工业生产过程，将对工业发酵工艺流程进行实验室完全再现，包含十个小型实验，即谷氨酸菌种活化及扩大培养，谷氨酸菌种质量检测，谷氨酸脱羧酶的制备，发酵罐的构造及空消，发酵培养基的制备及实消，谷氨酸的中糖发酵及控制，发酵过程中谷氨酸含量测定，发酵过程中还原糖的测定，发酵过程中菌浓度测定及菌体形态观察，谷氨酸的离子交换回收，谷氨酸的等电回收及结晶。学生通过实验可以掌握谷氨酸这种经典发酵产品的生产过程，通过不同的实验单元培训，对发酵生产有整体性认识。新型产品发酵综合实验根据课程组教师的科研课题内容设计，例如普鲁兰多糖发酵综合实验，包括菌种活化及扩大培养，发酵罐分批发酵法生产普鲁兰多糖，发酵过程中还原糖的测定，普鲁兰多糖含量的测定，发酵过程菌体形态观察，发酵液的除菌，普鲁兰多糖分离提取。新型产品发酵过程设置一定的挑战性，发酵原料的选择，发酵过程控制方式和产物的分离纯化都由学生自主查阅资料并选择实施。

三种不同类型的实验，能使学生初步掌握一种完整的发酵产品的生产过程，对发酵工程实验形成一个系统的认识，培养学生的专业应用技能。另外，新型发酵产品综合实验，能使学生了解新的工业发酵产品的研发过程，学生在参与实验过程中，学习如何查阅资料，如何对实验结果和成败原因进行分析，可以提高学生独立分析问题、解决问题的能力，培养学生良好的科学素质和创新能力。

三、合理安排实验教学时间

微生物的发酵周期比较长，实验需连续进行，常常需要夜间维护看罐，常规的教学计划很难进行系统合理的安排，只能集中安排。发酵工程实验课程安排在大学四年级上学期，学生课程相对较少，鉴于发酵工程实验的特殊性和便于开展综合性实验，应采用集中排课的方式，可以每周8～12个学时，连续2～3周，以保证实验的连续性。集中排课有利于学生在一段时间内将注意力集中，投入实验状态，综合应用已学的理论与技术知识完成实验，也使学生初步了解发酵工程科研特点，为以后的毕业论文打好基础。

四、实验教学方法和过程管理

在实验之前，对实验内容、时间安排、分组设置制定详细的表格发给同学，便于同学们按照时间表自觉主动地完成实验的准备和实施。在整个实验过程中，发酵罐的清洗、培养基的配置、灭菌操作到实验材料的准备、菌种的活化及扩培、上罐接种以及最后实验结果的检测等全部由学生自主完成。教师对实验内容提供必要的讲解，提示实验过程中的注意事项，启发其对所学理论知识的思考，激发学生的创造性思维和动手能力，主动思考实验原理及操作要点，加深对理论知识的理解；对于实验中所用的大型设备在试验开始之前进行集中操作培训，确保在试验中学生能够独立正确操作，实验设备能够运行良好。每次实验进行之前，教师必须强调实验室安全问题，规范实验室使用、药品使用等规章制度。实验分组以6～8名同学一组，设置组长，在不同的实验阶段，组长由小组内每个同学轮流担任，组长负责人员任务分配和协调以及实验记录的提交。学生实验过程中小组成员共同商议实验的进程及具体安排，并做好书面的人员安排记录。这样的分组方式和组长轮换制度使学生能够互相配合，激发每个成员的积极性，培养学生的团队精神。另外，对于实验技能单元采用新型教学手段，如拍摄视频短片和动画演示给学生，使学生能够理解和巩固相关知识和技术。

五、设计实验课程考核体系

对实验过程的考核是保证实验教学质量和效果的重要环节，根据实验体系中各种类型的实验项目和内容的实施特点，应注重对学生实验过程实验方法和解决问题能力的全方位综合性考核。

对于综合性实验，在每个小实验结束后，由小组成员共同填写实验记录结果，对实验结果进行分析，并讨论下一个实验方案，写出书面的实验计划安排。全部实验结束后，每个小组撰写实验报告，格式按照正式生物科技论文写作的稿件要求，包括题目、摘要、关键词、引言、实验材料和方法、结果、讨论、参考文献、附录等内容，教师应在撰写之前对实验报告的格式和写作方法进行介绍，提供模板。每个小组成员都要写出实验心得体会，同时制作幻灯片在实验报告会上向全班同学展示。实验成绩由实验出勤率、实验结果、实验报告的质量、实验心得体会以及实验报告展示答辩等多方面组成。这样的考核方式，有利于学生体验科学研究的各个环节以及练习科技论文写作方法。

六、建设完善的实验教学平台

由于各方面的原因，我院的实验设备和实验条件较匮乏，尤其是微生物实验室和发酵工程实验室设备过于陈旧，仅能开设基础实验项目，综合性实验项目所需的条件不足。实验室有二联体不锈钢机械搅拌发酵罐及相关附属设备，高速管式离心机和小型喷雾干燥机等分离设备，具备一定的基础。但非常缺乏发酵过程所需的各类实验室基本仪器，小型发酵罐配套设备如葡萄糖测定传感器、发酵尾气分析仪，以及下游分离所需的小试型微滤/超滤管式膜分离系统。另外发酵罐过少限制了本科实验教学，购置更多的小型发酵罐，便于学生分组进行实验。由此有必要在未来加强相关的应用微生物与发酵工程基础教学和研究实验平台建设。建立专门的发酵工程实验平台，作为发酵工程综合实验和校内实训基地。我院目前每年都有校级和国家级大学生科研训练计划，鼓励本科生参与科研项目，发酵工程实验教学平台也可设置开放实验室，作为大学生创新创业训练和科研训练的平台。

在校内建立完善的发酵工程综合实验室和实训基地，加大开放性实验的力度，不仅可以帮助相关本科学生拓宽学生知识面，了解企业研发流程，掌握过硬的专业实践技能，还可以通过平台培养研究生，使之成为发酵工程技术研究和技术创新平台。另外，在此基础上，与周边地区的大型制药企业、发酵企业合作，设立校外实习基地，通过参观和讲解，学生可以了解企业的发展历程、产品种类、生产流程、营销方式，以及新产品的研发流程等，学习书本上学不到的知识，加深对发酵理论和知识的理解，增加学生对现酵企业的认识。

参考文献：

第4篇：生物技术发酵工程范文

[关键词]发酵工程；食品工业；应用

[中图分类号]TS210 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432（2013）34-0062-02

1 发酵工程在食品工业中的发展

自20世纪70年代以来，不仅以细胞工程、酶工程和发酵工程为核心内容的现代生物技术，广泛应用于食品生产与开发，而且现代生物技术也成为了解决食品工业生产所带来的环保和健康等问题的有效途径。作为一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术，发酵工程是生物工程技术的重要组成部分。它包括培育优良菌种、发酵生产某些代谢产物、生产微生物菌体、改造某些天然物质等。现酵工程对食品工业的影响主要表现在利用现酵技术改造传统发酵食品以及加速开发高附加值的现酵产品。它的足迹涉及新食品配料、饮料稳定剂、D-氨基酸及其衍生物制造等诸多食品工业领域。

2 发酵工程在食品工业中的应用

2.1 传统的食品加工工艺的改造

在现酵技术改造传统发酵食品中，最典型的是使用双酶法糖化工艺取代传统的酸法水解工艺。例如在国外的啤酒生产中，大多数采用了固定化酵母的连续发酵工艺，它可将啤酒的发酵时间缩短至1d，甚至更低的90rain。在我国的传统酿造制品黄酒、酱类、豆腐乳等，均利用优选的菌种发酵，不仅提高了原料的利用率，缩短了发酵周期，而且改良了风味品质。与此同时，利用发酵工程生产天然色素、天然新型香味剂等食品添加剂，并逐步取代人工合成的色素和香精，这也是当前食品添加剂研究和前进的方向。

2.2 单细胞蛋白的生产

单细胞蛋白（Sole Cell Protein，SCP）主要指酵母、细菌、真菌等微生物蛋白质资源。人们已公认SCP是最具应用前景的蛋白质新资源之一，是因为微生物菌体的蛋白质含量高，同时还含有多种维生素。这对于解决世界蛋白质资源不足问题方面将发挥重要作用。同时也有一些是采用细菌、丝状真菌和放线菌等菌种。现在许多国家都在积极进行球藻及螺旋藻SCP的开发，走在前列的是美国、日本、墨西哥等国，他们所生产的螺旋藻食品既是高级营养品，又是减肥品，在国际市场上很受欢迎。我国螺旋藻的开发研究始于20世纪70年代，到目前为止，已建立了大规模的养殖生产基地。

2.3 功能性食品的开发

功能性食品是指在特定食品中含有某些有效成分，它们具有对人体生理作用产生功能性影响及调节之功效，以实现“医食同源”的目的。不仅能够调节膳食结构，而且能够益寿延年。因此，这类功能性食品在保健食品产业中形成了一个新的主流。

2.3.1 大型真菌的开发

功能性食品的有效成分主要来自名贵中药材如灵芝、冬虫夏草、茯苓、香菇、蜜环菌等药用真菌，原因在于这些真核微生物含调节机体免疫机能、抗癌或抗肿瘤、防衰老的有效成分。功能性食品的主要原料来源一方面是直接取自天然源的药用真菌，用于功能性食品的开发；另一方面是通过发酵途径实行工业化生产，从而大量索取。在应用中，人工发酵培养虫草菌已在中国医学科学院药物研究所实现，成果卓著。在分析产品的化学成分和药理等方面发现，它与天然冬虫夏草类同，临床上应用对高脂血症、障碍、慢性支气管炎等均有疗效，而治疗障碍优于天然冬虫夏草。

2.3.2 γ-亚麻酸的制备

γ-亚麻酸是人体必需的一种不饱和脂肪酸，对人体许多组织特别是脑组织的生长发育至关重要。γ-亚麻酸具有明显的降血压、降低血清甘油三酯和胆固醇水平的功效。目前以月见草为其主要来源，但是月见草有明显的缺陷，如种子的产量和含油量很不稳定、受气候和产地等条件影响较大、生产周期较长、精炼成本高等。所以开始利用经筛选高含油的鲁氏毛霉、少根根霉等蓄积油脂较高的菌株为发酵剂，以豆粕、玉米粉、麸皮等作培养基，经液体深层发酵法制备γ-亚麻酸。采用的发酵温度为30℃，时间为2d，干燥菌体中油脂含量25%～35%，其中γ-亚麻酸含量为12%～15%，它与植物源相比具有产量稳定、周期短、成本低、工艺简单等优越性，便于大规模使用。

2.3.3 微生态制剂的制备

许多微生物菌体本身可作为保健食品的功能性配料或添加剂，例如乳酸菌（乳杆菌属、链球菌属、明串珠菌属、双歧杆菌属和片球菌属等）和醋酸菌等，其中双歧杆菌作为微生态调节剂在保健食品中的应用最为广泛，主要的生理功能：第一，抑制和杀死肠道病原菌，从而改善肠道的微生态环境；第二，阻断肠道内致癌物质的生成，产生具有抗肿瘤特性的胞外多糖，同时分泌双歧杆菌素和类溶菌物质，提高巨噬细胞的吞噬能力，增强机体免疫力和抗病能力，在肠道内自然合成多种维生素。双歧型微态制剂一般多用于婴儿双歧杆菌，制备工艺一般采用将双歧杆菌纯培养物进行反复接种培养以恢复其活力，并将活化后的菌种接种到以脱脂乳为主的菌种继代培养基中，依次进行三角瓶和种子罐培养，利用冷冻干燥机进行冷冻干燥即制成双歧杆菌微生态制剂。

2.3.4 有机形式的微量元素的制备

人体必需的微量元素包括硒、铬、锗、碘、锌、铁等，其中硒、锗、铬3种元素与目前严重危害人类健康的肿瘤、心血管疾病和糖尿病等关系较大，因此也成为保健食品研究的热点之一。由于无机形式的硒、锗、铬活性很低，同时具有不同程度的毒性，所以其应用于保健品首先要通过生物方法将无机形式的这些元素转化成有机形式微量元素。转化方法主要有植物转化法（富硒苹果、富硒水稻、富硒茶叶等）、植物种子发芽转化法（如富硒麦芽或富硒豆芽等）和微生物转化法（如富硒酵母或富硒食用菌等）等。经研究发现，酵母细胞对硒具有富集作用（吸收率约75%）。利用这一特点，可以在特定培养环境下及不同阶段在培养基中加入硒，使它被酵母吸收利用而转化为酵母细胞内的有机硒，然后由酵母自溶制得产品。富硒酵母95%以上的硒是以有机硒形式存在的，其抗衰老及抑制肿瘤功能较亚硒酸钠显著，而其毒性却大大低于亚硒酸钠。

2.3.5 超氧化物歧化酶（SOD）的制备

SOD广泛存在于动植物和微生物细胞中，目前国内SOD的生化制品主要是从动物血液的红细胞中提取的。SOD不仅能清除人体内过多的氧自由基，起到延缓衰老，提高人体免疫能力并增强对各种疾病的抵抗力的作用，而且作为一种临床药物，在治疗由于自由基的损害而引发的多种疾病时效果显著，可与放化疗结合治疗癌症、治疗骨髓损伤、炎症及消除肌肉疲劳等。并且临床应用证明SOD作为人体组织细胞的正常成分是安全的、有效的，可以广泛应用于化妆品、牙膏和保健食品中。

2.3.6 L-肉碱的制备

L-肉碱（Candtme）的化学名称是L-3-羟基4-三甲铵丁酸，普遍存在于机体组织内，是我国新批准的营养强化剂。因为它能促进脂肪酸的运输和氧化，所以可以应用在运动员食品中，以提高其耗氧量和氧化代谢能力，从而增强机体耐受力；同时可用在特殊群体中如婴幼儿食品、老年食品和减肥健美食品中。现如今发酵法和酶法已经取代了传统的化学生产法，利用根霉、毛霉、青霉进行固态发酵，在可溶性淀粉、硝酸钠、磷酸二氢钾和小麦麸皮组成的固体培养基中，25℃培养4d-7d，L-肉碱的产量为12%～48%，优于过去。

2.4 微生物油脂的生产

人们日常食用的油脂大部分是由芝麻、花生、油菜子、大豆等油料作物榨取的植物油脂，还有一部分是由猪、牛及羊等动物熬制的动物油脂，很少考虑到微生物油脂。其实，在许多微生物中都含有油脂，含油率从最低的2%～3%到60%～70%，且大多数微生物油脂富含多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated Fat Acids，PUFA），有益于人体健康。目前，富含AA和DHA的微生物油脂已在美国、日本、英国、法国等国上市，微生物油脂的应用已形成趋势。

2.5 新糖源的开发

微生物发酵生产的新型强力甜味剂有甜度高、热量低的特点，能够满足肥胖症、肝肾病以及糖尿病人对低糖食品的要求。其产生的真菌中所含多糖如金针菇多糖、银耳多糖、香菇多糖、灵芝多糖、猴头菇多糖、茯苓多糖、虫草多糖等，具有免疫激活、抗肿瘤、抗衰老、降血糖、降血脂、保肝、防血栓等多种功能。以上真菌的菌丝体可采取深层发酵培养制取，然后提取真菌多糖，并且淀粉经酶解成葡萄糖后，由嗜高渗酵母发酵后经过浓缩、结晶、分离、干燥等过程制得赤藓糖醇。

3 食品工业的展望

放眼未来，食品工业将成为现代生物技术中应用最广阔、最活跃、最富有挑战性的领域。随着现酵工程技术在食品领域的广泛应用，食品工业将不再被认为是传统农业食品，它将在人们日常生活中占据重要的地位。现代食品工业的蓬勃发展，已显示出发酵工程技术的巨大生命力，我们不仅要充分利用世界生物技术迅猛发展的契机，重视发酵工程技术的研究，而且要促进我国食品工业的改革，实现我国食品工业健康有序的发展。

参考文献：

[1]蒋立刚.微生物油脂——人类营养素的新资源[N].中国食品报，2002（34-77）.

[2]罗明典.生物技术领域十个方面的发展趋势[J].生物工程进展，1997（2）：35-40.

[3]郑华学，等.试论生物技术在我国食品工业中的应用[J].河西学院学报，2003（5）：99-102.

[4]姬德衡.发酵工程在功能食品开发中的应用[J].食品技术，2002（7）：9-13.

[5]李彬.现酵工程展望[J].商洛师范专科学校学报，2003（4）：48-54.

第5篇：生物技术发酵工程范文

关键词:生物技术;基因工程;细胞工程

现代生物技术的迅猛发展，成就非凡，推动着科学的进步，促进着经济的发展，改变着人类的生活与思维，影响着人类社会的发展进程。现代生物技术的成果越来越广泛地应用于医药、食品、能源、化工、轻工和环境保护等诸多领域。生物技术是21世纪高新技术革命的核心内容，具有巨大的经济效益及潜在的生产力。专家预测，到2010～2020年，生物技术产业将逐步成为世界经济体系的支柱产业之一。生物技术是以生命科学为基础，利用生物机体、生物系统创造新物种，并与工程原理相结合加工生产生物制品的综合性科学技术。现代生物技术则包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等领域。在我国的食品工业中，生物技术工业化产品占有相当大的比重;近年，酒类和新型发酵产品以及酿造产品的产值占食品工业总产值的17%。现代生物技术在食品发酵领域中有广阔市场和发展前景，本文主要阐述现代生物技术在食品发酵生产中的应用。

一、基因工程技术在食品发酵生产中的应用

基因工程技术是现代生物技术的核心内容，采用类似工程设计的方法，按照人类的特殊需要将具有遗传性的目的基因在离体条件下进行剪切、组合、拼接，再将人工重组的基因通过载体导入受体细胞，进行无性繁殖，并使目的基因在受体细胞中高速表达，产生出人类所需要的产品或组建成新的生物类型。

发酵工业的关键是优良菌株的获取，除选用常用的诱变、杂交和原生质体融合等传统方法外，还可与基因工程结合，进行改造生产菌种。

(一)改良面包酵母菌的性能

面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。将优良酶基因转入面包酵母菌中后，其含有的麦芽糖透性酶及麦芽糖的含量比普通面包酵母显著提高，面包加工中产生二氧化碳气体量提高，应用改良后的酵母菌种可生产出膨润松软的面包。

(二)改良酿酒酵母菌的性能

利用基因工程技术培育出新的酿酒酵母菌株，用以改进传统的酿酒工艺，并使之多样化。采用基因工程技术将大麦中的淀粉酶基因转入啤酒酵母中后，即可直接利用淀粉发酵，使生产流程缩短，工序简化，革新啤酒生产工艺。目前，已成功地选育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜杀啤酒酵母菌株，提高生香物质含量的啤酒酵母菌株。

(三) 改良乳酸菌发酵剂的性能

乳酸菌是一类能代谢产生乳酸，降低发酵产品pH值的一类微生物。乳酸菌基因表达系统分为组成型表达和受控表达两种类型，其中受控表达系统包括糖诱导系统、Nisin诱导系统、pH 诱导系统和噬菌体衍生系统。相对于乳酸乳球菌和嗜热链球菌而言，德氏乳杆菌的基因研究比较缺乏，但是已经发现质粒pN42和PJBL2用于构建德氏乳杆菌的克隆载体。有研究发现乳酸菌基因突变有2种方法:第一种方法涉及(同源或异源的)可独立复制的转座子，第二种方法是依赖于克隆的基因组DNA 片断和染色体上的同源部位的重组整合而获得。通过基因工程得到的乳酸菌发酵剂具有优良的发酵性能，产双乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的稳定形成能力、抗杂菌和病原菌的能力较强。

二、细胞工程技术在食品发酵生产中的应用

细胞工程是生物工程主要组成之一，出现于20世纪70年代末至80 年代初，是在细胞水平上改变细胞的遗传特性或通过大规模细胞培养以获得人们所需物质的技术过程。细胞工程主要有细胞培养、细胞融合及细胞代谢物的生产等。细胞融合是在外力(诱导剂或促融剂)作用下，使两个或两个以上的异源(种、属间) 细胞或原生质体相互接触，从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象。细胞融合技术是一种改良微生物发酵菌种的有效方法，主要用于改良微生物菌种特性、提高目的产物的产量、使菌种获得新的性状、合成新产物等。与基因工程技术结合，使对遗传物质进一步修饰提供了多样的可能性。例如日本味之素公司应用细胞融合技术使产生氨基酸的短杆菌杂交，获得比原产量高3倍的赖氨酸产生菌和苏氨酸高产新菌株。酿酒酵母和糖化酵母的种间杂交，分离子后代中个别菌株具有糖化和发酵的双重能力。日本国税厅酿造试验所用该技术获得了优良的高性能谢利酵母来酿制西班牙谢利白葡萄酒获得了成功。目前，微生物细胞融合的对象已扩展到酵母、霉菌、细菌、放线菌等多种微生物的种间以至属间，不断培育出用于各种领域的新菌种。

三、酶工程技术在食品发酵生产中的应用

酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类特殊生物催化剂。酶工程是现代生物技术的一个重要组成部分，酶工程又称酶反应技术，是在一定的生物反应器内，利用生物酶作为催化剂，使某些物质定向转化的工艺技术，包括酶的研制与生产，酶和细胞或细胞器的固定化技术，酶分子的修饰改造，以及生物传感器等。酶工程技术在发酵生产中主要用于两个方面，一是用酶技术处理发酵原料，有利于发酵过程的进行。如啤酒酿制过程，主要原料麦芽的质量欠佳或大麦、大米等辅助原料使用量较大时，会造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纤维素酶的活力不足，使糖化不充分、蛋白质降解不足，从而减慢发酵速度，影响啤酒的风味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制剂，可补充麦芽中酶活力不足的缺陷，提高麦汁的可发酵度和麦汁糖化的组分，缩短糖化时间，减少麦皮中色素、单宁等不良杂质在糖化过程中浸出，从而降低麦汁色泽。二是用酶来处理发酵菌种的代谢产物，缩短发酵过程，促进发酵风味的形成。啤酒中的双乙酰是影响啤酒风味的主要因素，是判断啤酒成熟的主要指标。当啤酒中双乙酰的浓度超过阈值时，就会产生一种不愉快的馊酸味。双乙酰是由酵母繁殖时生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羟基丁酸氧化脱羧而成的，一般在啤酒发酵后期还原双乙酰需要约5～10d 的时间。崔进梅等报道，发酵罐中加入α-乙酰乳酸脱羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮，可缩短发酵周期，减少双乙酰含量。

四、小结

在食品发酵生产中应用生物技术可以提高发酵剂的性能，缩短发酵周期，丰富发酵制品的种类。不仅提高了产品档次和附加值，生产出符合不同消费者需要的保健制品，而且在有利于加速食品加工业的发展。随着生化技术的日益发展，相信会开发出更多物美价廉的发酵制品，使生物加工技术在食品发酵工业中的应用更加广泛。

参考文献

[1]赵志华，岳田利等.现代生物技术在乳品工业中的应用研究[J].生物技术通报.2006，04:78-80.

[2]王春荣，王兴国等.现代生物技术与食品工业[J].山东食品科技.2004，07:31.

[3]徐成勇，郭本恒等.酸奶发酵剂和乳酸菌生物技术育种[J].中国生物工程杂志.2004，(7):27.

第6篇：生物技术发酵工程范文

关键词：生物发酵；在线检测技术；控制技术；进展

生物发酵技术和我们的日常生活紧密相关，生活中随处可见发酵技术，如味精、啤酒、洗涤剂等。随着生物技术的快速发展，为人类利用与改造生命活动提供了更多的新手段，为解决资源与安全、粮食安全、能源安全等问题提供了新的选择。近年来，生化工业进入蓬勃发展时期，这使得药物生产、污水处理、酶制剂等行业也取得了较快发展，进而又对发酵工业的发展产生影响，如生化工程在线检测、监督检测、自动化控制等问题，是当前发酵工程必须面临的问题。以下主要对生物发酵过程的相关事项进行分析。

1 生物发酵工程概述

生物发酵工程的概念较多，现代意义上关于生物发酵工程的理解为：在合适的pH酸碱度值、阳光照射度、培养基等条件上，利用微生物的一些特点，并借助一些现代工程技术对微生物进行生产，从而培育出一些能够满足人类进行生产活动的物质，或是将微生物用于现代工业生产的一种技术体系[1]。

现阶段，微生物发酵工程面临的一大问题是自动化控制问题。为了顺利解决该难题，首先应对微生物的不同特点有充足的了解。在科学技术快速发展的背景下，人们了解微生物的方式已经发生了改变，已经由原来的借助微生物形态进行表面认识，转变为对复杂生物学与细胞调节等方面。然而，微生物细胞较复杂，这使得生物发酵工程也变成了一类重复性差、高度非线性、慢性变、复杂的生化过程。因此，在研究过程中，不可仅从表面对生物发酵过程进行分析，而根据检测得到的过程参数对生化发酵过程进行详细分析。一般来说，检测的过程参数主要包括物理参数、生物参数与化学参数这几类。

2 发酵过程在线检测的重要指标

生物发酵过程的在线检测，往往涉及一些重要指标，常见的主要包括以下这几个重要指标：温度，可用于判断微生物维持生长时间，多采用PT100方法测试；空气流量，用于排泄废气或供氧，采用涡街流量计测试；罐压，用于增加DO或维持正压，使用数显压力表测试；pH，用于范颖细胞的代谢途径，使用pH电极测试；体积，用于反映操作的稳定性，使用差压变送器测试；溶氧，用于反映供氧情况，使用溶氧电极测试[2]。

在对发酵过程进行在线检测时，一般是用专门的传感器放到发酵系统中，然后传递出发酵的相关信息，为开展发酵控制工作提供有用的依据。因为微生物培养过程属于一个纯培养的过程，要求有很好的无菌环境，故要求传感器应满足以下几种情况：（1）如果是插入罐内的传感器，应具备经受高压蒸汽灭菌的能力；（2）具有稳定的性能，受气泡的影响较小；（3）结构不可有灭菌不透的死角，以免被细菌污染；（4）在测量参数方面，应具有较高的敏感性，且可转换为电信号。

3 生物发酵过程的在线检测与控制技术进展分析

微生物发酵过程属于一种生化反应过程，主要是为了促进最终产物利用率的提升，确保微生物生长环境的舒适度。在舒适、适宜的环境中，有利于微生物进行有效的生长代谢，并能实现对微生物发酵过程的在线检测与控制，从而提升微生物发酵产品的利用率，发挥其最大作用[3]。具体来说，主要包括以下几个方面。

（1）电机搅拌热、冷却水温度、微生物发酵热等因素，均可能影响发酵的温度。此外，发酵罐体积大小，也会在一定程度上影响发酵温度的控制。如果发酵罐的体积较大，往往会采用冷却水或发酵温度为主回路的串级控制方式；如果是体积较小的发酵罐，多采用冷却水流量、发酵温度为主的简单回路控制方式。

（2）在微生物发酵过程中，生物发酵也会受溶解氧浓度的控制情况影响。然而，现阶段国内对该方面的研究较少，仅限于了解到哪些因素会对溶解氧浓度产生影响。目前，影响溶解氧浓度的因素主要有：供给的空气量、发酵罐本身的压力、搅拌桨的转速及形状。

（3）在微生物发酵过程，pH酸碱度值也是影响在线检测与控制的一个重要因素[4]。若pH酸碱度值过高或过低，微生物的生成及代谢过程都会发生变化，故必须保证酸碱度值得合适。若发酵液的酸碱度为强酸性，可通过加氧水的方法弱化其酸性；若发酵液浓度为强碱性，可通过加糖的方式弱化其碱性，调节发酵液的酸碱度，直至合适。

（4）消泡控制也是影响生物发酵工程的一个重要因素。发酵前，微生物的生长往往较旺盛，而此时若加满液料，并将搅拌桨马达最大速度启动，空气通入量也加到最大，很容易导致发酵液上浮的现象，最终发生逃液现象。若发生该类情况，一般会采用双位式控制方法进行处理，可取得较好的效果。

（5）在生物发酵过程中，补料控制也是影响发酵的一个重要因素。在发酵的进行状态中，微生物生成代谢也会在半连续式发酵过程的变化情况下发生相应的改变。所以，在这过程中，应该连续不断地为生物补充营养成分，保证微生物能够按优生物轨迹生长，才能促进微生物代谢产物产量的提升。

4 发酵过程中对参数进行在线检测的意义

在生物发酵过程进行检测与控制，最终目的是用最少的原料，获得最大化的所需产物。在生物的发酵过程中，在线检测与控制技术的水平如何，不但会对菌种的最大生产能力产生直接影响，还会对下游处理难易程度也产生影响，是一项承上启下的技术。

不同于物理、化学反应，生物过程反应速度相对较慢，反应物质、产物浓度等的转化率也不高。若要解决上述问题，工业微生物学通常是从两个方面入手：（1）正确选育或改良菌种，提高发酵菌种的优良性；（2）对培养条件进行合理控制，为生产出更好的目标产物创造条件。从某种程度上看，通过控制与优化发酵过程，能够将生物过程较好地控制在一种优化的操作环境或条件下，被认为是促进生产力提升的有效措施或捷径之一，具有非常重要的意义。因此，在发酵过程中，相关人员必须重视对发酵过程的线检测与控制，力将发酵环境或操作条件控制在一个较理想的状态下，为进一步提升生产水平提供强大的技术支持。

5 结束语

总而言之，生物发酵工程是一个复杂、技术要求高的反应过程，与我们日常生活息息相关。在生物发酵过程中，会受多种因素影响，进而影响到产品的质量及使用率，无法发挥产品的最大作用。因此，对在生物发酵过程中，采用在线检测与控制技术进一步提升微生物的代谢产物产量具有积极的意义。

参考文献

[1]邓昕.浅谈发酵过程参数的在线监测及自动控制[J].江西化工，2014（3）：186-187.

[2]周万里，张金玲，朱思荣，等.基于生物参数在线检测的谷氨酸发酵动力学研究[J].食品与机械，2014（6）：14-17.

第7篇：生物技术发酵工程范文

关键词：高职；发酵；教改；创新

发酵工程是现代生物技术体系的中心，处在承上（游技术）启下（游技术）的重要位置，是生物产品商业化生产的必由之路；发酵技术课程一直以来也是生物（制药）技术类专业的主干课程之一，绝大多数生物、食品类专业都开设有该课程。从高职院校到应用型本科院校，关于发酵技术类课程的教改研究已经有很多［1-2］，主要从教学内容的遴选、教学方法的改进、多媒体教学手段的运用等方面着手［3-4］，对课程考核和实践教学的改革提出了很多好的意见和建议。

本文拟从高职生物制药技术专业发酵技术课程的教学实践出发，就高职发酵技术课程的教学设计提出几点看法。

一、课程定位

1.发酵技术应处于课程体系中的核心位置

近年来，由于基因工程、疫苗、诊断试剂、生物检验检疫的热点效应，发酵技术等传统课程多少有点被“冷落”。发酵是一门既古老又年轻的工程技术，上可追溯到几千年前的酿造，近可到上世纪的抗生素产业，乃至日益成熟的基因工程菌高密度发酵和动、植物细胞培养。如果将发酵工程中的育种和产物回收与精制环节加以适当的拓展，现酵技术领域几乎可以涵盖绝大多数现代生物技术产品生产全程。因此，确立发酵技术在课程体系中的中心位置，并以此为出发点，才能做好发酵技术课程的教学与改革工作。

2.面向发酵职业岗位，实施“课证融通”

发酵工程制药工（职业编码6-14-02-02）属于国家人保部颁布的医药特有工种，其职业描述为从事菌种培育及控制发酵过程生产发酵工程药品的人员，各地均有相应的职业资格鉴定。高职教育培养的是高素质技能型人才，将高职专业课程与职业岗位和职业资格证书相结合，以考证成绩作为课程的期末成绩，不失为一种简单有效的“双赢”手段。

二、教学设计思路

1.要求快速上岗，强调工程思维

谈学校和企业的“零距离对接”更像是一种理想化的愿望，比较实际的目标应该是培养学生快速上岗的能力。快速上岗能力除了包括理论基础知识和基本操作技能之外，还包括一定的社会能力和方法能力，比如：能遵循指导，接受工艺规程和劳动纪律的约束，注重安全生产，承担职责；能接受权威，并具备良好的分享沟通、情感表达和团队合作的能力；能自我反省、自我激励、自我约束，克服负面情绪，适应变化；能收集、整理、分析相关资料，并能合理规划、组织和实践工作；具备系统化思考的能力，并能独立解决问题等等。从某种意义来看，这些能力在生产实践中甚至比专业技术知识更加重要。因此，在学生的小组实训过程中要有意识地加以引导和强化训练。

工程思维是指在工作中综合考虑适用性、最优性、经济性、合理性、效率、产率等因素，以获得最优效果，这是在商业化生产中所无法回避的核心价值观。在高职专业课教学中，必须要引导学生具备一定的“工程思维”方法，能自觉地改进生产、提高效率、优化工作，以适应生产实践的需要。

2.结合发酵工艺原料药的GMP要求，将SOP引入到实践教学

在药品生产的大背景下，任何不符合、违反、背离药品法、药典和GMP等药事法规的技术行为都是严令禁止的；所有的生产行为都必须在相关药事法规的指导下进行。2010版GMP附录中对发酵工艺原料药等的生产有专门规定。因此，学习发酵技术的同时必须要熟悉GMP的相关规定和要求，掌握GMP体系下的发酵工程药品生产组织的方式和方法，理解发酵生产各环节的标准作业程序（SOP）的内涵和意义，理解生产既是物料的生产过程、又是文件记录的传递过程，并以此为指导完成实训项目。也只有这样，才能称得上是真正意义上的职业教育教学。

3.强调工艺试验和工艺验证，培养适应生产一线的创新能力

高职教育一直强调的是面向生产一线、培养高素质技能型人才。我们的学生可能很少成为科学家，但却是潜在的工程师；具备适应一线生产要求的创新能力应该是我们专业课教学的培养目标之一。不断追求最优化的“工程思维”是创新的推动力，而具备一定的工艺试验和工艺验证的能力和技巧则是实践创新的基础。此外，工作效率最佳化的统筹方法训练也要体现在实训教学环节之中。

三、教学活动设计

1.按岗位工种划分教学模块，突出特定岗位下的技能运用

传统的发酵技术课程一般是按照发酵通用单元操作来划分并组织教学的，再辅以典型的发酵生产工艺案例；这种方法被实践证明是较为有效的。可以在此基础上，更加突出几个主要的岗位工种，并以此来划分教学模块。教学模块不宜太多，可设置3个，即：菌种培育员岗位模块、发酵工艺员岗位模块和发酵操作工岗位模块，并在此基础上设置一个晋升的高级岗位（职位）模块“发酵工程师”为最终的学习目标。

菌种培育员岗位模块以菌种选育和菌种管理（保藏）为主要职能，以诱变育种和工作细胞库的建立为典型工作任务；发酵工艺员岗位模块以工艺试验和工艺保障为主要职能，以培养条件优化和生产工艺的变更申请为典型工作任务；发酵操作工岗位模块以发酵生产操作和过程监（检）控为主要职能，以发酵（中试）生产工艺验证为典型工作任务。将优秀的发酵工程师作为最终目标则是高职教育人才培养要求的体现，也符合学生的职业生涯发展需要。

2.以典型发酵生产工艺实训贯穿，开展理实一体项目化教学

由于发酵生产的过程耗时较长，而课堂教学时间有限，发酵技术课程实践教学环节的组织一直是一个难题。理实一体的项目化教学模式似乎是一种解决之道。选择一个可以在校内实训基地完成的发酵生产项目（例如，发酵蛹虫草多糖的生产），并以此为实践教学的主线，模拟生产线上的各个岗位，并将各个生产环节细分为一系列较小的、适合在课堂上完成的子项目，逐一展开教学。在实训的同时讲解相关的理论知识，其它的理论知识可以通过习题和考试（考证）来引导学生自学，这也符合高职课程理论“够用、实用、适用”的原则。

3.引入大学生试验工场训练计划，鼓励自主性模拟生产实训

还可以在发酵技术课程内引入大学生试验工场训练计划（student pilot plant training，SPPT），即依托校内生产型实训基地发酵中试车间而开设的生产研究性训练计划。中试车间需配备基本的发酵设备、提取分离设备，以及必要的分析仪器，能够进行一般的发酵工艺试验和验证，以及小规模发酵生产的生产研究性训练。

学生以小组为单位（3～5人），推举负责人（组长），选定指导教师，提出申请，获得批准后可参加SPPT计划。训练项目可自行选题也可由指导教师指定；选题限定为：①菌种培育；②工艺试验（优化）；③工艺（中试）验证；④（小规模）生产实践。通过SPPT训练计划，可以较大地激发学生的学习积极性，并将大学生创新教育的平台延伸到专业课程教学之中。

此外，需要强调的一点是，并不是只有动手操作才是实践教学，编写各项生产文件同样也是极其重要的实训内容，而这一点往往被忽视。在SPPT训练中，只有部分准备充分、可行性较强的项目才能最终得以获批实施；但在申报过程中编写工艺试验方案、工艺验证方案、生产工艺规程（批生产记录）、标准作业程序（SOP）等生产文件，实际上已经使参与的学生获得了极大的锻炼。这一点也正是SPPT训练计划的优势所在。

四、考核方案

1.考证成绩与平时成绩各占50%

职业资格证书考试的要求是依据国家人保部制定的职业标准，其内容也应同样适用于高职专业课程的考核要求；以职业资格证书的考核成绩作为高职专业课程的期末成绩是合理有效的，也符合教育部关于“双证书”教育的要求。从实际出发，发酵技术课程期末考试要求通过发酵工程制药工（中级工）的鉴定考试，考证成绩与平时成绩各占总评成绩的50%。

2.结果评价指标可量化，过程评价以“仿生产记录”文件为主，减少主观评价

越复杂的评价体系其可行性越差；主观评价过多则结果往往无法体现客观公正。鉴于此，可将课程考核分为结果评价和过程评价。结果评价主要依据可以量化的指标，例如，职业资格考证的分数、发酵计算机仿真系统考核的分数，以及工作绩效（包括产量、事故率、染菌率及其它指标）等。过程评价以规划、记录（含影像记录）等客观材料为主，其它主观评价为辅。规划和记录要求简洁、全面、具体，能较详实地反映工作（训练）过程全貌，可参照GMP体系下的生产文件编写。主观评价包括指导教师及其他组员反馈的工作态度，以及指导教师依据过程材料和日常指导对其工作方法作出的评判，所占权重不宜过大。

综上所述，高职生物制药技术专业的发酵技术课程可定位在发酵工程制药工职业领域，针对高职学生的特点和就业出路，兼顾初次就业和职务晋升的职业能力培养；教学设计不应局限于专业学科领域，而是应与整个职业领域水融；学生掌握的不应仅是操作的方法，而更应是工作的方法。

教学设计时，主要依据职业领域岗位设置来划分学习情景，以典型工作任务引导专业知识和职业技能的学习和训练，强调专业技能训练和GMP实务相结合、专业课程教学与创新能力培养相结合，将发酵工程制药工职业领域所需要的专业能力、社会能力和方法能力贯穿于该课程的学习与训练之中。

参考文献：

［1］ 杨英歌.《发酵工程》理实一体教学模式的探索［J］.考试周刊，2010，（46）：221-222.

［2］ 廖威.发酵工程教学改革的实践与思考［J］.中山大学学报，2003，1（23）：155-157.

第8篇：生物技术发酵工程范文

1、现代生物技术在改善乳制品质量的应用

1.1基因工程增加乳制品中某种必需乳蛋白

基因工程技术是分子遗传学和工程技术相结合的产物，是生物技术中的核心技术。它采用类似工程设计的方法，按照人类的需要将具有遗传信息的基因，再离开生物体的情况下进行剪切、组合、拼装，然后把这种人工组装的基因转入宿主细胞内进行大量复制，使遗传信息在新的宿主细胞内或个体中高速繁殖，以创造新的生物。基因工程主要包括重组DNA、基因缺失、基因加倍、导入外源基因及改变基因位置等分子生物学技术手段，它为定向改变生物性状提供了理论和技术支持。将这项技术应用于动植物上即生产基因工程食品。基因工程应用于乳制品具有很多优点:第一点，提高乳制品营养品质，如基因重组的牛生长激素可提高牛的产奶量，减少脂肪的含量，营养更丰富，风味更佳；第二点，提高乳制品的蛋白质含量，通过基因工程可增加乳制品中必需氨基酸（如甲硫氨酸、赖氨酸）的含量，还能提高乳制品的功能特性，拓宽植物蛋白的使用；第三点，增加乳制品的碳水化合物的含量；第四点，基因工程，尤其是克隆技术，可提高畜牧含量满足乳制食品的需求。转基因动物不仅使产奶量增加，而且还可以得到具有特殊功能的奶制品，例如去如糖牛奶、低脂牛奶、低脂固醇、低脂肪乳制食品；第五点，通过转基因技术不仅可以改变乳制品中脂肪酸的结构，而且还能促使其中脂肪结构本身的生物协同作用，利用基因工程可以有计划有目的地设计出许多新的脂肪和油脂，以满足许多功能性乳制品生产的需求。

1.2酶工程通过促进物质转化来提高乳制品的质量

酶工程利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的技术。主要包括酶的固定化技术、细胞固定化技术、酶的修饰改造技术及酶反应器的设计技术等。生产出人们所需产品的技术。对于婴幼儿来说母乳是最好营养素最全面的食物，但是也有一些婴儿缺少或者得不到母乳喂养，他们就需要一种营养素全面并接近母乳的乳制品来成长。现代生物技术广泛的应用在工业化酶制剂的品质改良和新品种的开发，并取得了巨大的成果。例如过氧化氢酶主要用于清除乳制品中多余的过氧化氢，从而利用双氧水杀死致病菌；超氧化酶用于乳清脱色等；巯基氧化酶用于去除乳制品因超高温杀菌而产生的糊味；脂肪酶用于乳制品增香；另外利用凝乳酶可制作干酪；用乳糖酶处理乳汁品，防止乳糖结晶析出；真菌或酵母乳糖酶可用于全奶、奶酪和冰淇淋中，是乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，从而防止制品粗糙，提高口感。酶工程也能修饰乳脂肪，通过脂肪酶的转脂作用对乳中甘油三酯进行修饰,改善乳脂肪的性质,特别是改善脂肪的融化性、乳化性,并使乳制品保持原有的良好风味和纯度,有利于乳脂肪在产品中的稳定性,从而保证乳制品的质量。

1.3现酵工程能形成高品质的乳制品生物反应器

发酵工程又称微生物工程，是传统的发酵技术与DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等技结合并发展起来的现酵技术。它是在人工控制的条件下，利用微生物的特定性状，通过现代化生物技术生产有用物质或直接应用于工业化生产，术是主要利用菌株的生理生化代谢机制用于菌体生产和代谢产物的发酵来生产工业原料或工现酵工程主要包括微生物资源的开发利用；微生物菌种的选育、培养；固定化细胞技术；生物反应器设计；发酵条件的利用及自动化控制；产品的分离提纯技术。例如生产酸奶和奶酪。发酵工程凭借其自身投资少、见效时间短、污染较小的优点应用在工业上生产上。开展发酵工程对乳制品的生产是有很大好处的。实现了乳制品生产上的一个重大突破。新生产出的酸奶发酵剂的活性强，不需要大面积培养，可直接使用，酸奶厂家可以根据实际情况随意选择，这不仅仅增加了酸奶产品的样式，同时也省去了菌种车间的占地面积，减少了工作人员的数量，大尺度的简化了酸奶的生产工艺。

1.4新型杀菌技术保持长时间的高品质乳制品质量

温度过高会影响乳制品的质量，不仅会降低食品中功能性成分的生理活性，还有可能影响色、香、味以及其营养成分。冷杀菌技术作为一门新兴的杀菌技术,对杀菌的温度要求较低,很好的解决了上述问题。乳制品用射线辐照处理时，射线可以穿过包装和冷冻层，杀死乳制品表面和内部的微生物、害虫和寄生虫，而且在辐照过程中，温度几乎没有升高，有“高效冷杀菌”之称；处理得当的辐照乳制品和新鲜乳制品在外观形态、组织结构及色香味品质方面很难加以区别，具有良好的保鲜效果；此外辐射处理所消耗的能源少。还有一种乳制品超高压处理杀菌技术，“所谓高压食品”与加热杀菌同样是将乳制品密封于弹性容器或无菌泵系统中，以水或其他流体作为传递压力的媒介物，在高压下和在常温或低温度下作用一段时间，以达到加工保藏的目的，而食物味道、风味和营养价值不受或很少受影响的一种加工办法，即以加压取代加热而成。

2、应用现代生物技术实现高质量的乳品检测中

第9篇：生物技术发酵工程范文

关键词　多媒体技术　教学水平　发酵工程

多媒体技术（Multimedie　Technology）是将各种应用软件、文本、图像、视频和音频等形式的信息，通过计算机处理，将多种媒体建立逻辑链接，集成为一个具有实时性和交互性的系统化表现信息的技术，该技术的发展不可避免地对传统教学模式产生了强烈冲击。如何将教学内容和实验运行体制等全方位建立在多媒体技术平台上，已成为当前高等教育改革的重要方向。①而作为生物工程等专业的基础和主干课程的发酵工程内容丰富、涉及面广、上课学生多、学科发展迅速，与生产实践联系紧密，新的发展不断涌现。②为能在有限课时内，形象生动地将课程内容让学生们所接受，多媒体技术必将发挥重要作用。

1　发酵工程教学网站建设

高校教学方法改革的核心是使教学由传统的以教师为中心的传授模式向以学生为中心主动获取模式的转变，通过教与学的互动，激发学生主动学习的积极性，培养学生的创新思维，要做到这一点，仅仅通过课堂讲授是很难实现的，必须鼓励学生在课后对课程内容的主动参与、再吸收和再探究学习。为了加强多媒体技术的应用，我们完善了发酵工程教学网站建设，主要包括：（1）课程导航：介绍课程的基本情况、教学大纲及课堂讲授的详细提要，使学生能对所学内容展开针对性的课前预习与准备；（2）视频：将无法在课堂上或不便进行的教学内容和知识点制备完整的教学视频，如发酵过程工艺控制和各种传感器技术等，学生能随时在线观看，加深对课堂讲授内容的理解；我们还对重点章节进行了录像，便于学生复习和反复学习。（3）图库：以发酵工程三要素和上中下游技术为主线，以高清晰度的照片对各个发酵阶段进行了全面介绍，以达到图文并茂的效果；（4）制备了电子考试和复习题库，学生可以方便地自我检验学过课程内容，并进行自我评价；（5）交流园地：学生能随时对课程教学发表意见和建议，对所学内容进行交流和讨论，并可上载各自收集的资料，激发学生学习的兴趣和主动参与的积极性，亦便于教师对学生学习情况的掌握并随时修正和完善教学内容；（6）创新创业专区：发酵工程课程内容与工业生产实践联系紧密，应用性比较强，为鼓励同学们积极参与卓越工程师培养计划，提高解决实际问题的能力，特开设了该专区，该专区的建立使同学们利用所学内容紧密联系生产实践，更增强了同学们的学习积极性和主动性。③

2　内容丰富和便捷的数字教案和资料

教师广博的知识和丰富的备课资料是讲好课程的保证。在发酵工程课程的备课过程中充分利用了网络和数码影像等技术手段，建立了一套内容丰富、使用方便、便于更新的教学资源系统，以提高备课效率，增大信息量。数字化的备课笔记有利于在教学中随时根据实际需要更新授课内容，同时保证教案的完整性，亦可满足多媒体等现代化教学手段的需要，方便制作多媒体课件。电子教案和课件全部传到课程网站并实时更新，使学生在上课时能将主要精力用于听课和互动而不必忙于记笔记，提高了教学效果。传统的抽象描述不易使学生直观理解实践性较强的内容。为此，我们将许多涉及发酵工业生产实践过程以及科研最前沿进展的视频和图片等利用多媒体技术进行剪辑、转换，供授课时随时调用。国内外top期刊和网络等媒介中涉及发酵工程的科技新闻和研究进展等相关最新进展，我们都在课堂上讲授相关章节时及时向同学进行介绍，拉近了基础课课堂与学科前沿的距离。④

3　数据库资源的利用

多媒体技术的利用还包括互联网数据库资源的利用。我们的课程网站与发酵工程相关网站和数据库进行了链接，以方便学生查询。随着国内外发酵技术的不断丰富和发展，欲使课程教学能跟上新技术的发展步伐，教学内容也必须与时俱进、不断更新，尽可能多地把学科发展的前沿信息、发酵工程领域研究中的新技术、新方法和新设备方面的最新研究成果，补充到课堂教学中去，拓宽学生的视野。⑤但由于现代生物技术发展日新月异，速度非常之快，学生们的学习兴趣点也各不相同，为了使各位同学方便了解发酵工程发展的动态和现状，课程教学在以教材为中心的基础上，通过阅览国内外专业期刊、杂志，浏览专业网站，将新理论、新思路、新方法及时介绍给学生，使教学内容更加充实，服务于教材，超前于教材，加大课堂信息量。发酵工程课程网站还与重要的数据库，如中国期刊网、万方数据库等等数据库资源进行了链接，以方便同学查询。数据库资源的合理利用，大大丰富了教学内容，较好地解决了基础性、系统性和先进性之间的关系，对保证发酵工程课程的教学质量起了非常关键的作用。