发酵工程论文汇总十篇
发酵工程论文篇（1）
发酵工程优秀教材很多，像《微生物工程工艺原理》、《微生物工程》、《发酵工艺原理与技术》、《生物工艺学》、《现代工业发酵调控学》、《发酵工艺学》等，我们在前些年的教学过程中也选用了多个版本的《微生物工程》，结合我校生物技术专业学生的知识体系和培养方向，目前我们选用全国高等学校发酵工程专用教材、教育部普通高等教育“十一五”部级规划教材华南理工大学姚汝华教授编写的《微生物工程工艺原理》，此书按照发酵工艺操作单元的先后顺序排布各章，脉络清晰，系统性好，该书在难易程度上很适合我们的学生，但是该书侧重于发酵机制的讲授，发酵工艺和设备没有涉及。因此，在前期教学积累的基础上，我们授课团队正在努力编写一本适合于我们自己的教材，增添发酵工艺及设备，以及基因工程产品的发酵工艺。同时为提高学习的广度和深度，为学生推荐了《发酵工艺原理》、《发酵设备》、《发酵工程实验技术》等参考书。
2开展发酵工程实验，提高学生综合素质
发酵工程是利用工业微生物的特定性状和功能，通过发酵过程来生产目的产物或将生物直接用于工业化生产的技术体系，是建立在发酵工业基础上，与化学工程紧密结合的一门学科，它是连接生命科学研究与应用的桥梁[7]。在基因工程和细胞工程的应用中，要想把定向改造的物种转化成产品，也需用到发酵工程技术。发酵工程实验开展的场所是发酵罐，这是发酵工业独有的特点，同时有一套严密的工艺流程让发酵原料通过菌种吸收转化成我们所需要的发酵产品，发酵周期长，步骤繁多。通过发酵工程实验课程的学习，培养学生实际动手操作能力，让学生亲自动手操作发酵罐，开展发酵罐空消和实消操作，以及常规发酵产品如酒精、柠檬酸、青霉素的发酵，使学生真正的达到学以致用，同时又锻炼了学生的自主性、创作性和责任心。师范院校的理科学生，普遍缺乏工艺概念，但他们又非常渴望了解真正的生产过程。我们针对发酵工程的主要内容，组织学生到啤酒厂、白酒厂、制药企业开展生产实习，使学生亲自到白酒、啤酒和药物的生产线上了解工艺流程，切切实实的把课堂上学到的理论知识与生产工艺联系起来，学生反映收获很大。总之，发酵工程实验集成度较高，牵涉到生物化学、微生物学、分析化学、有机化学、发酵工艺学、化学原理等学科的实验内容，有别于普通实验课程的是工厂生产实习，真正做到理论实践相结合，最终达到学以致用的培养目的。
3改进教学方法，切实提高学生创新能力
教学方法的改革，首先取决于教师本身的学术水平和综合素质的提高，教学方法改革服从人才素质培养，以大面积提高教学质量为目标，和教学内容的改革密不可分。生动、丰富的教材，有价值的有说服力的理论，以培养学生学习和实践的态度、思维以及能力的开放式教学，无疑会激发学生的学习兴趣。从某种意义上说教学的目的是教会学生“学会学习”，“授人以鱼，不如授人以渔”。
3.1案例教学
发酵工程是一门实验实践极强的学科，知识的归纳和总结是建立于具体的发酵机制和工艺案例的基础上。在授课过程中，典型的案例不仅使课堂生动形象，而且使学生容易理解和记忆，触类旁通，达到知识迁移的目的。例如在讲青霉素的发酵这部分内容时，通过详细讲解青霉素的发现，引出伟大的科学家弗莱明，进而讲解青霉素发酵的发酵机制、过程控制、提取及纯化相关内容，学生被激起兴趣，学起来也容易接受。学习之后，可以引导学生进行讨论，如抗生素的种类、我们生小病的时候用到了哪些抗生素、抗生素对能治疗那些疾病、滥用抗生素有何危害等等问题，使学生从思想上真正理解“抗生素是一把双刃剑”，从而在以后的生活中学以致用，进而影响身边的人及下一代合理利用抗生素，为社会进步做出贡献。
3.2启发、讨论式教学
讲课的过程中首先讲授难点、重点，善于提出问题，让学生跟着老师的思路走，随着一个又一个的问题启发学生思考、归纳、总结。比如在讲授发酵过程的控制这部分内容开始时，引入酸奶的发酵。酸奶在生活中很普遍，同学们也不陌生，有的同学家做过酸奶，因此对酸奶的发酵还有一点常识，接受起来更容易一些。首先提出问题，酸奶发酵的原料和菌种从哪里来？酸奶发酵是好氧发酵还是厌氧发酵？发酵多长时间合适，夏天和冬天发酵时间一样吗？通过这些问题，启发学生思考讨论，最终引出酸奶的发酵工艺及注意事项，随后在实验课时让每位同学亲自动手做一款自己喜欢的酸奶，巩固和吸收理论学习。
3.3比较归纳教学法
比较式教学法通过对不同知识点的对比分析，找到其相同和不同处，在比较的过程中对知识点归纳概括，有助于从本质上理解和记忆知识。比如在讲授培养基的制备过程中，让学生比较种子培养基与发酵培养基的相同点和不同点，说出两种培养基C/N比有何不同及不同的原因是什么。又比如在讲培养基的灭菌时，在讲述了分批灭菌和三种常见的连续灭菌流程连消塔——喷淋冷却流程、喷射加热——真空冷却流程、薄板热交换器连续灭菌流程之后，让学生对分批灭菌和连续灭菌进行对比总结，学生就容易理清楚，弄懂复杂的内容。
4优化考试模式，重在平时学习的思考与探讨
在发酵工程实验及理论教学考核方法中，一是包括到课情况。在开课之前详细向学生讲述发酵工程课程在生物技术专业的应用及其重要性，课程的讲授和考核方式，通过到课率来约束学生学习及实验的自觉性。二是考核内容和考核方式多样化，加强课堂考核、作业考核，平时考核与期末考核成绩的比例由原来的3∶7加大到6∶4，综合反映发酵工程课程实践性强的特色。三是实践教学实施“以考促训，以赛促练”，强化技能培养，规定技能考试不过关，不允许参加理论考试。四是在教学中注重因材施教和个性化培养。
发酵工程论文篇（2）
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DN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.
发酵工程论文篇（3）
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部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。
发酵工程论文篇（4）
在高等院校教学中，发酵工程也愈来愈受到关注。我们在发酵工程教学以及与学生的交流中深深感到，传统的教师讲台“一言堂”、学生课堂记笔记形式的教学模式限制了教学效果的提高，不利于学生掌握“活的”、更具实用价值的知识。为此，我们在教学中尝试有学生参与的多种教学模式，并取得较好的效果。
1发酵工程课程现状
1. 1课程简介发酵工程主要是利用微生物以及某些酶的生物催化作用，采用生物及工程学的技术为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程。人类对发酵的利用远比认知要早，例如，人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒，利用乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶等。
从发酵的工艺流程来看，发酵主要分为上游、中游、下游三部分内容。上游主要是发酵前期的准备过程，包括出发菌种的制备、环境及设备的无菌化以及培养基的制备等。中游则主要是发酵过程中工艺的监测及控制，包括培养方式、温度、pH、泡沫等培养条件对发酵过程的影响及控制。下游则主要是发酵结束后产物的分离纯化过程。
我校生物制药专业的课程设置中，发酵的过程分别在发酵工程和生物制药工艺学两门课程进行讲解。其中，发酵工程主要着重教授发酵上游和中游的内容，即发酵的经典内容。
1.2教材及内容教材采用张嗣良主编的《发酵工程原理》(普通高等教育“十一五”部级规划教材/高等教育出版社)。
本教材主要包括两部分内容，前半部分(1一4章)为发酵工程的经典内容，后半部分(5一11章)为生物反应器的知识。有些高校将生物反应器的设计、放大及优化列入生物技术及工程学科的专业课程中，我校将该部分作为备选内容供学有余力或感兴趣的学生进行自学。
结合我校实际情况及专业建设情况，发酵工程课堂教学主要侧重发酵工程经典内容的学习，共安排32h。
发酵工程理论教学主要内容见表1，其中关于培养基灭菌工艺及空气净化除菌工艺已经在前期的生物制药设备课程中有详细讲解，因此发酵工程中不再教授这一部分内容。
1.3教学反思总体来说，发酵工程的理论教学内容较为系统，且具有较强的逻辑性，学生能够较快地理解和掌握部分内容和知识。因此，如何使学生高效、创新、全面地掌握更多的知识，成为发酵工程教学改革过程中的关键。
我们在发酵工程教学中发现:有些内容及章节较为简单，例如发酵培养基，学生通过通读教材便可以掌握90%的内容，只需教师在重难点处进行点拨即可;有些内容及章节则较为抽象，例如抗生素效价的测定方法，则需要教师进行详细讲解;而有些内容及章节较有开放性，例如发酵培养基的优化，课堂教学的内容不能够完全概括该部分内容，需要学生在课外进行思考及学习;另外，有些内容及章节与实际生产连接较为紧密，例如发酵的基本工艺与控制，此部分内容的文字较为晦涩难懂，在教学过程中需要结合较多生产实例进行理解学习。
因此，要想高效且较为创新地完成教学，应该根据教学内容自身的特点调整教学模式。而本文则主要探索多种教学方法在发酵工程理论教学中的综合应用。2多种教学方法在发酵工程教学中的应用方法依上所述，发酵工程理论教学内容具有逻辑性、系统性强，且每个章节内容深浅程度不同的特点。因此，本文依据不同章节的内容采用不同的教学模式，即在发酵工程理论课教学中综合应用多种教学方法，以此来高效地、创新性地完成教学内容，具体实施方法见表1。
第一章为绪论，主要介绍发酵工程的历史、发展、学科背景及学习内容、方法，属于概括性、总领性的内容，由教师进行集中讲授效果较好。故绪论以LBL( lecture一based learning)教学法为主，LBL教学法以讲授为基础，以课堂为中心，以教师为讲授主体，主要采用集中授课的方式完成教学过程，是较为传统但应用最为广泛的一种教学方法。能够整体安排教学过程，节省教学资源。但LBL教学法中，学生参与率较低，容易产生倦怠情绪，应注意在讲授过程中趣味性知识的穿插，避免内容过于枯燥。
第二章主要介绍工业菌种的来源、选育及培养过程。其中工业菌种的介绍，自然选育、诱变育种及定向进化改造菌种两部分内容较为简单，可以由学生在课堂上自读教材进行学习。自读教材是针对较为简单的教学内容所采用的一种方法，即在课堂上，学生通过自己阅读教材进行学习。自读教材结束后，教师采用CBL( case study-based learning)案例教学法，以实际案例进行引导、点拨、提问，加深学生对教材内容的理解和掌握。
CBL教学法以具体案例为中心的教学模式，通过设置与本节课程有关的案例作为先导，在教师的主导下，以学生为主体解决问题。CBL教学法能够调动学生积极性，培养学生独立、创新的思维，但对教师的专业素质、案例编写的质量、教学连贯性等有较高的要求。
对于发酵菌种采样、富集、筛选过程，菌种退化及防止、保藏及复壮，实验室阶段、生产阶段菌种培养技术三部分内容，均需要结合生产实际，以生产案例作为指导，由教师与学生共同学习，使学生掌握基础理论知识。例如，营养缺陷型菌株的筛选，故采用CBL为主、LBL为辅的教学方式较为合适。
此外，本章内容偏向于实际应用，系统学习并掌握本章内容，能达到更好的教学效果。因此，在本章小结中，可以融入TBL ( team一based learning)教学法，即以小组的方式进行教与学的教学模式。由教师设置问题并进行指导，由组建好的小组，在课堂中进行讨论、个人测试、小组测试、应用型练习等来学习并掌握知识[}z7。例如，以某种工业微生物的筛选、诱变、培养设置问题，让学生分小组查找资料，设计出相关实验及操作思路，并在课堂上进行讨论及展示。TBL教学法能够有效地调动学生的积极性、锻炼学生独立思考的能力，同时也能够让学生在小组互动的过程中锻炼团队协作和人际沟通能力。但TBL教学方法在实施过程中，对教师的专业素质以及教学条件有较高的要求。
第三章主要是关于发酵培养基相关知识的介绍，包括发酵培养基的类型、成分及优化。其中，发酵培养基的类型及成分的教学内容较为简单，无需教师进行过多的讲解。因此，该部分内容主要采用自读教材的方式，提高学生参与度的同时节约教学时间。自读教材完成后再由教师进行简单的总结、点拨及测试以加深对知识的掌握。发酵培养基的优化部分，需由教师以案例为指导，并结合讲解，让学生了解该部分内容的基本理论知识，即采用CBL + LBL的教学方法。但发酵培养基的优化通常采用一些统计学方法，且在科研中使用较多，属于较为开放性的教学内容。因此，适宜辅以文献精读教学法，即学生通过阅读相关领域的文献，来进一步掌握课堂中所学知识的教学方法。文献精读的方法需要学生利用课内及课外的时间完成，并通过不同的完成形式来检验学生的学习效果，同时进行过程性及形成性评价。
第四章主要讲解了发酵培养的方式、发酵的参数与控制以及染菌的防治三部分内容。发酵培养的方式主要分为分批、补料分批、半连续、连续培养，该部分内容较为简单，采用自读教材为主、LBL为辅的教学方法。即由学生自读教材进行学习，并由教师讲解、点拨、提问以加深理解。发酵的参数与控制、染菌的防治两部分内容均与生产实际连接较为紧密，且学生无知识背景，因此适宜采用CBL与LBL相结合的教学模式。即分小组进行，由教师提出生产案例，引导学生用所学知识来解决实际问题，调动学生积极性，培养学生独立和创新的思维模式。另外，发酵的参数与控制经常作为发酵过程的研究对象，有较多相关的科研论文。因此，辅以文献精读，能够有助于丰富学生的认知，构建系统的知识网络。
3教学模式的优化及可行性分析
3. 1教学模式的优化在发酵工程理论教学中，针对不同章节的特点，采用多种教学方法相结合的教学模式，能够在传统讲授的基础上，调动学生的积极性。自读教材的教学方法能够有效地节约教学时间，将简单的教学内容交给学生自己消化，而不是不论内容简单与否从头讲到尾，避免学生枯燥和倦怠情绪的产生。
另外，我校旨在培养应用型生物制药人才，而发酵工程与实际连接较为紧密，因此，案例教学能够为学生在理论学习过程中进行较好的引导，在理论学习的过程中锻炼学生独立和创新能力。
文献精读教学方法的引入，为有意在专业领域进行深造的学生提供了较好的学习方向及内容，能够更好地调动学生积极性，开拓学生视野，丰富学生思维。
依上所述，在发酵工程理论教学过程中，针对不同学习内容选择不同教学方法的模式，能够使该门课程的理论教学更加丰富、高效。
3.2教学模式的可行性分析首先，多种教学方法综合应用的模式，以传统教学课堂为依托，在教学资源方面有良好的保障;其次，发酵工程理论教学由一名教师承担，无多人穿插教学，代课教师可以根据授课情况灵活地应用各种教学方法，而不受课时及代课人员的限制;再次，发酵工程理论内容系统性及逻辑性较强，教学对象数量较少(60人左右)，教师前期的备课即能够保证多重教学方法较为流畅的实施;最后，理论课程的考核方式采用传统的过程性与终结性评价相结合的方式，便于实施。
4教学模式实施效果评价
为了了解本文所采用教学模式的实施效果，在发酵工程理论教学结课的同时，与生物制药专业学生进行了讨论。讨论主要针对课堂气氛、学习效果及学生对教学模式的满意度及认可度三方面进行。其中，绝大部分学生表示学习的自主性提高，不再是课堂上单纯接受知识，而是真正参与课程学习当中。另外有少部分学生表示在查找论文方面有一定难度和限制，但能够学到一些在课堂上难以学到的内容。大约90%的学生表示课堂气氛较传统课堂讲解更为活跃，且课堂参与度有较大的提高，对这种根据不同内容选择不同教学方法的教学模式表示满意。
5展望及结语
在当代高等教育模式下，工科毕业生虽具有一定的基础知识和实践能力，但往往缺乏团队协作能力，工程推理、分析解决实际问题的能力以及评估企业在社会的大环境中生存和竞争的能力。
针对这一现状，国内及国外的教育工作者都企图在工程教育领域探索出一种教育模式，使得高校毕业生能够最大限度地满足企业对工程师的要求。而CDIO工程教育模式无疑是众多改革模式中的最具影响力的一种。CDIO工程教育模式在2005年首次由汕头大学引入国内，之后便在工程教育界引起了较大的反响。CDIO是构思(conceive、设计(design )、实施(implement、运作(operate)四个英文单词的缩写。“构思”指明确客户的需求，考虑技术、企业战略和制度等因素，不断改进概念、技术和商业计划;“设计”指制订开发的产品系统所需的各种计划、图纸和算法;“实施”指把设计转变为产品的过程，包括硬件制造、软件编程、测试、检查和验证;“运行”指对产品系统的维护、优化和淘汰等。
发酵工程论文篇（5）
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）38-0103-03
课程考核是教学活动的一个必要环节，它既是考查学生掌握课程综合知识能力的重要手段，也是检验课程教学质量和效果的具体体现[1]。较多学生学习《发酵食品工艺学》课程的兴趣不浓，积极性也不高，学习态度为“凑学分”，关键因素是注重最后课程考试成绩，日常教学综合评估被忽视，导致缺乏创新性和相关理论知识应用能力较弱[2]。《发酵食品工艺学》是生物与食品工程学院面向具有微生物学和发酵工程基础知识的生物工程专业和食品科学与工程专业本科生开设的跨学科综合性课程，其目的是为地方在发酵与食品领域培养高素质创新型行业人才。国内外近年来开发并建立起大量新型发酵食品技术和理念，加速发酵食品行业的发展。较之国外，国内的《发酵食品工艺学》课程改革滞后，如何将该课程教学适应时代的发展（即，紧随食品行业发展动态和方向），培养具有创造性和专业竞争力的人才，是一个值得探讨和急需解决的问题[2]。至今，国内已有一些高校尝试了《发酵食品工艺学》课程改革，如以“行业需求为指引”的教学改革，教学质量提高较明显并取得不错的教学效果[2-8]。然而，开展《发酵食品工艺学》考核方式的研究与改革较少，所普遍采用的考核方式仍比较单一，对该课程的教学质量和效果影响较大，从而不利于创新性应用型人才的培养[2-4]。因此，除了建立适合自身教学理念和特色的《发酵食品工艺学》课堂教学体系，还必须设置科学合理的课程考核模式。只有二者相得益彰，才能真正提高《发酵食品工艺学》课程的教学质量和效果，实现创新性应用型人才的培养目标。作者结合教育部人才培养目标、国内外教学研究、我校的定位及本人教学经验，就现阶段《发酵食品工艺学》课程的考核方式和评价体系提出个人观点，为同仁提供一些参考。
一、实施《发酵食品工艺学》课程考核方式改革的紧迫性
当前，我国人才评价标准逐步完善，尤其是教育部最近提出的培养具有创新性应用型人才要求后，国内高校就《发酵食品工艺学》课程的考核模式改革在陆续推进。然而，受困于教学内容、师生比和师资力量等因素，《发酵食品工艺学》课程的考核方式存在三点不足：首先，考核方式单一化。《发酵食品工艺学》课程考核依旧以期末闭卷式考试为主。此种方式操作较简便，某种程度能够体现考试的客观性与严肃性。但是，其仅考核学生记忆和理解相关概念及理论为主，忽视学生运用知识的能力。采用该考核方式，学生被迫花费大量时间于背诵和记忆，导致学习积极性受挫严重，课堂教学效果不佳[9]。考试之反馈功能受限于单一阅卷模式，系统完善的考试质量评价体系难以形成。如今，《发酵食品工艺学》强调理论考核方式常与实践需求脱节，导致理论知识学习难以举一反三和触类旁通[10]。由于单一考核方式相悖于创新性和应用型人才培养目标，所以完善多样化考试结构迫在眉睫。其次，重终结性考试而忽视过程性考核。在以往《发酵食品工艺学》课程考核中，虽然结合了一些过程性考核与终结性考试，但是平时成绩所占比例较低（约占总成绩30%），且平时成绩考核手段较少，也仅以上课考勤和作业为主[11]。学生只要来到教室，听课与否的结果相差甚微，甚至平时作业抄袭也可获得此项成绩。设置这种课程考核比例导致学生不重视平时考核，导致学生的主要精力用于最后终结性考试，不能使其学习形成连贯性，学习效果降低。学生缺乏思考，考完后“交还给老师”的现象普遍。导致知识面窄、工程思维及创新能力及应用能力缺乏，考核效果较差。最后，考核方式还缺乏细化标准且流于形式。虽然少数学校《发酵食品工艺学》课程考核方式采用课程论文或小组讨论等，但缺失细化的评价标准，因为教师工作量增加较多并感到其操作不易，实施这种考核方式的积极性受影响[12]。
二、开展《发酵食品工艺学》课程考核方式改革的工作实践
发酵工程论文篇（6）
1 概述
传统的发酵工程过程为了快速提高发酵生产率与发酵水平，发酵过程更侧重于菌种的筛选和改造上。随着生物科学技术的发展，基因工程与代谢工程研究领域都出现了长足的进步与发展，利用基因重组与诱发等技术可以实现高产菌株普遍生产。但只有通过发酵过程的优化控制，才能实现产品质量最高、生产力最大、成本消耗最低的生产过程，因此对微生物发酵过程的优化控制成为发酵工程中研究人员日益关注的焦点。
微生物发酵过程的优化控制可以分为过程模型和控制策略。发酵过程建模如机理分析建模、黑箱建模和混合建模近年来都得到了快速的发展，而优化控制策略方面的研究内容与成果有：基于线性化近似的经典优化控制、基于非线性系统理论的优化控制以及基于人工智能技术的优化控制等。
2 微生物发酵过程建模
2.1 基于过程机理分析的建模
发酵过程机理分析建模是利用各种生物方程以及基因尺度层面的模型，主要是根据回归的方法确定模型参数。张嗣良等[1]从基因与细胞特性等方面进行了发酵过程优化的研究，对模型过程与本质有了新的认识，并得到发酵工程的限制条件；研究人员对毕赤酵母[3]的代谢过程进行了研究，建立了相关结构模型，为描述蛋白质生成提供了有效途径；还有相关的微生物发酵过程研究中，对赖氨酸进行了动态模型的建立与数据处理，实现了发酵过程仿真。机理建模仅仅包含了生物量与产物等状态变量[2]，但由于发酵过程的复杂性，机理建模不能充分表达微生物发酵过程，还具有很大的局限性。
2.2 黑箱建模
黑箱建模是以最小二乘为基础的回归辨识为基础建立的发酵过程模型，适应性较高。以最小二乘回归获取[4]的过程建模，吸纳了经典控制方法的优点，技术简单易操作，具有诊断功能。非线性函数研究广泛应用于过程建模，主要有人工神经网络（ANN）和支持向量机技术（SVM）。
2.2.1 基于人工神经网络技术建模
ANN技术基于风险最小化研究被引入发酵过程，广泛应用于发酵过程建模。ANN在线校正能力强、适用于多变量非线性问题的处理。L-色氨酸的发酵过程建模中，用标准神经网络BP算法[5]模拟菌体的发酵产酸，但需要大量的实验数据反馈，因此改进神经网络是提高ANN建模质量的有效途径。径向基神经网络与BP网络相比，可以达到最佳建模精度。自组织神经网络、级联再生神经网络等方法也成功用于发酵过程建模。利用优化算法可以实现神经网络系数优化，避免网络学习算法反馈慢，局限性小的缺点。
2.2.2 基于支持向量机技术的建模
SVM方法的特点是结构风险最小化，有效地解决了非线性以及局部极小等问题。研究机构对SVM方法的应用越来越普及，SVM方法也广泛应用于图像处[6]和生物学等方面。SVM方法相比ANN方法对发酵过程的预测相对误差降低，因此SVM具有稳定性与安全性。张本法等对青霉素发酵过程进行基于SVM的建模，保证了建模的精度，还很大程度地节约了时间。SVM对样本没有较高的依赖性，它由向量决定的拓扑结构使模型结构更加简单。
基于实验数据的黑箱建模方法很容易受数据量和建模原理的影响，对于复杂的发酵过程在模型表达能力上有很大的制约。黑箱建模方法对于物理过程方程不够重视，导致其不能表达发酵过程的物理意义。
2.3 混合建模
近年来，基于辨识方法估计参数的混合模型得到了发展，将机理建模与ANN建模结合起来，利用算法实现了对模型的修正与简化，很大程度提高了模型精度。实验表明，混合模型比黑箱模型和神经网络模型的预测性能更好，也具有更高的泛化能力，但混合建模属于机理参数模型，描述发酵过程的功能仍不够完善。
3 微生物发酵过程的优化控制策略
3.1 基于线性化近似的经典优化控制
基于“极大值原理”经典的优化控制方法在早期发酵过程优化控制中应用较为广泛。在发酵过程状态空间描述中利用极大值原理以及迭代法可以实现发酵的最优实施效果。极大值原理方法适用于比较复杂的发酵过程控制对象，但极大值原理只能得到开环控制，当发酵过程中的计算量较大时，仅能对少数过程制定出优化曲线，忽视了环境因素对系统的干扰。相关研究人员后来将极大值原方法融入理变量方法，得到最佳的变量优化曲线，控制效果较好，但是还没有达到理想的实验精度与简便性；发酵过程的建模质量对经典优化控制的发展产生了很大程度的影响。
3.2 基于非线性系统理论的优化控制
20世纪60年代微分几何方法的提出使非线性系统理论的研究进入了一个新阶段，基于非线性优化控制器的设计稳定性，它在发酵领域的应用日趋广泛与普及。相关研究人员建立了非线性发酵空间模型，利用微分方法设计出来的控制器在发酵过程中展现出优良的控制效应，实现了非线性系统与线性系统的转换，对控制器的结构进行了优化，提高了发酵控制过程的动态性。但数学几何方法对系统的精度要求较高，由于发酵过程的复杂性，该方法不利于保证发酵控制系统的稳定性。
3.3 基于人工智能技术的优化控制
利用计算机科学技术结合人工智能理论对发酵过程进行优化控制成为近几年的发酵过程研究的热点，人工智能技术能突破很多复杂的系统问题，主要包括专家控制、神经网络控制等。利用智能方法对发酵过程进行优化控制，在研究与仿真中呈现出优良的效果。研究人员建立了基于乙醇生产的专家系统，实现了乙醇发酵过程的发酵单元的检测，系统的误差非常小，系统的稳定性也得到了提高。但智能控制方法在模拟活动时仍存在局限性，神经网络控制对于网格结构的确定具有不可控性，因此智能方法交叉成为目前急需研究的发酵控制的技术问题。
4 结束语
发酵过程机理较为复杂，由于没有对发酵过程的先验知识进行全面的认识，“黑箱”模型不能很好的描述及表达整个发酵过程，利用辨识方法对参数的估计也没有起到全面描述的作用；单目标优化的发酵过程优化控制也无法满足发酵过程最优化。我们应充分考虑模型辨识，利用智能理论完善各种机理的混合模型，研究出多目标动态性的优化策略，真正解决微生物发酵过程的优化控制。
参考文献
[1]张嗣良.发酵过程多水平问题及其生物反应器装置技术研究――基于过程参数相关的发酵过程优化与放大技术[J].中国工程科学，2001，8（3）：37-44.
[2]张学工.关于统计学习理论与支持向量机[J].自动化学报，2000，26（1）：32-42.
发酵工程论文篇（7）
中图分类号：TQ922 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0200-02
1 精氨酸简述
精氨酸是一种α氨基酸，具有调节血糖、保护肝脏、增强人体免疫力、延缓衰老、促进功能抗疲劳、促进伤口愈合的独特生理功能。精氨酸的制备方法有发酵法、化学合成法和蛋白质（如明胶）水解物经离子交换分离提取法，目前用发酵法较多，但不是高产酸率的品种。我国的发酵法生产水平更低，故当前国内精氨酸以动物蛋白为原料生产更有经济价值。国外如日本等发达国家基本都采用先进的发酵法，而国内的发酵方法尚处于研究阶段，故此，国内L-精氨酸的生产主要是抽提法。但是抽提法收到原料、环保等限制，具有明显的生产局限性。
2 优化设计
2.1 优化思路
发酵工艺的优化在发酵行业起到很大的作用，尤其是在发酵生产中，它是提高发酵指标的一项非常有用的技术手段。发酵工艺优化各因素之间不是孤立的，而是相互联系的。为了提高发酵生产水平，人们首先考虑的是菌种的选育或基因工程的构建。而实际上，发酵工艺的优化，包括生物反应器中的工程问题，也同样非常重要。发酵环境条件的优化是发酵过程中最基本的要求，也是最重要、最难掌握的技术指标。温度、pH值、溶氧、搅拌转速、氨离子、金属离子、营养物浓度等的优化控制，依据不同的发酵而有所不同。同时，微生物在生长的不同阶段、生产目的代谢产物的不同时期，对环境条件可能会有不同的要求。因此，应该在生物反应器内，使温度、pH值、溶氧、搅拌转速等不断变换，始终为其提供最佳的环境条件，本实验以溶氧和PH为主要内容进行验证。
2.2 检测方法
（1）仪器：722分光光度计，上海保兴生物设备有限公司 07-F28发酵罐30L，BR16012发酵罐70L（2）试剂与溶液：1）混合试剂：8-羟基喹啉5g加双乙酰水溶液2.5ml，用正丙醇定容至100ml；2）溲趸钠溶液：（3/7）mol/l；3）精氨酸标品溶液：先配成1%的精氨酸标准溶液，临用时再稀释100倍。（3）样液的测定：取3根试管，分别吸取样品、精氨酸标品、和蒸馏水各0.5ml，分别加入3.5ml3/7N的氢氧化钠溶液，最后分别加入混合试剂1ml摇匀后，在水浴锅30℃水浴20分钟。用722分光光度计在520nm处检测吸光度。（4）数据处理与计算：精氨酸含量=-×稀释倍数。
3 溶氧控制优化过程与讨论
3.1 第一次实验方案及结论分析
3.1.1 过程控制方案
溶氧控制：发酵罐溶氧控制在15%～25%，当溶氧低于15%后，开始调整转速，每次10r。补料控制：采用流加方式补料，根据溶氧回升情况确定补料起始时间。控制过程中，在发酵周期26h左右，溶氧开始回升，溶氧超过35，开始补料。分20次补完。前十次每小时补料一次，每次100ml；后十次每两小时补料一次，每次100ml。补糖控制：发酵罐初始糖为8%，在培养过程通过测验样来确定补糖时间与补糖量。中间控制残糖为2.5-2.0%。计算补糖量时，以3%目标含量为基准。当残糖过低时，一次性补糖至残糖2.0%。PH控制：接种前调节PH为7.00。培养过程中PH下降过，这时向罐内通氨水控制PH7.00。发酵罐发酵过程中，PH根据OD生长情况调整：
3.1.2 分析与总结
DO回升时间提前，前期补料后溶氧无变化，精氨酸积累高峰48～54h，还原糖浓度偏高时生长情况好于还原糖浓度低时，泡沫难控制，消泡后溶氧下降幅度超过15%。
3.2 第二次实验方案及结论分析
3.2.1 过程控制方案
在实验一的基础上，根据结果，进一步调整过程PH控制方案。
以下为两批次的实验数据（二-三），见表2-3所示。
3.2.2 分析与总结
通过对上面的数据进行分析，更改PH后对精氨酸菌种生长影响不明显，产酸有增快趋势，残糖控制不稳定，波动范围比较大，提高还原糖水平后无不良影响。
4 总结
4.1 工艺优化结论
在PH全过程控制7时，适宜精氨酸发酵，高溶氧控制有利于发酵进行，一次性补料方式相较于多次过程补料方式有利于发酵水平提高。
4.2 实验的不足之处和展望
本课题对不同控制条件下精氨酸发酵过程进行研究，对结果进行分析测定，用于精氨酸发酵放大生产的指导，但实验整体存在着很大的不足。由于时间仓促，实验组数太少，不能完整反应各个条件下的发酵过程。未能对温度等控制参数进行试验验证。未对菌种选育、放大进行研究。没能对不同发酵菌种的影响进行分析验证。显色法检测精氨酸含量，存在一定的误差，对结果分析可能造成偏差。
参考文献
[1]张义萍.L-精氨酸产生菌的选育及其发酵条件的优化[D].江南大学，2006.
发酵工程论文篇（8）
【Abstract】In this paper， three reforms of theory teaching of Fermentation Engineering course majoring in Biological Engineering are introduced. It include teaching contents， teaching methods， and assessment methods. The student’s scores are improved greatly by these reforms.
【Key words】Fermentation Engineering； Theory teaching； Teaching reform
21世纪是生物技术产业高速发展的时代，发酵工程是生物技术的重要组成部分[1]，其应用早已涉及到食品、医药、化工、农业、环保等各行各业。目前，发酵行业生产企业有5000多家，需要大量的发酵工程技术人员，这为生物工程专业的学生就业提供了大量的机会。然而，发酵工程是一门应用性非常强的课程，学生在学习过程中对发酵的过程控制、发酵设备及相关生产设备结构等非常难理解，而我校由于各种条件的限制使得学生无法在学习理论的同时进入发酵公司进行实践学习，因此，如何将理论与实践相结合，让学生尽可能的掌握和理解产品的发酵过程显得非常重要。通过多年的教学实践，我院教师对发酵工程课程的教学体系进行不断的改革与完善，现已取得较好的教学效果。
1 调整教学内容，优化课程体系
1.1 选择合适的教材和参考书
根据校区课程设置及安排，发酵工程课安排在3年级下学期，40学时，其中理论36学时。为了让学生能在较短少的课时中更好地了解产品的发酵过程，我们选择曹军卫、马辉文、张甲耀编著的，由科学出版社出版的的21世纪高等院校教材《微生物工程》作为教材[2]。该教材简明、系统，按照发酵产品的生产过程进行编排，全书分为4部分：原理、下游工程、设备、举例，使学生能更系统的学习不同产品的发酵生产过程及提取过程、设备的结构等知识。同时还向学生推荐李艳主编的《发酵工程原理与技术》等参考书及一些相关网站，让学生自行参考学习，丰富自己的知识。
1.2 教学内容的调整
为了让学生更好地进行理论学习，教学内容按以下程序进行：
（1）在第一堂课介绍发酵工程的就业前景、发酵工程的应用，引起学生的兴趣，然后讲讲发酵的一般过程：菌种―种子罐―发酵罐―分离提取―精制―包装，让学生对发酵过程有一个大概的了解，方便后面内容的学习。
（2）按照发酵的过程进行各章节的学习。先讲上游部分：即菌种怎么来的？怎样保藏？要进行发酵生产，首先要菌种，应该怎样获得菌种？有了菌种，菌种又非常容易发生变异，该怎么保存？再讲中游部分：怎样进行发酵控制？需要控制哪些参数？随后讲下游部分：即怎样进行产物的提取？接着讲设备部分：发酵在什么容器里进行？需要什么辅助设备？在产品的发酵过程中需要很多设备，如发酵设备、空气除菌设备、产品纯化设备等。最后结合前面的理论讲两个实例：抗生素、啤酒的完整发酵工艺。抗生素、啤酒在生活中非常多见，它们是怎么来的？结合前面讲的理论知识，进行再一次梳理。通过这两个实例的学习，同学们可以自行学习其他产品的发酵过程。
2 教学方法与手段的改革
随着科技的进步，教学手段也发生巨大的变化，早已从以前的板书教学步入了多媒体教学时代。我校也采用多媒体教学，多媒体教学有其巨大的优势，信息量大，直观，但也可能会造成讲授速度太快，学生难以接受的情况。因此，为了最大化多媒体教学的优势，在教学方法上还需进行改进：
（1）对重点、难点内容要反复强调。在教学过程中，重点、难点要讲慢点，讲完一章后复习一下，课后留点复习题，方便学生进行复习。课前可以适当提问，可以是上节课的重点内容，也可以上本次课的启发式问题。
（2）多举实例。对难点内容，可采用多举例子的方法进行，可以是珠海某个公司的，也可以是网上搜的，最好是大家比较熟悉的公司。比如讲到空气除菌流程，同学们没有见过自然很难理解，我们就结合周边一饲料添加剂发酵生产公司的空气除菌情况进行讲解。
（3）多引用图片资料。多展示一些在发酵公司拍的照片，让学生切实体会一下公司的生产情况。当然，如果有条件，可以安排学生到发酵公司去参观。
（4）适当增加视听材料。购买一些光碟展示发酵产品的生产过程，让学生通过良好的视听材料进行学习，提高兴趣。
（5）提高学生的学习主动性。为了让学习加入到主动学习过程中来，可课前布置一个与本课程密切相关的作业，让学生进行分组，分别利用课余时间查找一些资料，做出PPT，最后进行课堂交流。比如：课前布置一个作业，淀粉酶的来源、作用、发酵用菌种、发酵过程分别是什么？让学生分为4组，每组选择一个问题进行查阅资料、总结、做出PPT，利用一次课堂时间进行现场交流。通过这种方式既锻炼了学生，又可以促使学生进行主动学习，提高兴趣。
3 考核方式的改革
课程考核是教学过程中的一个重要环节，既可以检验学生的学习效果，又可以衡量教师的教学效果。因此，选择一个合适的考核方案非常重要。在课程考核中，我们既注重学生对知识要点的掌握，也注重学生自主学习能力的培养。基于本校发酵工程课程的安排，采用以下考核方式进行：平时分占20%，可以结合学生查资料作报告情况、出勤情况、课堂回答问题情况给予打分；期末考试笔试成绩占80%，给出最终期末成绩。
4 教学改革实践结果
本课程以本校区2011级生物工程学生为非教改组，2012级生物工程专业学生为教改实践组，通过比较两组学生的期末考试成绩，并对各考核指标进行对比。对比结果见表1、表2：
从表1可以看出，学生的期末成绩非教改组的高分（≥90分）和低分者（
发酵工程论文篇（9）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0140-02
生物技术是当前世界最前沿的科学技术，目前正以前所未有的深度和广度迅速发展。发酵工程在生物技术中扮演着产业化的关键角色。生物技术的迅速发展对科学技术人才的培养提出了更高的要求，需要具有扎实的理论基础、又有一定的实践技能的高素质人才。《发酵工程》生物工程和生物技术专业的一门核心课，在专业课程体系中起着承上启下的作用，其教学体系的合理编排和设置对生物工程专业的人才培养起着至关重要的作用。我们仅就14年来的《发酵工程》授课实践，结合其他兄弟院校的教学经验谈谈感悟。
1 精选教学内容，整合课程体系
1.1 精选教学内容
河南科技学院（后简称我校）生物工程专业的《发酵工程》课程是在修完微生物学、生物化学和化工原理等课程之后，本科三年级第一学期开设，与《生物分离工程》、《生化工程》和《生物工程设备》同期开设，《酶制剂》、《酒类工艺学》和《生物制药》等专业课程在其后开设。生物工程各专业核心课程之间的知识具有较高关联性，教学过程中避免与其它课程交叉重复。我校每四年进行一次本科培养方案的修订，在参与的制定2005年、2009年和2013年新修订的教学大纲中，《发酵工程》课程的课时由72学时不断被压缩为现在的48学时。如何在有限的课时内使学生掌握发酵工程最基本的内容，提高他们在实践中分析问题、解决问题的能力，并为今后的发展打下坚实的基础，是《发酵工程》教师需要认真思考的问题。我们的《发酵工程》授课内容提炼为：以发酵工业过程共性环节为主线，按照发酵工艺过程串联为菌种―培养基―种子扩培―发酵过程控制一条主线。发酵工程的教学中还应对发酵企业经济效益的评价方法和体系进行分析和阐述；同时经济学的知识和理论体系比较宽泛，只需结合发酵工厂的实际有选择地讲授，做到重点突出，详略得当。
基于此将发酵工程教学内容从章节编排上为：绪论（2学时），工业微生物（4学时），微生物发酵机理（4学时），发酵工业原料及其处理（2学时），发酵工程的灭菌于空气除菌（4学时），发酵设备与反应器（4学时），发酵工艺控制（4学时），工业发酵染菌的防治（2学时），现代生物技术在发酵工业中的应用（4学时），发酵经济学（2学时）。
1.2 恰当处理与其他课程间的关系
生物工程各专业核心课程之间的知识具有较高关联性， 因此在课堂教学中采用关联教学法，避免与其他课程交叉重复。将不同学科、不同章节的知识点进行关联，同时注意突出本课程的重点内容，发酵工业菌种的生理生化特征、培养基的分类与制备、常用的无菌技术等知识在微生物学中已经详细学习，《发酵工程》中仅作为对知识的回顾；在讲解发酵产品的原理时候，紧密与生物化学知识点相结合；对于种子扩大培养、发酵过程控制以及发酵产品原理与技术应用等内容做深入的讲解，形成由点及线到面，逐步构建起工业生物技术的立体知识网络。突显《发酵工程》在专业课程体系的承上启下作用。
2 优化教学方法
利用多媒体技术与网络教学资源，同时在课堂上要适时、适当地运用板书，肢体语言等方式进行讲授。媒体技术的应用，为教学带来了活力，它提供了视觉、听觉等多器官刺激，使抽象的内容具体化、直观化，不仅能活跃课堂气氛，也在一定程度上提高了学生的学习效率。但是，多媒体课件只能是辅助教学手段，绝不可多用、滥用甚至完全依赖于它。在课堂中，起主导作用的仍是教师，教师适当地运用板书，肢体语言等方式，才能达到更好的教学效果，而PPT文件应该只起到类似以前挂图的作用，如若全部用PPT文件讲课，教学效果不好。
教师在讲述中要尽量把生产生活中与发酵有关的实例引人课堂中进行剖析，引导学生自主思考，要善于将书本基本原理与实际应用有机结合起来，从而加深对理论知识的理解，提高学生发现问题、解决问题的能力，促使学生自觉地扮演好学习主体的角色。这样做即可活跃课堂气氛、激发学生的学习兴趣，又能加深学生对理论和概念及其应用的深刻理解。在教学环节中，穿插大型发酵企业的产品生产和技术开发以及发展方向，使学生了解该行业的发展现状和趋势，为自己将来的出路早作打算。
3 加强教师队伍
发酵工程具有很强的实践性和应用性，其对授课教师的要求也很高。发酵产品由实验室―中试―生产逐级放大的过程中，不是按比例放大而是比拟放大，过程出现的问题很多时候需要实践经验指导。多数主讲发酵工程课程教师虽已获得博士学位，具备知识新、理论强的优势，但缺乏实际生产经验，讲课内容枯燥空洞，教学效果不理想。教师是课程建设的主要执行者，建设一支优秀的课程教学团队尤为重要。我校采用“请进来，走出去”的方法，加强学校教师与企业发酵技术人员的交流互动。“走出去“就是学校要求35岁以下教师必须到相关企业进行轮岗锻炼一年。“请进来”就是请企业经验丰富的技术人员来授课，我校生物工程专业设有“华兰班”，华兰生物定期派生产一线的专家讲课，生物工程专业所有学生均可听课。学校出台有利政策鼓励教师与企业合作，发酵工程教师教学、科研能得到了提高。
4 强化实践教学
实践教学与理论教学相互联系相互支撑，是高等学校教学工作的重要组成部分，对提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力有着特殊作用。我们的发酵工程课程实践教学由课程实验、课程实习和生产实习三部分组成。课程实验用于强化学生的基础知识和基本操作能力，课程实习；课程实习用于增强学生的综合和设计能力，生产实习用于培养学生的工程实践能。
4.1 做好基础实验，掌握基本实验技能
结合教材内容和教学目标，开设发酵工程的基础实验，如发酵罐的灭菌与接种等操作、发酵污染的检测与判断等，共16学时课程实验。通过规范的实验操作，使学生掌握发酵工程的基本实验技术和主要产品的工艺流程。
4.2 开展综合和设计性实验，提高学生创新能力
在课程的实习周，首先带领学生到相关的发酵工程参观学习，要求学生了解所参观企业发酵产品的生产工艺流程和主要仪器设备；理解生产过程中的原料处理、菌种生产、空气除菌和下游提取等单元操作方法；学会观察生产过程中各发酵参数的变化，并掌握相应的调节措施。然后，让学生自行设计实验，带领学生到我院发酵工程中试车间进行模拟实验。通过综合实验， 提升学生对基础知识和基本技能的应用能力； 再后， 通过设计型实验， 初步培养学生的科学研究和创新能力。为了进一步系统培养学生实践技能，我校生物工程专业在第7学期（上）开设了64学时生物工程大实验，开设工艺综合大实验课，第8学期学生自行选择到我们已建立的校企联合理事会单位进行为期两个月的生产实习。近年来，我院与河南宋河酒业股份有限公司、焦作健康元、新乡华兰生物工程股份有限公司和郑州航空港台湾科技园等20多个大型企业合作，成立了校企联合理事会，开设“校企合作论坛”，每年召开相关企业参加的教学指导委员会年会，采用“校企联合培养”模式，推进教学改革，增强了学生创新创业能力。
通过上述措施，克服了由于专业课时相对减少给发酵工程课程带来的不利影响，课堂气氛活跃，学生学习的热情和积极性提高，教学效果较好。发酵工程发展迅速，新的工艺和流程、新的发酵产品层出不穷，促使发酵工程教学的不断完善与进步。要跟上行业发展的步伐，除改进教学内容与教学方法外，教师本身也要不断学习，提高课程的前瞻性，使学生不仅学习知识，更要树立科研素质，建立并提高分析问题和解决问题的能力。
参考文献
[1] 纪蓓，崔志芳，王冬梅，等.《发酵工程》教学改革与实践[J].新课程研究， 2012，207（12）：103-105.
[2] 潘懋元，车如山.做强地方本科院校―地方本科院校的定位与特征研究[J].中国高教研究，2009（12）：15-18.
[3] 陈叶福，肖冬光，陈宁，等.对发酵工程课程教学的几点思考[J].中国轻工教育，2010（2）：64-65.
发酵工程论文篇（10）
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0184-01
21世纪是生命科学和生物技术时代。生命科学和生物技术的持续创新和重大突破，是新世纪科学技术发展的重要标志，而发酵技术是生物技术的一个重要组成部分。这就决定了《发酵技术》是一门具有发展性和前沿性的学科，作为一项在原理和技术上均采用当今最先进的科技发展起来的生产手段，其涉猎的范围几乎遍及医药、工业、农业、化学、环境、能源等各个方面。怎样使发酵技术的教学适合时展的需要，培养合格的从事发酵技术生产的高技术人才，就成为了一项至关重要的问题。针对这种情况，教师着手从教学内容、教学方法、评价方法等三个方面对《发酵技术》这门重要课程进行了相关的改革[1]，并已经取得了一些有益进展，现具体分析如下。
1 教学内容方面的改革
1.1 理实一体化
为了提高学生的实践操作能力，适应高职教育的发展趋势，教师在教学过程中着重于理论与实践的结合，理论为基石，深浅适度、已够用为度。教学内容以体现理论知识点为目的进行设计，用实践的任务来驱动理论知识的学习，通过实际使学生在操作过程中能够对理论知识有一个循序渐进的认识过程，自己领悟其中要点，从而构建自身的理论知识体系，进一步指导实践。
1.2 特色教学内容体系的建设
为实现理实一体化教学，在教学过程中应加强教学的内容的合理化和内容的优化。实践教学内容的设计尽量以生产实际为导向，以工作任务为目标。
而且，在教学过程中必须遵循“学生为主体，教师为主导”的原则，以注重培养学生的主体意识和参与能力，引导学生学会学习，即以“学生为主体”。同时，注重与其它学科领域的联系，让学生对该课程有一个充分的了解。而在教学过程中，教师起到辅助作用，利用生动、鲜明的例子引导学生们主动了解课程的主要内容，即“教师为主导”[2]。例如，在绪论的学习中，教师以是生产实例引导学生领会发酵技术在生物技术领域中的重要地位；发酵技术发展的历史、现状和发展前景，以及在经济发展中的地位；主要的工业产品、研究的热点与难点等。这样既能调动学生对该门课程的学习兴趣，也能使学生学会构建自身知识体系，更加有利于对后续内容深入理解。
1.3 保证教学内容的前沿性
随着生物技术产业不断、迅速的发展，发酵技术的新技术、新的产品也在不断出现。为了保证学生就业后对于行业的适应性，对课程内容的更新和改革是必要的。该校以赵雪梅编著的《发酵技术》教材为主，同时参考熊宗贵编著《发酵工艺原理》，陈坚等编著《发酵工程实验技术》等其他的辅助资料，对教学内容随时加以补充和更新。在讲授基本知识的同时，给学生补充发酵技术方面的最新资讯，包括发酵技术的科学动态、一些新技术和新方法等。使发酵技术授课内容跟上科技发展，同时使学生提高学习兴趣并认识到发酵技术是一门随着时代脉搏跳动的新学科。
2 教学方法和教学手段方面的创新
2.1 以多媒体教学为主的综合授课
传统的教学手段主要依靠板书，帮助学生对所学内容进行归类和总结。而对于发酵技术来讲，板书教学的优点是用时长，能够让学生紧跟教师的教学思维，在教师板书的同时给学生充分的机会去思考、领会教学内容。然而，板书教学的缺点在于信息量有限，而在有限的时间和空间下教师无法做到大量信息的呈现，且对于一些工艺流程方面的知识难以表达。
所以，教师在课堂教学实践中，以多媒体教学为主，同时综合传统教学方法的优点进行综合授课[3]。众所周知，多媒体教学的优点是信息量大，能够充分地利用图像、声音、色彩和动画等多媒体技术，使得整个教学过程图文并茂、生动形象具体。但它也有着一定的局限性，即教学节奏快，不利于学生对所学知识的消化吸收，容易造成学生课堂学习囫囵吞枣。因此，在发酵技术的教学过程中，还需要有传统教学方法相互融合，才可以进一步提高教学效果。
2.2 构建实践平台
《发酵技术》课程是一门实践性非常强的学科。因此，在教学环节中有针对性地设置一些能够为学生提供实践机会的平台是极其必要的[4]。例如，在生活中常见的面包、啤酒、酸奶等发酵产品的相关学习中，可以设置简易的设备模型，或者利用计算机系统设计出模拟的系统让学生进行实践操作。而且，在工业生产菌种筛选的这一章中，也可以实际带领学生到校园的操场上去取土样，并进行实践练习，使学生产生更直观的理解和记忆。一方面有助于提高学生的学习兴趣，一方面加剧深化理实一体化教学，进一步提升了教学效果。
3 评价方法的完善
教学评价是完整的教学过程中不可或缺的环节，既能够检验教学计划的实施效果，又能够判断学生学习效果好坏。然而，传统的评价方法只是单一的以笔试成绩作为最终评分标准，过于注重理论知识，常常培养出高分低能的书呆子。因此，我们将本课程的评价方法进行了改革，主要分为理论知识和实践技能两个方面。
3.1 理论知识评价
包括过程性评价和期末考试两种方法，即包括学生出勤、课堂表现、平时作业、实验报告等的过程性评价；以及占总成绩55%的闭卷方式期末理论知识考试。
3.2 项目技能评价
实项目技能的评价即针对实践平台中每次任务的完成情况进行的评价，首先，教师根据学生操作时的熟练程度、实验的准确性进行评分；而小组成员之间也会有相关的评价。
4 结语
总之，《发酵技术》作为生物工程专业一门理论性严密、实践性极强的课程，其教学的改革无疑是一项艰巨的系统工程。我们通过改革教学内容、教学方法和评价机制的改革，初步改善了教学效果，提高了学生能力的培养。然而，全方位的教学改革和规划需要教师不断努力，融合新思想、学习新技术，并在教学工作中不断总结、发现、创新才能够逐步实现。
参考文献
[1] 司克辉.优良乳酸菌菌株在凝固型酸奶中的生产应用[J].农业科技与信息，2011（10）.
