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谷氨酸发酵与分离技术实验课程教学大纲课程编号10021792课程名称谷氨酸发酵与分离技术课程属性必修课开课学期第6学期适用专业生物工程开课部门化学与生物工程学院课程简介谷氨酸发酵是探讨谷氨酸发酵的实验课程通过本实验课程,使学生综合运用已学过的微生物学、生物化学、化工原理、发酵工程、发酵分析等基础知识学会发酵工业菌种制备工艺以及发酵过程的质量控制,进一步优化与解决谷氨酸发酵生产中的具体问题通过本课程的学习,使学生能独立应用物理的和化学的分析方法,对谷氨酸发酵中有关的原料、半成品和成品进行分析测定,同时初步培养科学研究能力了解新型的、现代化的分析仪器应用到谷氨酸发酵以及分离提取的发展方向基本要求要求学生对必须掌握的基本操作达到正确、熟练灵活运用的程度能正确运用并选择合适的分离提纯和分离鉴定的方法,能初步解决实验中碰到的问题教学过程中要求学生进行预习,认真操作,记录结果,分析讨论,并书写实验报告
一、实验项目设置及学时分配二实验内容及教学要求实验项目1谷氨酸发酵一级种子的制备
1、教学内容制备谷氨酸发酵的一级种子
2、教学目标1了解一级种子制备的原理2熟悉一级种子培养基的组成原理3掌握一级种子制备的流程实验项目2谷氨酸发酵二级种子的制备
1、教学内容制备谷氨酸发酵的所需的二级种子
2、教学目标1了解二级种子制备的原理2熟悉二级种子培养基的组成原理3掌握二级种子制备的流程实验项目3:谷氨酸发酵培养基的制备及接种
1、教学内容制备谷氨酸发酵培养基,以及谷氨酸菌种的接种
2、教学目标1了解谷氨酸发酵培养基配制的基本原理2熟悉发酵培养基的灭菌过程3掌握发酵罐的基本操作及谷氨酸菌种的接种实验项目4:谷氨酸发酵过程的控制及参数检测
1、教学内容控制谷氨酸发酵过程,以及进行发酵过程的布料和谷氨酸等参数的检测
2、教学目标1了解谷氨酸代谢控制的基本原理2熟悉谷氨酸调控的参数3掌握谷氨酸发酵的控制过程实验项目5:离子交换法提取谷氨酸
1、教学内容将商品树脂723经过预处理使其成为H型,装柱后将谷氨酸发酵液加到柱上,控制好流速30滴/min、6-8床体积流出液用500ml烧杯收集,达到100ml后不断用荀三酮显色剂检验,有紫红色时停止上柱,量出流出液体积残留的发酵液用水置换出用于再上柱洗脱前先用水反洗以排除树脂中残留的杂质,同时疏松树脂;再用40nli70C的热去离子水反洗待树脂自由沉降,液面高于床层2-4cm用5%Na0H正洗脱,控制流速约15滴/min洗脱时,不断用荀三酮测试流出液,并用PH试纸测试pH变化有谷氨酸流出时即开始收集每2ml收集液换一支试管至pH
1.0o当pH达到
2.5-
3.2时谷氨酸含量最高随后收集pH
8.0-
10.0流分为碱尾液洗脱完毕,用热蒸僧水正洗离子交换柱至PH9后,再反洗至中性,降液面,用5%HC1正洗,使树脂再生测试各管收集液pH检测谷氨酸浓度,画出洗脱曲线将有谷氨酸的各试管内液体合并,计量体积及浓度与上柱稀发酵液量比较看是否达到浓缩目的
2、教学目标1了解谷氨酸的提取原理和方法;2熟悉新树脂的预处理方法及再生方法;3掌握动态离子交换的基本操作三考核方式及要求考查,平时成绩占40%实验报告成绩占60%实验总成绩=平时成绩*40%+实验报告成绩*60%
四、主要仪器设备及实验材料五教材及参考书
1、陈宁主编,氨基酸工艺学,北京中国轻工业出版社,
20072、史仲平,潘丰主编,发酵过程解析、控制与检测技术,北京化学工业出版社,
20103、辛秀兰主编,生物分离与纯化技术,北京科学出版社,2008
六、教改说明及其他实验要求
1、预习为了提高独立分析和解决问题的能力,实验前必须认真预习,书写预习提纲,熟悉整个实验的原理,操作步骤的意义
2、实验先通过老师的介绍,了解实验步骤和注意事项,了解主要仪器的使用方法,然后按实验要求认真操作,并把观察到的现象、实验结果和数据如实、及时记录在记录本上
3、报告实验完毕后,对所有结果进行整理、分析和说明,实事求是地写出实验报告,在下次实验时由每组组长收齐后交给老师
4、整洁环境和仪器的清洁整齐是做好实验的基本条件实验台面必须保持整洁;公用试剂用完后立即盖好放回原处;每次实验告一段落,每组同学都要将所使用的试剂药品排放整齐,仪器洗净倒置放好,实验台面抹干净,经老师许可后,方可离开实验室
5、安全实验操作时,对一些有毒和有腐蚀性的药品和试剂应特别注意,千万不可与皮肤直接接触;实验室内严禁吸烟;遇有火险,先切断电源,再用灭火器灭火实验室内一切物品,未经老师同意,严禁携出项目编号实验项目名称实验类型开出要求学时分配谷氨酸一级种子的制备验证必做3谷氨酸二级种子的制备验证必做3谷氨酸发酵培养基的制备及接种验证必做3谷氨酸发酵过程的控制及参数检测综合必做5离子交换法提取谷氨酸验证性必做14学时总计28项目编号实验项目名称主要仪器设备及台套数实验材料备注谷氨酸一级种子的制备摇床2灭菌锅2超净工作台3干燥箱1谷氨酸棒杆菌葡萄糖尿素硫酸镁磷酸氢二钾玉米浆硫酸亚铁硫酸镒试管三角瓶谷氨酸二级种子的制备摇床2灭菌锅2超净工作台3干燥箱1葡萄糖尿素磷酸氢—钾糖蜜硫酸镁消泡剂试管三角瓶谷氨酸发酵培养基的制备及接种发酵罐4蒸汽发生器4空气压缩机4葡萄糖;硫酸镁;磷酸氢—钾;糖蜜•硫酸镒;硫酸亚铁;氢氧化钾;玉米粉;消泡剂;尿素•试管三角瓶谷氨酸发酵过程的控制及参数检测发酵罐4分光光度计4冰箱2荀二酮DNS试剂葡萄糖;谷氨酸;盐酸;氢氧化钠离子交换法提取谷氨酸离子交换柱
1.5x40cm、分部收集器、铁架台、水浴锅、量筒、止水夹、离心机、小烧杯等732H树脂、谷氨酸发酵液、荀三酮溶液、4%NaOH5%HCkpH试纸。