《发酵工艺与设备实验》课程的发展与改革

吴海珍 余永强 周世水 吴振强

摘要：生物工业不断地发展，应用到的工艺与设备也随着不断改进，高校相应专业的实践课程《发酵工艺与设备实验》的内容、授课方法也必须与时俱进。文中针对华南理工大学《发酵工艺与设备实验》课程的开设、改革过程及教学内容进行了介绍及分析。

关键词：发酵工艺与设备实验；实践；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）24-0065-02

一、前言

随着社会的进步、科学的发展，发酵工业已经从过去简单的生产酒精类饮料、醋酸和发酵面包发展到今天，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的多学科工程[1]。现代发酵工程是现代生物技术的一个重要组成部分，《发酵工艺与设备》是生物工程、食品科学工程等工科专业的主干课程，随着技术及科学的发展，课程也必须紧随时代的步伐，不断地改进。实践教学体系是工科教学的重要组成部分，也是培养具有创新精神和实践活动的高素质应用型人才的重要环节[2]。因此对应于科学及技术的发展，多方位培养人才的需求，从2012年开始，我院整合了以前的发酵工艺实验、生物工程设备实验，增加了新的内容，为生物工程的大三学生开设了2个學分，连续2周的《发酵工艺与设备实验》本科实践课程。

二、课程的历史及发展

发酵工程的基本内容和目标是借助于微生物进行产品开发或环境改造，解决的是生物技术产业化进程中的关键问题，涉及解决人类所面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等重大问题，为人类社会带来巨大经济和社会效应，被誉为工业生物技术的核心，发酵工程涉及的生产部门有食品工业、农产品加工、酒精及饮料酒工业、氨基酸工业、有机酸工业、医药工业、工农业废物、废水的处理及增值[1]。我校的发酵工程专业办学历史较长，有着良好的底蕴，但随着社会的发展，专业的拓展，不断赋予其新的内容，如何建设符合我国发酵工业发展的专业人才培养一直是各高等院校普遍关注的问题。作为工科专业，工程素质教育一直是该专业的重点，发酵工艺及设备课程作为该专业工程素质培养核心课程已得到广泛共识[3]。我院在生物工程专业的本科生培养上一直跟随时代的发展不断进行改进，针对发酵工程所用到的工艺及设备，在80年代到90年代，我们分别开设了发酵工艺、发酵设备两门课程，并同时开设了实验课。随着社会发展、技术的进步及设备的更替，发酵工业所涉及行业越来越广泛，人才培养既需要素质培养也需要因材施教的个性培养，从2012年开始，我们把两门课的实验进行整合及改进，开设了设计性的、综合性的实践课程《发酵工艺与设备实验》。

三、课程的主要内容及安排

我们最初开设的发酵工艺实验是氨基酸发酵及分离提取，发酵设备实验主要是发酵罐的基本操作及参数测定的验证性实验，我们对课程进行了整合后，开设了2个学分的连续2周的《发酵工艺与设备实验》课程。该实验课程一共由4位老师任课，实验内容涉及面广，实验过程综合利用了老师的科研平台、本科实验教学中心平台的场地及设备。实验内容主要分三大部分：

第一部分，发酵罐的基本操作及熟悉，包括：（1）过滤系统过滤效率的了解及测定；（2）恒温循环系统的节能调节；（3）好氧发酵罐的溶氧特性测定。

第二部分，生物产品的发酵，包括：（1）酒类发酵：果酒发酵、黄酒发酵及米酒发酵；（3）酒精的连续发酵；（4）酵母的高密度培养；（5）红曲的固体发酵及液体发酵。

第三部分，产物分析、下游分离提取部分，包括：（1）离子交换与结晶；（2）塔氏精馏；（3）喷雾干燥；（3）旋转蒸发浓缩；（4）柱层析分离提取；（4）气相色谱分析产物；（5）液相色谱分析产物；（5）冷冻干燥等。

课程第一部分是发酵罐基本部件的操作及熟悉，是每一个学生都必须操作及熟悉的内容。第二部分的生物产品发酵，学生可以根据自己的兴趣爱好选取实验，并根据自己选取的实验题目进行实验设计，在老师的指导下完善实验设计并进行实验操作。第三部分的产物分析及分离提取，是学生根据自己所做的实验，选取合适的分析方法及分析仪器、合适的分离提取设备。整个实验过程，任课老师全程指导，引导学生对实验的科学设计、指导学生对设备的正确实用，规范学生实验操作的过程及行为。

通过上述三大部分的实验，学生亲自操作了发酵罐，对发酵罐的基本结构及性能有了实操的认知；参与了发酵工艺过程的参数检测及控制、发酵产物的分离提取，在学习中实践，在实践中学习，过程中理论及实验能力都得到提升。该课程，学生可以根据自己的兴趣选做实验，在实践中设计出自己的实验方案，并亲自动手去验证自己的实验假设，将所学的知识进行了实际应用。发展了学生的独立思考和独立判断的能力，提高了学生的实际操作能力，加深了对所学专业的基础理论的理解，培养了学生进行科学研究、分析问题、解决问题的能力，鼓励学生创新，提高了学生的综合素质。

四、结语

在科学技术迅速发展的今天，如何紧随本学科领域的发展现状和趋势，保证教学内容的先进性、前沿性和科学性，是高等教育所要面对及解决的共性问题。在培养人才方面，既要扎实学科的基础知识，又要紧跟先进的技术及设备，并且兼顾学生的兴趣爱好，各展所长。因而在实验教学方面，通过完善综合型课程培养体系，开设综合性、个性化实验，鼓励与培养学生创新，全面提高学生的实践动手能力和创新能力，培养出更多既具有雄厚专业理论基础，又具有较强专业技能和高素质的应用型人才。

参考文献：

[1]陶兴无.发酵工艺与设备[M].北京：化学工业出版社，2015.

[2]孙美玲，黄朝汤，刘齐，刘静.《发酵工艺与设备》课程教学改革模式的探讨与实践[J].教育教学论坛，2018，（20）：134-135.

[3]张梁，丁重阳，石贵阳.发酵工艺及设备课程教学改革与实践[J].漳州职业技术学院学报，2007，9（4）：83-84.