《發酵工藝與設備實驗》課程的發展與改革

吳海珍 余永強 周世水 吳振強

摘要：生物工業不斷地發展，應用到的工藝與設備也隨著不斷改進，高校相應專業的實踐課程《發酵工藝與設備實驗》的內容、授課方法也必須與時俱進。文中針對華南理工大學《發酵工藝與設備實驗》課程的開設、改革過程及教學內容進行了介紹及分析。

關鍵詞：發酵工藝與設備實驗；實踐；改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）24-0065-02

一、前言

隨著社會的進步、科學的發展，發酵工業已經從過去簡單的生產酒精類飲料、醋酸和發酵面包發展到今天，成為一個包括了微生物學、化學工程、基因工程、細胞工程、機械工程和計算機軟硬件工程的多學科工程[1]。現代發酵工程是現代生物技術的一個重要組成部分，《發酵工藝與設備》是生物工程、食品科學工程等工科專業的主干課程，隨著技術及科學的發展，課程也必須緊隨時代的步伐，不斷地改進。實踐教學體系是工科教學的重要組成部分，也是培養具有創新精神和實踐活動的高素質應用型人才的重要環節[2]。因此對應于科學及技術的發展，多方位培養人才的需求，從2012年開始，我院整合了以前的發酵工藝實驗、生物工程設備實驗，增加了新的內容，為生物工程的大三學生開設了2個學分，連續2周的《發酵工藝與設備實驗》本科實踐課程。

二、課程的歷史及發展

發酵工程的基本內容和目標是借助于微生物進行產品開發或環境改造，解決的是生物技術產業化進程中的關鍵問題，涉及解決人類所面臨的食品與營養、健康與環境、資源與能源等重大問題，為人類社會帶來巨大經濟和社會效應，被譽為工業生物技術的核心，發酵工程涉及的生產部門有食品工業、農產品加工、酒精及飲料酒工業、氨基酸工業、有機酸工業、醫藥工業、工農業廢物、廢水的處理及增值[1]。我校的發酵工程專業辦學歷史較長，有著良好的底蘊，但隨著社會的發展，專業的拓展，不斷賦予其新的內容，如何建設符合我國發酵工業發展的專業人才培養一直是各高等院校普遍關注的問題。作為工科專業，工程素質教育一直是該專業的重點，發酵工藝及設備課程作為該專業工程素質培養核心課程已得到廣泛共識[3]。我院在生物工程專業的本科生培養上一直跟隨時代的發展不斷進行改進，針對發酵工程所用到的工藝及設備，在80年代到90年代，我們分別開設了發酵工藝、發酵設備兩門課程，并同時開設了實驗課。隨著社會發展、技術的進步及設備的更替，發酵工業所涉及行業越來越廣泛，人才培養既需要素質培養也需要因材施教的個性培養，從2012年開始，我們把兩門課的實驗進行整合及改進，開設了設計性的、綜合性的實踐課程《發酵工藝與設備實驗》。

三、課程的主要內容及安排

我們最初開設的發酵工藝實驗是氨基酸發酵及分離提取，發酵設備實驗主要是發酵罐的基本操作及參數測定的驗證性實驗，我們對課程進行了整合后，開設了2個學分的連續2周的《發酵工藝與設備實驗》課程。該實驗課程一共由4位老師任課，實驗內容涉及面廣，實驗過程綜合利用了老師的科研平臺、本科實驗教學中心平臺的場地及設備。實驗內容主要分三大部分：

第一部分，發酵罐的基本操作及熟悉，包括：（1）過濾系統過濾效率的了解及測定；（2）恒溫循環系統的節能調節；（3）好氧發酵罐的溶氧特性測定。

第二部分，生物產品的發酵，包括：（1）酒類發酵：果酒發酵、黃酒發酵及米酒發酵；（3）酒精的連續發酵；（4）酵母的高密度培養；（5）紅曲的固體發酵及液體發酵。

第三部分，產物分析、下游分離提取部分，包括：（1）離子交換與結晶；（2）塔氏精餾；（3）噴霧干燥；（3）旋轉蒸發濃縮；（4）柱層析分離提??；（4）氣相色譜分析產物；（5）液相色譜分析產物；（5）冷凍干燥等。

課程第一部分是發酵罐基本部件的操作及熟悉，是每一個學生都必須操作及熟悉的內容。第二部分的生物產品發酵，學生可以根據自己的興趣愛好選取實驗，并根據自己選取的實驗題目進行實驗設計，在老師的指導下完善實驗設計并進行實驗操作。第三部分的產物分析及分離提取，是學生根據自己所做的實驗，選取合適的分析方法及分析儀器、合適的分離提取設備。整個實驗過程，任課老師全程指導，引導學生對實驗的科學設計、指導學生對設備的正確實用，規范學生實驗操作的過程及行為。

通過上述三大部分的實驗，學生親自操作了發酵罐，對發酵罐的基本結構及性能有了實操的認知；參與了發酵工藝過程的參數檢測及控制、發酵產物的分離提取，在學習中實踐，在實踐中學習，過程中理論及實驗能力都得到提升。該課程，學生可以根據自己的興趣選做實驗，在實踐中設計出自己的實驗方案，并親自動手去驗證自己的實驗假設，將所學的知識進行了實際應用。發展了學生的獨立思考和獨立判斷的能力，提高了學生的實際操作能力，加深了對所學專業的基礎理論的理解，培養了學生進行科學研究、分析問題、解決問題的能力，鼓勵學生創新，提高了學生的綜合素質。

四、結語

在科學技術迅速發展的今天，如何緊隨本學科領域的發展現狀和趨勢，保證教學內容的先進性、前沿性和科學性，是高等教育所要面對及解決的共性問題。在培養人才方面，既要扎實學科的基礎知識，又要緊跟先進的技術及設備，并且兼顧學生的興趣愛好，各展所長。因而在實驗教學方面，通過完善綜合型課程培養體系，開設綜合性、個性化實驗，鼓勵與培養學生創新，全面提高學生的實踐動手能力和創新能力，培養出更多既具有雄厚專業理論基礎，又具有較強專業技能和高素質的應用型人才。

參考文獻：

[1]陶興無.發酵工藝與設備[M].北京：化學工業出版社，2015.

[2]孫美玲，黃朝湯，劉齊，劉靜.《發酵工藝與設備》課程教學改革模式的探討與實踐[J].教育教學論壇，2018，（20）：134-135.

[3]張梁，丁重陽，石貴陽.發酵工藝及設備課程教學改革與實踐[J].漳州職業技術學院學報，2007，9（4）：83-84.