《专业综合实验AI》教学大纲 适用对象：生物技术专业四年制本科 计划学时：48学时 甘肃农业大学生命科学技术学院 2015.8 0
0 《专业综合实验 AII》教学大纲 适用对象：生物技术专业四年制本科 计划学时：48 学时 甘肃农业大学生命科学技术学院 2015.8
《专业综合实验AⅡ》教学大纲 课程代码030578实验学时：48 (生物技术专业四年制本科) 一、目的和任务 《专业综合实验AⅡ》由《酶工程》课程实验和《发酵工程》课程实验两部分组成。 《酶工程》课程实验实验教学的目的是让学生掌握酶的分离纯化的方法原理，酶分离纯化的组 合策略以及分离纯化过程中酶活力的测定和酶蛋白含量的测定。学会计算酶的提纯倍数和回收率。 掌握培养枯草杆菌的培养基配制方法，及细胞收集方法，掌握包埋法固定化枯草杆菌细胞的原理及 操作方法。《发酵工程》实验部分的目的是使学生掌握发酵工程的基本原理、组成部分、设计思路， 使学生具有适应于从事相关学科的基础理论研究与实际生产应用的发酵工程实验技能。与理论课紧 密结合，使学生将理性知识与感性认识有机地结，将书本知识用于实验并在实验中更深地理解基础 理论，以提高学生的综合能力与创新意识。提高学生分析问题和解决问题的能力。 二、实验教学基本要求 1.要求认真预习有关的原理与实验步骤，注重实验技能的掌握与提高，完成课内各项实验任务。 2.熟练掌握各实验的操作技术，注意所用实验仪器的操作事项，克服盲目追求新颖而忽视基础 的倾向。 3.在实验中要有严紧的科学态度，尊重事实与实验结果，客观认真填写实验数据并进行结果分 析，及时上交实验报告。 三、学生应掌握的实验技术和基本技能 1.通过酶工程和发酵工程基本实验的训练，要求学生掌握发酵工程的基本原理、组成部分、设 计思路，酶的分离纯化的方法原理，学会计算酶的提纯倍数和回收率。 2.会应用酶分离纯化的组合策略，设计酶分离纯化的方案，掌握微生物培养方法，及细胞收集 方法，包埋法固定化细胞的原理及操作方法。 3.掌握高压蒸汽灭菌锅、超净工作台，恒温培养箱，恒温震荡水浴锅，高速冷冻离心机，722 型分光光度计，制冰机，透析袋的使用。 四、实验类别、类型及学时分配 序号 实验名称 实验类别 实验类型 学时 是否必修 1 专业基础 综合性实验 14 必修 酵母细胞蔗糖酶的分离纯化 2 包埋法固定化枯草杆菌细胞 专业基础 综合性实验 10 选修
1 《专业综合实验 AII》教学大纲 课程代码 030578 实验学时：48 （生物技术专业四年制本科） 一、目的和任务 《专业综合实验 AII》由《酶工程》课程实验和《发酵工程》课程实验两部分组成。 《酶工程》课程实验实验教学的目的是让学生掌握酶的分离纯化的方法原理，酶分离纯化的组 合策略以及分离纯化过程中酶活力的测定和酶蛋白含量的测定。学会计算酶的提纯倍数和回收率。 掌握培养枯草杆菌的培养基配制方法，及细胞收集方法，掌握包埋法固定化枯草杆菌细胞的原理及 操作方法。《发酵工程》实验部分的目的是使学生掌握发酵工程的基本原理、组成部分、设计思路， 使学生具有适应于从事相关学科的基础理论研究与实际生产应用的发酵工程实验技能。与理论课紧 密结合，使学生将理性知识与感性认识有机地结，将书本知识用于实验并在实验中更深地理解基础 理论，以提高学生的综合能力与创新意识。提高学生分析问题和解决问题的能力。 二、实验教学基本要求 1. 要求认真预习有关的原理与实验步骤，注重实验技能的掌握与提高，完成课内各项实验任务。 2. 熟练掌握各实验的操作技术，注意所用实验仪器的操作事项，克服盲目追求新颖而忽视基础 的倾向。 3. 在实验中要有严紧的科学态度，尊重事实与实验结果，客观认真填写实验数据并进行结果分 析，及时上交实验报告。 三、学生应掌握的实验技术和基本技能 1. 通过酶工程和发酵工程基本实验的训练，要求学生掌握发酵工程的基本原理、组成部分、设 计思路，酶的分离纯化的方法原理，学会计算酶的提纯倍数和回收率。 2. 会应用酶分离纯化的组合策略，设计酶分离纯化的方案，掌握微生物培养方法，及细胞收集 方法，包埋法固定化细胞的原理及操作方法。 3. 掌握高压蒸汽灭菌锅、超净工作台，恒温培养箱，恒温震荡水浴锅，高速冷冻离心机，722 型分光光度计，制冰机，透析袋的使用。 四、实验类别、类型及学时分配 序号 实验名称 实验类别 实验类型 学时 是否必修 1 酵母细胞蔗糖酶的分离纯化 专业基础 综合性实验 14 必修 2 包埋法固定化枯草杆菌细胞 专业基础 综合性实验 10 选修
3 发酵菌种的筛选 专业基础 综合性实验 10 必修 4 乳酸的发酵 专业基础 综合性实验 10 必修 5 甜酒酿发酵 专业基础 综合性实验 4 必修 合计 48 五、实验内容及教学要求 《酶工程》部分： 实验一、酵母细胞蔗糖酶的分离纯化 (一)实验目的 学习酵母细胞的活化方法，细胞壁的破裂方法与原理，利用离心的方法分离自溶后的的粗酶液。 利用乙醇分级沉淀分级纯化酵母蔗糖酶的方法原理，利用透析袋除去小分子物质方法原理。并理解 酶的纯化过程中的如何防止酶的变形。学习用考马斯亮蓝G-250法测定酶分离纯化过程中总蛋白的 含量，并利用它会计算酶的比活力。学习3,5-二硝基水杨酸法测定蔗糖酶活力的原理及方法：理解 酶活力单位及酶活力的意义，并掌握酶活力和比活力的计算方法。 (二)实验仪器与材料 恒温震荡水浴锅，电子天平，高速冷冻离心机，722型分光光度计，制冰机，电磁炉，水浴锅： 酵母粉，透析袋。糖酶活力，并计算酶活力和比活力。 (三)实验内容 酵母细胞的活化后，再添加乙酸钠及甲苯自溶：利用低温冷冻离心机分离粗酶液，后除去甲苯， 收集粗酶液，并测定粗酶液的体积：蔗糖酶的纯化：(1)用10%乙酸调节粗酶抽提液的pH至4.5(2)32% 乙醇饱和度沉淀(347.5%的乙醇饱和度沉淀(4)透析(5)测量：测量透析后酶液体积。采用考 马斯亮蓝G250法测定粗酶液和透析后酶液中蛋白质含量：采用3,5-二硝基水杨酸法测定粗酶液和 透析后酶液中蔗 (四)实验教学建议 本实验实验时间长，环节多，要求学生提前预习，了解实验相关的原理，熟悉环节之间的关系 以及前后顺序。实验所用仪器多，学生需提前学习仪器使用规程以及注意事项，尤其是高速冷冻离 心机的使用。 实验二、 包埋法固定化枯草杆菌细胞 (一)实验目的 学习培养枯草杆菌的培养基配制方法、细胞培养及细胞收集方法。掌握包埋法固定化枯草杆菌 细胞的原理及操作方法。 (二)实验仪器与材料 恒温震荡水浴锅，电子天平，高压灭菌锅，超净工作台：枯草杆菌。 (三)实验内容 2
2 3 发酵菌种的筛选 专业基础 综合性实验 10 必修 4 乳酸的发酵 专业基础 综合性实验 10 必修 5 甜酒酿发酵 专业基础 综合性实验 4 必修 合计 48 五、实验内容及教学要求 《酶工程》部分： 实验一、 酵母细胞蔗糖酶的分离纯化 （一） 实验目的 学习酵母细胞的活化方法，细胞壁的破裂方法与原理，利用离心的方法分离自溶后的的粗酶液。 利用乙醇分级沉淀分级纯化酵母蔗糖酶的方法原理，利用透析袋除去小分子物质方法原理。并理解 酶的纯化过程中的如何防止酶的变形。学习用考马斯亮蓝 G-250 法测定酶分离纯化过程中总蛋白的 含量，并利用它会计算酶的比活力。学习 3，5-二硝基水杨酸法测定蔗糖酶活力的原理及方法；理解 酶活力单位及酶活力的意义，并掌握酶活力和比活力的计算方法。 （二）实验仪器与材料 恒温震荡水浴锅，电子天平，高速冷冻离心机，722 型分光光度计，制冰机，电磁炉，水浴锅； 酵母粉，透析袋。糖酶活力，并计算酶活力和比活力。 （三）实验内容 酵母细胞的活化后，再添加乙酸钠及甲苯自溶；利用低温冷冻离心机分离粗酶液，后除去甲苯， 收集粗酶液，并测定粗酶液的体积；蔗糖酶的纯化：(1)用 10%乙酸调节粗酶抽提液的 pH 至 4.5 (2)32％ 乙醇饱和度沉淀 (3)47.5％的乙醇饱和度沉淀 （4）透析 （5）测量：测量透析后酶液体积。采用考 马斯亮蓝 G250 法测定粗酶液和透析后酶液中蛋白质含量；采用 3，5-二硝基水杨酸法测定粗酶液和 透析后酶液中蔗 （四）实验教学建议 本实验实验时间长，环节多，要求学生提前预习，了解实验相关的原理，熟悉环节之间的关系 以及前后顺序。实验所用仪器多，学生需提前学习仪器使用规程以及注意事项，尤其是高速冷冻离 心机的使用。 实验二、 包埋法固定化枯草杆菌细胞 （一）实验目的 学习培养枯草杆菌的培养基配制方法、细胞培养及细胞收集方法。掌握包埋法固定化枯草杆菌 细胞的原理及操作方法。 （二）实验仪器与材料 恒温震荡水浴锅，电子天平，高压灭菌锅，超净工作台；枯草杆菌。 （三）实验内容
配制培养枯草杆菌的培养基，进行培养并收集对数生长期的细胞。配制海藻酸钙凝胶，用其包 埋固定化枯草杆菌细胞，观察细胞及凝珠直径和重量的变化。 (四)实验教学建议 要求学生提前预习，了解实验原理，熟悉实验流程。学生需提前学习仪器使用方法及注意事 项，尤其是注意细胞培养过程中各环节易受到杂菌污染。在固定化过程中，细胞包埋量、海藻酸钠 浓度、小珠的直径大小对固定化细胞的作用影响较大，因此需把握好包埋的各主要因素。 《发酵工程》部分： 实验一、发酵菌种的筛选 (一)实验目的 掌握无菌操作，学习从自然环境中分离工业微生物的方法，了解各种工业生产菌分离的原理， 掌握从混合菌群中筛选抗生素生产菌的方法。 (二)实验仪器与材料 高压蒸汽灭菌锅、超净工作台，恒温培养箱：土壤、河流水：琼脂培养基、高氏一号培养基、 马铃薯培养基、细菌、霉菌基本培养基和指示培养基。 (三)实验内容 以土壤及河流水为样品，制备稀释液：分别配制细菌、放线菌、真菌培养基：样品分别涂布于 不同培养基，培养并观察，挑取具有代表性的菌落进行纯培养：配制指示菌培养基、指示菌菌悬液， 用琼脂块法和滤纸片法分别进行抑菌实验。 (四)实验教学建议 本实验实验时间长且环节多，应要求学生提前了解不同环境中微生物分布，典型的工业生产菌 分离的方法及原理，熟悉各环节之间的关系以及前后顺序。建议实验的过程中重点对灭菌锅和超净 工作台的使用进行指导。 实验二、乳酸菌的分离及酸乳的发酵 (一)实验目的 熟练掌握无菌操作，学习从发酵制品中分离工业微生物的原理和方法，掌握菌种保藏的原理和 方法，学习从酸奶中分离乳酸菌的方法及酸乳的发酵。 (二)实验内容 取市售酸奶，用无菌生理盐水制备稀释液：制备BCG牛乳培养基和乳酸菌分离培养基：将稀释 液涂布于牛乳培养基并培养：用脱脂乳鉴定乳酸菌发酵能力，保藏发酵能力强的菌株。分离纯化后 的乳酸菌扩大培养备用，取市售鲜牛乳进行巴氏杀菌后冷却备用，接种乳酸菌，分装，发酵。 (三)实验仪器与材料 高压蒸汽灭菌锅、超净工作台，恒温培养箱，水浴锅：市售酸乳，鲜牛乳，脱脂乳粉：一次性 塑料杯：BCG牛乳培养基，乳酸菌分离培养基等。 (四)实验教学建议 3
3 配制培养枯草杆菌的培养基，进行培养并收集对数生长期的细胞。配制海藻酸钙凝胶，用其包 埋固定化枯草杆菌细胞，观察细胞及凝珠直径和重量的变化。 （四）实验教学建议 要求学生提前预习，了解实验原理，熟悉实验流程。学生需提前学习仪器使用方法及注意事 项，尤其是注意细胞培养过程中各环节易受到杂菌污染。在固定化过程中，细胞包埋量、海藻酸钠 浓度、小珠的直径大小对固定化细胞的作用影响较大,因此需把握好包埋的各主要因素。 《发酵工程》部分： 实验一、发酵菌种的筛选 （一） 实验目的 掌握无菌操作，学习从自然环境中分离工业微生物的方法，了解各种工业生产菌分离的原理， 掌握从混合菌群中筛选抗生素生产菌的方法。 （二）实验仪器与材料 高压蒸汽灭菌锅、超净工作台，恒温培养箱；土壤、河流水；琼脂培养基、高氏一号培养基、 马铃薯培养基、细菌、霉菌基本培养基和指示培养基。 （三）实验内容 以土壤及河流水为样品，制备稀释液；分别配制细菌、放线菌、真菌培养基；样品分别涂布于 不同培养基，培养并观察，挑取具有代表性的菌落进行纯培养；配制指示菌培养基、指示菌菌悬液， 用琼脂块法和滤纸片法分别进行抑菌实验。 （四）实验教学建议 本实验实验时间长且环节多，应要求学生提前了解不同环境中微生物分布，典型的工业生产菌 分离的方法及原理，熟悉各环节之间的关系以及前后顺序。建议实验的过程中重点对灭菌锅和超净 工作台的使用进行指导。 实验二、乳酸菌的分离及酸乳的发酵 （一） 实验目的 熟练掌握无菌操作，学习从发酵制品中分离工业微生物的原理和方法，掌握菌种保藏的原理和 方法，学习从酸奶中分离乳酸菌的方法及酸乳的发酵。 （二）实验内容 取市售酸奶，用无菌生理盐水制备稀释液；制备 BCG 牛乳培养基和乳酸菌分离培养基；将稀释 液涂布于牛乳培养基并培养；用脱脂乳鉴定乳酸菌发酵能力，保藏发酵能力强的菌株。分离纯化后 的乳酸菌扩大培养备用，取市售鲜牛乳进行巴氏杀菌后冷却备用，接种乳酸菌，分装，发酵。 （三）实验仪器与材料 高压蒸汽灭菌锅、超净工作台，恒温培养箱，水浴锅；市售酸乳，鲜牛乳，脱脂乳粉；一次性 塑料杯；BCG 牛乳培养基，乳酸菌分离培养基等。 （四）实验教学建议
本实验各环节间联系紧密，应要求学生提前了解从各种发酵制品中分离生产菌的方法，让学生 完成菌种分离、保藏、活化、扩大培养最后用于生产的全过程。建议在实验中再次回顾菌种保藏的 方法及各种方法的选择，强调分离出的生产菌应先鉴定其生产力，再将优质菌种及时保藏。 实验三、甜酒酿发酵 (一)实验目的 了解利用甜酒曲进行甜酒发酵的原理，掌握甜酒酿的制作方法。 (二)实验内容 糯米浸泡、清洗、蒸熟后快速冷却备用：以不同接种量(0.5~3%)拌入酒曲，将米饭分装于塑 料碗中并搭窝，覆上保鲜膜，25度恒温培养并观察。 (三)实验仪器与材料 电饭锅，恒温培养箱：糯米，市售甜酒曲：一次性塑料碗，保鲜膜等。 (四)实验的要点与教学建议 要求学生了解甜酒曲的主要成分及特点，以不同接种量的实验学习如何寻找最适发酵条件。 六、考核方式 1.实验报告： 写实验报告是实验课的基本训练之一，应以科学态度，认真、严肃的对待，以便为日后撰写科 学论文打下良好基础。实验结束后，均须按指导老师的要求，每人写一份实验报告。书写实验报告 要求文字简练、通顺，书写清除、整洁，正确使用标点符号。实验报告的格式和内容如下： (1)注明姓名，班级，组别，日期 (2)实验序号题目 (3)实验原理、目的和要求 (4)实验方法：一般不必详述，如果实验仪器或方法有所变动，或因操作技术影响实验结果的 可靠性，可作简要说明。 (5)实验结果：应忠实、正确的记录实验结果及实验现象。为此，在实验中应注意记录每项实 验结果。实验结束后，根据实验结果和上述的要求来写实验报告。 (6)讨论与结论：实验的讨论是根据课堂所学理论知识对实验结果进行解释及分析。 2.实验成绩 实验的总评成绩由两部分组成，一是实验报告成绩占40%~50%，二是实验操作成绩50%~60%， 即指导教师根据学生的实验报告与在实验过程中操作熟练程度，给出学生的实验成绩。 七、实验教材、参考书 1.教材：甘纯玑，催喜艳.《生物化学与分子生物学实验》，北京：高等教育出版社，2014 吴根福.《发酵工程实验指导》，北京：高等教育出版社，2013 2.参考书：魏群《生物工程技术实验指导》，北京：高等教育出版社，2002
4 本实验各环节间联系紧密，应要求学生提前了解从各种发酵制品中分离生产菌的方法，让学生 完成菌种分离、保藏、活化、扩大培养最后用于生产的全过程。建议在实验中再次回顾菌种保藏的 方法及各种方法的选择，强调分离出的生产菌应先鉴定其生产力，再将优质菌种及时保藏。 实验三、甜酒酿发酵 （一） 实验目的 了解利用甜酒曲进行甜酒发酵的原理，掌握甜酒酿的制作方法。 （二）实验内容 糯米浸泡、清洗、蒸熟后快速冷却备用；以不同接种量（0.5~3%）拌入酒曲，将米饭分装于塑 料碗中并搭窝，覆上保鲜膜，25 度恒温培养并观察。 （三）实验仪器与材料 电饭锅，恒温培养箱；糯米，市售甜酒曲；一次性塑料碗，保鲜膜等。 （四）实验的要点与教学建议 要求学生了解甜酒曲的主要成分及特点，以不同接种量的实验学习如何寻找最适发酵条件。 六、考核方式 1. 实验报告： 写实验报告是实验课的基本训练之一，应以科学态度，认真、严肃的对待，以便为日后撰写科 学论文打下良好基础。实验结束后，均须按指导老师的要求，每人写一份实验报告。书写实验报告 要求文字简练、通顺，书写清除、整洁，正确使用标点符号。实验报告的格式和内容如下： （1）注明姓名，班级，组别，日期 （2）实验序号题目 （3）实验原理、目的和要求 （4）实验方法：一般不必详述，如果实验仪器或方法有所变动，或因操作技术影响实验结果的 可靠性，可作简要说明。 （5）实验结果：应忠实、正确的记录实验结果及实验现象。为此，在实验中应注意记录每项实 验结果。实验结束后，根据实验结果和上述的要求来写实验报告。 （6）讨论与结论：实验的讨论是根据课堂所学理论知识对实验结果进行解释及分析。 2. 实验成绩 实验的总评成绩由两部分组成，一是实验报告成绩占40%～50％，二是实验操作成绩50%～60％， 即指导教师根据学生的实验报告与在实验过程中操作熟练程度，给出学生的实验成绩。 七、实验教材、参考书 1. 教材：甘纯玑，催喜艳.《生物化学与分子生物学实验》，北京：高等教育出版社，2014 吴根福.《发酵工程实验指导》，北京： 高等教育出版社， 2013 2. 参考书：魏群.《生物工程技术实验指导》，北京：高等教育出版社，2002