仪器平台 / 教学实验中心
上海市发酵工程实验教学中心

1.实验中心简介
     发酵工程示范实验教学中心的发展起源于我校1954年成立的抗生素工学专业的最早的抗生素实验室,当时的主要方向是抗生素的发酵与提炼,所开设的实验内容及实验设备与早期的《抗生素》、《抗生素生产工艺学》相配合。期间著名科学家代表有马誉徵、俞俊棠教授。 。所依托的生物工程学院有生物工程系、应用生物学系、食品科学与工程系三个教学单位,共有生物工程、生物技术、生物科学、食品科学与工程、食品质量与安全五个本科专业。同时,依托生物反应器工程国家重点实验室、国家生化工程技术研究中心(上海)、生物化工国家重点学科以及发酵工程上海市重点学科为科研平台,以强大的科研基地为支撑,构建教研互动本科实验教学体系。

    1975年我校组建了工业生化专业,由当时的上海科技大学生化专业整体迁移而来。以袁勤生为代表的十多名教师来到当时的上海化工学院,成立工业生化专业,开设了依托于理论课程实验教学,包括生物化学实验、生化技术实验,普通生物学实验。1980年抗生素制造工学专业实验室更名为生化工程专业实验室,实验室细分为发酵工程实验室、生物分离工程实验室、生物工程过程实验室。工业生物化学专业实验室更名为生物化学实验室。同时建立普通生物学实验室、生化技术实验室、微生物学实验室。1985年我校创建食品工程专业,建立食品工程专业实验室,并建立了依托于相关专业课的实验内容,教学管理归口于生化工程系。食品工程专业实验室分出食品工程实验室、食品工艺实验室,食品化学与食品分析实验室。至此,构成了生化工程系下属的生化工程专业、工业生化专业和食品工程专业三个专业。1999年,根据教育部专业目录及本科招生扩招的形势,将原来的生化工程系分为生物工程系和应用生物学系。生物工程系下属生物工程专业和食品科学与工程专业。应用生物学系下属生物科学与生物技术二个专业。2006年成立食品科学与工程系,下设食品科学与工程及食品质量与安全二个专业,其中食品质量与安全为2008年新成立的专业。目前,形成了三系五专业的教学体系。2000年合并基础教学实验室,成立生物技术基础实验中心,将分子生物学实验、微生物实验、生物化学实验、生物学实验归并到生物技术基础实验中心。2005年,学院为了发挥发酵工程学科优势,将所有专业教学实验室与生物技术基础实验中心合并,成立校、院两级管理的发酵工程实验教学中心,集实验教学和实验室管理一体,强化发酵工程的生物学和工程学基础训练,体现基本实验技能的系统训练与科学研究能力培养相结合,努力实现实验中心向多学科的开放。

     发酵工程示范实验中心开出专业基础实验和专业基本技能实验74项,综合性设计型实验18项,开放实验6项,低年级大学生专业认知实验5项,低年级大学生微生物趣味知识实验竞赛和人类癌症易感基因预测实验竞赛各1项。每年开出大学生课余创新实验80余项,让每一位同学有机会参与创新实验。七个层面的实验共160余项。形成以发酵工程技术为核心,加强工程能力,拓展分子水平认知能力,发酵产品上中下游相互贯通,以工程学与分子生物学相结合的实验教学体系。

     发酵工程实验中心面积3200 m2,在过去五年里获得学校各类实验室建设经费800多万人民币,增添仪器设备500多台;生物反应器工程国家重点实验室仪器平台拥有质谱仪、细胞流质仪、离子色谱仪、双向电泳仪、毛细管电泳仪、超临界相平衡仪等大型仪器,价值1200多万元,全部对本科生实验开放。国家生化工程技术研究中心的发酵过程工程实验室投入600多万元,配备了具有全新发酵过程优化与放大研究理念的发酵罐、发酵过程数据处理软件包、发酵过程关键代谢参数检测的质谱仪、气质联用仪、离子色谱以等仪器设备,及发酵工程远程控制示范实验室等发酵过程参数在线监测的发酵设备,对本科教学开放,接待国内外实验教师共约700多人,取得良好辐射效果。目前,正在建设的缩微型发酵工厂计划对本科教学开放,将为培养学生工程实践能力发挥积极作用。

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2.学科特色
    我学院的发酵工程学科在国内名列前三,上海第一。是国内唯一同时依托国家重点实验室和国家工程中心的发酵工程学科。主要基于生物技术工程化中的科学问题研究,着重解决包括微生物、动植物细胞、酶催化等在内的关键技术问题,逐渐形成了微生物工程、细胞培养工程、生物催化与酶工程三个研究方向。在发酵工程的工程化技术方面,尤其是在生物反应的过程工程方面,在工艺、工程、装备一体化研究和工程化推广应用中,名列国内前茅,在上海市具有领先优势。根据教育部学位中心2009年公布的2008年全国“轻工技术与工程”学科评估排名,我校以发酵工程为重点的“轻工技术与工程”一级学科在全国排名第三。学科推广的发酵过程优化与放大研究理论、方法与装备及培养的大批优秀专业人才,为我国的发酵行业技术进步作出了巨大贡献。 

    发酵工程实验中心教师过去五年中从工业发酵过程的第一线凝炼出科学问题,然后开展了围绕发酵工程菌株选育、过程优化与放大及清洁生产等关键技术的研究,并将这些关键技术形成了工艺、工程、装备一体化的技术推广,在国内大宗产品发酵企业(尤其是80%以上的抗生素生产企业)推广,20多个产品的发酵产量取得突破,获得了一项国家科技进步二等奖,一项国家教学成果二等奖,十多项省部及地方科技奖和教学奖。承担国家973课题1项,子课题2项,“十一五”863计划23项,国家自然科学重点基金及国家新药创制重大专项3项,国家自然科学基金面上项目30多项,地方科研项目及企业合作项目数十项。发表SCI科研论文500多篇,授权专利50项,发表SCI教学论文2篇,中文教学研究论文50多篇,其中与实验中心建设相关教学论文有12篇。出版实验教材2本。实验中心有生物工程国家特色专业、《发酵工程》和《酶工程》2门国家精品课程,有《基因工程》、《生物化学》及《生物分离工程》3门上海市精品课程和一批校级精品课程,出版了“多尺度微生物过程优化”、“现代工业发酵调控”等专著与教材。这些成果以教研互动,科研支撑和反哺教学的形式有力促进了本科生创新能力和工程能力的培养。

发酵工程实验室
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3.实验课程平台设置
 校际实验课程平台
生物学实验、生物化学实验、生物工程综合实验

院际实验课程平台
生物学实验、生物化学实验、微生物学实验、生物工程综合实验

系际实验课程平台
生物工程系:发酵工程实验、生物分离工程实验
应用生物学系:生理学实验、细胞生物学实验、分子生物学实验
食品工程系:食品分析实验、食品工艺学实验、食品添加剂、食品工程原理实验食品化学实验

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4.发酵实验示范中心大型仪器

荧光仪: 同时分析测量多种元素,适合 固体﹑液体﹑粉末样品。

高速冷冻离心机: 带制冷系统。.类离心机多用于收集微生物、细胞碎片、细胞、大的细胞器、硫酸沉淀物以及免疫沉淀物等。 
电泳成像系统:该套实验室设备用于对电泳凝胶图像的的分析研究,采用摄像机将电泳凝胶在紫外分析仪上显示的结果取进计算机,配以相应的软件,可一次性完成DNA、RNA、蛋白凝胶、薄层层析板等的图像的成像和分析 

色差计:检测反射样品;.对表面颜色不均匀的样品进行平均值测试;.和目标色对比,测量样品和目标色之间的色差;.和目标数据对比,测量样品和目标数据之间的色差。

 微波萃取仪:具有微波功率连续可调、反应温度和时间可控等特点,所有参数可数据化,基本可以满足微波萃取工艺实验多参数要求,快速高效可以挑选对提取物质有较高选择性的溶媒,适用于多种溶剂。

小型超滤装置:用于生物制品、血液制品、浓缩、洗滤、脱色、蛋白质分离、去除热原。特别适用小试和中试,方便实用。 
超低温冰箱:-86度超低温冰箱,广泛应用于生物制品、化学试剂、血浆、疫苗、菌种、生物样本等低温保存。
 
超声波粉碎机:能用于多种动植物细胞、病毒细胞的破碎,同时可用来乳化、分离、匀化、提取、消泡、清洗及加速化学反应等等。被广泛应用于生物化学、微生物学、药物化学、表面化学、物理学、动物学等领域。
 
倒置显微镜: 于微生物、细胞、细菌、组织培养、悬浮体、沉淀物等的观察,可连续观察细胞、细菌等在培养液中繁殖分裂的过程,并可将此过程中的任一形态拍摄下来 。
   
细胞培养箱:基础研究领域的细胞培养技术、生命科学领域基于细胞的分析研究。
  
PCR扩增仪 :  用于科研及临床的基因扩增 ,定性PCR基因扩增 ,基因芯片等其他基因分析应用的基因扩增 ,适合国内外各种PCR试剂盒。
       
全自动发酵罐 : 设备性能稳定,可操作性高,控制系统能处理所有检测参数和控制参数,并可以通过连接到计算机,用户可以通过图表界面在线显示整个发酵过程 。
 高压液相色谱: 微体积串联双柱塞往复泵,自动压力补偿,
紫外检测器,柱温箱、自动进样器、在线脱气装置、主动柱塞清洗,广泛应用于医药品、食品、化学、环境等众多领域的快速分析。

电转仪 :主要用细胞转染、细菌、真菌等转化,具有脉冲强,磁场强的特点。

全波长酶标仪:用于核酸定量分析、蛋白分析、光谱分析、DNA纯度,酶动力学分析、动力学浊度分析、粘着分析、比色分析、ELASE分析、药物溶出特征曲线。

冰激淋机、喷雾干燥和酸奶生产线等工业化设备

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5.实验仪器一览

气象色谱 液相色谱
高速冷冻离心机
超纯水机
高速冷冻离心机
50L发酵罐
超低温冰箱
电泳扫描仪
程序降温仪
倒置显微镜
细胞流式仪
pH控制摇床
 
二氧化碳培养箱
 
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