本书是一本系统介绍发酵工程基础理论和技术的教材，它以发酵工程为主线，紧密联系生产实践，突出了系统性、前沿性、科学性和实践性等特色。全书四篇共分33章，分别为发酵反应过程原理篇、产物分离和纯化过程篇、发酵工程生产设备篇、典型发酵工程过程篇，内容主要包括菌种的选育、微生物代谢调节、发酵工艺控制、产物分离和纯化、发酵生产设备、典型发酵工程过程等。参与编写者在教学与生产实践上均有较为丰富的经验。通过本教材的学习，可使学生全面掌握发酵工程的原理与应用，熟悉现代发酵工业的发展方向，为学生今后从事与发酵工业相关的生产、研究和开发打下良好的理论与技术基础。 本书既可作为高校生物工程、生物技术、生物化工、发酵工程、生物制药、食品科学与工程及环境工程等专业本科生、研究生的教材或教学参考书，又可作为相关企业技术人员的培训教材，对从事医药、食品、酶制剂、有机酸、溶剂等微生物发酵生产领域的生产、管理、研究和开发的科技人员也有一定的参考价值。
样章试读
目录
- 前言
第1章 概论
1.1 发酵工程的发展简史
1.1.1 传统生物技术的追溯
1.1.2 发酵技术发展的第一转折时期
1.1.3 发酵技术发展的第二转折时期
1.1.4 发酵技术发展的第三转折时期
1.1.5 发酵技术发展的第四转折时期
1.2 发酵工业的特征
1.3 发酵工业的应用范畴
1.3.1 微生物菌体发酵
1.3.2 微生物酶发酵
1.3.3 微生物代谢产物发酵
1.3.4 微生物转化发酵
1.3.5 现代生物技术的生物细胞发酵
1.3.6 微生物处理废水
1.3.7 其他
1.4 发酵工程在生物工程中的位置
1.5 现代发酵工程的意义和展望
本章小结
复习题
主要参考文献
第一篇 发酵反应过程原理篇
第2章 菌种的来源
2.1 生物物质产生菌的筛选
2.1.1 生物活性物质的主要来源
2.1.2 标本的采集
2.1.3 样本的预处理
2.2 菌种的分离
2.2.1 集菌培养
2.2.2 纯化分离
2.2.3 纯培养的验证
2.3 工业微生物分离的注意事项
本章小结
复习题
主要参考文献
第3章 菌种的选育及保藏
3.1 自然选育
3.1.1 自然变异的产生
3.1.2 自然选育的方法
3.2 诱变育种
3.2.1 诱变育种的原理及诱变剂
3.2.2 诱变育种的步骤
3.2.3 影响诱变效果的主要因素
3.3 杂交育种
3.3.1 准性生殖
3.3.2 接合
3.3.3 原生质体融合
3.4 代谢控制育种
3.5 基因工程育种
3.5.1 目的基因的获得
3.5.2 载体的选择与准备
3.5.3 基因与载体的连接
3.5.4 外源基因的导入
3.5.5 重组体的筛选和产物的表达
3.6 微生物菌种的保藏与复壮
3.6.1 菌种保藏
3.6.2 菌种的复壮
3.6.3 菌种保藏机构和分工
本章小结
复习题
主要参考文献
第4章 微生物代谢调节
4.1 微生物的代谢类型和自我调节
4.1.1 微生物的代谢类型
4.1.2 微生物自我调节的部位
4.2 酶活性调节
4.2.1 酶的激活作用与抑制作用
4.2.2 酶活性调节的机制
4.3 酶合成调节
4.3.1 酶合成的诱导作用
4.3.2 酶合成的阻遏
4.3.3 酶合成调节的机制
4.4 分支生物合成途径的调节
4.4.1 同工酶调节
4.4.2 协同反馈调节
4.4.3 累积反馈调节
4.4.4 增效反馈调节
4.4.5 顺序反馈调节
4.4.6 联合激活或反馈调节
4.4.7 酶的共价修饰
4.5 能荷调节
4.6 代谢调控
4.6.1 发酵条件的控制
4.6.2 发酵与分离过程耦合
4.6.3 改变细胞透性
4.6.4 菌种遗传特性的改变
4.7 次级代谢与次级代谢调节
4.7.1 初级代谢与次级代谢
4.7.2 次级代谢的调节类型
4.8 代谢工程
4.8.1 改变代谢途径
4.8.2 扩展代谢途径
4.8.3 转移或构建新的代谢途径
本章小结
复习题
主要参考文献
第5章 发酵工业培养基的设计
5.1 发酵工业培养基的基本要求
5.2 培养基的成分
5.2.1 碳源
5.2.2 氮源
5.2.3 无机盐及微量元素
5.2.4 水
5.2.5 生长调节物质
5.3 培养基的类型
5.3.1 按纯度分类
5.3.2 按形态分类
5.3.3 按用途分类
5.4 培养基的设计
5.4.1 菌体同化能力
5.4.2 碳氮比
5.4.3 pH
5.4.4 补料
5.4.5 影响培养基质量的其他因素
5.5 发酵培养基的优化方法
5.5.1 理论转化率的计算
5.5.2 培养基优化实验设计
本章小结
复习题
主要参考文献
第6章 发酵灭菌与空气的净化
6.1 灭菌的方法
6.1.1 干热灭菌法
6.1.2 湿热灭菌法
6.1.3 射线灭菌法
6.1.4 化学药剂灭菌法
6.1.5 过滤除菌法
6.1.6 火焰灭菌法
6.2 培养基和设备的灭菌
6.2.1 湿热灭菌的原理
6.2.2 培养基灭菌温度的选择
6.2.3 培养基的分批灭菌
6.2.4 培养基的连续灭菌
6.3 空气除菌
6.3.1 空气除菌方法
6.3.2 介质除菌的原理
6.3.3 介质过滤效率和过滤器计算
本章小结
复习题
主要参考文献
第7章 种子扩大培养
7.1 种子制备工艺
7.1.1 实验室种子制备
7.1.2 生产车间种子制备
7.1.3 影响种子质量的因素
7.2 种子质量的控制措施
7.2.1 种子质量标准
7.2.2 种子质量检查
7.2.3 种子的异常分析
7.2.4 种子质量的控制措施
本章小结
复习题
主要参考文献
第8章 发酵工艺控制
8.1 温度对发酵的影响及其调节控制
8.1.1 温度对发酵的影响
8.1.2 影响发酵温度的因素
8.1.3 发酵热的测定
8.1.4 最适温度的选择与发酵温度的控制
8.2 pH对发酵的影响及其调节控制
8.2.1 pH对发酵的影响
8.2.2 影响发酵pH的因素
8.2.3 最适pH的选择和调节
8.3 氧对发酵的影响及其调节控制
8.3.1 氧的传递和传质方程式
8.3.2 影响微生物对氧需求的因素
8.3.3 培养基的流变特性
8.3.4 影响供氧的因素
8.3.5 液相体积氧传质系数KLa的测定
8.4 二氧化碳对发酵的影响及其控制
8.4.1 二氧化碳的来源及其对发酵的影响
8.4.2 二氧化碳浓度的控制
8.5 泡沫对发酵的影响及其控制
8.5.1 泡沫产生的原因
8.5.2 泡沫对发酵的危害
8.5.3 泡沫的消长规律
8.5.4 泡沫的消除和防止
本章小结
复习题
主要参考文献
第9章 发酵过程的检测与自控
9.1 发酵过程检测
9.1.1 概述
9.1.2 发酵传感器
9.1.3 发酵过程检测的可靠性
9.2 发酵过程变量的间接估计
9.2.1 与基质消耗有关变量的估计
9.2.2 与呼吸有关变量的估计
9.2.3 与细胞生长有关变量的估计
9.3 发酵过程自控
9.3.1 基本自控系统
9.3.2 发酵自控系统的硬件结构
本章小结
复习题
主要参考文献
第10章 发酵染菌及其防治
10.1 染菌对发酵的影响
10.1.1 染菌对不同发酵过程的影响
10.1.2 染菌时间对发酵的影响
10.1.3 染菌程度对发酵的影响
10.2 发酵异常的判断及原因分析
10.2.1 种子培养和发酵的异常现象
10.2.2 染菌的检查和判断
10.2.3 发酵染菌原因分析
10.3 杂菌污染的途径和防治
10.3.1 种子带菌及其防治
10.3.2 空气带菌及其防治
10.3.3 操作失误导致染菌及其防治
10.3.4 设备渗漏或“死角”造成的染菌及其防治
10.3.5 噬菌体污染及其防治
10.3.6 杂菌污染的挽救与处理
本章小结
复习题
主要参考文献
第11章 发酵动力学
11.1 分批培养动力学
11.1.1 分批培养中细胞的生长动力学
11.1.2 产物合成与微生物生长的动力学关系
11.1.3 分批培养过程的生产率
11.2 连续培养动力学
11.2.1 连续培养设备
11.2.2 单级恒化器连续培养动力学
11.2.3 多级串联和部分菌体再循环的连续培养
11.2.4 连续培养的应用
11.3 补料分批培养动力学
本章小结
复习题
主要参考文献
第12章 发酵过程经济学
12.1 发酵成本的构成
12.1.1 固定成本
12.1.2 可变成本
12.1.3 发酵产品成本的分布
12.2 影响发酵成本的主要因素及成本控制
12.2.1 菌株选育
12.2.2 培养基成本
12.2.3 动力成本
12.2.4 培养方式
12.2.5 工厂规模
12.2.6 产物分离纯化
12.2.7 发酵自动化程度
12.2.8 发酵过程优化
12.2.9 市场经济分析
12.3 发酵过程经济分析
12.3.1 发酵过程的技术经济评价指标
12.3.2 发酵过程的经济效益分析
本章小结
复习题
主要参考文献
第13章 现代生物技术在发酵工业中的应用
13.1 基因工程菌发酵
13.1.1 基因工程菌的来源和应用
13.1.2 基因工程菌的培养
13.1.3 基因工程菌的不稳定性及对策
13.1.4 基因工程菌的安全问题
13.2 动植物细胞培养
13.2.1 动物细胞培养
13.2.2 植物细胞培养
13.3 固定化细胞发酵
13.3.1 概述
13.3.2 固定化细胞的特性
13.3.3 固定化细胞反应器
13.3.4 固定化细胞的应用
本章小结
复习题
主要参考文献
第二篇 产物分离和纯化过程篇
第14章 发酵工程下游加工工程概论
14.1 发酵工程下游加工工程的特点和重要性
14.2 发酵工程下游加工工程的基本原理
14.3 发酵工程下游加工工程的一般程序
本章小结
复习题
主要参考文献
第15章 发酵液的预处理和固液分离方法
15.1 发酵液预处理
15.1.1 高价无机离子的去除
15.1.2 可溶性杂蛋白的去除
15.1.3 色素及其他物质的去除
15.2 固液分离技术
15.2.1 影响发酵液固液分离的因素
15.2.2 过滤
15.2.3 离心分离
15.3 全发酵液的提取
15.3.1 应用膜技术进行全发酵液提取
15.3.2 双水相萃取
15.3.3 吸附法
15.4 微生物细胞的破碎和分离
15.4.1 微生物细胞壁的组成和结构
15.4.2 微生物细胞破碎的方法
15.4.3 细胞破碎率的测定
本章小结
复习题
主要参考文献
第16章 沉淀法
16.1 盐析法
16.1.1 盐析原理——Cohn方程式
16.1.2 影响盐析的主要因素
16.2 等电点沉淀订法
16.2.1 基本原理
16.2.2 等电点沉淀的影响因素
16.3 有机溶剂沉淀法
16.3.1 有机溶剂沉淀的原理
16.3.2 有机溶剂的选择和用量计算
16.3.3 影响有机溶剂沉淀的因素
16.4 非离子型多聚物沉淀法
16.5 聚电解质沉淀法
16.6 金属离子沉淀法
本章小结
复习题
主要参考文献
第17章 膜过滤法
17.1 膜分类和表征膜性能的参数
17.1.1 膜分类
17.1.2 表征膜性能的参数
17.2 膜过滤装置的型式及适用范围
17.2.1 膜过滤装置的型式
17.2.2 膜过滤装置适用范围
17.3 膜过滤的操作方法
17.3.1 分批操作
17.3.2 透析过滤
17.3.3 连续操作
本章小结
复习题
主要参考文献
第18章 溶剂萃取法
18.1 溶剂萃取原理
18.1.1 分配定律
18.1.2 弱电解质萃取的分配平衡
18.2 溶剂的选择
18.3 水相条件的影响及去乳化
18.3.1 pH
18.3.2 温度
18.3.3 盐析
18.3.4 带溶剂
18.3.5 乳化与去乳化
18.4 萃取方法和理论得率计算
18.4.1 单级萃取
18.4.2 多级错流萃取
18.4.3 多级逆流萃取
18.4.4 萃取计算诺模图
本章小结
复习题
主要参考文献
第19章 双水相萃取法
19.1 双水相体系
19.1.1 双水相的形成
19.1.2 相图
19.2 影响物质分配的因素
19.2.1 分配理论
19.2.2 成相聚合物及其相对分子质量的影响
19.2.3 成相聚合物浓度的影响
19.2.4 体系中离子环境对分配的影响
19.2.5 体系中pH的影响
19.2.6 体系中温度的影响
19.2.7 体系中微生物的影响
19.3 双水相萃取技术的应用
19.4 双水相萃取技术的发展
19.4.1 提高分离效率的双水相萃取技术
19.4.2 廉价双水相系统的使用
本章小结
复习题
主要参考文献
第20章 吸附法
20.1 吸附过程的理论基础
20.1.1 基本概念
20.1.2 吸附类型
20.1.3 吸附平衡
20.2 吸附剂的种类
20.2.1 疏水或非极性吸附剂
20.2.2 亲水或极性吸附剂
20.2.3 吸附树脂
20.3 影响吸附的因素
20.3.1 吸附剂的性质
20.3.2 吸附物的性质
20.3.3 溶液pH的影响
20.3.4 温度的影响
20.3.5 溶液中其他溶质的影响
20.4 大网格聚合物吸附剂
20.5 其他类型的吸附
20.5.1 疏水作用吸附
20.5.2 盐析吸附
20.5.3 亲和吸附
20.5.4 染料配位体吸附
20.5.5 免疫吸附
20.5.6 羟基磷灰石吸附
本章小结
复习题
主要参考文献
第21章 离子交换法
21.1 基本概念
21.1.1 强酸性阳离子交换树脂
21.1.2 弱酸性阳离子交换树脂
21.1.3 强碱性阴离子交换树脂
21.1.4 弱碱性阴离子交换树脂
21.2 离子交换树脂的命名法
21.3 离子交换树脂的物理化学性能及测定方法
21.3.1 物理性能
21.3.2 化学性能
21.4 离子交换过程的理论基础
21.4.1 离子交换平衡方程式
21.4.2 离子交换速度
21.5 树脂的选择和操作条件控制
21.5.1 树脂的选择
21.5.2 操作条件的控制
21.6 大网格离子交换树脂
本章小结
复习题
主要参考文献
第22章 色层分离法
22.1 基本概念
22.2 亲和层析
22.3 离子交换层析
22.4 凝胶层析
22.5 染料层析
22.6 疏水层析
22.7 固定化金属离子亲和层析
22.8 共价层析
22.9 羟基磷灰石层析
22.10 电泳法
本章小结
复习题
主要参考文献
第23章 结晶法
23.1 结晶的基本原理
23.2 影响结晶生成的因素
23.2.1 过饱和率
23.2.2 浓度
23.2.3 纯度
23.2.4 黏度
23.2.5 温度
23.2.6 pH和等电点
23.2.7 时间
23.2.8 晶种
23.2.9 搅拌
23.2.10 循环流速
23.2.11 共存杂质的影响
23.3 提高晶体质量的途径
23.3.1 晶体的大小
23.3.2 晶体的形状
23.3.3 晶体的纯度
23.3.4 晶体的结块
23.3.5 重结晶
23.4 结晶的方法
23.4.1 蒸发浓缩结晶法
23.4.2 加沉淀剂结晶法
23.4.3 冷却结晶法
23.4.4 其他结晶方法
本章小结
复习题
主要参考文献
第三篇 发酵工程生产设备篇
第24章 发酵设备
24.1 发酵设备类型及发展趋势
24.1.1 发酵设备的分类
24.1.2 微生物发酵设备的发展趋势
24.2 通风发酵设备
24.2.1 机械搅拌通风发酵罐
24.2.2 气升式发酵罐
24.2.3 自吸式发酵罐
24.2.4 通风固相发酵设备
24.2.5 其他类型的发酵罐
24.3 厌氧发酵设备
24.3.1 酒精发酵设备
24.3.2 啤酒发酵设备
24.4 发酵罐的放大
24.4.1 发酵罐放大的目的和方法
24.4.2 通用式发酵罐的放大设计
本章小结
复习题
主要参考文献
第25章 产物分离和纯化设备
25.1 两相分离设备
25.1.1 过滤设备
25.1.2 离心分离设备
25.1.3 膜分离设备
25.2 萃取与色谱分离设备
25.2.1 萃取分离设备
25.2.2 离子交换分离设备
25.2.3 吸附分离设备
25.2.4 色谱分离设备
25.3 蒸发浓缩与结晶设备
25.3.1 真空浓缩设备
25.3.2 薄膜蒸发器设备
25.3.3 结晶设备
25.4 干燥设备
25.4.1 气流干燥设备
25.4.2 沸腾干燥设备
25.4.3 喷雾干燥设备
本章小结
复习题
主要参考文献
第26章 辅助系统设备
26.1 空气净化除菌与调节设备
26.1.1 空气净化除菌与调节设备
26.1.2 生物工业生产的空气调节
26.2 物料输送系统设备
26.2.1 固体物料的输送设备
26.2.2 液体物料的输送设备
26.3 供水与制冷系统设备
26.3.1 水处理系统设备
26.3.2 供水系统设备
26.3.3 发酵工厂洁净蒸汽与制冷系统设备
本章小结
复习题
主要参考文献
第四篇 典型发酵工程过程篇
第27章 抗生素生产工艺
27.1 抗生素的分类
27.1.1 根据抗生素的生物来源分类
27.1.2 根据抗生素的作用分类
27.1.3 根据抗生素的化学结构分类
27.1.4 根据抗生素的作用机制分类
27.1.5 根据抗生素的生物合成途径分类
27.2 抗生素生产工艺过程
27.2.1 菌种
27.2.2 孢子制备
27.2.3 种子制备
27.2.4 发酵
27.2.5 发酵液的过滤与预处理
27.2.6 抗生素的提取
27.2.7 抗生素的精制
27.3 青霉素生产工艺
27.3.1 青霉素的结构与特性
27.3.2 青霉素的分类
27.3.3 青霉素生产流程
本章小结
复习题
主要参考文献
第28章 氨基酸生产工艺
28.1 氨基酸生产工艺控制
28.1.1 菌种
28.1.2 培养基
28.1.3 发酵条件控制
28.1.4 氨基酸分离纯化
28.2 赖氨酸生产工艺
28.2.1 赖氨酸的生产菌种与生物合成途径
28.2.2 赖氨酸的发酵条件控制
28.3 异亮氨酸、亮氨酸生产工艺
28.3.1 异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸的生物合成途径
28.3.2 异亮氨酸发酵
28.3.3 亮氨酸发酵
本章小结
复习题
主要参考文献
第29章 核苷、核苷酸类产品的发酵生产
29.1 概述
29.1.1 核苷酸的生产途径
29.1.2 核苷酸类物质生产菌的分离和选择
29.2 肌苷及肌苷酸的发酵生产
29.2.1 肌苷的发酵生产
29.2.2 肌苷酸的发酵生产
29.3 鸟苷及鸟苷酸的发酵生产
29.3.1 鸟苷的发酵生产
29.3.2 鸟苷酸的发酵生产
本章小结
复习题
主要参考文献
第30章 酶制剂的发酵生产
30.1 概述
30.1.1 酶制剂发展概况
30.1.2 酶制剂的生产方法
30.2 α-淀粉酶的发酵生产
30.2.1 生产工艺流程
30.2.2 发酵生产
30.2.3 提取
30.3 脂肪酶的发酵生产
30.3.1 菌种
30.3.2 发酵生产
30.3.3 提取
30.4 蛋白酶的发酵生产
30.4.1 菌种
30.4.2 发酵生产
30.4.3 提取
30.5 纤维素酶的发酵生产
30.5.1 菌种
30.5.2 发酵与提取
本章小结
复习题
主要参考文献
第31章 甾体类化合物的微生物转化工艺
31.1 微生物转化的反应类型
31.1.1 氧化反应
31.1.2 还原反应
31.1.3 水解反应
31.2 微生物转化工艺
31.2.1 生产工艺流程
31.2.2 转化反应工艺控制
31.3 犁头霉菌的11β-羟化反应工艺
31.3.1 反应原理
31.3.2 工艺过程
本章小结
复习题
主要参考文献
第32章 有机酸类产品的发酵生产
32.1 概述
32.2 柠檬酸的发酵生产
32.2.1 柠檬酸发酵菌种
32.2.2 柠檬酸的合成途径
32.2.3 柠檬酸的生产工艺
32.3 乳酸的发酵生产
32.3.1 乳酸发酵菌种
32.3.2 乳酸的合成途径
32.3.3 乳酸的生产工艺
32.4 其他有机酸的发酵生产
32.4.1 苹果酸发酵生产
32.4.2 丙酮酸发酵生产
32.4.3 琥珀酸发酵生产
32.4.4 曲酸发酵生产
32.4.5 丙酸发酵生产
本章小结
复习题
主要参考文献
第33章 醇酮类产品的发酵生产
33.1 甘油的发酵生产
33.1.1 发酵法生产甘油的工艺
33.1.2 甘油的提取
33.2 丙酮丁醇的发酵生产
33.2.1 菌种
33.2.2 发酵工艺
33.3 乙醇的发酵生产
33.3.1 概述
33.3.2 乙醇的发酵工艺
33.3.3 乙醇蒸馏与精馏
本章小结
复习题
主要参考文献
京公网安备 11010102004214号