[正版]4册 微生物发酵工艺学原理+发酵工艺与设备二版+发酵工程工艺原理+现代工业发酵调控学三版 发酵工程代谢控制原理方

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书名：发酵工艺与设备ISBN编号：9787122247087第二版定价：42.00元

 

书名：现代工业发酵调控学ISBN编号：9787122276308定价：55.00元

书名：微生物发酵工艺学原理ISBN编号：9787122166036定价：48.00元

 

书名：发酵工程工艺原理ISBN编号：9787122333551定价：39.80元

 

 

《发酵工艺与设备（第二版）》

第一章绪论1 

第一节发酵技术的起源与发展1 

一、古代人类的酿酒活动与传统酿造工艺2 

二、微生物、酶的发现和纯培养发酵技术的建立3 

三、现代发酵工程技术的形成5 

四、代谢控制发酵和基因工程技术的产生与发展7 

第二节发酵工程的内容及其特点8 

一、发酵工程的内容8 

二、发酵生产的类型10 

三、发酵工程的特点11 

第三节发酵工程的应用领域13 

一、医药工业13 

二、食品工业15 

三、化学工业15 

四、农业17 

五、环境保护17 

六、冶金工业18 

第四节发酵工程技术的发展趋势18 

一、采用基因工程技术改良菌种19 

二、推广大型节能高效的发酵装置及计算机自动控制19 

三、生物反应和产物分离偶联19 

四、微生物发酵技术应用于高等动植物细胞培养20 

五、固定化（细胞和酶）技术的应用20 

六、开发清洁生产工艺21 

思考题22 

参考文献22 

第二章生产菌种的选育培养23 

第一节微生物的代谢及调控23 

一、微生物的初级代谢与次级代谢23 

二、微生物代谢的调节及控制25 

第二节生产菌种的选育方法27 

一、发酵工业中的常用微生物27 

二、新菌种的分离与筛选29 

三、菌种的改良及工程菌构建33 

第三节微生物代谢控制育种的措施34 

一、营养缺陷型突变株34 

二、抗反馈控制突变株36 

三、其他类型突变株38 

第四节菌种的扩大培养及保藏39 

一、菌种的扩大培养39 

二、菌种的衰退和复壮41 

三、菌种的保藏44 

四、国内外主要菌种保藏机构47 

第五节发酵培养基的设计50 

一、培养基的类型50 

二、发酵培养基的组成51 

三、发酵培养基的优化57 

第六节生产实例——谷氨酸生产菌种扩大培养及发酵培养基设计58 

一、谷氨酸生产菌种的来源及保藏58 

二、生产菌种的扩大培养59 

三、发酵培养基的组成60 

思考题65 

参考文献65 

第三章灭菌与除菌工艺及设备66 

第一节发酵生产中有害微生物的控制66 

一、发酵生产中的无菌概念66 

二、有害微生物的控制方法67 

第二节培养基灭菌69 

一、湿热灭菌的操作原理69 

二、分批灭菌72 

三、连续灭菌73 

第三节无菌空气制备76 

一、空气净化除菌的方法与原理76 

二、无菌空气的制备流程78 

三、空气预处理设备81 

四、空气过滤介质及过滤器85 

第四节设备与管道的清洗与灭菌88 

一、常用清洗剂及清洗方法89 

二、设备及管路的灭菌92 

第五节灭菌实例——谷氨酸发酵设备及培养基灭菌97 

一、灭菌前的准备工作97 

二、总（分）过滤器灭菌98 

三、种子罐和发酵罐空罐灭菌98 

四、培养基实罐灭菌98 

五、发酵培养基连续灭菌99 

思考题99 

参考文献99 

第四章厌氧发酵工艺及设备100 

第一节厌氧发酵产物的生物合成机制100 

一、糖酵解途径概念及其特点100 

二、酵母菌的酒精、甘油发酵102 

三、乳酸发酵103 

四、甲烷（沼气）发酵106 

第二节白酒与酒精发酵106 

一、白酒固态发酵107 

二、酒精发酵113 

第三节啤酒发酵119 

一、啤酒发酵产生的主要风味物质120 

二、传统啤酒发酵121 

三、现代大罐啤酒发酵125 

第四节乳酸发酵129 

一、乳酸发酵工艺概述130 

二、大米和薯干粉发酵工艺131 

三、淀粉水解糖发酵工艺132 

四、玉米粉发酵工艺134 

五、蔗糖和糖蜜发酵工艺134 

六、葡萄糖的L乳酸发酵工艺136 

七、细菌乳酸发酵工艺小结136 

八、原位产物分离乳酸发酵工艺简介137 

思考题139 

参考文献139 

第五章好氧发酵工艺及设备140 

第一节好氧发酵产物的合成机制140 

一、谷氨酸发酵机制140 

二、柠檬酸发酵机制145 

三、其他好氧发酵产物的合成148 

第二节发酵过程的工艺控制152 

一、溶解氧对发酵的影响及其控制153 

二、二氧化碳和呼吸商对发酵的影响及其控制156 

三、温度对发酵的影响及其控制158 

四、pH值对发酵的影响及其控制160 

五、菌体和基质浓度对发酵的影响及补料控制163 

六、发酵过程中的泡沫控制169 

七、发酵终点的确定171 

第三节通风发酵设备172 

一 、机械搅拌通风发酵罐172 

二、其他通风发酵罐简介183 

第四节发酵染菌及防治185 

一、染菌的检查及原因分析186 

二、染菌对不同发酵过程的影响187 

三、染菌发生的不同时间对发酵的影响187 

四、发酵异常现象及原因分析188 

五、杂菌污染的预防189 

六、染菌的挽救和处理190 

七、噬菌体污染及其防治190 

第五节好氧发酵工艺实例——谷氨酸发酵191 

一、谷氨酸生产菌的菌体形态特点192 

二、亚适量生物素流加糖发酵工艺193 

三、淀粉水解糖高生物素添加青霉素流加糖发酵工艺194 

四、甘蔗糖蜜添加青霉素流加糖发酵工艺195 

五、谷氨酸发酵异常现象及其处理196 

思考题197 

参考文献198 

第六章发酵动力学199 

第一节发酵过程的化学计量及动力学描述200 

一、细胞反应的元素衡算200 

二、细胞反应的得率系数201 

三、反应速率202 

四、反应速率与得率系数之间的关系204 

五、细胞反应系统的动力学描述205 

第二节分批发酵206 

一、菌体生长动力学206 

二、基质消耗动力学213 

三、代谢产物生成动力学216 

四、分批发酵的产率218 

第三节连续发酵220 

一、连续发酵的动力学方程221 

二、连续发酵的稳态操作条件223 

三、连续发酵的产率225 

四、连续发酵过程中的杂菌污染和菌种变异226 

五、多级连续发酵228 

六、连续培养的应用229 

第四节补料分批发酵230 

一、补料分批发酵的特点230 

二、流加操作的数学模型231 

思考题236 

参考文献236 

第七章发酵过程参数检测及控制237 

第一节发酵过程参数检测概述237 

一、发酵过程参数的分类237 

二、发酵过程参数检测的特点238 

第二节发酵检测控制系统的基本组成239 

一、测定元件239 

二、控制部分240 

三、执行元件242 

第三节发酵过程的自动控制原理243 

一、反馈控制243 

二、前馈控制243 

三、自适应控制244 

第四节发酵过程的计算机控制244 

一、发酵过程控制的计算机系统245 

二、发酵过程中计算机的控制方式245 

第五节常用物理参数的检测与控制246 

一、温度246 

二、罐压247 

三、搅拌转速和功率248 

四、空气和料液流量249 

五、液位和泡沫251 

第六节常见化学和生物参数的检测与控制252 

一、pH值及溶解CO2浓度252 

二、溶氧浓度及氧化还原电位254 

三、发酵罐排气（尾气）中O2分压和CO2分压257 

四、细胞浓度和发酵液成分259 

第七节生产实例——谷氨酸发酵过程的自动控制261 

一、谷氨酸发酵工艺特征及其控制中存在的问题262 

二、谷氨酸发酵罐的主要控制系统262 

思考题264 

参考文献264 

第八章发酵产物的分离提取265 

第一节发酵产物分离的特点与过程设计265 

一、发酵产物分离的特点265 

二、常用的分离技术及机制266 

三、发酵产物分离的过程选择267 

第二节细胞破碎268 

一、机械法269 

二、非机械法270 

第三节沉淀与离心271 

一、沉淀271 

二、离心272 

第四节过滤与膜分离277 

一、过滤277 

二、膜分离281 

第五节萃取与色谱分离286 

一、萃取286 

二、色谱分离289 

第六节离子交换与吸附292 

一、离子交换292 

二、吸附294 

第七节蒸发、结晶与干燥297 

一、蒸发297 

二、结晶301 

三、干燥304 

第八节发酵产物的分离实例——谷氨酸提取与味精制造308 

一、谷氨酸提取308 

二、味精制造312 

三、谷氨酸发酵清洁生产315 

思考题318 

参考文献318

《现代工业发酵调控学 第三版》

 

1微生物生长与调节1

1.1微生物的生长1

1.1.1生长的形式1

1.1.1.1细菌的生长1

1.1.1.2酵母的生长2

1.1.1.3菌丝的生长3

1.1.1.4细胞群体的生长4

1.1.1.5细菌群体的生长周期5

1.1.2生长的测量6

1.1.2.1细胞数目的测量7

1.1.2.2细胞量的测量8

1.1.2.3生物量的在线测量10

1.1.3环境对生长的影响13

1.1.3.1物理环境13

1.1.3.2化学环境17

1.1.4生长的变量和约束20

1.1.4.1细胞的大分子成分20

1.1.4.2限制步骤21

1.1.4.3生长对能量的需求21

1.1.4.4微生物热的释放22

1.2细胞周期22

1.2.1染色体复制与细胞分裂的调节23

1.2.2染色体复制的启动24

1.2.3细胞周期的研究方法24

1.2.3.1镜检法24

1.2.3.2同步培养法24

1.2.3.3同位素示踪法24

1.2.4生长速率与细胞大小的关系26

1.2.5生长速率对细胞内DNA含量的影响27

1.2.6生长速率对细胞组分的影响28

1.3生长效率28

1.3.1得率系数28

1.3.1.1分子得率系数28

1.3.1.2碳转化效率29

1.3.1.3电子平均数为基准的得率29

1.3.1.4基于热的产生的得率29

1.3.1.5以氧耗为基准的得率30

1.3.1.6基于ATP消耗的得率30

1.3.2测定生长效率时应注意的实际问题31

1.3.2.1分批与恒化培养31

1.3.2.2培养基组成31

1.3.2.3流出液的控制31

1.3.2.4取样与代谢物的分析31

1.3.3用于生物量形成的能量需求31

1.3.4呼吸效率32

1.3.5维持能与环境因素的关系33

1.3.5.1渗透压33

1.3.5.2水活度34

1.3.5.3氧和二氧化碳分压34

1.3.5.4温度36

1.3.5.5pH36

1.3.5.6副产物对生长得率的影响37

1.4生长调节37

1.4.1菌丝顶端生长37

1.4.1.1菌丝顶端生长机制38

1.4.1.2泡囊如何在菌丝顶端聚集39

1.4.1.3菌丝生长过程39

1.4.2菌丝分枝规律40

1.4.2.1分枝的形成40

1.4.2.2菌丝生长单位40

1.4.2.3菌丝结团的动力学41

1.4.2.4菌球内部扩散限制的后果42

1.4.2.5游离菌丝与菌球的破碎43

1.4.3微生物生长分化的调节43

1.4.3.1极化生长的调节44

1.4.3.2菌丝分枝启动的调节44

1.4.3.3菌丝空间分布的调节45

1.4.3.4链霉菌生长的调节45

1.5运输过程46

1.5.1细胞膜的结构与功能48

1.5.2运输器的分类系统49

1.5.3运输机制49

1.5.3.1通道与孔51

1.5.3.2电化势能驱动的运输器(次级运输过程)52

1.5.3.3初级主动运输器54

1.5.3.4基团转运蛋白54

1.5.3.5跨膜电子流系统57

1.5.3.6大分子的运输57

1.5.4运输过程动力学57

思考题59

参考文献60

2微生物的基础代谢62

2.1能量代谢原理62

2.1.1能量代谢的热力学63

2.1.1.1热力学第一定律和热焓63

2.1.1.2热力学第二定律、第三定律和熵64

2.1.2能量的产生与偶合65

2.1.2.1能量的产生65

2.1.2.2高能化合物66

2.1.2.3能量的偶合67

2.1.3氧还电位和移动电子载体68

2.1.3.1氧还电位68

2.1.3.2移动电子载体68

2.2微生物的分解代谢69

2.2.1葡萄糖分解代谢69

2.2.1.1酵解 (EMP) 途径70

2.2.1.2己糖单磷酸支路(HMS)70

2.2.1.3恩特纳多多罗夫(ED)途径71

2.2.1.4磷酸解酮酶(PK)途径71

2.2.1.5各种葡萄糖分解途径的相互关系71

2.2.1.6三羧酸(TCA)循环71

2.2.1.7乙醛酸循环72

2.2.2多糖和单糖的利用72

2.2.3厌氧代谢过程73

2.2.3.1乙醇发酵73

2.2.3.2丙酮、丁醇、乙酸、丁酸发酵74

2.2.3.3乳酸、丁二醇、甲烷发酵78

2.2.4脂肪酸、脂烃和芳香烃的氧化81

2.2.5氮的循环和氨基酸的降解82

2.2.5.1氮的循环82

2.2.5.2氨基酸的降解83

2.2.6硫的代谢83

2.2.7核苷酸的降解和有机磷的代谢84

2.2.8聚合物的氧化85

2.2.8.1淀粉86

2.2.8.2纤维素86

2.3微生物的组成代谢87

2.3.1C1的同化88

2.3.2分子氮的同化89

2.3.3硝酸盐的同化89

2.3.4氨的同化90

2.3.5硫酸盐的同化90

2.3.6氨基酸的生物合成91

2.3.6.1谷氨酸族的生物合成91

2.3.6.2天冬氨酸族的生物合成93

2.3.6.3芳香氨基酸族的生物合成94

2.3.6.4丝氨酸族的生物合成96

2.3.6.5丙氨酸族的生物合成97

2.3.6.6组氨酸的生物合成97

2.3.6.7经氨基酸途径的含氮化合物的生物合成97

2.3.7核苷酸的生物合成99

2.3.7.1核糖核苷酸的生物合成99

2.3.7.2脱氧核糖核苷酸的生物合成101

2.3.7.3细菌对外源嘌呤、嘧啶碱及其核苷的利用102

2.3.8脂质的生物合成102

2.3.8.1脂肪酸的生物合成102

2.3.8.2不饱和脂肪酸的生物合成105

2.3.8.3磷脂的生物合成108

2.3.9聚类异戊二烯化合物的合成108

2.3.10甾类化合物109

2.3.11糖磷酸酯与糖核苷酸112

2.3.12多糖的生物合成113

思考题114

参考文献115

3代谢调节与代谢工程116

3.1酶活性的调节117

3.1.1代谢调节的部位117

3.1.2共价修饰118

3.1.2.1可逆共价修饰118

3.1.2.2不可逆共价修饰118

3.1.3变构效应119

3.1.3.1协同作用119

3.1.3.2变构效应的由来121

3.1.3.3变构效应的解释122

3.1.3.4变构调节的特征122

3.1.4其他调节方式122

3.1.4.1缔合与解离122

3.1.4.2竞争性抑制123

3.2酶合成的调节123

3.2.1诱导作用123

3.2.1.1诱导作用的分子水平的机制124

3.2.1.2顺序诱导作用125

3.2.1.3诱导物的种类与效率125

3.2.1.4诱导调节的克服127

3.2.1.5组成型突变株的获得127

3.2.2分解代谢物阻遏127

3.2.2.1分解代谢物阻遏效应128

3.2.2.2分解代谢物阻遏的分子机制128

3.2.2.3分解代谢物阻遏作用的克服129

3.2.2.4耐分解代谢物阻遏的突变株的获得130

3.2.2.5氮分解代谢物的调节131

3.2.3反馈调节131

3.2.3.1反馈阻遏在分子水平上的作用机制132

3.2.3.2反馈调节作用的消除132

3.2.3.3分离耐末端代谢产物调节的突变株的方法134

3.2.3.4反馈抑制136

3.2.4分支途径的调节方式136

3.2.4.1分支途径中末端产物的调节136

3.2.4.2微生物代谢调节机制的多样性138

3.2.5避开微生物固有代谢调节，过量生产代谢产物139

3.2.5.1积累末端产物139

3.2.5.2细胞膜通透性的改变140

3.2.5.3能荷的调节141

3.2.5.4无机聚磷酸的代谢与功能142

3.3代谢系统的分子控制机制142

3.3.1真细菌转录的基础143

3.3.1.1RNA聚合酶143

3.3.1.2转录途径143

3.3.1.3启动子的识别144

3.3.2DNA结合蛋白：激活剂与阻遏物146

3.3.3双组分调节系统146

3.3.4RNA水平的调节机制：衰减器模型148

3.4代谢调节148

3.4.1糖代谢调节148

3.4.1.1巴斯德效应或氧效应148

3.4.1.2克列勃特里或葡萄糖效应151

3.4.2氨基酸合成的调节153

3.4.3核苷酸合成的调节154

3.4.3.1肌苷154

3.4.3.2鸟苷155

3.4.3.3腺苷155

3.5代谢工程155

3.5.1概论155

3.5.2代谢流 (物流、信息流) 的概念156

3.5.2.1有关术语156

3.5.2.2物流与酶的关系157

3.5.2.3物流限制作用的克服158

3.5.2.4反馈抑制与限制途径物流的关系158

3.5.3代谢物流分析159

3.5.3.1物流分布的测量159

3.5.3.2代谢物流分析的应用160

3.5.4代谢控制分析163

3.5.4.1物流控制分析的概念164

3.5.4.2节点及其判断166

3.5.4.3代谢流的控制167

3.5.4.4代谢控制分析在代谢产物合成方面的应用167

3.5.5代谢工程的应用168

3.5.5.1胞内代谢物的测量168

3.5.5.2基质谱的扩展169

3.5.5.3降解异型生物质的新代谢途径170

3.5.5.4老产品产率、得率的改进和新产品的构建171

3.5.6推定代谢工程与反向代谢工程171

3.5.7重要工业微生物表型的进化工程174

3.6系统生物学与组学研究概况174

3.6.1代谢工程的组学研究176

3.6.2导致细菌表型改进的基因组改组176

思考题177

参考文献178

4微生物次级代谢与调节181

4.1引论181

4.1.1微生物次级代谢的特征181

4.1.2次级代谢产物的类型183

4.1.2.1糖类184

4.1.2.2多肽类184

4.1.2.3聚脂酰类184

4.1.2.4核酸碱基类似物类184

4.1.2.5其他类型184

4.1.3抗生素的生源学185

4.1.4初级与次级代谢途径相互连接185

4.2次级代谢物生物合成的前体186

4.2.1前体的概况186

4.2.1.1内源前体187

4.2.1.2外源前体190

4.2.2前体的作用192

4.2.2.1起抗生素建筑材料作用192

4.2.2.2诱导抗生素生物合成的作用192

4.2.2.3前体与诱导物的区别193

4.2.2.4研究前体作用的方法193

4.2.2.5新抗生素的定向生物合成194

4.2.3前体的限制性194

4.2.3.1前体合成的调节机制194

4.2.3.2前体导向抗生素的合成194

4.2.3.3添加前体的策略195

4.3次级代谢物生物合成原理195

4.3.1把前体引入次级代谢物生物合成的专用途径195

4.3.2前体聚合作用过程195

4.3.3次级代谢物结构的后几步修饰196

4.3.4复合抗生素中不同部分的装配196

4.3.5次级代谢物合成酶的专一性197

4.4抗生素的生物合成197

4.4.1短链脂肪酸为前体的抗生素197

4.4.1.1大环内酯类抗生素198

4.4.1.2四环类抗生素208

4.4.1.3蒽环类抗生素213

4.4.2氨基酸为前体的抗生素213

4.4.2.1青霉素簇抗生素213

4.4.2.2头孢菌素簇抗生素217

4.4.2.3其他β-内酰胺类抗生素219

4.4.2.4肽类抗生素的生物合成221

4.4.3经修饰的糖为前体的抗生素223

4.4.3.1链霉素的生物合成223

4.4.3.2氨基糖苷类抗生素的调节225

4.4.3.3次要组分的调控226

4.4.3.4调节因子226

4.4.3.5突变生物合成228

4.5微生物次级代谢作用的调控229

4.5.1微生物的次级代谢与其生命活动的关系229

4.5.1.1次级代谢在微生物中所起的作用229

4.5.1.2次级代谢与生长、分化的关系229

4.5.2次级代谢产物生物合成的调节与控制230

4.5.2.1参与抗生素合成作用的酶的诱导及解除阻遏230

4.5.2.2抗生素生物合成启动的控制231

4.5.2.3碳源分解代谢物的调节232

4.5.2.4氮源分解代谢物的调节233

4.5.2.5磷酸盐的调节235

4.5.2.6分解代谢产物对次级代谢控制的作用部位237

4.5.2.7分解代谢产物作为次级代谢产物合成的胞内调控因子237

4.5.2.8抗生素生物合成的终止239

4.5.2.9人工克服微生物次级代谢调控作用的限制239

4.5.2.10定向抗生素生物合成240

4.5.3基因工程在提高生产性能上的应用240

4.5.3.1强化表达网络调控机构的正向调节240

4.5.3.2改变表达体系241

4.5.3.3扩增抗生素产生菌的抗性基因242

4.5.3.4提高编码关键酶的基因剂量242

4.5.3.5提高转译水平的表达效率243

4.5.3.6增强重组菌的生长能力244

4.5.3.7调节性启动子244

4.5.3.8提高菌在限氧下的生长与生产能力245

4.5.3.9强化产物的分泌246

4.5.4合成生物学246

思考题246

参考文献247

5发酵过程控制与优化250

5.1发酵过程技术原理250

5.1.1分批发酵251

5.1.1.1分批发酵的基础理论251

5.1.1.2重要的生长参数253

5.1.1.3分批发酵的优缺点253

5.1.2补料-分批发酵254

5.1.2.1理论基础254

5.1.2.2分批补料的优化255

5.1.3半连续发酵256

5.1.4连续发酵257

5.1.4.1单级连续发酵的理论基础257

5.1.4.2多级连续培养258

5.1.4.3连续培养在工业生产中的应用259

5.1.4.4连续培养中存在的问题259

5.1.5与产物回收结合的培养261

5.1.5.1膜分离与发酵耦合262

5.1.5.2溶剂萃取与发酵耦合266

5.1.5.3膜固定化细胞反应器的原理和应用267

5.1.5.4挥发性产物的回收与发酵耦合267

5.1.5.5吸附发酵268

5.1.6高细胞密度培养268

5.1.6.1研究应用概况269

5.1.6.2达到高细胞密度的手段269

5.1.6.3存在问题270

5.1.6.4成功范例270

5.1.7混合或共培养系统270

5.1.8固态发酵271

5.1.9动物细胞培养271

5.2发酵条件的影响及其控制272

5.2.1培养基对发酵的影响273

5.2.1.1养分的需求273

5.2.1.2生长能量学对产物形成的影响275

5.2.1.3碳和能量限制275

5.2.1.4氮或硫限制对产物合成的影响277

5.2.1.5钾限制对产物形成的影响278

5.2.1.6磷、镁或铁限制对产物形成的影响279

5.2.1.7基质浓度对发酵的影响及其控制279

5.2.1.8培养基的优化280

5.2.2灭菌情况283

5.2.3种子质量283

5.2.3.1接种菌龄283

5.2.3.2接种量283

5.2.4温度对发酵的影响284

5.2.4.1温度对产物合成的影响284

5.2.4.2最适温度的选择284

5.2.5pH的影响285

5.2.5.1发酵过程中pH变化的规律285

5.2.5.2培养基pH对初级代谢产物合成的影响285

5.2.5.3最适pH的选择286

5.2.5.4pH的监控287

5.2.6氧的供需对发酵的影响及其控制288

5.2.6.1临界氧289

5.2.6.2溶氧作为发酵异常的指示290

5.2.6.3溶氧的控制291

5.2.6.4溶氧参数在过程控制方面的应用293

5.2.6.5通过溶氧的控制提高产物合成的事例294

5.2.7二氧化碳和呼吸商296

5.2.7.1CO2对发酵的影响296

5.2.7.2呼吸商与发酵的关系298

5.2.8加糖和补料对发酵的影响及其控制299

5.2.8.1补料的策略299

5.2.8.2补料的判断和依据301

5.2.8.3补料的优化303

5.2.9比生长速率的影响与控制304

5.2.9.1程序控制器/反馈补偿器系统305

5.2.9.2谷胱甘肽306

5.2.9.3酿酒酵母306

5.2.9.4其他产物306

5.2.10混合效果307

5.2.10.1斜6平叶涡轮式搅拌器及不同进料方式307

5.2.10.2栅桨式搅拌器307

5.2.10.3各种搅拌器的组合及反应器流场分布特性对产物形成的影响308

5.2.10.4流变学的测量309

5.2.10.5计算流体动力学分析在生物反应器中的应用310

5.2.11超声波、微波、磁场、电流对发酵的影响310

5.2.11.1超声波310

5.2.11.2微波311

5.2.11.3磁场311

5.2.11.4电流311

5.2.12氧化还原电位对发酵的影响311

5.2.13过程参数对丝状菌形态与产物合成的影响312

5.2.13.1种子与菌球的形成313

5.2.13.2培养基组成对菌形态的影响313

5.2.13.3碳源的影响313

5.2.13.4氮源与磷酸盐对形态与生产的影响313

5.2.13.5金属离子与形态的关系314

5.2.13.6溶氧的影响314

5.2.13.7溶解CO2的影响314

5.2.13.8培养液pH与形态的关系315

5.2.13.9温度的影响315

5.2.13.10机械应力的作用315

5.2.13.11真菌的形态与培养液的流变性317

5.2.13.12真菌发酵的形态特征的描述317

5.2.13.13真菌发酵中的生长与产物形成的模型318

5.2.14发酵过程参数的相关分析319

5.2.15发酵规模的缩小与放大320

5.3泡沫对发酵的影响及其控制320

5.3.1泡沫的产生及其影响320

5.3.2发酵过程中泡沫的消长规律321

5.3.3泡沫的控制321

5.3.3.1机械消泡322

5.3.3.2消泡剂消泡322

5.3.3.3消泡剂的应用322

5.4发酵终点的判断与自溶的监测323

5.4.1发酵终点的判断323

5.4.2补料分批培养中生产经济上的优化324

5.4.3自溶的监测324

5.4.3.1细胞的老化与自溶324

5.4.3.2发酵后期菌自溶的监测325

5.4.4影响自溶的因素326

5.5发酵染菌的防治及处理326

5.5.1染菌的途径分析327

5.5.2染菌的判断和防治327

5.5.3生产技术管理对染菌防止的重要性328

5.6基因工程菌在生物工程中的应用329

5.6.1源自克隆基因的蛋白329

5.6.1.1人血清白蛋白基因的合成及其表达329

5.6.1.2胰岛素329

5.6.1.3生长激素330

5.6.1.4促红细胞生成素331

5.6.1.5人β2糖蛋白331

5.6.1.6白细胞介素331

5.6.1.7GFP融合监测法在在线优化中的应用332

5.6.1.8重组人载脂蛋白332

5.6.2干扰素332

5.6.2.1高密度细胞培养的策略332

5.6.2.2重组菌的高密度培养和α-干扰素的表达333

5.6.2.3酿酒酵母的高密度培养及人免疫干扰素的表达333

5.6.3氨基酸334

5.6.3.1基因技术在氨基酸生产方面的应用334

5.6.3.2利用重组大肠杆菌生产色氨酸335

5.6.4肌苷酸和鸟苷酸335

5.6.5微生物多糖337

5.6.6植酸酶337

5.6.7S-腺苷-L-甲硫氨酸337

思考题338

参考文献338

6发酵过程参数检测与计算机监控345

6.1发酵过程参数监控的研究概况345

6.1.1设定参数346

6.1.2状态参数346

6.1.3间接参数347

6.1.4发酵样品的离线分析348

6.2生物过程控制的特征348

6.2.1对生物过程控制规范化的要求349

6.2.2在线发酵仪器的研究进展349

6.2.3计算机在发酵监控方面的应用352

6.3用于控制的生物过程建模352

6.3.1传统过程模型353

6.3.2线性黑箱模型354

6.3.3非线性黑箱模型354

6.3.4生产过程建模355

6.4发酵过程估算技术356

6.4.1传统的基于模型的估算357

6.4.2基于线性黑箱模型的估算357

6.4.3基于非线性黑箱模型的估算358

6.5发酵过程的控制策略358

6.5.1发酵过程的PID控制358

6.5.2发酵过程的推理控制359

6.5.3发酵过程的适应性(预估)控制359

6.5.4发酵过程的非线性控制360

6.5.5发酵过程的优化控制360

6.5.6用于发酵监督与控制的知识库系统360

6.5.7工业规模的发酵故障分析系统362

6.6用于发酵诊断和控制的数据分析362

6.6.1发酵测量与估算变量分类362

6.6.1.1生物过程的输入-输出表示法362

6.6.1.2计算关联364

6.6.1.3动态过程代谢状态的在线化学计量与鉴别364

6.6.2代谢速率的计算366

6.6.2.1普通平衡方程366

6.6.2.2消耗速率366

6.6.2.3生产速率369

6.6.3不能直接测量的生物过程参数的估算372

6.6.3.1概念和实例介绍372

6.6.3.2估算方法373

6.6.3.3用观察器进行状态估算379

6.6.3.4不同技术的评估382

6.6.4积分与平均数量的计算382

6.6.4.1积分变量382

6.6.4.2平均变量382

6.6.5生理状态变量的计算383

6.6.5.1生理状态变量的分类383

6.6.5.2生理状态细胞水平级的监测方法385

6.6.5.3生理状态控制结构386

6.6.5.4整合转录轮廓与代谢物轮廓信息指导发酵生产过程387

6.7基于模式识别技术的新方法391

6.7.1模式识别的好处391

6.7.2模式识别方法与数据分析391

6.7.3用于监控的时序的量变曲线分析393

6.7.4结论397

思考题398

参考文献398

《微生物发酵工艺学原理》

 

第一章绪论1

第一节微生物发酵的基本概念1

一、微生物发酵的含义1

二、微生物工业发酵的基本过程及产物类型2

第二节微生物发酵技术的发展历史4

一、对发酵本质的认识过程4

二、微生物发酵技术发展的不同阶段5

第三节微生物发酵的产品种类6

第四节微生物发酵的特征与发酵方式9

一、微生物发酵的特征9

二、微生物发酵方式9

第五节我国微生物发酵工业的现状和今后发展趋向10

一、我国微生物发酵工业的现状10

二、我国微生物发酵工业的发展趋势13

思考题14

第二章发酵代谢调控的基本原理与方法15

第一节概述15

第二节微生物细胞的代谢调节机制16

一、微生物初级代谢产物调节机制16

二、微生物细胞的次级代谢调节机制21

第三节微生物发酵代谢控制的基本方法26

一、遗传学方法26

二、生物化学方法29

第四节微生物发酵动力学31

一、微生物发酵动力学分类31

二、发酵方法32

三、分批培养发酵动力学33

四、连续培养40

思考题44

第三章工业微生物的育种与种子制备45

第一节生产用微生物的分离45

一、生物样品的采集45

二、样品中微生物的富集培养46

三、分离纯化47

四、利用菌体性质进行初步筛选49

第二节工业微生物的保藏50

一、菌种保藏概述50

二、世界主要菌物菌种保藏机构50

三、工业微生物菌种的保藏方法51

四、菌种退化的防止53

第三节工业微生物育种53

一、诱变育种的筛选方法及策略53

二、微生物诱变育种54

三、原生质体融合育种57

四、基因工程育种58

第四节生产用种子制备59

一、基本概念59

二、菌种扩大培养的目的及作为种子的准则60

三、种子的制备过程60

四、种子质量的控制63

五、种子染菌的原因以及预防65

思考题67

第四章工业生产用培养基68

第一节概述68

一、培养基的组成68

二、培养基质量的影响因素70

三、常见问题及其处理手段73

第二节培养基的成分74

一、碳源物质74

二、氮源物质76

三、生长因子79

四、无机盐及微量元素79

五、前体81

六、促进剂和抑制剂82

七、水分83

第三节培养基的种类与选择85

一、培养基的种类85

二、培养基的设计89

三、淀粉水解糖的制备99

思考题100

第五章发酵工程中的灭菌操作101

第一节灭菌常见方法101

一、化学灭菌101

二、射线灭菌103

三、干热灭菌103

四、湿热灭菌103

五、过滤除菌104

第二节培养基与发酵设备的灭菌104

一、湿热灭菌的基本原理104

二、培养基的灭菌108

三、发酵设备的灭菌112

第三节空气的除菌112

一、发酵使用的净化空气标准113

二、空气净化的方法113

三、过滤除菌的介质材料116

四、空气净化的一般工艺流程118

五、几种较典型空气净化流程介绍120

六、无菌空气的检查123

思考题124

第六章发酵设备简介125

第一节机械搅拌通风发酵罐的结构125

一、罐体125

二、搅拌器和挡板126

三、空气分布器127

四、消泡装置128

第二节机械搅拌通风发酵罐的基本参数130

第三节其他各种微生物发酵设备130

一、塔型发酵罐130

二、气升式发酵罐131

三、自吸式发酵罐133

四、通风固相发酵设备135

五、厌氧发酵设备136

思考题138

第七章发酵过程优化和工艺控制139

第一节概述139

第二节发酵参数的测定和生物传感器141

一、发酵参数的测定141

二、对用于发酵过程检测的传感器要求142

三、生物传感器的类型和结构原理142

第三节温度对发酵的影响及其控制145

一、温度对发酵的影响145

二、影响发酵温度变化的因素145

三、温度的控制146

第四节pH值对发酵的影响及其控制147

一、pH值对发酵的影响147

二、发酵过程pH值的变化147

三、发酵pH值的确定和控制148

第五节溶解氧对发酵的影响及其控制149

一、溶解氧对发酵的影响149

二、发酵过程中溶解氧的变化150

三、溶解氧浓度的控制151

第六节CO2对发酵的影响及其控制152

一、CO2对发酵的影响152

二、CO2浓度的控制153

三、发酵罐内氧气和二氧化碳分压的测量154

第七节泡沫对发酵的影响及其控制154

一、泡沫的形成及其对发酵的影响154

二、泡沫的消除155

第八节菌体浓度对发酵的影响及其控制155

一、菌体浓度对发酵的影响155

二、菌体浓度的控制156

三、菌体浓度的检测156

第九节基质浓度对发酵的影响及其控制157

一、基质浓度对发酵的影响157

二、碳源对发酵的影响及控制158

三、氮源的种类和浓度的影响和控制159

四、磷酸盐浓度的影响和控制160

五、补料控制160

六、发酵罐基质(葡萄糖等）浓度的在线测量161

第十节其他化学因子在线分析技术162

一、HPLC在线测量物质浓度162

二、引流分析与控制163

第十一节发酵终点的判断164

一、经济因素164

二、产品质量因素165

三、特殊因素165

思考题165

第八章通气和搅拌166

第一节概述166

第二节发酵工程对氧的要求167

一、微生物需氧量与呼吸代谢的关系167

二、微生物的临界溶解氧浓度168

三、比生长速率、比耗氧速率与氧浓度的关系169

第三节氧的供给170

一、氧的溶解特性与影响微生物需氧因素170

二、传氧速率方程174

第四节KLα的测定176

一、亚硫酸盐氧化法176

二、极谱法178

三、溶氧电极法178

第五节发酵罐及各种因子对KLα的影响180

一、搅拌180

二、空气流速183

三、空气分布管形式和发酵罐结构184

四、氧分压185

五、罐内醪液高度187

六、罐容187

七、发酵醪液性质188

八、温度189

九、有机物质和表面活性剂190

十、离子强度190

十一、氧载体190

思考题191

第九章发酵产物的常用提取分离方法192

第一节概述192

一、提取与精制过程的一般工艺流程192

二、发酵产物提取精制工艺设计原则193

第二节发酵液的初步分离193

一、改善发酵液的过滤特性194

二、去除发酵液中的杂蛋白195

三、去除发酵液中的高价无机离子196

第三节沉淀技术196

一、盐析法196

二、有机溶剂沉淀法198

三、等电点沉淀法199

四、选择性变性沉淀200

五、生成盐类复合物的沉淀200

六、亲和沉淀201

第四节过滤与膜分离技术202

一、一般过滤设备的选择202

二、膜分离技术202

第五节离心分离技术204

一、离心分离因数和沉降速度204

二、离心机的选择205

第六节菌体的破碎206

一、珠磨法207

二、高速匀浆法207

三、超声破碎法208

四、酶溶法208

五、化学渗透法209

六、微波加热法209

七、其他方法209

第七节吸附分离技术210

一、吸附的类型210

二、常用吸附剂211

第八节萃取分离技术211

一、溶剂萃取212

二、双水相萃取213

三、超临界流体萃取214

第九节结晶分离技术215

一、结晶的基本过程215

二、影响结晶过程的因素216

第十节干燥216

思考题222

第十章发酵产品生产简介223

第一节氨基酸发酵223

一、概述223

二、谷氨酸发酵224

三、赖氨酸发酵226

第二节有机酸发酵227

一、概述227

二、柠檬酸发酵228

三、乳酸发酵229

第三节核苷类物质发酵231

一、鸟苷和肌苷发酵的机理232

二、鸟苷发酵232

三、肌苷发酵232

第四节抗生素发酵233

一、抗生素的分类233

二、青霉素的结构和性质233

三、青霉素发酵234

第五节酒精发酵236

一、酒精发酵机理236

二、发酵法生产酒精及其工艺流程237

第六节其他产品发酵237

一、酶制剂237

二、甾体激素的微生物转化发酵239

三、微生物多糖发酵241

四、甘油发酵242

五、丙酮丁醇发酵243

六、维生素发酵244

思考题245

参考文献246

《发酵工程工艺原理》

第一章绪论/1

第一节发酵1

一、“发酵”一词的来源1

二、发酵与发酵工程2

三、发酵工程与其他学科的关系2

第二节发酵工程工艺及关键技术3

一、发酵过程的特点3

二、发酵的类型4

三、发酵工艺过程4

四、发酵工程关键技术4

五、发酵工业的范围6

第三节发酵工程发展史6

一、自然发酵时期6

二、纯培养技术时期6

三、通气搅拌的好氧性发酵工程技术时期6

四、人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术时期7

五、发酵动力学和连续化、自动化发酵工程技术时期7

六、微生物酶反应合成与化学合成相结合的工程技术时期7

第四节发酵工程技术发展趋势8

一、发酵工程技术产业化的关键因素8

二、发酵工业发展趋势8

第二章菌种与种子扩大培养/11

第一节微生物工业用菌种11

一、工业微生物的特点11

二、发酵工业对菌种的要求11

三、工业生产常用的微生物菌种12

四、发酵工业菌种的选育13

五、生产菌种的保藏14

六、防止菌株衰退的措施14

第二节种子扩大培养15

一、种子扩大培养的目的与要求15

二、种子扩大培养的制备流程15

三、影响种子质量的主要因素18

四、种子质量的控制措施20

五、种子质量标准21

第三章发酵培养基的制备与灭菌/22

第一节发酵工业原料22

一、发酵工业原料选择的依据22

二、培养基的营养成分23

三、常用发酵原料的化学组成26

四、培养基的类型27

第二节发酵工业培养基的设计30

一、发酵培养基设计的目的30

二、发酵培养基设计的基本原则31

三、发酵培养基设计的方法32

四、发酵培养基的优化33

第三节发酵工业原料的预处理34

一、发酵工业原料的除杂34

二、发酵工业原料的运输35

三、发酵工业原料的粉碎38

第四节淀粉质原料的加工方法40

一、淀粉水解的理论基础40

二、淀粉的液化方法与设备41

三、淀粉的糖化方法与设备42

第五节糖蜜原料的预处理43

一、糖蜜的来源与特点43

二、糖蜜前处理的方法43

第六节培养基的分批灭菌和连续灭菌44

一、几个易混淆的概念44

二、灭菌的方法45

三、湿热灭菌的基本原理49

四、发酵工业培养基的灭菌49

第四章发酵过程控制/53

第一节发酵过程主要控制参数及检测53

一、发酵的相关参数53

二、发酵过程参数的检测54

三、发酵过程常用的传感器55

四、发酵过程优化控制实施的具体步骤55

第二节培养基和菌体浓度对发酵过程的影响55

一、培养基（基质）的基本成分56

二、碳源种类和浓度对发酵过程的影响和控制56

三、氮源种类和浓度对发酵过程的影响和控制57

四、磷酸盐的浓度对发酵过程的影响和控制57

五、菌体浓度对发酵过程的影响58

第三节温度的控制58

一、温度对发酵的影响59

二、影响发酵温度的因素60

三、最适温度的选择与发酵温度的控制61

第四节pH值对发酵的影响及控制61

一、pH值对发酵的影响61

二、影响发酵pH值的因素62

三、最适pH值的选择和控制62

第五节发酵供氧62

一、微生物对氧的需求63

二、溶解氧浓度的变化及其控制64

第六节二氧化碳对发酵的影响及控制65

一、CO2的来源及对发酵的影响65

二、CO2的控制65

第七节泡沫的影响及控制66

一、泡沫产生的原因66

二、泡沫的危害66

三、泡沫的消长规律66

四、泡沫的消除和防止67

第八节发酵终点的判断68

一、影响放罐时间的因素69

二、发酵终点判断的依据69

第九节发酵过程的建模、优化控制与故障诊断70

一、数据驱动方法在发酵过程中的推广与应用70

二、发酵过程数学建模方法71

三、发酵过程优化控制技术72

四、发酵过程故障诊断技术74

第五章空气除菌/77

一、空气除菌的意义77

二、空气除菌的方法78

三、空气介质过滤除菌的原理79

四、介质过滤的空气过滤器80

五、空气预处理81

六、介质过滤制备无菌空气的工艺流程82

第六章工业发酵染菌及其防治/86

第一节染菌对发酵的影响86

一、染菌对不同发酵过程的影响86

二、染菌发生的不同时间对发酵的影响87

三、染菌程度对发酵的影响87

四、染菌对产物提取和产品质量的影响88

第二节发酵染菌的判断及原因分析88

一、种子培养和发酵的异常现象88

二、染菌的检查和判断89

三、发酵染菌率和染菌原因分析91

第三节杂菌污染的途径和防治92

一、种子带菌及其防治92

二、空气带菌及其防治93

三、操作失误导致的染菌及其防治93

四、培养基和设备灭菌不彻底导致的染菌及其防治93

五、设备渗漏造成的染菌及其防治95

第四节噬菌体的污染与防治96

一、噬菌体对发酵的影响96

二、产生噬菌体污染的原因96

三、噬菌体污染的检测96

四、噬菌体污染的防治措施97

第五节发酵染菌的挽救与处理98

一、种子培养期染菌的处理98

二、发酵前期染菌的处理98

三、发酵中、后期染菌的处理98

四、染菌后对设备的处理98

第七章常用的发酵设备/99

第一节通风液体发酵设备99

一、机械搅拌通风发酵罐99

二、气升环流式发酵罐103

三、自吸式发酵罐104

第二节通风固体发酵设备105

一、自然通风固体发酵设备105

二、机械通风固体发酵设备105

第三节厌氧发酵设备106

一、乙醇发酵设备106

二、啤酒发酵设备107

第八章发酵机制及发酵工艺/109

第一节酒精发酵109

一、酒精发酵机制110

二、酒精发酵菌种111

三、酒精酵母的生长繁殖与发酵111

四、酒精发酵工艺112

五、燃料酒精的生产114

第二节啤酒发酵115

一、啤酒酿造原料115

二、麦芽制备117

三、麦汁制备118

四、啤酒酵母120

五、啤酒发酵121

六、啤酒主要风味物质的形成122

七、啤酒的成分123

八、啤酒的质量指标124

第三节葡萄酒发酵工艺125

一、葡萄酒的类型125

二、葡萄酒的酿造原料125

三、葡萄汁的制备126

四、葡萄酒的发酵机制127

五、葡萄酒的酿造工艺130

六、葡萄酒的贮存及陈酿133

七、葡萄酒的质量指标135

第四节酱油酿造工艺136

一、酱油分类及生产原料136

二、酱油中的主要化学成分138

三、酱油酿造中主要微生物及生化机制139

四、酱油生产工艺142

第五节食醋酿造工艺144

一、食醋分类及酿造原料145

二、酿造食醋的主要微生物及糖化发酵剂147

三、食醋酿造基本原理149

四、食醋酿造工艺151

五、典型酿造食醋生产案例154

第六节柠檬酸的发酵158

一、黑曲霉的柠檬酸发酵机制159

二、柠檬酸的发酵163

第七节谷氨酸的发酵165

一、谷氨酸的生物合成途径及调节机制165

二、谷氨酸生产菌菌种选育模型166

三、谷氨酸发酵167

第八节青霉素的发酵170

一、青霉素生产菌种170

二、青霉素的生物合成机理172

三、发酵培养基组成174

四、发酵条件控制174

五、青霉素分离和纯化176

第九章发酵产物的提取与精制概述/178

第一节微生物工程下游加工工程的特点178

第二节发酵产物的提取与精制概述179

一、发酵产物分类179

二、发酵产物提取的一般程序179

第三节发酵液预处理181

一、微生物发酵液的一般特征181

二、发酵液过滤特性的改变181

三、发酵液的相对纯化183

四、固液分离184

第四节微生物细胞破碎184

一、微生物细胞壁的组成185

二、细胞破碎技术186

三、细胞破碎率的测定189

四、微生物细胞破碎技术的发展方向189

参考文献/191

 

 

 

 

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