●前言
第1章概論1
1.1發酵工程的發展簡史1
1.1.1傳統生物技術的追溯2
1.1.2發酵技術發展的第一轉折時期2
1.1.3發酵技術發展的第二轉折時期3
1.1.4發酵技術發展的第三轉折時期4
1.1.5發酵技術發展的第四轉折時期5
1.2發酵工業的特征7
1.3發酵工業的應用範疇7
1.3.1微生物菌體發酵8
1.3.2微生物酶發酵8
1.3.3微生物代謝產物發酵8
1.3.4微生物轉化發酵8
1.3.5現代生物技術的生物細胞發酵9
1.3.6微生物處理廢水9
1.3.7其他9
1.4發酵工程在生物工程中的位置9
1.5現代發酵工程的意義和展望10
本章小結11
復習題11
主要參考文獻11
第一篇發酵反應過程原理篇
第2章菌種的來源15
2.1生物物質產生菌的篩選15
2.1.1生物活性物質的主要來源15
2.1.2標本的采集16
2.1.3樣本的預處理17
2.2菌種的分離18
2.2.1集菌培養18
2.2.2純化分離20
2.2.3純培養的驗證22
2.3工業微生物分離的注意事項22
本章小結23
復習題23
主要參考文獻23
第3章菌種的選育及保藏25
3.1自然選育25
3.1.1自然變異的產生25
3.1.2自然選育的方法25
3.2誘變育種26
3.2.1誘變育種的原理及誘變劑26
3.2.2誘變育種的步驟27
3.2.3影響誘變效果的主要因素28
3.3雜交育種31
3.3.1準性生殖31
3.3.2接合32
3.3.3原生質體融合32
3.4代謝控制育種35
3.5基因工程育種36
3.5.1目的基因的獲得37
3.5.2載體的選擇與準備39
3.5.3基因與載體的連接40
3.5.4外源基因的導入40
3.5.5重組體的篩選和產物的表達41
3.6微生物菌種的保藏與復壯42
3.6.1菌種保藏42
3.6.2菌種的復壯45
3.6.3菌種保藏機構和分工46
本章小結47
復習題47
主要參考文獻48
第4章微生物代謝調節49
4.1微生物的代謝類型和自我調節49
4.1.1微生物的代謝類型49
4.1.2微生物自我調節的部位49
4.2酶活性調節50
4.2.1酶的激活作用與抑制作用50
4.2.2酶活性調節的機制51
4.3酶合成調節52
4.3.1酶合成的誘導作用53
4.3.2酶合成的阻遏53
4.3.3酶合成調節的機制55
4.4分支生物合成途徑的調節57
4.4.1同工酶調節58
4.4.2協同反饋調節59
4.4.3累積反饋調節59
4.4.4增效反饋調節59
4.4.5順序反饋調節59
4.4.6聯合激活或反饋調節59
4.4.7酶的共價修飾59
4.5能荷調節60
4.6代謝調控61
4.6.1發酵條件的控制61
4.6.2發酵與分離過程耦合62
4.6.3改變細胞透性62
4.6.4菌種遺傳特性的改變62
4.7次級代謝與次級代謝調節64
4.7.1初級代謝與次級代謝64
4.7.2次級代謝的調節類型64
4.8代謝工程66
4.8.1改變代謝途徑66
4.8.2擴展代謝途徑68
4.8.3轉移或構建新的代謝途徑69
本章小結69
復習題70
主要參考文獻70
第5章發酵工業培養基的設計72
5.1發酵工業培養基的基本要求72
5.2培養基的成分73
5.2.1碳源73
5.2.2氮源74
5.2.3無機鹽素74
5.2.4水75
5.2.5生長調節物質75
5.3培養基的類型76
5.3.1按純度分類76
5.3.2按形態分類76
5.3.3按用途分類77
5.4培養基的設計78
5.4.1菌體同化能力78
5.4.2碳氮比78
5.4.3pH78
5.4.4補料79
5.4.5影響培養基質量的其他因素79
5.5發酵培養基的優化方法80
5.5.1理論轉化率的計算80
5.5.2培養基優化實驗設計80
本章小結86
復習題86
主要參考文獻87
第6章發酵滅菌與空氣的淨化88
6.1滅菌的方法88
6.1.1干熱滅菌法88
6.1.2濕熱滅菌法88
6.1.3射線滅菌法89
6.1.4化學藥劑滅菌法89
6.1.5過濾除菌法90
6.1.6火焰滅菌法90
6.2培養基和設備的滅菌90
6.2.1濕熱滅菌的原理90
6.2.2培養基滅菌溫度的選擇93
6.2.3培養基的分批滅菌94
6.2.4培養基的連續滅菌95
6.3空氣除菌97
6.3.1空氣除菌方法98
6.3.2介質除菌的原理98
6.3.3介質過濾效率和過濾器計算99
本章小結101
復習題101
主要參考文獻101
第7章種子擴大培養102
7.1種子制備工藝102
7.1.1實驗室種子制備102
7.1.2生產車間種子制備103
7.1.3影響種子質量的因素103
7.2種子質量的控制措施107
7.2.1種子質量標準107
7.2.2種子質量檢查107
7.2.3種子的異常分析109
7.2.4種子質量的控制措施109
本章小結110
復習題110
主要參考文獻110
第8章發酵工藝控制111
8.1溫度對發酵的影響及其調節控制111
8.1.1溫度對發酵的影響111
8.1.2影響發酵溫度的因素112
8.1.3發酵熱的測定113
8.1.4*適溫度的選擇與發酵溫度的控制113
8.2pH對發酵的影響及其調節控制114
8.2.1pH對發酵的影響114
8.2.2影響發酵pH的因素115
8.2.3*適pH的選擇和調節115
8.3氧對發酵的影響及其調節控制116
8.3.1氧的傳遞和傳質方程式116
8.3.2影響微生物對氧需求的因素118
8.3.3培養基的流變特性119
8.3.4影響供氧的因素121
8.3.5液相體積氧傳質繫數KLa的測定123
8.4二氧化碳對發酵的影響及其控制124
8.4.1二氧化碳的來源及其對發酵的影響124
8.4.2二氧化碳濃度的控制125
8.5泡沫對發酵的影響及其控制125
8.5.1泡沫產生的原因125
8.5.2泡沫對發酵的危害126
8.5.3泡沫的消長規律126
8.5.4泡沫的消除和防止126
本章小結127
復習題128
主要參考文獻128
第9章發酵過程的檢測與自控129
9.1發酵過程檢測129
9.1.1概述129
9.1.2發酵傳感器129
9.1.3發酵過程檢測的可靠性134
9.2發酵過程變量的間接估計135
9.2.1與基質消耗有關變量的估計135
9.2.2與呼吸有關變量的估計135
9.2.3與細胞生長有關變量的估計136
9.3發酵過程自控137
9.3.1基本自控繫統137
9.3.2發酵自控繫統的硬件結構140
本章小結142
復習題143
主要參考文獻143
第10章發酵染菌及其防治144
10.1染菌對發酵的影響144
10.1.1染菌對不同發酵過程的影響144
10.1.2染菌時間對發酵的影響144
10.1.3染菌程度對發酵的影響145
10.2發酵異常的判斷及原因分析145
10.2.1種子培養和發酵的異常現像145
10.2.2染菌的檢查和判斷147
10.2.3發酵染菌原因分析148
10.3雜菌污染的途徑和防治150
10.3.1種子帶菌及其防治150
10.3.2空氣帶菌及其防治150
10.3.3操作失誤導致染菌及其防治151
10.3.4設備滲漏或“死角”造成的染菌及其防治152
10.3.5噬菌體污染及其防治153
10.3.6雜菌污染的挽救與處理154
本章小結155
復習題155
主要參考文獻155
第11章發酵動力學156
11.1分批培養動力學156
11.1.1分批培養中細胞的生長動力學156
11.1.2產物合成與微生物生長的動力學關繫159
11.1.3分批培養過程的生產率160
11.2連續培養動力學160
11.2.1連續培養設備161
11.2.2單級恆化器連續培養動力學161
11.2.3多級串聯和部分菌體再循環的連續培養162
11.2.4連續培養的應用163
11.3補料分批培養動力學164
本章小結165
復習題166
主要參考文獻166
第12章發酵過程經濟學167
12.1發酵成本的構成167
12.1.1固定成本167
12.1.2可變成本167
12.1.3發酵產品成本的分布168
12.2影響發酵成本的主要因素及成本控制168
12.2.1菌株選育168
12.2.2培養基成本169
12.2.3動力成本170
12.2.4培養方式170
12.2.5工廠規模171
12.2.6產物分離純化172
12.2.7發酵自動化程度172
12.2.8發酵過程優化173
12.2.9市場經濟分析173
12.3發酵過程經濟分析173
12.3.1發酵過程的技術經濟評價指標173
12.3.2發酵過程的經濟效益分析174
本章小結175
復習題176
主要參考文獻176
第13章現代生物技術在發酵工業中的應用177
13.1基因工程菌發酵177
13.1.1基因工程菌的來源和應用177
13.1.2基因工程菌的培養178
……

本書是一本繫統介紹發酵工程基礎理論和技術的教材，它以發酵工程為主線，緊密聯繫生產實踐，突出了繫統性、前沿性、科學性和實踐性等特色。本書四篇共分33章，分別為發酵反應過程原理篇、產物分離和純化過程篇、發酵工程生產設備篇、典型發酵工程過程篇，內容主要包括菌種的選育、微生物代謝調節、發酵工藝控制、產物分離和純化、發酵生產設備、典型發酵工程過程等。參與編寫者在教學與生產實踐上均有較為豐富的經驗。通過本書的學習，可使學生全面掌握發酵工程的原理與應用，熟悉現代發酵工業的發展方向，為學生今後從事與發酵工業相關的生產、研究和開發打下良好的理論與技術基礎。