发酵工程实验技术

第一章发酵过程简介和发酵工程实验室的建立

第一节发酵的基本内容

一、发酵过程的范围

二、发酵工业发展的过程

三、发酵过程的组成部分

第二节发酵工程实验室的基本条件

一、建立发酵实验室需考虑的因素

二、发酵工程实验室

第三节发酵工程实验室的公用设施

一、空气

二、蒸汽

三、水

四、电

五、气

第四节生物反应器及其附属设备

一、发酵罐

二、附属设备

第五节生物安全实验室的创建方法

一、微生物的安全性

二、化学的安全性

三、其他方面的安全性

第二章实验室规模生物反应器的使用

第一节概述

一、生物反应器及其分类

二、实验室规模生物反应器

第二节实验室规模发酵罐的种类及使用

一、实验室规模发酵罐简介

二、实验室规模发酵罐的使用

第三节固态发酵设备的种类及使用

一、固态发酵简介

二、固态发酵反应器及使用

第四节固定化细胞及固定化酶反应器的种类及使用

一、固定化细胞及固定化酶反应器的种类

二、固定化细胞及固定化酶反应器的应用

第五节参数检测装置

第六节混合、传质和供氧

一、概述

二、生物反应器中的搅拌器及搅拌流型

三、KLa的测定

实例1小型发酵罐用于透明质酸发酵

第三章菌种保藏、接种物的制备及接种技术

第一节菌种保藏方法

一、菌种保藏和菌株收集管理

二、操作方法

三、菌种保藏管理

第二节接种技术、接种物的制备和种子扩大培养

一、接种技术

二、种子制备

第三节菌种衰退及复壮方法

一、菌种的退化及其表现

二、菌种退化的原因

三、菌种退化的防治

四、菌种的复壮

第四节国内外主要菌种保藏中心介绍

一、国内的菌种保藏中心

二、国外著名菌种保藏中心

实例2漆酶生产菌株的筛选、鉴定和保藏

一、漆酶生产菌株的筛选

二、漆酶生产菌株的鉴定

三、漆酶生产菌株的保藏

第四章无菌操作技术

第一节实验室无菌操作技术

一、概述

二、灭菌方法及操作

第二节发酵罐及容器的灭菌

一、灭菌方法的选择

二、准备和灭菌

三、化学灭菌

第三节液体培养基的灭菌

一、培养基的配制

二、培养基成分的类型

三、间歇灭菌及操作

四、连续灭菌

第四节无菌空气的制备

一、空气灭菌的要求和方法

二、空气过滤除菌技术

第五节无菌接种和取样操作技术

一、管路和辅助容器的要求

二、接种操作

三、取样操作

实例3过氧化氢酶发酵过程的灭菌和无菌操作

第五章发酵过程的检测与传感器

第一节概述

一、发酵过程检测的参数

二、用于发酵过程检测的传感器

第二节发酵过程pH的检测及其传感器

一、pH传感器的工作原理

二、pH传感器的使用

第三节发酵过程中溶氧的检测与溶氧电极

一、溶氧电极装置

二、电极的制备和安装

三、溶氧电极的使用

第四节氧化还原电位电极

一、氧化还原电位电极的工作原理

二、装置

三、常规操作、灭菌和使用

四、测试与校准

第五节菌体浓度和生物量的检测

一、菌体浓度和生物量的检测方法及原理

二、菌体浓度和菌体密度的检测实验

第六节发酵过程中其他参数的检测及其传感器

一、温度

二、压力

三、黏度的检测及黏度计

四、溶解CO2传感器

五、泡沫电极

六、离子选择性电极

七、发酵液的荧光检测

八、流速(流量)测定

九、发酵液液量和液位检测

十、尾气分析

十一、软件传感器

第七节生物传感器在发酵过程检测中的应用

一、生物传感器的类型及结构原理

二、生物传感器在发酵过程检测中的应用

实例4谷氨酰胺转胺酶发酵过程的数据检测

第六章连续培养操作技术

第一节概述

一、基本概念

二、连续培养的特点

三、连续培养的应用

四、连续培养的操作简介

第二节连续培养的控制技术

一、连续培养的基本理论

二、实验设计与操作

第三节连续培养的附属设备

一、连续培养的一般设备

二、设备的选择与设计

第四节连续培养的应用

一、概述

二、应用操作

实例5连续培养筛选耐高渗酵母

一、实验操作

二、结果

第七章补料分批培养操作技术

第一节概述

一、补料分批培养的基本概念

二、补料分批培养的优缺点

三、补料分批培养的适用范围

四、补料分批培养的类型

第二节补料分批培养的控制技术

一、补料分批培养的控制原理

二、补料分批培养的控制技术

三、补料分批培养控制技术的实验操作

第三节补料分批培养的附属设备

一、附属贮罐

二、泵

三、补料控制器

第四节高密度细胞培养技术

一、高密度细胞培养技术的理论依据

二、高密度细胞培养的方法

三、补料分批培养在高密度细胞培养中的应用

实例6重组毕赤酵母产碱性果胶酶的分批补料发酵

一、分批补料发酵的理论计算和分析

二、分批补料的过程监测和控制

三、分批补料发酵的结果与分析

四、总结

第八章发酵过程的控制技术与方法

第一节概述

一、基本概念

二、发酵过程控制

第二节发酵设备的传感器、变送器、执行机构和变频器

一、变送器

二、执行机构

三、变频器

第三节发酵系统及发酵过程控制

一、发酵系统的功能

二、发酵过程控制系统

三、发酵过程的控制方式

四、发酵过程的控制方法

五、发酵过程参数控制

第四节发酵单元

一、基本实验室发酵单元

二、非基本实验室发酵单元

实例7透明质酸发酵过程控制

一、透明质酸发酵过程中的溶氧控制

二、透明质酸发酵过程的pH控制

三、透明质酸发酵过程中的温度控制

第九章发酵过程建模与仿真

第一节概述

第二节微生物反应过程的速率方程

一、细胞生长

二、基质消耗

三、产物生成

四、相界传递

第三节微生物发酵过程的模型建立

一、细胞生长的动力学模型

二、分批发酵过程动力学模型

三、连续发酵过程动力学模型

四、补料分批发酵过程模型

五、理想生物反应器的质量平衡及模型

第四节发酵过程仿真

一、数字仿真

二、公式化及问题的仿真求解

三、数字求解

四、数字仿真编程语言

五、交互式仿真语言

实例8基于动力学模型的丙酮酸发酵

一、奇异流加葡萄糖强化丙酮酸生产的过程功能

二、基于动力学模型调控温度强化丙酮酸发酵的过程功能

主要参考文献

　　本书以指导读者如何进行发酵工程实验研究为目的，因此，本书最主要的特点是以实践性环节为中心内容，只在必要的时候介绍一些必需的理论知识。在选材方面，注意将国外该领域的最新实验技术、我国现有的实验材料以及作者所从事的科学研究有机地结合起来，所选取的这些实验方法和技术大部分是本书作者在近15年的科学研究工作中经常应用的技术，可操作性很强。因此，本书可看做是一本介绍发酵工程实验技术的小型工具书，也可用作有关课程的实验教材或参考书。　　本书是一本系统介绍发酵工程实验技术的专著。全书共分11章，重点介绍涉及各种生物反应器的微生物细胞、动物细胞和植物细胞培养技术，包括发酵工程实验室的建立、实验室规模生物反应器的使用、菌种保藏、接种技术、无菌操作技术、发酵过程的检测与传感器、连续培养和补料分批培养操作技术等内容，还详细讨论了发酵过程控制、建模和仿真等发酵工程领域的前沿技术。本书将国外最新实验技术、国内现有的实验材料以及作者自己的科研有机地结合起来，前沿性、实践性和系统性构成了本书的特色。　　本书可供人事发酵工程、生化工程、生物工程、环境工程和制药工程的广大高校师生作为实验技术专著阅读使用，也可供上述领域的企业生产、技术和管理人员的参考。