微生物发酵工艺学原理

第一章 绪论

第一节 微生物发酵的基本概念

一、微生物发酵的含义

二、微生物工业发酵的基本过程及产物类型

第二节 微生物发酵技术的发展历史

一、对发酵本质的认识过程

二、微生物发酵技术发展的不同阶段

第三节 微生物发酵的产品种类

第四节 微生物发酵的特征与发酵方式

一、微生物发酵的特征

二、微生物发酵方式

第五节 我国微生物发酵工业的现状和今后发展趋向

一、我国微生物发酵工业的现状

二、我国微生物发酵工业的发展趋势

思考题

第二章 发酵代谢调控的基本原理与方法

第一节 概述

第二节 微生物细胞的代谢调节机制

一、微生物初级代谢产物调节机制

二、微生物细胞的次级代谢调节机制

第三节 微生物发酵代谢控制的基本方法

一、遗传学方法

二、生物化学方法

第四节 微生物发酵动力学

一、微生物发酵动力学分类

二、发酵方法

三、分批培养发酵动力学

四、连续培养

思考题

第三章 工业微生物的育种与种子制备

第一节 生产用微生物的分离

一、生物样品的采集

二、样品中微生物的富集培养

三、分离纯化

四、利用菌体性质进行初步筛选

第二节 工业微生物的保藏

一、菌种保藏概述

二、世界主要菌物菌种保藏机构

三、工业微生物菌种的保藏方法

四、菌种退化的防止

第三节 工业微生物育种

一、诱变育种的筛选方法及策略

二、微生物诱变育种

三、原生质体融合育种

四、基因工程育种

第四节 生产用种子制备

一、基本概念

二、菌种扩大培养的目的及作为种子的准则

三、种子的制备过程

四、种子质量的控制

五、种子染菌的原因以及预防

思考题

第四章 工业生产用培养基

第一节 概述

一、培养基的组成

二、培养基质量的影响因素

三、常见问题及其处理手段

第二节 培养基的成分

一、碳源物质

二、氮源物质

三、生长因子

四、无机盐及微量元素

五、前体

六、促进剂和抑制剂

七、水分

第三节 培养基的种类与选择

一、培养基的种类

二、培养基的设计

三、淀粉水解糖的制备

思考题

第五章 发酵工程中的灭菌操作

第一节 灭菌常见方法

一、化学灭菌

二、射线灭菌

三、干热灭菌

四、湿热灭菌

五、过滤除菌

第二节 培养基与发酵设备的灭菌

一、湿热灭菌的基本原理

二、培养基的灭菌

三、发酵设备的灭菌

第三节 空气的除菌

一、发酵使用的净化空气标准

二、空气净化的方法

三、过滤除菌的介质材料

四、空气净化的一般工艺流程

五、几种较典型空气净化流程介绍

六、无菌空气的检查

思考题

第六章 发酵设备简介

第一节 机械搅拌通风发酵罐的结构

一、罐体

二、搅拌器和挡板

三、空气分布器

四、消泡装置

第二节 机械搅拌通风发酵罐的基本参数

第三节 其他各种微生物发酵设备

一、塔型发酵罐

二、气升式发酵罐

三、自吸式发酵罐

四、通风固相发酵设备

五、厌氧发酵设备

思考题

第七章 发酵过程优化和工艺控制

第一节 概述

第二节 发酵参数的测定和生物传感器

一、发酵参数的测定

二、对用于发酵过程检测的传感器要求

三、生物传感器的类型和结构原理

第三节 温度对发酵的影响及其控制

一、温度对发酵的影响

二、影响发酵温度变化的因素

三、温度的控制

第四节 pH值对发酵的影响及其控制

一、pH值对发酵的影响

二、发酵过程pH值的变化

三、发酵pH值的确定和控制

第五节 溶解氧对发酵的影响及其控制

一、溶解氧对发酵的影响

二、发酵过程中溶解氧的变化

三、溶解氧浓度的控制

第六节 CO2对发酵的影响及其控制

一、CO2对发酵的影响

二、CO2浓度的控制

三、发酵罐内氧气和二氧化碳分压的测量

第七节 泡沫对发酵的影响及其控制

一、泡沫的形成及其对发酵的影响

二、泡沫的消除

第八节 菌体浓度对发酵的影响及其控制

一、菌体浓度对发酵的影响

二、菌体浓度的控制

三、菌体浓度的检测

第九节 基质浓度对发酵的影响及其控制

一、基质浓度对发酵的影响

二、碳源对发酵的影响及控制

三、氮源的种类和浓度的影响和控制

四、磷酸盐浓度的影响和控制

五、补料控制

六、发酵罐基质(葡萄糖等）浓度的在线测量

第十节 其他化学因子在线分析技术

一、HPLC在线测量物质浓度

二、引流分析与控制

第十一节 发酵终点的判断

一、经济因素

二、产品质量因素

三、特殊因素

思考题

第八章 通气和搅拌

第一节 概述

第二节 发酵工程对氧的要求

一、微生物需氧量与呼吸代谢的关系

二、微生物的临界溶解氧浓度

三、比生长速率、比耗氧速率与氧浓度的关系

第三节 氧的供给

一、氧的溶解特性与影响微生物需氧因素

二、传氧速率方程

第四节 KLα的测定

一、亚硫酸盐氧化法

二、极谱法

三、溶氧电极法

第五节 发酵罐及各种因子对KLα的影响

一、搅拌

二、空气流速

三、空气分布管形式和发酵罐结构

四、氧分压

五、罐内醪液高度

六、罐容

七、发酵醪液性质

八、温度

九、有机物质和表面活性剂

十、离子强度

十一、氧载体

思考题

第九章 发酵产物的常用提取分离方法

第一节 概述

一、提取与精制过程的一般工艺流程

二、发酵产物提取精制工艺设计原则

第二节 发酵液的初步分离

一、改善发酵液的过滤特性

二、去除发酵液中的杂蛋白

三、去除发酵液中的高价无机离子

第三节 沉淀技术

一、盐析法

二、有机溶剂沉淀法

三、等电点沉淀法

四、选择性变性沉淀

五、生成盐类复合物的沉淀

六、亲和沉淀

第四节 过滤与膜分离技术

一、一般过滤设备的选择

二、膜分离技术

第五节 离心分离技术

一、离心分离因数和沉降速度

二、离心机的选择

第六节 菌体的破碎

一、珠磨法

二、高速匀浆法

三、超声破碎法

四、酶溶法

五、化学渗透法

六、微波加热法

七、其他方法

第七节 吸附分离技术

一、吸附的类型

二、常用吸附剂

第八节 萃取分离技术

一、溶剂萃取

二、双水相萃取

三、超临界流体萃取

第九节 结晶分离技术

一、结晶的基本过程

二、影响结晶过程的因素

第十节 干燥

思考题

第十章 发酵产品生产简介

第一节 氨基酸发酵

一、概述

二、谷氨酸发酵

三、赖氨酸发酵

第二节 有机酸发酵

一、概述

二、柠檬酸发酵

三、乳酸发酵

第三节 核苷类物质发酵

一、鸟苷和肌苷发酵的机理

二、鸟苷发酵

三、肌苷发酵

第四节 抗生素发酵

一、抗生素的分类

二、青霉素的结构和性质

三、青霉素发酵

第五节 酒精发酵

一、酒精发酵机理

二、发酵法生产酒精及其工艺流程

第六节 其他产品发酵

一、酶制剂

二、甾体激素的微生物转化发酵

三、微生物多糖发酵

四、甘油发酵

五、丙酮丁醇发酵

六、维生素发酵

思考题

参考文献

《普通高等教育“十二五”规划教材：微生物发酵工艺学原理》共十章，系统论述了利用微生物发酵的基本工艺学知识，包括微生物发酵代谢控制的基本原理与方法、工业微生物育种与种子制备、工业生产用培养基、发酵工程中的灭菌操作、发酵设备简介、发酵过程优化和工艺控制、通气和搅拌、发酵产物的常用提取分离方法、发酵产品生产简介等。内容紧紧围绕微生物发酵工艺主线，各章既相互联系又有一定的独立性，简洁、实用，克服了以往一些教材大而全、不便于学生自学的弊端。通过《普通高等教育“十二五”规划教材：微生物发酵工艺学原理》的学习，可系统掌握微生物发酵生产的基本原理和技术，为从事发酵行业和进行发酵新工艺的开发研究打下良好的基础。
　　《普通高等教育“十二五”规划教材：微生物发酵工艺学原理》可作为理工科生物工程、生物技术、食品、生物制药、生物化工及相关专业的教科书，也可供从事生物产业的相关技术人员及相关专业的研究生参考。