发酵工程原理

1 绪论

1.1 发酵工程的历史与发展

1.1.1 发酵现象及人类早期的应用

1.1.2 现代发酵工程的产生与发展

1.2 发酵工程对人类社会发展的意义

1.2.1 从传统生物技术到现代生物技术产品

1.2.2 从食品、医药向能源、环境、生物基化学品领域拓展

1.2.3 从碳氢化合物经济到碳水化合物经济

1.2.4 生物经济的形成与发展

1.2.5 发酵行业的环境污染与节能减排

1.3 发酵工程的生物学与工程学基础

1.4 发酵工程课程的学习内容与要求

1.4.1 发酵工程发展的前瞻性

1.4.2 发酵工程学习的实践性

1.4.3 发酵工程的学科交叉性

2 菌种来源与种子培养

2.1 用于工业生产菌种的要求和特点

2.1.1 与抗生素生产有关的微生物

2.1.2 与氨基酸生产有关的微生物

2.1.3 与酶制剂生产有关的微生物

2.1.4 常用的表达系统

2.2 土壤中目的微生物的筛选

2.2.1 土壤采样的一般原则

2.2.2 土样中微生物的富集

2.2.3 目标微生物的挑选

2.2.4 目标生物材料筛选的研究进展

2.3 菌种改造

2.3.1 自然选育

2.3.2 诱变育种

2.3.3 基因的定向进化

2.4 种子的扩大培养

2.4.1 种子制备的流程

2.4.2 实验室阶段的技术概要

2.4.3 生产车间阶段的技术概要

3 发酵培养基

3.1 培养基的类型及功能

3.1.1 按纯度划分

3.1.2 按状态划分

3.1.3 按用途划分

3.2 发酵培养基的成分及来源

3.2.1 碳源

3.2.2 氮源

3.2.3 无机盐及微量元素

3.2.4 水

3.2.5 生长因子、前体、产物促进剂和抑制荆

3.3 培养基的设计及优化

3.3.1 培养基成分选择的原则

3.3.2 培养基成分的确定及优化

3.3.3 培养基设计与优化的层次

3.3.4 培养基设计时注意的一些相关问题

4 发酵过程的基本工艺与控制

4.1 发酵过程操作的分类

4.1.1 分批发酵

4.1.2 补料分批培养

4.1.3 半连续培养

4.1.4 连续培养

4.2 发酵过程的中间分析

4.2.1 发酵过程主要参数

4.2.2 产物量的测定

4.3 发酵过程基质代谢及控制

4.3.1 基质浓度的变化

4.3.2 发酵控制与中间补料

4.3.3 发酵终点的判断

4.4 发酵过程的pH控制

4.4.1 发酵过程pH变化的原因

4.4.2 pH对发酵的影响

4.4.3 pH的控制

5 好氧与厌氧发酵

6 经典发酵过程动力学与反应器基础

7 发酵过程优化与多尺度参数相关分析原理

8 流场特性与生理特性研究相结合的发酵过程放大

9 微生物发酵代谢流分析

10 用于发酵工程研究的装置技术

11 系统生物技术在发酵工程中的应用

随着生命科学和生物技术的发展，传统、经典的发酵工程在概念和内涵上已经发生很大的变化，新的发酵工程技术体系正在逐渐形成，由此对发酵工程课程教学内容的拓展和更新提出了新的要求。本书作者基于长期从事发酵工程大量研究和发酵工程国家精品课程建设的体会，组织一支学科交叉的研究和教学团队，尝试选取较成熟的国内外最新发展成果与技术，凝练成该教材。
　　《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：发酵工程原理》基础与前沿并重，《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：发酵工程原理》1～6章主要介绍发酵工程的经典内容，包括菌种来源与种子培养、发酵培养基、发酵过程的基本工艺与控制，以及具有普遍意义的好氧与厌氧发酵的过程原理。7～11章是对经典发酵工程内容的深入和拓展，重点阐述了工程学原理指导下的发酵过程优化与放大，阐述了多尺度参数相关分析原理与方法，生物反应器流场特性与生理特性研究相结合的发酵过程放大，在跨尺度测量分析原理基础上进一步介绍了代谢流分析与测定方法，以及系统生物技术在发酵工程中的应用前景与展望等。随着近年合成生物学的迅速发展，本书也初步讨论了其对发酵工程的影响。
　　《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：发酵工程原理》适合作为生物工程、发酵工程、制药工程、生化工程等专业的发酵工程课程教材，也可供相关专业的研究生、教师及科研、生产人员参考。

张嗣良主编的《发酵工程原理》主编基于长期从事发酵工程大量研究的体会，认为发酵工程的研究应首先从工程学方法上着手，再与生命科学研究相结合。为此，主编提出了多尺度生物过程优化理论与方法，并组织和领导了一支学科交叉的研究团队，先后取得了一系列的研究成果与进展。2006年又领衔建设“发酵工程”国家精品课程，通过多年的教学实践，我们认识到需对发酵工程课程教学内容进行拓展和更新，并首先应从更新教材内容开始。为此我们尝试组织编写发酵工程新教材，为强调新的工程学原理，教材并定名为《发酵工程原理》。