发酵工程原理与技术

第一章总论

第一节发酵工程基础知识

一、发酵工程的概念

二、发酵过程的特点和分类

三、发酵工业生产流程

四、发酵工业的历史渊源

五、发酵工程技术的发展趋势和服务领域

第二节生物工程基础知识

一、生物工程(技术)的定义和特点

二、生物工程研究的领域

三、生物工程与发酵工程的关系

第一篇工业微生物和发酵工业原料

第二章发酵工业微生物菌种制备原理和技术

第一节发酵工业微生物菌种的选育

一、工业微生物的特点

二、发酵工业常用微生物菌种及要求

三、发酵工业微生物菌种的分离和选育

四、发酵工业微生物菌种的退化、复壮与保藏

第二节工业微生物种子的扩大培养

一、菌种扩大培养的任务

二、种子制备的过程

三、发酵工业种子培养

四、影响种子培养的因素和种子质量的控制

第三节种子培养基及其制备

一、菌体组成和细胞外代谢产物

二、种子培养的培养基选择和配制原则

第三章发酵工业原料及其处理

第一节发酵工业原料的种类和成分

一、发酵培养基中各种成分的定量

二、工业上常用作碳源的淀粉质原料

三、工业上常用作氮源的蛋白质类原料

四、发酵培养基中的无机盐和生长因子

五、发酵生产的前体物质和促进剂、抑制剂等

第二节淀粉水解糖的制备

一、淀粉水解糖的制备方法

二、淀粉酸水解制糖

三、淀粉的双酶法制糖

四、水解糖液的质量要求

第三节发酵培养基灭菌

一、消毒与灭菌的原理和方法

二、培养基和设备的灭菌

三、发酵培养基灭菌工艺

四、培养基和设备、管路灭菌的条件

第四章无菌空气的制备

第一节空气中的微生物和除茵方法

一、率气中的微生物种类及分布

二、空气除菌的方法和要求

第二节空气的过滤除茵原理和过滤介质

一、空气过滤除菌的原理

二、空气过滤除菌的介质

三、介质过滤效率

四、影响过滤除菌效率的因素

五、提高过滤除菌效率的措施

第三节空气过滤除茵的工艺技术

一、对空气过滤除菌工艺流程的要求

二、空气的预处理

三、空气过滤除菌工艺流程

第二篇发酵工程机理与过程控制

第五章氧的供需与传递

第一节微生物细胞对氧的需求和溶解氧的控制

一、供氧与微生物呼吸及代谢产物的关系

二、微生物的临界氧浓度

三、控制发酵液中溶解氧的意义

第二节培养过程中氧的传质理论

一、氧的传递途径与传质阻力

二、气体溶解过程的双膜理论

第三节溶氧传递系数的测定方法

一、亚硫酸盐氧化法

二、取样极谱法

三、物料衡算法

四、动态法

五、排气法

六、复膜电极测定K.O和氧分析仪测定K.O

第四节影响氧传递速率的主要因素

一、溶液的性质对氧溶解度的影响

二、气一液比表面积对氧溶解度的影响

三、影响氧传递橐蚊的因素

第五节发酵液中溶解氧的测定和控制

一、溶解氧连续检测的意义

二、发酵液中溶解氧的测定方法

三、控制发酵液中溶解氧的工艺手段

第六章微生物发酵机理

第一节微生物基础物质代谢

一、微生物对培养基中碳源的代谢

二、微生物对培养基中氮源的代谢

三、微生物的能量代谢

第二节厌氧发酵产物的合成机制

一、酒精、甘油发酵机制

二、乳酸发酵机制

三、丙酮丁醇发酵机制

四、由乙醇、乙酸生成己酸机制

五、甲烷(沼气)发酵机制

第三节好氧发酵产物合成机制

一、有机酸发酵机制

二、氨基酸发酵机制

三、核苷酸发酵机制

四、抗生素发酵机制

第七章发酵动力学

第一节发酵过程动力学描述和分类

一、菌体生长速率

二、基质消耗速率

三、代谢产物的生成速率

四、混合生长学

五、发酵方法和动力学分类

第二节微生物反应过程中的质量

和能量平衡

一、微生物生长代谢过程中的

质量衡算

二、微生物反应过程的得率系数

三、微生物反应中的能量衡算

第三节微生物发酵的动力学

一、分批培养

二、补料分批发酵动力学

三、连续发酵动力学

第八章发酵设备与反应器

第一节反应器分类及设计的原则和目标

一、反应器的分类

二、反应器的设计目标和原则

第二节微生物细胞反应器发酵罐

一、密闭厌氧式发酵罐

二、好氧发酵罐

三、固体培养设备

四、动植物细胞培养反应器

第三节发酵罐的放大

一、经验放大法

二、其他放大法

第九章发酵过程工艺控制

第一节温度对发酵的影响及控制

一、温度对微生物细胞生长的影响

二、温度对发酵代谢产物的影响

三、发酵热及其计算和测定

四、最适温度的控制

第二节pH对发酵过程的影响和控制

一、pH对发酵过程的影响

二、发酵过程中pH的变化及影响因素

三、发酵过程中pH的调节与控制

第三节泡沫对发酵的影响及控制量

一、泡沫的性质

二、发酵过程中泡沫的形成及变化

三、泡沫对发酵的影响和消除

第四节CO2浓度和呼吸商

一、C02对菌体生长和产物形成的影响

二、呼吸商和发酵的关系

三、C02浓度的测定与控制

第五节流加补料的控制

一、补料的内容和原则

二、补糖的控制

三、补充氮源及无机盐

第十章发酵染菌及其防治

第一节秒染菌对发酵的影响

一、染菌对不同发酵过程的影响

二、不同时间发生染菌对发酵的影响

三、染菌程度对发酵的影响

第二节发酵染茵的分析

一、发酵染菌后的异常现象

二、染菌的检查和判断

三、染菌原因分析

第三节杂茵污染的途径和防止染茵

一、种子带菌及防治

二、空气带菌及防治

三、培养基和设备灭菌不彻底导致的染菌及防治

四、操作失误和设备渗漏导致的染菌及防治

五、噬菌体的污染及防治

六、染菌的挽救与处理

第三篇发酵工程产物的获取

第十一章发酵工程下游技术发展及发酵液的预处理

第一节发酵工程下游技术发展

一、发酵工程下游技术领域

二、发酵工程下游技术过程和发展动态

三、发酵工程下游技术原理

第二节发酵液的预处理

一、发酵液过滤特性的改变

二、发酵液的相对纯化

三、固液分离工程及设备

第十二章微生物细胞破碎原理与技术

第一节细胞壁的组成和结构

一、细菌细胞壁

二、酵母细胞壁

三、霉菌细胞壁

四、细胞壁结构与细胞破壁

第二节细胞破碎的方法和破碎率的测定

一、细胞壁的破碎

二、细胞破碎的方法

三、破碎率的测定

四、破碎技术的研究方向

第十三章发酵产物分离原理与技术

第一节沉淀分离法

一、等电点沉淀珐

二、盐析法

三、有机溶剂沉淀法

第二节吸附和树脂分离法

一、吸附原理和吸附剂的种类

二、活性炭和离子笺换树脂吸附脱色

三、树脂法原理和树脂分类

四、吸附树脂分离维生素

第三节离子交换法和离子交换膜电渗析分离法

一、离子交换法原理和离子交换树脂的结构与分类

二、离子交换法提取谷氨酸

三、离子交换膜电渗析法的基本原理和流程

四、离子交换膜电渗析法制备无盐水

第四节萃取与浸取分离法

一、溶剂萃取法

二、浸取

三、超临界流体萃取技术

四、双水相萃取技术

五、反胶团萃取技术

第五节膜分离技术

一、膜和膜分离基本理论

二、膜的应用

三、液膜分离技术

第十四章发酵产物的纯化原理与技术

第一节蒸发

一、蒸发的基本流程和操作方法

二、蒸发器和蒸发系统

第二节结晶技术

一、结晶的基本概念

二、结晶动力学

三、影响结晶过程的因素

四、结晶操作和结晶设备

第三节干燥

一、干燥器和干燥工艺

二、干燥的应用和节能

第四篇与发酵工程相关的生物技术

第十五章动植物细胞大规模培养技术原理

第一节动物细胞大规模培养技术

一、动物细胞的形态

二、动物细胞培养基组成和制备

三、动物细胞培养方法、操作方式和环境要求

四、动物细胞大规模培养工艺技术

第二节植物细胞大规模培养技术

一、植物细胞培养基的组成

二、植物细胞培养流程

三、植物细胞培养方法

四、植物细胞的大规模培养技术

五、影响植物细胞培养的因素

第十六章固定化酶和固定化细胞技术原理

第一节固定化酶和辅酶、辅基的固定化

一、固定化酶的性质和制备方法

二、影响固定化酶性能的因素

三、辅基和辅酶的固定化

四、辅酶的再生

第二节细胞固定化技术

一、固定化细胞的分类和生理状态

二、固定化细胞的制备和性质

第三节评价固定化酶和固定化细胞催化剂的指标

一、固定化酶和固定化细胞的活力

二、固定化酶(细胞)的半衰期

三、偶联率及相对活力的测定

第四节固定化技术的应用

一、利用固定化酶(细胞)生产各种产物

二、药物控释载体

三、酶结构与功能研究

四、其他方面的应用

五、共固定化技术

第五篇发酵工厂废物处理和清洁生产技术

第十七章发酵工业废物、废水处理和资源化技术

第一节发酵工业废物资源化工程的现状和特点

一、发酵废物排放标准

二、发酵废物生产单细胞蛋白

三、发酵纤维质废物生产酒精

四、其他生物能源开发

五、发酵废物资源化与生态农业

第二节发酵工业废水好氧生物处理

一、活性污泥法

二、生物膜法

三、发酵工业废水处理实例

第三节发酵工业废水厌氧生物处理

一、厌氧生物处理的基本原理和特征

二、普通消化法

三、厌氧接触法

四、升流式厌氧污泥层反应器

五、厌氧膨胀颗粒污泥床反应器

六、内循环式反应器

七、厌氧附着膜膨胀床反应器和厌氧流化床反应器

八、厌氧生物滤池

九、两相厌氧消化工艺

第十八章清洁生产技术

第一节清洁生产技术的概念和理论基础

一、清洁生产概念的提出

二、清洁生产的定义

三、清洁生产的内容

四、清洁生产的内涵和意义

第二节清洁生产技术的特点和关键

一、清洁生产技术的特点

二、清洁生产技术的关键

第三节发酵企业实施清洁生产技术实例

一、企业概况

二、清洁生产进展

三、实施清洁生产效果

四、实施清洁生产效果及经济分析

五、实施清洁生产成功经验

第四节我国推行清洁生产技术的情况

参考文献

索引

　　本书是教育部全国高等学校生物工程与生物技术专业教学指导委员会规划的生物技术和生物工程系列教材之一，针对学科调整后教育部全国高等学校生物工程与生物技术专业教学指导委员会关于生物工程专业是工科办学专业，侧重工科，以培养盘用型、产业化人才为主的学科定位和培养目标而编写，重点介绍现代发酵工程领域各种产品生产的共性原理及实用技术。全书的编排格式按照发酵工业生产过程，将各类发酵产品生产的共性原理和技术归纳成新的体系，共分5篇18章。书中全面系统地介绍了发酵工程的概念、历史渊源、发酵工程和生物工程的关系；发酵生产的原料及处理、工业微生物菌种选育及扩大培养、无菌空气的制备、培养基灭菌；氧的供需与传递、微生物发酵机理、发酵动力学、生物反应器、发酵过程控制和防治杂菌污染；发酵液的预处理、细胞破碎、各种分离纯化和精制产物的方法；动植物细胞的大规模培养技术、酶与细胞的固定化技术、发酵生产所产生的废水和废物的处理和资源化，以及清洁生产工艺。本书注重先进性的同时更强调实用性。可作为生物工程专业本科学生的教科书，也可供从事发酵工业生产和科技人员参考。　　本书按照发酵工业生产过程进行编排，将各类发酵产品生产的共性原理和技术归纳成新的体系，全书共分五篇18章。第1章分别介绍发酵工程和生物工程的基础知识以及两者之间的关系。这些知识包括它们的概念、特点、研究领域和历史渊源及服务领域。第一篇：工业微生物和发酵工业原料。介绍发酵工业微生物菌种的选育和扩大培养，发酵工业原料选择、淀粉水解糖制备、发酵培养基的配制和灭菌，无菌空气的制备三部分。第二篇：发酵工程机理与过程控制。围绕发酵罐内进行的反应过程展开论述，重点介绍了氧的供需与传递、微生物发酵机理、发酵动力学、生物反应器、发酵过程工艺控制和染菌的防治。第三篇：发酵工程产物的获取。介绍了发酵工程下游技术的发展动态、细胞破碎的原理和技术，以及发酵产物获得所涉及的各种分离、纯化和精制的技术原理和方法。第四篇：与发酵工程相关的生物技术。