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第1章 绪论1

1.1发酵与发酵工程1

1.2发酵产物的类型1

1.2.1微生物菌体2

1.2.2代谢产物2

1.2.3酶3

1.3发酵工程的范畴与应用3

1.3.1发酵工程的范畴3

1.3.2发酵工程的应用3

1.4发酵工程发展的主要阶段5

第2章 发酵培养方式7

2.1固体发酵和液体发酵7

2.1.1固体发酵7

2.1.2液体发酵9

2.2分批发酵和补料分批发酵10

2.2.1分批发酵10

2.2.2补料分批发酵11

2.3连续发酵和半连续发酵12

2.3.1连续发酵12

2.3.2半连续发酵14

第3章 发酵动力学15

3.1分批发酵动力学基本概念15

3.1.1发酵过程反应速度的描述16

3.1.2质量与能量平衡17

3.2分批培养中细胞生长动力学19

3.2.1延滞期19

3.2.2对数期20

3.2.3减速期22

3.2.4稳定期24

3.2.5衰亡期24

3.3产物生成动力学25

3.3.1物料平衡与比速率25

3.3.2发酵类型（产物生成动力学）26

3.4基质消耗动力学29

第4章 微生物的代谢调节31

4.1微生物代谢31

4.1.1代谢的概念31

4.1.2微生物代谢的特点32

4.1.3微生物代谢的类型33

4.1.4微生物代谢的自我调节方式34

4.2微生物代谢的调节控制35

4.2.1酶合成的调节35

4.2.2酶活性的调节37

4.2.3初级代谢的调节40

4.2.4次级代谢的调节41

4.2.5营养物的调节43

4.2.6其他因子的调节44

4.3代谢控制在工业发酵中的应用45

4.3.1发酵条件控制45

4.3.2改变细胞透性46

4.3.3菌种遗传特性的改变47

第5章 发酵工业的菌种49

5.1生产菌种的分离及筛选49

5.1.1含微生物样品的采集49

5.1.2材料的预处理50

5.1.3分离筛选方案的设计53

5.2高产菌株的选育54

5.2.1自然选育55

5.2.2诱变育种55

5.2.3杂交育种58

5.2.4原生质体融合技术育种60

5.2.5基因工程育种61

5.2.6高通量技术在育种中的应用65

5.3菌种退化及其防治措施67

5.3.1菌种退化的原因67

5.3.2菌种退化的防止措施68

5.4菌种保藏69

5.4.1菌种保藏的原理69

5.4.2菌种保藏的方法69

5.4.3国内外主要的菌种保藏机构70

第6章 发酵工业的培养基及原料处理73

6.1发酵生产上使用的培养基及要求73

6.1.1斜面培养基73

6.1.2孢子培养基73

6.1.3种子培养基74

6.1.4发酵培养基74

6.2培养基的主要原料75

6.2.1培养基的成分76

6.2.2培养基成分的变化及控制方法79

6.2.3影响培养基质量的因素80

6.3原料的处理80

6.3.1原料处理的目的81

6.3.2原料处理的过程81

6.3.3淀粉质原料的处理82

6.3.4纤维质原料的处理87

6.3.5其他原料的处理90

6.4培养基的设计与筛选91

6.4.1培养基的选择91

6.4.2工业发酵培养基原料的选择92

6.4.3培养基的优化93

6.5培养基的灭菌96

6.5.1分批灭菌96

6.5.2连续灭菌97

6.5.3影响培养基灭菌的因素99

第7章 空气除菌102

7.1发酵对无菌空气的要求及空气除菌的方法102

7.1.1发酵对无菌空气的要求102

7.1.2空气除菌的方法103

7.2过滤除菌的原理及过滤介质106

7.2.1过滤除菌的原理106

7.2.2过滤介质109

7.3过滤除菌的工艺流程及相关设备111

7.3.1两级冷却、分离、加热的空气除菌流程111

7.3.2过滤除菌相关设备111

第8章 发酵及过程控制115

8.1种子制备工艺及质量控制115

8.1.1种子的要求115

8.1.2种子制备的工艺流程及对发酵的影响116

8.1.3影响种子质量的因素116

8.2发酵控制常用代谢参数117

8.3基质浓度变化及控制119

8.3.1碳源浓度变化及控制119

8.3.2氮源浓度变化及控制120

8.3.3磷酸盐浓度影响及控制120

8.4温度对发酵的影响及控制121

8.4.1温度对微生物生长和发酵的影响121

8.4.2温度在发酵中的变化规律122

8.4.3温度的控制和最适温度选择122

8.5溶解氧对发酵的影响及控制123

8.5.1溶解氧对发酵的影响123

8.5.2微生物对氧的需求124

8.5.3影响微生物需氧量的因素124

8.5.4发酵液中溶解氧的控制125

8.6 pH对发酵的影响及控制126

8.6.1 p H对发酵的影响127

8.6.2影响pH变化的因素127

8.6.3 pH在发酵过程中的变化规律128

8.6.4发酵最适pH与pH的控制128

8.7 CO2对发酵的影响129

8.7.1 CO2对菌体生长及产物形成的影响129

8.7.2 CO2与菌体生长的关系129

8.7.3 CO2与pH的关系129

8.7.4尾气中CO2与尾气中O2之间的关系129

8.8泡沫的形成及控制130

8.8.1泡沫的危害130

8.8.2影响泡沫消长的因素131

8.8.3泡沫的消除131

8.9染菌分析及控制132

8.9.1染菌原因分析132

8.9.2防治污染的措施133

8.9.3染菌后的挽救措施134

8.9.4噬菌体污染与防治135

第9章 发酵产物的提取137

9.1发酵产物提取的一般工艺过程137

9.1.1发酵液中提取产物的特点137

9.1.2提取的原理138

9.1.3提取的一般工艺过程138

9.2发酵液的预处理及固液分离139

9.2.1发酵液的预处理139

9.2.2发酵液的固液分离141

9.3初步纯化143

9.3.1吸附法143

9.3.2沉淀法144

9.3.3萃取法146

9.4高度纯化149

9.4.1色谱法149

9.4.2膜分离法152

9.5成品加工153

9.5.1浓缩153

9.5.2结晶153

9.5.3成品干燥155

第10章 发酵设备和提取设备159

10.1发酵设备159

10.1.1固体发酵设备159

10.1.2液体发酵设备161

10.2提取设备168

10.2.1固液分离设备168

10.2.2溶媒萃取设备169

10.2.3浓缩设备172

10.2.4干燥设备173

第11章 酒和酒精的发酵生产174

11.1酒类概述174

11.1.1酒类的起源174

11.1.2酒的分类175

11.1.3酒的简介177

11.2啤酒发酵179

11.2.1啤酒生产的历史及种类179

11.2.2啤酒酵母182

11.2.3啤酒发酵的工艺过程182

11.2.4啤酒发酵工艺的改进188

11.2.5成品啤酒189

11.3白酒酿造190

11.3.1中国白酒的种类191

11.3.2曲和曲的制造191

11.3.3酒母的制备194

11.3.4白酒的酿造工艺195

11.3.5白酒的贮存和勾兑200

11.4酒精发酵201

11.4.1淀粉质原料生产酒精201

11.4.2糖蜜原料生产酒精206

11.4.3纤维质原料生产酒精209

11.4.4酒精蒸馏212

第12章 丙酮-丁醇发酵生产215

12.1丙酮-丁醇的生产方法215

12.1.1合成法215

12.1.2发酵法216

12.2淀粉质原料的丙酮-丁醇发酵216

12.2.1丙酮-丁醇菌的特性216

12.2.2淀粉质原料生产丙酮-丁醇的工艺流程218

12.2.3发酵218

12.2.4提取220

12.3糖蜜原料的丙酮-丁醇发酵220

12.4丙酮-丁醇发酵能力的提高220

第13章 有机酸发酵生产223

13.1柠檬酸发酵223

13.1.1柠檬酸发酵生产的菌种223

13.1.2柠檬酸发酵225

13.1.3柠檬酸的生物合成与调节229

13.1.4柠檬酸的提取233

13.2乳酸发酵238

13.2.1产乳酸微生物238

13.2.2乳酸发酵245

13.2.3乳酸的提取250

第14章 氨基酸发酵生产253

14.1谷氨酸发酵253

14.1.1谷氨酸的生产菌种254

14.1.2谷氨酸的生物合成途径254

14.1.3谷氨酸生物合成的调节257

14.1.4生物素对谷氨酸合成的影响258

14.1.5谷氨酸发酵262

14.1.6谷氨酸的提取266

14.2赖氨酸发酵268

14.2.1赖氨酸发酵的微生物269

14.2.2赖氨酸生物合成途径与代谢调节271

14.2.3赖氨酸发酵273

14.2.4赖氨酸的提取274

第15章 维生素发酵生产276

15.1维生素B12的发酵277

15.1.1维生素B12的结构279

15.1.2维生素B12的生物合成280

15.1.3维生素B12的生产菌281

15.1.4维生素B12的发酵284

15.1.5维生素B12的提取285

15.2维生素B2的发酵286

15.2.1维生素B2的生产菌286

15.2.2维生素B2的发酵287

15.2.3维生素B2的提取289

15.3维生素C的发酵290

15.3.1维生素C的生产方法290

15.3.2“二步发酵法”生产维生素C292

15.3.3生物合成（发酵）法生产维生素C的前景295

第16章 核苷酸类物质的微生物生产297

16.1分解法生产核苷酸类物质298

16.1.1酵母细胞的生产和RNA的提取298

16.1.2 RNA的降解298

16.1.3核苷酸的分离、提取300

16.2核苷酸类物质的直接发酵300

16.2.1核苷酸的生物合成300

16.2.2核苷酸代谢的调节302

16.2.3核苷酸类物质的发酵生产303

第17章 酶制剂的生产307

17.1酶制剂的生产方法308

17.1.1酶制剂生产的培养方法308

17.1.2酶制剂生产的条件控制310

17.2 α-淀粉酶的生产315

17.2.1 α-淀粉酶的生产菌种316

17.2.2 α-淀粉酶的生产方法317

17.3蛋白酶的工业生产320

17.3.1蛋白酶的生产菌种320

17.3.2蛋白酶的生产方法321

17.4固定化酶323

17.4.1固定化酶的性质324

17.4.2固定化的方法328

第18章 抗生素发酵生产337

18.1概述337

18.1.1抗生素的定义及发展概况337

18.1.2抗生素的命名与应用339

18.1.3抗生素分类及重要的抗生素种类340

18.1.4半合成抗生素347

18.1.5抗生素的作用机制349

18.2几种重要抗生素的生物合成352

18.2.1青霉素的生物合成352

18.2.2链霉素的生物合成354

18.2.3四环素的生物合成356

18.2.4红霉素的生物合成359

参考文献361