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第1篇 生物工程学的基础技术 3

第1章 生物资源·分类·保存 3

1.1作为发酵原料的生物资源 3

1.1.1木薯淀粉 3

1.1.2西谷椰子淀粉 4

1.1.3甘薯 6

1.1.4玉米淀粉 8

1.1.5糖蜜 9

引用·参考文献 11

1.2微生物资源 12

1.2.1微生物的分类 12

1.2.2微生物的鉴定 22

1.2.3微生物的保藏 23

引用·参考文献 26

1.3植物资源 27

1.3.1作为宿主的植物资源 27

1.3.2作为基因的植物资源 28

1.3.3保存方法 31

1.3.4保存机构 31

引用·参考文献 36

1.4动物资源 37

1.4.1作为宿主的动物资源 37

1.4.2保存方法 39

1.4.3保存机构 40

引用·参考文献 42

1.5生物多样性条约 42

1.5.1生物多样性条约概述 43

1.5.2生物多样性条约相关的国际动态 45

引用·参考文献 45

第2章 育种技术 47

2.1产业微生物的操作技术与遗传学特性 47

2.1.1原核微生物 47

2.1.2真核微生物 61

2.1.3原始细菌 69

引用·参考文献 72

2.2诱变技术 74

2.2.1诱变剂 74

2.2.2诱变的机制 75

2.2.3各种有用突变株 78

引用·参考文献 82

2.3细胞融合 82

引用·参考文献 86

2.4生物体内基因操作 87

2.4.1接合、接合转移 87

2.4.2转导（噬菌体应用技术） 88

引用·参考文献 93

2.5生物体外基因操作 94

2.5.1与基因操作相关的酶 94

2.5.2PCR反应及其应用 97

2.5.3基因导入技术（转化） 99

2.5.4宿主·载体系统 104

引用·参考文献 136

2.6染色体工程·基因组工程 140

2.6.1微生物基因组工程 140

2.6.2动物基因组工程 142

2.6.3植物基因组工程 144

引用·参考文献 145

第3章 蛋白质工程 147

3.1基础知识 147

3.1.1蛋白质的生物合成 147

3.1.2蛋白质立体结构的形成 150

3.1.3蛋白质的立体结构 152

3.1.4蛋白质的稳定性 154

引用·参考文献 157

3.2基础技术 158

3.2.1用于结构分析的蛋白质的表达与制备技术 158

3.2.2蛋白质改造技术 166

3.2.3蛋白质结构解析与结构预测技术 175

引用·参考文献 185

3.3蛋白质工程的产业应用 188

引用·参考文献 200

第4章 仪器分析方法及测量技术 200

4.1物理测量技术及其应用方法 202

4.1.1质谱法及其应用 202

4.1.2超速离心法及其应用 205

4.1.3核磁共振分析法及其应用 208

4.1.4表面等离子共振及其应用 213

4.1.5X射线晶体结构解析法 214

4.1.6放射线测定技术及其应用 217

引用·参考文献 220

4.2光、激光测量技术及其应用方法 221

4.2.1电子显微镜及其应用 221

4.2.2光学显微镜及其应用 223

4.2.3三维显微镜及其应用 226

4.2.4显微操作方法及其应用 228

4.2.5图像解析方法及其应用 230

4.2.6流式细胞仪及其应用 233

4.2.7荧光、磷光、分光法及其应用 235

4.2.8红外吸收及拉曼散射分光法和它们的应用 238

引用·参考文献 241

4.3生物化学的分析技术及其应用方法 242

4.3.1核酸合成法及其应用 242

4.3.2蛋白质合成法及其应用 245

4.3.3核酸序列测定方法及其应用 247

4.3.4氨基酸序列确定方法及其应用 250

4.3.5核酸操作相关装置及其应用 254

4.3.6氨基酸分析方法及其应用 256

4.3.7电泳法及其应用 258

4.3.8色谱法及其应用 264

4.3.9免疫测定及其应用 269

引用·参考文献 272

4.4纳米测量技术及其应用 273

4.4.1扫描探针显微镜及其应用 273

4.4.2传感器技术及其应用 275

4.4.3芯片技术及其应用 278

引用·参考文献 283

第5章 生物信息技术 284

5.1数据库及其检索 284

5.1.1各种数据库 284

5.1.2序列比对与数据库检索 288

引用·参考文献 290

5.2基因及蛋白质表达分析 290

5.2.1基因表达分析 290

5.2.2蛋白质表达分析 296

引用·参考文献 297

53代谢分析 298

5.3.1基于代谢量理论的代谢分析 298

5.3.2利用同位素进行代谢系统分析 298

5.3.3若干生物过程的代谢分析 302

引用·参考文献 305

5.4细胞的模建与模拟 306

5.4.1细胞的模建 306

5.4.2模拟工具 309

5.4.3生命系统的模拟 310

引用·参考文献 311

5.5智能信息处理及其在生物工艺中的应用 312

5.5.1智能信息处理与生物工艺 312

5.5.2模糊控制 313

5.5.3专家系统 316

5.5.4遗传算法 317

5.5.5神经网络 317

引用·参考文献 321

5.6生物信息学和系统生物学的最新动向 321

引用·参考文献 330

第6章 发酵生产·代谢控制 330

6.1发酵生理和生产技术 332

6.1.1厌氧代谢 332

6.1.2好氧代谢 336

6.1.3构成代谢 340

6.1.4次级代谢 344

引用·参考文献 350

6.2生物转化 352

引用·参考文献 355

第7章 培养工程 356

7.1繁殖速度理论 356

7.1.1细胞繁殖及产物生成模式 356

7.1.2细胞生长中的质量论 358

7.1.3细胞生长速度公式 361

7.1.4基质消耗速度、产物生成速度 364

引用·参考文献 365

7.2培养操作论 365

7.2.1分批培养 365

7.2.2补料分批培养 369

7.2.3连续培养 372

7.2.4伴随分离的培养操作 375

引用·参考文献 379

7.3培养装置 379

7.3.1微生物生物反应器 379

7.3.2固定化生物催化生物反应器 382

7.3.3固体培养生物反应器 388

7.3.4动物细胞生物反应器 391

7.3.5植物细胞生物反应器 394

7.3.6微小生物反应器 398

引用·参考文献 402

7.4通气搅拌与规模放大 404

7.4.1通气搅拌与氧转移容量系数 404

7.4.2规模放大的指标与实例 407

引用·参考文献 410

7.5生物工艺中的检测与控制 410

7.5.1检测项目与方法 410

7.5.2生物工艺控制手段 415

7.5.3代谢工程方法与培养操作实践 421

引用·参考文献 425

第8章 分离纯化技术 427

8.1生物工艺中的分离纯化技术 427

8.1.1生物分离的特征 427

8.1.2生物分离的流程 428

8.2菌体的分离和破碎 428

8.2.1离心分离 428

8.2.2过滤、膜分离 430

8.2.3菌体破碎法 434

引用·参考文献 434

8.3浓缩和粗分离 434

8.3.1沉淀分离 434

8.3.2超滤 438

8.3.3吸附、抽提 445

引用·参考文献 449

8.4蒸馏 449

8.4.1单蒸馏理论 449

8.4.2精馏 452

引用·参考文献 455

8.5色谱 455

引用·参考文献 467

8.6晶析 468

8.6.1晶析理论 468

8.6.2晶析动力学和装置 473

8.6.3生物生产工艺中的晶析操作 475

引用·参考文献 480

8.7生物制品的脱水、干燥、浓缩以及稳定化的理论 481

引用·参考文献 482

8.8生物分离过程的设计 482

引用·参考文献 485

第9章 杀菌、保存技术 487

9.1加热 487

引用·参考文献 489

9.2化学药剂 489

9.2.1化学药剂的杀菌作用机理 489

9.2.2化学药剂杀菌 490

9.2.3抗菌剂（杀菌剂、抑菌剂） 491

引用·参考文献 493

9.3干燥、浓缩 493

9.3.1干燥的原理 493

9.3.2干燥时的品质变化 495

9.3.3添加剂的效果 496

9.3.4冷冻干燥 496

9.3.5非加热浓缩法 497

引用·参考文献 497

9.4包装 497

9.4.1包装的定义 497

9.4.2包装的目的 497

9.4.3保存和包装技术 498

9.4.4包装材料 498

引用·参考文献 500

9.5冷藏、冷冻 500

9.5.1冷藏、冷冻保存的原理 500

9.5.2溶液冷冻过程的状态图 500

9.5.3冷冻、解冻的传热现象 500

9.5.4冷冻和冰晶结构 502

9.5.5冷冻和冷冻伤害 503

引用·参考文献 503

9.6其他的方法 503

9.6.1高压处理 504

9.6.2高压电脉冲处理 504

9.6.3高电场通电处理 504

9.6.4电解水处理 505

9.6.5软电子处理 505

9.6.6光脉冲处理 505

9.6.7气体的溶解作用 506

9.6.8非加热处理杀菌的评价 506

引用·参考文献 506

第2篇 生物工程学技术的实际应用 506

第1章 酿造制品 506

1.1清酒 509

1.1.1清酒的制造方法 509

1.1.2清酒的原料和原料处理 513

1.1.3清酒麴 518

1.1.4清酒的酒母 528

1.1.5清酒醪 538

1.1.6清酒的熟成 544

引用·参考文献 547

1.2烧酎 551

引用·参考文献 555

1.3啤酒 555

1.3.1啤酒的制造方法 555

1.3.2啤酒酵母的育种 560

1.3.3啤酒酵母的凝集 563

引用·参考文献 566

1.4酱油 567

引用·参考文献 572

1.5酱 572

引用·参考文献 577

1.6食醋 577

引用·参考文献 580

第2章 食品 581

2.1有机酸 581

2.1.1柠檬酸 582

2.1.2乳酸 583

2.1.3葡萄糖酸及葡萄糖-δ-内酯 584

2.1.4L-苹果酸 585

2.1.5衣康酸 585

2.1.6其他有机酸 585

引用·参考文献 586

2.2氨基酸 586

2.2.1氨基酸制造方法概述 586

2.2.2通过发酵的氨基酸制造方法 586

2.3多肽、蛋白质 590

2.3.1阿巴斯甜 590

2.3.2谷胱甘肽 590

2.3.3γ-多聚谷氨酸 591

2.3.4尼生素（乳酸链球菌肽，nisin） 591

引用·参考文献 593

2.4糖 593

2.4.1海藻糖 593

2.4.2果糖寡糖 594

2.4.3纤维素 595

2.4.4普鲁兰多糖 595

2.4.5赤藻糖醇 595

引用·参考文献 596

2.5核酸相关物质 596

2.5.1RNA及其分解产物 596

2.5.25′-IMP和肌苷（次黄嘌呤核苷） 597

2.5.35′-GMP和鸟苷 598

2.5.4其他核酸相关物质 599

引用·参考文献 599

2.6脂类 600

2.6.1利用酶法制造的功能性油脂 600

2.6.2利用微生物法制造的功能性油 601

2.6.3其他功能性油 601

引用·参考文献 602

2.7维生素 602

引用·参考文献 603

2.8色素 603

2.8.1红曲色素 603

2.8.2红球藻色素 604

2.8.3藻蓝蛋白 604

引用·参考文献 605

2.9食品用酶 606

2.9.1淀粉分解相关酶 606

2.9.2其他糖类分解相关酶 607

2.9.3蛋白质分解酶（蛋白酶） 608

2.9.4蛋白质架桥酶（转谷氨酰酶） 608

2.9.5脂肪分解酶（脂肪酶） 609

2.9.6其他食品用酶 610

引用·参考文献 610

2.10微生物蛋白、菌体抽提物 610

引用·参考文献 612

2.11咸菜 613

引用·参考文献 615

2.12纳豆 615

引用·参考文献 617

2.13乳制品 617

2.13.1干酪 617

2.13.2发酵黄油 619

引用·参考文献 620

2.14乳酸菌制品 620

2.14.1乳酸菌饮料 620

2.14.2优格 621

2.14.3传统发酵乳 621

2.14.4其他乳酸菌产品 622

引用·参考文献 622

2.15面包 622

引用·参考文献 624

2.16水产发酵食品 624

引用·参考文献 626

第3章 药品、化工产品 627

3.1医药品 627

3.1.1微生物来源的医药品 627

3.1.2生物医药品 634

3.1.3医药品先导化合物的探索 639

3.1.4创药目标的发现 642

3.1.5药物代谢、毒性评价 645

引用·参考文献 648

3.2农药、动物药 650

3.2.1农药用生理活性物质 650

3.2.2动物用生理活性物质 655

引用·参考文献 658

3.3酶、化工产品 659

3.3.1医药相关酶 659

3.3.2微生物变换 663

3.3.3化工产品 668

引用·参考文献 671

第4章 与环境相关的生物工程学 671

4.1废水处理工程学 673

4.1.1活性污泥法 673

4.1.2甲烷发酵 678

4.1.3固体废弃物的可溶化 682

4.1.4氢发酵 684

4.1.5Anammox 686

4.1.6固定化菌的利用 688

引用·参考文献 689

4.2废弃物处理、再利用工程学 691

4.2.1混合肥料化 691

4.2.2利用生物量资源生产乙醇 693

4.2.3乳酸发酵 696

4.2.4丙酮、丁醇发酵 699

引用·参考文献 701

4.3环境修复工程学 702

4.3.1土壤污染修复 702

4.3.2水圈环境污染 707

4.3.3植物复育法 709

4.3.4沙滩污染 714

4.3.5修复重金属污染的生物工程学 716

引用·参考文献 718

4.4环境监测 719

4.4.1环境监测 719

4.4.2环境激素、环境变异源及其检出方法 724

引用·参考文献 728

4.5生物圈工程学和绿色化学 728

4.5.1生物圈工程学 728

4.5.2绿色生物技术 734

4.5.3生物的碳酸固定 737

4.5.4生物可降解塑料 739

4.5.5生物量利用 741

4.5.6城市绿化 742

引用·参考文献 744

第5章 生产管理技术 746

5.1产品品质保证 746

5.1.1ISO9001和相关管理标准 747

5.1.2食品产业中的安全卫生管理 749

5.1.3医药产业中的GMP：以生物工程领域为主体 754

5.1.4杀菌、灭菌工程的保证 757

5.1.5关于生物医药品的限制标准 760

引用·参考文献 765

5.2安全性 766

5.2.1基因重组实验的安全性 766

5.2.2基因重组食品的安全性评价 770

引用·参考文献 774

5.3知识产权 775

5.3.1知识产权的类型 775

5.3.2专利用语的解释 775

5.3.3取得专利的手续 776

5.3.4生物工程学相关发明的保护 777

5.3.5生物工程学相关发明的特殊性 777

5.3.6生物工程学相关发明的记述方法 778

5.4工程学伦理 779

引用·参考文献 784

索引 785