生物反应工程原理PDF电子书下载

第一章　绪论 1

1.1　生物反应工程研究的目的 1

1.2　生物反应工程学科的形成与沿革 2

1.3　生物反应工程的主要内容 3

1.3.1　生物反应动力学 4

1.3.2　生物反应器 4

1.3.3　生物反应过程的放大与缩小 5

1.4　生物反应工程的学习方法 5

复习题 6

参考文献 6

第二章　生物反应工程的生物学与工程学基础 8

2.1　生物反应工程的生物学基础 8

2.1.1　酶的基本概念 8

2.1.2　微生物的基本概念 10

2.1.3　酶和细胞的固定化技术 15

2.2　生物反应工程的工程学基础 17

2.2.1　单位与因次 17

2.2.2　流体的物理性质 17

2.2.3　物料与热量衡算 22

2.2.4　物系的平衡关系 23

2.2.5　速率的概念 24

2.2.6　经济核算及优化（optimization）的概念 24

复习题 25

参考文献 25

第三章　酶促反应动力学 26

3.1　均相酶促反应动力学 26

3.1.1　酶促反应动力学基础 26

3.1.2　单底物酶促反应动力学 28

3.2　固定化酶促反应动力学 39

3.2.1　固定化酶促反应动力学基础 39

3.2.2　固定化酶促反应中的过程分析 41

3.3　酶的失活动力学 46

3.3.1　未反应时酶的热失活动力学 46

3.3.2　反应中酶的热失活动力学 47

复习题 50

参考文献 52

第四章　微生物反应动力学 53

4.1　微生物反应过程计量学和能量衡算 53

4.1.1　微生物反应过程计量学 53

4.1.2　微生物反应过程的得率系数 56

4.1.3　微生物反应中的能量衡算 60

4.2　微生物反应动力学 64

4.2.1　细胞生长速率 64

4.2.2　细胞生长的非结构模型 65

4.2.3　基质消耗动力学 68

4.2.4　代谢产物的生成动力学 71

复习题 73

参考文献 74

第五章　微生物反应器操作 76

5.1　分批操作 77

5.1.1　生长曲线 78

5.1.2　状态方程式 79

5.1.3　反复分批培养 81

5.2　流加操作 82

5.2.1　无反馈控制的流加操作 83

5.2.2　有反馈控制的流加操作 85

5.3　连续操作 86

5.3.1　恒化器法连续操作 87

5.3.2　恒浊器培养 96

5.3.3　固定化微生物细胞的连续培养 96

5.3.4　连续培养中的杂菌污染与菌种变异 97

复习题 97

参考文献 99

第六章　动植物细胞培养 100

6.1　动植物细胞培养的特性 100

6.1.1　动物细胞培养的特性 100

6.1.2　植物细胞培养的特性 102

6.2　动植物细胞培养 104

6.2.1　动植物细胞的生长模型 104

6.2.2　动植物细胞的培养操作 105

复习题 107

参考文献 107

第七章　生物反应器中的传质过程 109

7.1　生物反应体系的流变学特性 109

7.1.1　流体的流变学特性 110

7.1.2　微生物培养液的流变学特性 110

7.2　生物反应器中的传递过程 111

7.2.1　氧传递理论概述 112

7.2.2　细胞膜内的传质过程 114

7.3　体积传质系数的测定及其影响因素 115

7.3.1　体积传质系数的测定 115

7.3.2　影响kLa的因素 117

7.4　发酵系统中的氧传递 125

7.4.1　氧传递的并联模型 126

7.4.2　发酵系统中的氧衡算——串联模型 126

7.4.3　菌丝团（菌丝球）中氧的传递模型 127

7.5　溶氧方程与溶氧速率的调节 128

7.5.1　溶氧方程 128

7.5.2　单位溶解氧功耗 129

7.5.3　溶氧速率的调节 129

复习题 130

参考文献 131

第八章　生物反应器 133

8.1　生物反应器设计基础 133

8.1.1　生物反应器设计的特点与生物学基础 133

8.1.2　生物反应器中的混合 135

8.1.3　生物反应器中的传热 136

8.2　酶反应器 137

8.2.1　酶反应器及其操作参数 137

8.2.2　理想的酶反应器 140

8.2.3　CSTR型与CPFR型反应器性能的比较 142

8.3　通风发酵设备 147

8.3.1　通用式发酵罐 147

8.3.2　气升式和鼓泡式反应器 154

8.3.3　自吸式反应器 158

8.3.4　通风固态发酵设备 159

8.4　嫌气发酵设备 160

8.4.1　乙醇发酵设备 160

8.4.2　啤酒发酵设备 160

8.4.3　嫌气连续发酵设备 161

8.5　植物和动物细胞培养反应器 161

8.5.1　植物细胞培养反应器 161

8.5.2　动物细胞培养反应器 162

8.5.3　微藻培养光生物反应器 163

8.6　生物反应器的比拟放大 166

8.6.1　生物反应器放大的目的及方法 166

8.6.2　通用式发酵罐的放大实例 168

复习题 170

参考文献 171

第九章　酶促反应工程领域的拓展 173

9.1　多底物酶促反应 173

9.1.1　生物大分子——蛋白质的复杂酶促反应 173

9.1.2　生物大分子——多糖的复杂酶促反应 180

9.2　双液相酶促反应 185

9.2.1　双液相酶促反应的特征 186

9.2.2　双液相酶促反应 187

9.3　超临界相态下的酶促反应 189

9.3.1　超临界流体的特性 189

9.3.2　超临界二氧化碳下的酶促反应 190

复习题 191

参考文献 192

第十章　微生物反应工程领域的拓展 194

10.1　质粒复制与表达的动力学 194

10.1.1　λdv质粒的概述 194

10.1.2　动力学模型的几点假设 195

10.1.3　质粒复制动力学 195

10.1.4　基因表达动力学 198

10.2　基因工程菌的高密度培养 199

10.2.1　影响基因工程产物高效生产的主要因素 199

10.2.2　底物流加方式的种类及特点 201

10.3　微生物在SC-CO2中的活性变化 202

10.4　丝状真菌发酵过程中菌体形态变化 204

10.4.1　菌体形态的量化描述 204

10.4.2　操作参数与菌体形态的关系 206

10.5　界面与微生物 207

10.5.1　界面的概念 207

10.5.2　界面与微生物 208

10.5.3　界面上丝状真菌的生长 209

10.5.4　界面微生物生长动力学模型 210

10.6　双液相发酵的进展 212

10.6.1　以油或烷烃为碳源的发酵 213

10.6.2　油或烷烃作为氧载体强化氧的传递 215

10.6.3　氧载体在发酵体系中的应用 216

10.7　代谢工程 218

10.7.1　基本概念 218

10.7.2　代谢工程的基本原理和技术 219

10.7.3　代谢通量分析 224

10.7.4　代谢控制分析基础 226

10.8　系统生物学 226

10.8.1　系统生物学的研究框架 227

10.8.2　基因组学、蛋白质组学和转录组学 227

10.8.3　代谢物组学 229

10.8.4　网络相关系统生物学模型 232

复习题 236

参考文献 237

附录 244

索引 248