应用微生物学PDF电子书下载

第Ⅰ篇　概论 1

第一章　应用微生物学之诞生 1

第二章　微生物应用之展开 3

第三章　最近应用微生物学之进步与发展 5

第四章 今後微生物研究之方向—世界粮食之不足与微生物之使命 7

1．世界人口之增加与粮食之不足 7

2．蛋白质之不足与微生物之使命 7

第Ⅱ篇 发酵原料论——发酵碳素源原料之变迁与有关今後微生物利用之展望 10

第一章　绪言 10

2．亚硫酸纸浆废液 12

1．废糖蜜（Molasses） 12

第二章 碳水化合物（Carbohydrates）及其处理方法 12

3．其他 13

4．淀粉质原料 13

4.1 酸糖化法 13

4.2 麴法 14

4.3 Amylo　法 14

4.4　Amylo麴折衷法 15

5．菊糖（Inulin）原料 17

6．纤维素原料 17

6.1 纤维素之直接发酵 19

6.3 Bergius法之糖化与其利用 20

6.2 Scholler法之糖化与其利用 20

6.4 Giordani法之糖化与其利用 21

6.5　Madison法之糖化与其利用 21

6.6 Peoria法之糖化与其利用 22

第三章　石油及石油系碳氢化合物 24

1．气态碳氢化合物（Gas hydrocarbon） 26

2．液态碳氢化合物或称液态正－烷系烃化合物（Liguid hy-drocarbon，或称为Liquid n-alkane） 27

2.1　正－烷系烃之代谢 28

2.2　菌体蛋白质之生产 29

2.3.2　离胺酸（Lysine） 31

2.3.1　？胺酸（Glutamic acid） 31

2.3　胺基酸之生产 31

2.4　有机酸之生产 32

2.5　维生素之生产 32

2.5.1　类胡萝卜秦（Carotenoid） 32

2.5.2　维生素B2（Riboflavin） 33

2.5.3　维生素B6（Pyridoxine,Pyridoxal,Pyridox-amine） 33

2.5.4　维生素B12 33

2.5.5　生物素（Biotin） 33

2.5.6　油脂之生产 33

2.5.7　单醣类及多醣类之生产 34

2.5.8　核酸关连物质之生产 35

2.5.9　抗菌性物质之生产 36

2.5.10 色素之生产 36

2.5.11 酵素之生产 36

3．固态碳氢化合物（Solid hydrocarbon） 37

4．环状烷系烃（Cycloparaffin） 38

5．芳香族碳氢化合物 40

5.1　苯（Benzene） 41

5.2 烷基苯（Alkyl-Benzene） 41

5.2.1　侧链之氧化 42

5.2.2　脱羧基反应与羟基化反应 46

5.2.3　芳香族环之开裂 49

5.3　多环芳香族化合物 49

5.3.1　萘（Naphthalene）之氧化 49

5.3.2　蒽（Anthracene）之氧化 49

第四章　石油化学工业制品 53

1．醇类（Alcohols） 53

1.1 甲醇（Methanol） 53

1.2 乙醇（Ethanol） 54

1.3　其他之一价醇类 55

1.4　乙烯二醇（Ethylene glycol） 55

1.6　丁烯二醇（Butylene glycol） 56

1.5　丙烯二醇（Propylene glycol） 56

2．有机酸类 57

2.1 ？酸（Acetic acid） 57

2.2 脂肪酸类（Fatty acids） 58

2.3 延胡索酸（Fumaric acid）及失水苹果酸（Maleic acid） 58

2.4 其他之有机酸类 58

3．其他之化合物 60

3.1 含硫化合物之微生物氧化 60

3.2　含氮化合物之微生物氧化 60

1．微生物及其作用之发现 62

第一章 微生物之生物学—微生物之多样性 62

第Ⅲ篇　微生物之特性及其遗传、变异 62

2．微生物之特徵 67

3．微生物之多样性 70

3.1 生育於特殊环境之微生物 70

3.1.1　温度 70

3.1.2　盐浓度 72

3.1.3　醣浓度 73

3.1.4　氧气 73

3.1.5　酸碱度（PH值） 74

3.1.6　水压 74

3.2 营养 75

3.1.7 γ线（γ-ray） 75

3.1.8　其他 75

3.2.1　光合成独立营养微生物（Photoautotrophic microorganisms） 76

3.2.2　光合成从属营养微生物（Photoheterotrophic microorganisms） 76

3.2.3　化学合成独立营养微生物（Chemoautotrophic microorganisms） 77

3.2.4　化学合成从属营养微生物（Chemoheterotrophic microorganisms） 78

3.3　代谢（Metabolism） 78

4．微生物之生化学反应 86

4.1 氧化作用（Oxidation） 86

4.2　还原作用（Reduction） 95

4.3　脱羧基作用（Decarboxylation） 99

4.4　脱胺基作用（Deamination） 101

4.5　醣缩合作用（Glycosylation） 102

4.6　水解作用（Hydrolysis） 103

4.7　加甲基作用（Methylation） 104

4.8　酯化作用（Esterification） 104

4.9　脱水作用（Dehydration） 105

4.10 不对称氧化还原作用（Asymmetric dismutation） 105

4.11 缩合作用（Condensation） 105

4.12 加胺基作用（Amination） 106

3.13 加醯基作用（Acetylation） 106

3.14 加醯胺基作用（Amidation） 107

第二章　微生物之遗传 108

1．微生物遗传学之基础 108

1.1　微生物遗传之概念 108

2．细胞分裂之型式 108

2.1　有丝分裂（Mitosis）与无丝分裂（Amitotic divi-sion，或 Amitosis） 108

2.2　减数分裂（Meiosis） 111

2.2.1　第一减数分裂（First division） 113

2.2.2　第二减数分裂（Second division） 116

3．遗传基因、关连群、交叉及染色体图 116

5．霉菌之Heterocaryosis和Parasexual life cycle 119

4．遗传物质之化学性质及复制 119

6．酵母菌呼吸系酵素缺损菌株之细胞质遗传 121

7．细菌之接合及其遗传特徵 123

第三章　微生物之变异 125

1．应用微生物之菌株变异与菌种改良法 125

2．诱导变异之方法和变异菌株之分离 126

2.1 诱导变异之方法 126

2.2　变异菌株之种类及其分离方法 128

第Ⅳ篇　发酵论——微生物代谢生产物之利用 130

第一章　有机酸发酵论 130

1．前言 130

2．与解醣系及三羧基酸代谢环（TCA cycle）有关之有机酸 136

2.1 乳酸发酵 139

2.1.1　乳酸生产菌 139

2.1.2　乳酸之生成机构 141

2.1.3　乳酸生产法 142

2.2　柠檬酸（又称枸橼酸，Citric acid）发酵 144

2.2.1　柠檬酸生产菌 147

2.2.2　柠檬酸生产菌之产酸机构（Mechanism） 148

2.2.3　柠檬酸之生产法 150

2.3 α－酮基戊二酸（α-Ketoglutaric acid）发酵 153

2.4　琥珀酸（Succinic acid）发酵 154

2.5　延胡索酸（Fumaric acid）发酵 155

2.6 L－苹果酸（L-Malic acid）发酵 157

2.7 亚甲基丁二酸（Itaconic acid）发酵 157

2.8　丙酸（Propionic acid）发酵 160

3．以直接氧化所产生之有机酸 160

3.1　从糖和醇类所产生之有机酸 160

3.1.1　醋酸（Acetic acid）发酵 162

3.1.2　葡萄糖酸（Gluconic acid）发酵 164

3.1.3 2－酮基葡萄糖酸（2-Ketogluconic acid）发酵 167

3.1.4 5－酮基葡萄糖酸（5-Ketogluconic acid）发酵 168

3.1.5 L－酒石酸（L-Tartaric acid）发酵 169

3.1.6 麴酸（Kojic acid）发酵 171

4．直链状碳氢化合物直接氧化所产生之有机酸 172

4.1 碳氢化合物之初发氧化反应 172

4.1.1 以脱氢酵素（Dehydrogenase）所催化之氧化反应 174

4.1.2　以氧添加酵素（Oxygenase）所催化之氧化反应 174

4.2　直链状碳氢化合物之氧化型式 174

4.2.1　单末端氧化作用（Monoterminal oxidation） 174

4.2.2　次末端氧化作用（Subterminal oxidation） 174

4.2.3　双末端氧化作用（Diterminal oxidation） 174

4.3 长链双羧基酸之生产 175

5.1　单环芳香族碳氢化合物 176

5．从芳香族碳氢化合物之有机酸生产 176

5.1.1　茴香酸（Cumic acid）之生产 177

5.1.2　甲基苯酸（Toluyl acid）之生产 178

5.1.3　DHT（2,3-dihvdroxy-p-toluic acid）之生产 178

5.1.4 α，α′-DMA（α，α′-dimethyl-cis,cis-muconic acid）之生产 179

5.1.5　桂皮酸（Cinnamic acid，亦称β－苯基丙烯酸）之生产 180

5.2　多环芳香族碳氢化合物 180

5.2.1　羟基苯甲酸（Salicylic acid）之生产 180

第二章　胺基酸发酵论 183

1．前言 183

2.1 代谢之变动性与发酵转换（变） 185

2．胺基酸发酵成立之要素与代谢控制 185

2.2　以利用人工变异菌株之代谢控制 186

2.3　细胞膜透过性之控制 193

3．？胺酸发酵（Glutamic acid fermentation） 194

3.1　生育因子之影响 194

3.2　细胞膜透过性之控制 196

3.3　发酵原料之转变 199

4．离胺酸发酵（Lysine fermentation） 202

4.1　生育因子之控制 202

5．Homoserine及Threonine之发酵 205

4.2 代谢阻害（抑制）构造类似化合物抵抗性菌株之培养 205

6．结语 206

第三章　酵素发酵论 208

1．前言 208

2．以酵素来源之微生物选择 209

3．微生物之培养与酵素之生产 214

4．微生物酵素之分离与精制 216

5．微生物酵素之种特异性与多样性 224

6．主要之微生物酵素 228

7．结语 230

2．Aminoglycosidic antibiotics 232

1．前言 232

第四章　抗生素发酵论—以最近之研究为中心加以论述 232

3．Macrolide antibiotics 234

4．Polyene macrolide antibiotics 237

5．其他之macrolide antibiotics 237

5.1 Ansamycin antibiotics 237

5.2 Cytochalasins 237

6．Polyetherin antibiotics 238

7.2 Ring peptides antibiotics 240

7.3 Epi-polythiadiketopiperadine antibiotics 240

7.1 Amino acid analogs与Straight chain peptides 240

7．Peptide antibiotics 240

8．Polycyclic antibiotics 242

8.1 Terpenoid及Steroid antibiotics 242

8.2 Tetracycline antibiotics 242

8.3　其他 242

9．其他之抗生素 242

10．结语 244

第五章 维生素（辅酵素）发酵论—维生素及辅酵素 246

1．前言 246

2．维生素B2,FMN,FAD之生产 248

3．维生素B6之生产 250

4．维生素B12之生产 252

6．辅酵素A（CoA）及其关连物质之生产 256

5．菸碱醯胺（Niacinamide）及菸碱醯胺腺嘌呤二核苷酸（NAD,Niacinamide adenine dinucleotide）之生产 256

7．维生素C（Vitamine C,Ascorbic Acid）之生产 258

8．生物素（Biotin）之生产 260

9．类胡萝卜素（Carotenoids）之生产 262

10．麦角固醇（Ergosterol,Provitamin D）之生产 263

11．生育固醇（Tocopherol，维生素E或Vitamin E）之生产 265

12．维生素K（Vitamin K）之生产 265

13．Ubiquinone（Coenzyme Q）之生产 266

14．其他之维生素 267

1．前言 269

第六章 核酸关连化合物之生产—核苷与核苷酸之生产 269

2．核苷（Nucleoside）及核苷酸（Nucleotide）之领域 270

2.1　核酸之构成成分 270

2.2　辅酵素及活性核苷酸（Coenzymes and Activenucleotide） 271

2.3　核苷型抗生（素）物质（Nucleoside antibiotics） 274

2.4　Oligo与Polynucleotides 274

3．呈味性核苷酸开发之经过 275

4．以酵素分解RNA制造5′－核苷酸（5′-nucleotide） 277

4.1 RNA之制造 277

4.2.2　青霉菌之5′-former型核酸分解酵素 278

4.2　核酸分解酵素 278

4.2.1 5′-former型核酸分解酵素之探讨 278

4.3 RNA之酵素分解和5′-nucleotide之分离 279

5．以酵素分解RNA制造其他之核苷（Nucleoside）与核苷酸（Nucleotide） 280

6．嘌呤核苷（Purine nucleosides）与嘌呤核苷酸（Purinenucleotides）之发酵生产 280

6.1 嘌呤核苷酸（Purine-nucleotides）合成路径之研究经过 281

6.1.1　以枯草菌（Bacillus subtilis）adenine要求变异菌株蓄积Hypoxanthine,Inosine,5′-IMP之研究 282

6.1.2　使5′－核苷酸（5′-nucleotide）之分解活性微弱化以增加IMP之蓄积量 283

6.1.3　以高温培养而使5′-IMP之蓄积量增加 283

6.1.4　Xanthosine之蓄积 283

6.1.7　将Hypoxanthine系化合物向guanine系化合物之转换 284

6.1.8　嘌呤核苷（Purine nucleoside）与嘌呤核苷酸（Purine nucleotide）发酵生产之综合检讨 284

6.1.5 5′-XMP之培养 284

6.1.6 S-AMP,S-Adenosine,S-Adenine之蓄积 284

6.2　味之素研究组（Ajinomoto group）所促成之嘌呤核苷（Purine nucleoside）发酵之工业化 285

6.3　协和发酵研究组（Kyowahakko group）所促成之嘌呤核苷酸（Purine nucleotide）发酵之工业化 286

7．嘧啶核苷（Pyrimidine nucleoside）及嘧啶核苷酸（Py-rimidine nucleotide）之发酵生产 286

8．非天然型核苷及核苷酸之Salvage合成 287

9．其他之核苷及核苷酸关连物质 287

10．结语 289

一、微生物菌体之利用 290

1．前言 290

第七章　菌体利用论：微生物菌体之利用及石油蛋白（即单细胞蛋白，Single cell protein，简称SCP）之开发及其展望 290

2．供食、饲料之菌体利用 293

2.1　酵母菌 293

2.2　微细藻类 297

2.3　细菌 299

2.4　霉菌 300

3．生菌体之利用 300

3.1 面包酵母 300

3.2　微生物肥料 301

3.3　微生物农药 302

二、石油蛋白（即单细胞蛋白）开发之途径及展望 303

1．前言 303

2．菌体生产菌 305

2.1 生产性 307

2.2　增殖速度 308

3．生产上之各种问题 309

3.1 从碳氢化合物（液态n-paraffin）之菌体生产 309

3.1.1　碳氢化合物之乳化分散与有关微生物摄取碳氢化合物进入菌体内之机构（Mechanism）之问题 310

3.1.2　氧气之供应与发酵热之问题 312

3.2 从甲烷（Methane）及甲醇（Methanol）之菌体生产 314

3.2.1　从甲烷（Methane）之菌体生产 315

3.2.2　从甲醇（Methanol）之菌体生产 316

第Ⅴ篇　微生物生理机能之利用 318

第一章 固醇类（Steroids）之化学变换 318

1．前言 318

2．关於微生物之实验法 320

2.1 关於微生物之获得及保存 320

2.2　固醇类之变换法 320

3．固醇类（Steroid）之化学变换 321

3.1.1　羟基化反应 322

3.1 羟基化反应与环氧化反应 322

3.1.2　羟基化反应之利用 326

3.1.3　环氧化反应 327

3.1.4　羟基化反应之机构（mechanism） 328

3.2 脱氢反应（Dehydrogenation） 329

3.2.1 1,2脱氢反应及其利用 329

3.2.2 1,2脱氢反应之机构（mechanism） 331

3.3　侧链切断反应 332

3.3.1　侧链切断反应之利用 333

3.4　光学分割（分离） 337

2．特定微生物之利用 341

2.1 空中氮素固定微生物之利用 341

第二章 固氮作用—在农业方面之利用 341

1．前言 341

2.2　氮素固定以外与农业有关之微生物 349

3．形成集团之土壤微生物与土壤间之关系 350

3.1 存在於自然界之土壤微生物所扮演之角色及其生理特性与机能 350

3.2　氮素肥料型态之变化 351

3.3　管理土壤水分对於土壤之影响 352

3.4　土壤与农药之间的关系 353

3.5　各种有机物之处理及利用 355

4．结语 357

1．前言 358

第三章　废水处理—利用於公害之去除 358

2．微生物处理法之种类 359

2.1　活性污泥法（Activated sluge method） 359

2.2　散水滤床法 360

2.3　氧化池法 362

2.4　甲烷发酵法 363

2.5　嫌气性池法 364

2.6　生物处理法之选定 364

3．工厂废水处理和微生物 365

3.1 活性污泥 366

3.1.1　驯养微生物之方法 366

3.1.2　污泥之驯养效果 368

3.2　活性污泥中之微生物 371

3.3　活性污泥之性质 374

3.3.1　活性污泥之外观 374

3.3.2　活性污泥之活性 374

3.3.3　显微镜观下活性污泥之状态 375

3.4　活性污泥之沉降性 377

4．生物处理法之效果 379

5．结语 382

第四章　选矿—关於矿业方面之利用 384

1．前言 384

2．以微生物之矿石湿式提炼法 385

2.1 铜之细菌溶矿（Bacterial leaching）回收法 386

2.1.1　矿坑内水之细菌种类及其特性 386

2.1.2　金属矿物之细菌溶矿作用（Bacterial leaching）之理论 387

2.1.3　细菌溶矿作用（Bacterial leaching）之各种条件 390

2.2 以细菌溶矿作用（Bacterial leaching）所处理之铀元素（Uranium）之回收 392

2.3 能成为细菌溶矿作用（Bacterial leaching）对象之金属类 394

3．石油品质之改变 395

3.1 去除粗柴油（Gas oil）中之石蜡（n-paraffin）之石油品质改变 395

3.2　利用微生物之石油脱硫作用 396

4．利用微生物之油田探矿 397

索引 399