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第一篇 通论 1

第一章 微生物的多样性和微生物资源的开拓&焦瑞身 1

第一节 微生物的多样性 1

一、微生物的生境 1

二、多样性的广度 1

三、原核生物是未曾观察到的多数 1

四、活的但不能培养的微生物 2

五、已知菌种来源和菌种保藏中心 3

第二节 改进分离培养方法和寻找新类型微生物及其产物 4

一、新类型微生物的分离 4

二、富集培养 6

三、代谢产物的筛选 7

第三节 生境中微生物基因组DNA的开拓 9

一、从土壤和水样提取DNA及多样性研究 9

二、土壤微生物DNA的文库构建 10

三、关于靛红素 10

参考文献 11

第二章 微生物工程的发展与趋向&焦瑞身 13

第一节 微生物工程发展中的几个里程碑 13

一、抗生素工业生产带动了生化工程的建立 13

二、生物转化的兴起 13

三、微生物发酵生产氨基酸 13

四、固定化技术 13

五、蛋白酶抑制剂以及其他酶抑制剂 14

六、基因工程(重组DNA)技术 14

第二节 微生物代谢产物的类型和生产概况 15

一、微生物代谢产物的类型 15

二、微生物代谢产物生产概况 16

第三节 微生物工程面临的形势 19

一、微生物工程与合成化学工业的竞争 19

二、农业生物工程对微生物工程与化学工业的冲击 19

第四节 微生物工程发展的趋向 20

一、提高现有微生物发酵工业水平 20

二、利用重组DNA技术 20

三、开拓极端酶 22

参考文献 24

第三章 近代发酵技术&储炬 李友荣 25

第一节 分批发酵 25

一、分批发酵的理论基础 25

二、分批发酵的优缺点 26

第二节 补料-分批发酵 26

第三节 半连续发酵 27

第四节 连续发酵 27

一、连续发酵的理论基础 27

二、连续培养在工业生产中的应用 28

三、连续培养中存在的问题 28

第五节 高细胞密度培养 29

一、达到高细胞密度的手段 30

二、高细胞密度培养存在的问题 31

三、高细胞密度培养的进展与前景 31

第六节 影响发酵的因素及其控制 32

一、培养基 32

二、灭菌情况 33

三、种子质量 34

四、温度 34

五、pH 35

六、氧的供需 35

七、二氧化碳 37

八、呼吸商与发酵的关系 37

九、补料对发酵的影响及其控制 38

第七节 发酵终点的判断 40

一、发酵终点的判断 40

二、自溶的监测 41

三、影响自溶的因素 41

第八节 发酵控制技术的概况与进展 42

一、发酵过程的控制特性 42

二、在线发酵仪器的研究进展 42

三、计算机在发酵监控方面的应用 44

参考文献 45

第四章 通气与放大&范代娣 47

第一节 放大技术概述 47

一、放大相关的参数及放大准则 47

二、常规放大进程 47

三、氧的供给在放大进程中的重要作用 48

四、改善供氧条件的新措施 50

五、放大技术研究现状 51

第二节 从摇瓶取得发酵罐放大有用参数的方法及原理 52

一、非发酵情况下参数测定原理及方法 52

二、实际发酵情况下摇瓶内发酵工艺及工程参数的测定 57

第三节 以摇瓶取得数据为依据进行发酵过程和发酵罐放大 59

一、尾气处理系统流程框图 59

二、发酵罐内菌体摄氧率(OUR)、二氧化碳释放率(CER)、呼吸商(RQ)、氧传递系数(KLα)及呼吸强度(QO2)的计算 59

三、放大结果对比 61

第四节 从小型发酵罐到大型发酵罐的放大 64

一、发酵罐几何尺寸放大 64

二、空气流量的放大 64

三、搅拌功率及搅拌转速的放大 66

参考文献 68

第二篇 初级代谢产物 69

第五章 氨基酸代谢工程&张伟国 69

第一节 总论 69

一、概述 69

二、氨基酸的应用与市场 69

三、氨基酸的生产方法 70

第二节 谷氨酸 71

一、菌种 71

二、机理 71

三、工艺 73

四、发展趋势 76

第三节 L-赖氨酸 76

一、菌种 77

二、机理 78

第四节 L-苏氨酸 80

一、菌种 81

二、机理 81

第五节 L-苯丙氨酸 83

一、菌种 83

二、机理 84

第六节 L-异亮氨酸、L-缬氨酸和L-亮氨酸 85

一、菌种 85

二、机理 86

第七节 L-谷氨酰胺 88

一、菌种 88

二、机理 88

第八节 L-脯氨酸 88

一、菌种 88

二、机理 89

第九节 L-精氨酸 89

一、菌种 89

二、机理 89

参考文献 91

第六章 有机酸 94

第一节 柠檬酸&郭杰炎 94

一、柠檬酸的生物合成与调节 95

二、柠檬酸发酵的生产菌种 97

三、柠檬酸的发酵生产 99

四、柠檬酸的提取工艺 104

第二节 乳酸&钱志良 胡军 雷肇祖 106

一、乳酸的物理化学性质 107

二、乳酸的工业化生产 109

三、乳酸的产品市场发展趋势 125

第三节 衣康酸&唐尔明 126

一、引言 126

二、物理性质 126

三、化学性质 127

四、生产方法 128

五、毒性和包装运输 131

六、进展 131

第四节 琥珀酸&焦瑞身 132

一、琥珀酸产生菌 132

二、高产琥珀酸细菌的生理学 132

三、琥珀酸的回收 132

四、发酵琥珀酸应用前景 133

参考文献 133

第七章 有机溶剂 136

第一节 酒精&章克昌 136

一、酒精的生产原料 136

二、酒精生产中常用微生物和酶制剂 136

三、淀粉质原料酒精生产工艺 137

四、糖质原料酒精生产工艺 141

五、纤维素原料酒精生产工艺 143

六、酒精废液综合利用和污染防治 146

七、代谢工程对酒精生产的影响 147

第二节 丙酮和丁醇&孙志浩 焦瑞身 148

一、丙酮、丁醇生产中常用的微生物 148

二、丙酮-丁醇的发酵机理 150

三、丙酮-丁醇的生产工艺 151

四、丙酮-丁醇的应用 154

五、展望 154

第三节 丙三醇&诸葛健 156

一、丙三醇的物理性质和化学性质 156

二、丙三醇的用途、需求及生产方法 157

三、微生物发酵法生产丙三醇 159

参考文献 164

第八章 核苷类物质&乔宾福 166

第一节 发酵法生产天然结构型的核苷类物质 167

一、肌苷 167

二、鸟苷 170

三、腺苷 171

四、黄苷 174

五、胞苷 174

六、尿苷 179

第二节 从核糖核酸化学水解法生产自然结构型核苷 184

一、RNA水解和核苷分离操作 184

二、核苷的纯度分析 185

三、甲酰胺水解法制备核苷的收率 186

第三节 主要的核苷类结构改造化合物 186

一、核苷磷酸化酶用于制备抗病毒核苷 187

二、酶-化学法合成双脱氧核苷 190

三、酶-化学法合成5＇-碘脱氧尿苷 191

参考文献 191

第九章 维生素 192

第一节 概述&焦瑞身 192

一、维生素的界定 192

二、维生素的分类与功能 192

三、维生素的来源与生产 193

四、维生素的国际市场 193

第二节 核黄素的生物合成&焦瑞身 194

一、引言 194

二、核黄素工业生产的发展 194

二、核黄素生物合成途径 194

四、国内对核黄素合成的生理研究和生产应用 194

五、三种核黄素发酵菌种代谢模式的比较 194

六、展望 197

第三节 维生素B12的生物合成&徐亲民 198

一、维生素B12的发现和发展历史 198

二、维生素B12在自然界中的存在及人和动物的需要 200

三、维生素B12的理化性质 201

四、维生素B12的生物合成 201

五、维生素B12的工业生产 204

六、维生素B12的检验方法 206

第四节 维生素C生物合成&尹光琳 208

一、概述 208

二、维生素C生产工艺和各工序技术指标 210

三、维生素C生产所用菌种和工艺特色 212

四、维生素C“二步发酵法”新工艺在生产中的应用 215

五、维生素C的生物合成研究新进展 216

六、展望 220

第五节 生物素的生物合成&焦瑞身 221

一、引言 221

二、生物合成途径 221

三、生物素合成基因的研究 222

四、微生物生产生物素的研究 222

第六节 胡萝卜素的生物合成 223

一、胡萝卜素生物合成的基因工程&焦瑞身 223

二、β-胡萝卜素&童海宝 227

三、虾青素&郑裕国 235

参考文献 241

第十章 再生能源 244

第一节 生物质转化可再生能源&曲音波 244

一、燃料乙醇 244

二、植物木质纤维素资源 245

三、纤维素糖化发酵生产酒精工艺 246

四、生物质气化/发酵产乙醇技术 253

第二节 沼气&刘克鑫 254

一、沼气发酵的微生物过程 254

二、复杂有机物的厌氧降解 255

三、沼气发酵微生物 255

四、沼气发酵工艺 257

五、沼气发酵装置 262

参考文献 268

第三篇 次级代谢产物 269

第十一章 抗生素 269

第一节 次级代谢总论&焦瑞身 269

一、次级代谢产物的特点 269

二、次级代谢产物类型 269

三、次级代谢产物的经济效益 269

四、次级代谢产物研制趋向 270

第二节 医用抗生素 272

一、β-内酰胺抗生素&徐亲民 272

二、红霉素&叶勤 292

三、氨基糖苷类抗生素&赵敏 范瑾 299

四、卡那霉素&钟超平 305

五、力复霉素与利福平&焦瑞身 王墙 308

第三节 农用抗生素&朱昌雄 315

一、我国农用抗生素发展历史及现状 315

二、植用杀菌抗生素 316

三、植用杀虫抗生素 327

四、植用除草抗生素 331

五、饲用抗生素 332

六、存在问题与发展前景 333

参考文献 335

第十二章 组合生物合成&王以光 339

第一节 组合生物合成的基本原理 341

一、聚酮合酶的结构与组成 341

二、聚酮合酶结构的特异性及专一性 344

三、聚酮多酶体系的特异性 345

四、PKS模块间的相互作用 349

五、PKSⅡ型生物合成酶底物的特异性 351

第二节 组合生物合成的基因操作 352

一、PKSⅠ型组合生物合成的基因操作 352

二、PKSⅡ型组合生物合成的基因操作 360

三、组合生物合成的表达系统 361

第三节 其他较新的聚酮类化合物基因簇及进行基因组合生物合成的可能性 364

一、埃波霉素 364

二、拉伐他汀 365

三、海洋微生物中的PKS基因 366

第四节 非核糖体多肽合成酶类型基因组合生物合成 366

第五节 组合生物合成研究存在的问题及展望 368

参考文献 369

第十三章 植物激素和微生物治虫 370

第一节 植物激素 370

一、赤霉素&赵敏橘 370

二、脱落酸&谭红 384

第二节 微生物治虫&孙明 李林 喻子牛 389

一、杀虫微生物的种类 389

二、苏云金芽孢杆菌 397

三、杀虫工程菌 400

四、动植物寄生线虫的微生物防治 402

参考文献 403

第十四章 微生物多糖与聚羟基烷酸酯 405

第一节 细菌多糖&孙万儒 405

一、黄原胶 405

二、普鲁兰 413

第二节 聚羟基烷酸酯&赵树杰 419

一、菌种和代谢机理 419

二、微生物法制取PHA的工艺和设备 421

三、应用与展望 424

第三节 真菌多糖&孙志浩 426

一、微生物 427

二、生理生化 427

三、制造技术 428

四、几种真菌多糖及其应用 432

参考文献 436

第四篇 微生物转化产物 438

第十五章 生物转化操作与转化反应类型&焦瑞身 438

第一节 生物转化的一般操作 438

第二节 生物转化反应的类型 438

一、甾体的生物转化 438

二、β-紫萝酮的羟基化 439

三、烷烃的双端氧化 439

四、氧化脱氨 439

五、环氧化反应 440

六、C-C键的脱氧 440

七、碳链氧化降解 441

八、碳双键加水反应 441

九、碳双键加氨 442

十、腈水化酶 442

十一、脱胺用酰基酶 442

十二、生物转化茚为1，2-二羟基茚(AIDS蛋白酶抑制剂的半合成部分结构) 443

参考文献 444

第十六章 胆固醇合成抑制药物的生物转化&焦瑞身 445

第一节 胆固醇合成抑制剂的作用机制 445

第二节 胆固醇合成抑制药物的生物转化生产 445

一、4种胆固醇合成抑制剂的合成途径 445

二、美伐他汀生物转化为普伐他汀 446

三、辛伐他汀的生物转化 447

参考文献 447

第十七章 β-内酰胺抗生素母核的生物转化&焦瑞身 杨蕴刘 448

第一节 青霉素酰化酶转化青霉素为6-氨基青霉烷酸 448

一、产生菌及其培养和性质 448

二、育种及基因工程 449

三、PGA基因和PVA基因的表达及翻译加工 449

四、青霉素酰化酶的纯化及热稳定性 450

五、青霉素酰化酶的固定化 450

六、工业用酰化酶制剂及其工业生产工艺与设备 451

七、日本旭化成公司固定化酰化法生产6-APA 452

八、固定化菌体用于APA生产 453

九、国内青霉素G酰化酶生产6-APA的工艺及设备 453

第二节 7-氨基脱乙酰氧基头孢烷酸的酶法和直接发酵生产 454

一、固定化青霉素酰化酶生产7-ADCA 454

二、直接发酵生产7-ADCA 455

第三节 酶法转化头孢菌素C为7-氨基头孢烷酸 457

一、一步酶法转化CPC生产7-ACA的研制 457

二、两步酶法转化CPC生成7-ACA的研究 458

三、直接发酵生产7-ACA的基因工程菌的构建 461

四、我国自主的7-ACA酶法生产工艺的研究与放大 462

参考文献 464

第十八章 长链二元酸的生物转化 466

第一节 正构烷烃发酵生产单一长链二元酸合成麝香类物质&焦瑞身 466

一、正构烷烃的蒸馏 466

二、单一长链二元酸生产菌株的筛选和转化工艺 466

三、正构烷烃发酵二元酸的调节 467

四、用单一长链二元酸化学合成麝香型香料 468

五、经济效果及其意义 468

第二节 正构烷烃发酵生产长链二元酸&陈远童 470

一、国内外长链二元酸的研究概况 470

二、生产菌株的诱变筛选 471

三、代谢调控 473

四、扩试和中试 473

五、工业生产试验和工业化生产 475

六、有待解决的问题 477

参考文献 477

第五篇 功能食品、食品添加剂与饲料添加剂 479

第十九章 功能食品、食品添加剂与饲料添加剂 479

第一节 活性干酵母&徐浩 周坚 479

一、面包酵母的生长特性和要求 480

二、酵母生长的动态 481

三、浓度效应和糖的批量流加 482

四、活性干酵母的烘烤工艺 483

五、活性干酵母商品的品质要求、检查概要和生产保证 484

六、活性干酵母的研发方向 484

第二节 多不饱和脂肪酸&邢来君 李明春 485

一、多不饱和脂肪酸的研究概况 485

二、多不饱和脂肪酸的菌种选育和发酵工艺 491

三、脂肪酸脱氢酶的分子生物学 497

第三节 乳酸菌和双歧杆菌 505

一、乳酸菌和益生作用&周德庆 505

二、双歧杆菌与益生作用&肖敏 514

第四节 乳酸链球菌肽&还连栋 522

一、乳酸链球菌肽发现和研究的回顾 522

二、乳酸链球菌肽的生物合成 522

三、乳酸链球菌肽的分子结构与功能 526

四、乳酸链球菌肽的发酵生产 527

五、乳酸链球菌肽的提取和纯化 529

六、乳酸链球菌肽的应用 531

第五节 甜蛋白的微生物基因工程&范长胜 532

一、甜蛋白研究概况 533

二、应用微生物工程技术开发生产甜蛋白 536

三、甜蛋白的应用与前景展望 542

第六节 香草醛&焦瑞身 544

一、生物技术生产途径的探索 544

二、西唐链霉菌转化阿魏酸为香草醛 545

参考文献 545

中西文名词对照 550