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第一章 绪论 1

本章导读 1

第一节 能源与微生物 1

一、能源及其转化方法 1

二、能源微生物 3

第二节 能源微生物的应用现状及发展前景 7

一、能源微生物在传统化石能源开采中的应用 7

二、能源微生物在醇类燃料转化中的应用 7

三、能源微生物在油类燃料转化中的应用 8

四、能源微生物在生物燃气转化中的应用 9

五、能源微生物在燃料电池中的应用 10

参考文献 10

第二章 微生物学基础 11

本章导读 11

第一节 原核微生物 11

一、细菌 11

二、古细菌 17

三、放线菌 18

第二节 真核微生物概述 20

一、真菌 21

二、黏菌 26

三、藻类 26

四、原生动物 28

第三节 病毒 28

一、病毒学基础 28

二、噬菌体 30

第四节 微生物的生长与代谢 32

一、微生物营养 32

二、微生物生长繁殖 33

三、微生物培养 37

四、微生物代谢 38

第五节 微生物遗传变异和育种 52

一、遗传物质基础及遗传信息传递 52

二、微生物育种 55

三、菌种保藏 66

参考文献 68

第三章 生物质预处理及水解微生物 69

本章导读 69

第一节 淀粉分解微生物及淀粉酶类 69

一、淀粉分解微生物 69

二、淀粉酶分类 70

三、淀粉分解微生物选育 76

四、淀粉酶应用 76

第二节 木质素降解微生物及木质素酶类 78

一、木质素及其降解微生物 78

二、木质素降解酶及其作用机制 81

三、木质素降解微生物的选育 84

四、木质素降解酶应用 85

第三节 纤维素分解微生物及纤维素酶类 85

一、纤维素分解微生物 86

二、纤维素酶系及其水解机制 89

三、纤维素酶的分子育种 94

四、纤维素酶应用 95

第四节 半纤维素分解微生物及半纤维素酶类 96

一、半纤维素的组成和结构 96

二、半纤维素分解微生物 98

三、半纤维素酶 99

四、半纤维素酶的分子育种 101

五、半纤维素酶应用 102

参考文献 103

第四章 乙醇发酵微生物 106

本章导读 106

第一节 六碳糖发酵微生物 106

一、六碳糖发酵微生物种类 107

二、六碳糖乙醇发酵机理 108

三、六碳糖乙醇发酵菌种的选育 115

第二节 五碳糖发酵微生物 118

一、五碳糖发酵微生物 118

二、五碳糖乙醇发酵机理 120

三、五碳糖乙醇发酵菌种的选育 125

第三节 合成气发酵微生物 133

一、利用合成气产乙醇的微生物 133

二、合成气乙醇发酵机理 136

第四节 乙醇发酵生产工艺与应用 138

一、糖质原料乙醇发酵工艺 138

二、纤维质原料乙醇发酵工艺 142

三、合成气乙醇发酵工艺及反应器 143

参考文献 144

第五章 丁醇发酵微生物 148

本章导读 148

第一节 丁醇发酵工业概况 148

一、丁醇的性质和用途 148

二、丁醇的生产方法 150

三、发酵法生产丁醇发展史 151

四、我国丁醇发酵工业概况 151

第二节 丁醇发酵微生物 153

一、丁醇发酵微生物种类 153

二、丙酮-丁醇发酵机理 156

第三节 丙酮-丁醇发酵过程 160

一、发酵过程变化 161

二、丙酮-丁醇发酵过程主要影响因素 164

三、丁醇对细胞的毒性 166

四、丁醇比例的影响因素 166

五、丁醇发酵微生物选育 167

第四节 丙酮-丁醇发酵生产工艺与应用 169

一、分批发酵 169

二、连续发酵 173

三、流加发酵 176

四、生物长链醇的合成 177

参考文献 178

第六章 油脂转化及产油微生物 182

本章导读 182

第一节 产脂肪酶微生物 182

一、产脂肪酶微生物分类 182

二、脂肪酶催化油脂转化过程 184

三、脂肪酶固定化 185

四、产脂肪酶菌种选育 190

五、产脂肪酶菌株发酵 193

第二节 产油微藻 193

一、产油微藻的分类 193

二、微藻合成油脂的机理 194

三、产油微藻的选育 195

四、微藻油脂生产工艺 200

第三节 产油真菌 206

一、产油真菌种类 206

二、产油真菌合成油脂机理 207

三、产油真菌油脂合成代谢调控 208

四、影响产油真菌油脂合成因素 210

五、产油真菌选育 211

参考文献 212

第七章 沼气发酵微生物 216

本章导读 216

第一节 沼气微生物厌氧发酵原理 216

一、沼气发酵的两阶段理论 216

二、沼气发酵的三阶段理论 216

三、沼气发酵的四阶段理论 217

第二节 产酸发酵微生物 217

一、产酸发酵细菌 217

二、产氢产乙酸菌 218

三、同型产乙酸菌 220

四、产酸发酵细菌种群生态学 220

第三节 产甲烷微生物分类 221

一、甲烷杆菌目 221

二、甲烷球菌目 225

三、甲烷微菌目 228

四、甲烷八叠球菌目 231

五、甲烷火菌目 234

第四节 产甲烷菌甲烷形成途径 234

一、由H2和CO2形成甲烷 234

二、甲酸产甲烷途径 239

三、甲醇和甲胺产甲烷途径 239

四、乙酸产甲烷途径 241

五、产甲烷菌基因组研究 244

第五节 沼气发酵微生态学及其应用 244

一、沼气发酵微生态学 244

二、沼气发酵应用 245

参考文献 248

第八章 产氢微生物 250

本章导读 250

第一节 氢化酶和固氮酶 250

一、氢化酶 250

二、固氮酶 260

第二节 光合产氢微生物 265

一、光能营养微生物与光合作用 265

二、真核藻类产氢 278

三、蓝细菌产氢 282

四、光合细菌产氢 285

第三节 暗发酵产氢微生物 288

一、暗发酵产氢微生物 288

二、暗发酵产氢机制 290

三、混合菌种暗发酵制氢 293

第四节 一氧化碳营养产氢菌 295

一、一氧化碳营养产氢菌 295

二、一氧化碳营养产氢菌的生物合成 296

三、一氧化碳营养产氢菌水气转化产氢机理 298

第五节 生物制氢应用前景 299

参考文献 301

第九章 产电微生物 303

本章导读 303

第一节 微生物燃料电池基础 303

一、微生物燃料电池研究发展历程 303

二、MFC结构和工作原理 304

三、产电微生物电子传递机理 305

第二节 产电微生物 306

一、产电微生物分类 306

二、产电微生物性质及电化学活性 307

第三节 产电微生物的分离与选育 316

一、产电微生物富集培养基 316

二、产电微生物的分离 317

三、菌悬液电化学活性考察 318

第四节MFC中阳极菌群的群落分析 318

一、乙酸钠为底物产电微生物的群落分析 318

二、葡萄糖为底物MFC中阳极的微生物群落分析 320

三、人工废水MFC中微生物的群落分析 320

四、以河水为底物的MFC阳极微生物的群落分析 321

五、以厌氧出水为底物的MFC阳极微生物群落分析 322

六、产电微生物在MFC中的产电能力 324

第五节 产电微生物应用 325

一、污水处理 325

二、产生电能 326

三、生物传感器 326

四、生物修复 327

五、MFC制氢 327

六、水质淡化 327

七、小结 328

参考文献 328

第十章 化石能源转化微生物 331

本章导读 331

第一节 石油开采微生物 331

一、微生物采油技术发展历程 331

二、石油开采微生物分类 332

三、微生物开采石油的机理 334

四、微生物开采石油方法和技术 337

五、现代技术在微生物采油中的应用 338

第二节 煤炭转化微生物 339

一、煤的形成与微生物转化 339

二、煤炭微生物转化分类 341

三、煤炭微生物转化机理 342

四、煤炭转化微生物选育 343

五、煤炭微生物转化技术应用 344

参考文献 345