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第一章 绪论 1

第一节 发酵与发酵工程 1

一、发酵 1

二、发酵工程 1

三、发酵应用领域 2

第二节 发酵工业的发展史 2

一、发展简史 2

二、重要发酵技术的建立 4

第三节 发酵生产过程和方式 5

一、发酵生产过程 5

二、发酵的方式 6

第四节 发酵生产的药物 6

第五节 发酵工业的发展展望 8

第二章 微生物药物生物合成与调控 10

第一节 微生物代谢调节 10

一、代谢调节的部位 10

二、酶活性调节 11

三、酶合成调节 13

四、代谢调控 17

第二节 次级代谢与次级代谢产物 17

一、次级代谢产物类型 18

二、次级代谢（产物）的特点 18

第三节 次级代谢产物的生物合成 23

一、次级代谢产物的构建单位与合成途径 23

二、构建单位的连接 31

三、产物合成后的修饰 32

第四节 次级代谢产物生物合成的调节与控制 32

一、酶合成的诱导调节 32

二、反馈调节 32

三、磷酸盐调节及其机制 33

四、碳分解产物调节作用及其机制 37

五、氮分解产物调节（作用）及其机制 38

六、菌体生长速率的调节 38

七、化学调节因子的调节 39

八、次级代谢产物生物合成的控制 40

第三章 工业微生物的菌种选育 42

第一节 自然选育 43

一、菌种退化与变异原因 44

二、自然选育的方法 45

第二节 诱变育种 45

一、突变诱发过程 45

二、诱变育种方案的设计 49

三、突变的诱发 50

四、突变株的筛选 52

五、突变高产基因的表现 59

第三节 杂交育种 59

一、细菌的杂交育种 59

二、放线菌的杂交育种 60

三、霉菌的杂交育种 62

第四节 原生质体技术 64

一、原生质体制备 65

二、原生质体的融合 67

三、融合子的选择 67

四、原生质体的再生 67

五、原生质体的诱变 69

六、原生质体再生与常规诱变相结合 69

七、灭活原生质体融合技术在育种中的应用 69

第五节 基因工程技术育种 70

一、概述 70

二、基因工程技术育种的设计 71

第四章 培养基 78

第一节 概述 78

一、培养基组成 78

二、培养基组成影响微生物生理和形态 78

三、工业发酵培养基的配制 79

第二节 培养基的成分 79

一、碳源 79

二、氮源 81

三、无机盐和微量元素 82

四、水 83

五、代谢调节物质 83

六、消泡剂 85

第三节 培养基的种类与选择 85

一、培养基的种类 85

二、培养基的设计 87

三、培养基的筛选 88

第四节 影响培养基质量的因素 93

一、原材料质量的影响 93

二、水质的影响 94

三、灭菌的影响 95

四、其他影响因素 95

第五章 灭菌与除菌 99

第一节 灭菌和除菌的基本原理 99

一、高温湿热灭菌 99

二、高温干热灭菌 101

三、介质过滤除菌 101

四、化学物质消毒和灭菌 102

五、臭氧灭菌 103

六、辐射灭菌 103

七、静电除菌 103

第二节 培养基和发酵设备的灭菌 103

一、温度和时间对培养基灭菌的影响 104

二、影响培养基灭菌的其他因素 104

三、培养基的灭菌方法 105

四、发酵设备的灭菌方法 108

第三节 空气除菌 109

一、空气过滤除菌流程 109

二、空气过滤器 111

第四节 无菌检查与染菌的处理 112

一、无菌检查 112

二、染菌后的处理 113

三、污染噬菌体的处理 114

第五节 制服染菌的要点 115

一、染菌原因的分析 115

二、制服染菌的要点 116

第六章 生产菌种的培养和保藏 119

第一节 生产菌种的制备过程 119

一、孢子制备 119

二、种子制备 120

第二节 种子质量的控制 121

一、影响孢子质量的因素及其控制 121

二、影响种子质量的因素及其控制 123

第三节 菌种保藏与复壮 126

一、菌种保藏 126

二、菌种的复壮 128

三、国内外主要菌种保藏机构介绍 129

第七章 发酵过程中的供氧 131

第一节 发酵过程中氧的需求 132

一、微生物对氧的需求 132

二、氧在液体中的溶解特性 135

第二节 氧在溶液中的传递 136

一、氧传递的过程与阻力 136

二、氧传递方程式 137

第三节 影响供氧的因素 138

一、影响氧传递推动力的因素 138

二、影响液相体积氧传递系数KLa的因素 139

第四节 溶解氧、摄氧率和KLa的测定 142

一、溶氧浓度的测定 142

二、摄氧率的测定 144

三、液相体积氧传递系数KLa的测定 144

第八章 发酵过程中的控制 148

第一节 概述 148

一、发酵过程的复杂性 148

二、发酵过程控制的意义 149

三、发酵过程控制的模式 149

四、发酵过程的主要控制参数 150

第二节 微生物的发酵类型 152

一、按投料方式分类 152

二、按与氧的关系分类 153

三、按发酵动力学参数的关系分类 154

第三节 发酵过程中的代谢变化 155

一、初级代谢产物发酵的代谢变化 155

二、次级代谢产物发酵的代谢变化 155

三、代谢曲线 157

第四节 菌体浓度的影响及其控制 157

一、菌体浓度的测定方法 158

二、影响菌体浓度的因素 158

三、菌体浓度对发酵产量的影响 159

四、最适菌体浓度的确定与控制 159

第五节 营养基质的影响及其控制 160

一、几种主要营养基质的浓度测定 160

二、碳源的影响及控制 162

三、氮源的影响及控制 162

四、磷酸盐的影响及控制 163

五、其他营养基质的影响及控制 164

第六节 温度的影响及其控制 164

一、温度对发酵的影响 165

二、影响发酵温度变化的因素 166

三、最适发酵温度的选择与控制 167

第七节 pH值的影响及其控制 168

一、pH值对发酵的影响 168

二、影响发酵过程中pH值变化的因素 169

三、发酵过程中pH值的确定与控制 170

第八节 溶氧的影响及其控制 173

一、溶氧对发酵的影响 173

二、发酵过程中的溶氧变化 174

三、溶氧浓度的控制 175

第九节 CO2的影响及其控制 176

一、CO2对发酵的影响 176

二、影响CO2浓度的因素及控制 177

三、CO2浓度的监测 178

第十节 补料的影响及其控制 178

一、补料的作用 178

二、补料的方式和控制 179

第十一节 泡沫的影响及其控制 180

一、泡沫的类型 180

二、泡沫对发酵的影响 180

三、影响泡沫形成的因素 181

四、泡沫的控制 182

五、常用的消沫剂 183

第十二节 发酵终点的控制 184

一、有利于提高经济效益 184

二、有利于提高产品的质量 185

三、特殊因素的影响 185

第九章 发酵动力学 187

第一节 概论 187

一、发酵动力学研究的内容 187

二、研究发酵动力学的方法 188

三、发酵动力学与过程优化控制 189

第二节 质量与能量平衡 189

一、得率系数和维持因素 189

二、有机化合物中的化学能 190

三、发酵过程的化学计量式 190

四、质量平衡 191

五、能量平衡 194

六、质量平衡与能量平衡的统一 195

第三节 微生物生长与产物合成动力学 195

一、微生物生长动力学 195

二、产物合成动力学 196

第四节 发酵过程动力学模拟与优化 197

一、分批发酵 197

二、连续发酵 199

三、补料分批发酵 202

四、发酵动力学参数的估算 204

第十章 发酵过程检测与自控 211

第一节 发酵过程检测 211

一、概述 211

二、发酵传感器 212

三、发酵过程其他重要检测技术 215

四、发酵过程检测的可靠性 216

第二节 发酵过程变量的间接估计 217

一、与基质消耗有关变量的估计 217

二、与呼吸有关变量的估计 218

三、与传质有关变量的估计 219

四、与细胞生长有关变量的估计 221

第三节 计算机在发酵过程中的应用 221

一、原理 221

二、系统网络架构 221

三、基于工业以太网的发酵过程信息处理系统 225

第十一章 发酵过程的实验室研究、中试和放大 227

第一节 实验室研究 227

一、实验设备 227

二、实验室研究 228

第二节 微生物摇瓶与罐培养的差异和发酵规模改变的影响 229

一、微生物摇瓶和罐培养的差异 229

二、发酵罐规模改变的影响 230

第三节 发酵规模的放大 231

一、放大的过程 231

二、放大的理论基础 232

三、基于反应器流场特性与细胞生理特性相结合的放大实例 234

第十二章 现代生物技术在发酵工业中的应用 240

第一节 概述 240

第二节 工程菌的发酵 241

一、工程菌的来源和应用 241

二、工程菌的培养 242

三、安全问题 244

第三节 动植物细胞的组织培养 245

一、动物细胞培养 245

二、植物组织细胞培养 248

第四节 固定化细胞发酵 250

一、定义 250

二、固定化细胞的优缺点 250

三、固定化细胞的分类 251

四、固定化细胞的特性 251

五、固定化细胞的特征 251

六、固定化生物反应器 252

七、固定化细胞的应用 253

第十三章 发酵工业与环境保护 255

第一节 概述 255

第二节 发酵工业废液的生物处理 256

一、生物处理的分类 257

二、好氧生物处理的原理 258

三、厌氧消化处理的原理 260

四、发酵工业废液的生物处理方法 263

第三节 发酵工业废渣的处理 265

一、废菌丝气流干燥工艺流程 266

二、废菌丝厌氧消化工艺流程 266

三、废菌丝焚烧工艺流程 266

第十四章 发酵过程经济学 270

第一节 发酵成本的构成及影响因素 270

一、发酵成本的构成 270

二、影响发酵成本的因素 270

第二节 发酵成本的控制及过程的经济学评价 271

一、降低原材料成本的途径 271

二、节能 272

三、提高设备利用率 274

四、发酵过程的经济学评价 275

第十五章 青霉素的生产 278

第一节 概述 278

一、青霉素的发现及其开发概况 278

二、青霉素的药理药效 279

第二节 青霉素的发酵工艺及过程 280

一、青霉素发酵的工艺流程 280

二、发酵工艺过程及要点 281

第三节 青霉素的提炼工艺及过程 284

一、青霉素G钾盐的提取和精制工艺流程 284

二、提炼工艺要点 285

第十六章 红霉素的生产 289

第一节 红霉素的性质 289

一、化学结构 289

二、理化性质 289

三、抗菌活性 290

第二节 红霉素的生物合成机制 290

一、生物合成基因 290

二、生物合成途径 291

三、前体的供应 292

第三节 红霉素的生产工艺 293

一、菌种 293

二、发酵工艺 293

三、提取工艺 295

第十七章 阿卡波糖的生产 297

第一节 阿卡波糖及其生产 297

一、阿卡波糖的结构与性质 297

二、阿卡波糖作用机制 298

三、药物代谢动力学 298

四、阿卡波糖的化学修饰 298

五、阿卡波糖的生产方法 299

六、阿卡波糖的生物合成途径 300

第二节 阿卡波糖的发酵工艺 302

一、生产菌种选育及保藏 302

二、种子培养 303

三、发酵 303

四、先进控制系统应用 307

五、发酵过程中杂质组分的控制 307

第三节 阿卡波糖的提取 309

一、固液分离 310

二、脱盐 310

三、离子交换色谱 311

四、浓缩 311

五、纯化 311

六、干燥 311