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第1章 绪论 1

1.1发酵与发酵工程 1

1.2发酵产物的类型 1

1.2.1微生物菌体 2

1.2.2代谢产物 2

1.2.3酶 3

1.3发酵工程的范畴与应用 3

1.3.1发酵工程的范畴 3

1.3.2发酵工程的应用 3

1.4发酵工程发展的主要阶段 5

第2章 发酵培养方式 7

2.1固体发酵和液体发酵 7

2.1.1固体发酵 7

2.1.2液体发酵 9

2.2分批发酵和补料分批发酵 10

2.2.1分批发酵 10

2.2.2补料分批发酵 11

2.3连续发酵和半连续发酵 12

2.3.1连续发酵 12

2.3.2半连续发酵 14

第3章 发酵动力学 15

3.1分批发酵动力学基本概念 15

3.1.1发酵过程反应速度的描述 16

3.1.2质量与能量平衡 17

3.2分批培养中细胞生长动力学 19

3.2.1延滞期 19

3.2.2对数期 20

3.2.3减速期 22

3.2.4稳定期 24

3.2.5衰亡期 24

3.3产物生成动力学 25

3.3.1物料平衡与比速率 25

3.3.2发酵类型（产物生成动力学） 26

3.4基质消耗动力学 29

第4章 微生物的代谢调节 31

4.1微生物代谢 31

4.1.1代谢的概念 31

4.1.2微生物代谢的特点 32

4.1.3微生物代谢的类型 33

4.1.4微生物代谢的自我调节方式 34

4.2微生物代谢的调节控制 35

4.2.1酶合成的调节 35

4.2.2酶活性的调节 37

4.2.3初级代谢的调节 40

4.2.4次级代谢的调节 41

4.2.5营养物的调节 43

4.2.6其他因子的调节 44

4.3代谢控制在工业发酵中的应用 45

4.3.1发酵条件控制 45

4.3.2改变细胞透性 46

4.3.3菌种遗传特性的改变 47

第5章 发酵工业的菌种 49

5.1生产菌种的分离及筛选 49

5.1.1含微生物样品的采集 49

5.1.2材料的预处理 50

5.1.3分离筛选方案的设计 53

5.2高产菌株的选育 54

5.2.1自然选育 55

5.2.2诱变育种 55

5.2.3杂交育种 58

5.2.4原生质体融合技术育种 60

5.2.5基因工程育种 61

5.2.6高通量技术在育种中的应用 65

5.3菌种退化及其防治措施 67

5.3.1菌种退化的原因 67

5.3.2菌种退化的防止措施 68

5.4菌种保藏 69

5.4.1菌种保藏的原理 69

5.4.2菌种保藏的方法 69

5.4.3国内外主要的菌种保藏机构 70

第6章 发酵工业的培养基及原料处理 73

6.1发酵生产上使用的培养基及要求 73

6.1.1斜面培养基 73

6.1.2孢子培养基 73

6.1.3种子培养基 74

6.1.4发酵培养基 74

6.2培养基的主要原料 75

6.2.1培养基的成分 76

6.2.2培养基成分的变化及控制方法 79

6.2.3影响培养基质量的因素 80

6.3原料的处理 80

6.3.1原料处理的目的 81

6.3.2原料处理的过程 81

6.3.3淀粉质原料的处理 82

6.3.4纤维质原料的处理 87

6.3.5其他原料的处理 90

6.4培养基的设计与筛选 91

6.4.1培养基的选择 91

6.4.2工业发酵培养基原料的选择 92

6.4.3培养基的优化 93

6.5培养基的灭菌 96

6.5.1分批灭菌 96

6.5.2连续灭菌 97

6.5.3影响培养基灭菌的因素 99

第7章 空气除菌 102

7.1发酵对无菌空气的要求及空气除菌的方法 102

7.1.1发酵对无菌空气的要求 102

7.1.2空气除菌的方法 103

7.2过滤除菌的原理及过滤介质 106

7.2.1过滤除菌的原理 106

7.2.2过滤介质 109

7.3过滤除菌的工艺流程及相关设备 111

7.3.1两级冷却、分离、加热的空气除菌流程 111

7.3.2过滤除菌相关设备 111

第8章 发酵及过程控制 115

8.1种子制备工艺及质量控制 115

8.1.1种子的要求 115

8.1.2种子制备的工艺流程及对发酵的影响 116

8.1.3影响种子质量的因素 116

8.2发酵控制常用代谢参数 117

8.3基质浓度变化及控制 119

8.3.1碳源浓度变化及控制 119

8.3.2氮源浓度变化及控制 120

8.3.3磷酸盐浓度影响及控制 120

8.4温度对发酵的影响及控制 121

8.4.1温度对微生物生长和发酵的影响 121

8.4.2温度在发酵中的变化规律 122

8.4.3温度的控制和最适温度选择 122

8.5溶解氧对发酵的影响及控制 123

8.5.1溶解氧对发酵的影响 123

8.5.2微生物对氧的需求 124

8.5.3影响微生物需氧量的因素 124

8.5.4发酵液中溶解氧的控制 125

8.6 pH对发酵的影响及控制 126

8.6.1 p H对发酵的影响 127

8.6.2影响pH变化的因素 127

8.6.3 pH在发酵过程中的变化规律 128

8.6.4发酵最适pH与pH的控制 128

8.7 CO2对发酵的影响 129

8.7.1 CO2对菌体生长及产物形成的影响 129

8.7.2 CO2与菌体生长的关系 129

8.7.3 CO2与pH的关系 129

8.7.4尾气中CO2与尾气中O2之间的关系 129

8.8泡沫的形成及控制 130

8.8.1泡沫的危害 130

8.8.2影响泡沫消长的因素 131

8.8.3泡沫的消除 131

8.9染菌分析及控制 132

8.9.1染菌原因分析 132

8.9.2防治污染的措施 133

8.9.3染菌后的挽救措施 134

8.9.4噬菌体污染与防治 135

第9章 发酵产物的提取 137

9.1发酵产物提取的一般工艺过程 137

9.1.1发酵液中提取产物的特点 137

9.1.2提取的原理 138

9.1.3提取的一般工艺过程 138

9.2发酵液的预处理及固液分离 139

9.2.1发酵液的预处理 139

9.2.2发酵液的固液分离 141

9.3初步纯化 143

9.3.1吸附法 143

9.3.2沉淀法 144

9.3.3萃取法 146

9.4高度纯化 149

9.4.1色谱法 149

9.4.2膜分离法 152

9.5成品加工 153

9.5.1浓缩 153

9.5.2结晶 153

9.5.3成品干燥 155

第10章 发酵设备和提取设备 159

10.1发酵设备 159

10.1.1固体发酵设备 159

10.1.2液体发酵设备 161

10.2提取设备 168

10.2.1固液分离设备 168

10.2.2溶媒萃取设备 169

10.2.3浓缩设备 172

10.2.4干燥设备 173

第11章 酒和酒精的发酵生产 174

11.1酒类概述 174

11.1.1酒类的起源 174

11.1.2酒的分类 175

11.1.3酒的简介 177

11.2啤酒发酵 179

11.2.1啤酒生产的历史及种类 179

11.2.2啤酒酵母 182

11.2.3啤酒发酵的工艺过程 182

11.2.4啤酒发酵工艺的改进 188

11.2.5成品啤酒 189

11.3白酒酿造 190

11.3.1中国白酒的种类 191

11.3.2曲和曲的制造 191

11.3.3酒母的制备 194

11.3.4白酒的酿造工艺 195

11.3.5白酒的贮存和勾兑 200

11.4酒精发酵 201

11.4.1淀粉质原料生产酒精 201

11.4.2糖蜜原料生产酒精 206

11.4.3纤维质原料生产酒精 209

11.4.4酒精蒸馏 212

第12章 丙酮-丁醇发酵生产 215

12.1丙酮-丁醇的生产方法 215

12.1.1合成法 215

12.1.2发酵法 216

12.2淀粉质原料的丙酮-丁醇发酵 216

12.2.1丙酮-丁醇菌的特性 216

12.2.2淀粉质原料生产丙酮-丁醇的工艺流程 218

12.2.3发酵 218

12.2.4提取 220

12.3糖蜜原料的丙酮-丁醇发酵 220

12.4丙酮-丁醇发酵能力的提高 220

第13章 有机酸发酵生产 223

13.1柠檬酸发酵 223

13.1.1柠檬酸发酵生产的菌种 223

13.1.2柠檬酸发酵 225

13.1.3柠檬酸的生物合成与调节 229

13.1.4柠檬酸的提取 233

13.2乳酸发酵 238

13.2.1产乳酸微生物 238

13.2.2乳酸发酵 245

13.2.3乳酸的提取 250

第14章 氨基酸发酵生产 253

14.1谷氨酸发酵 253

14.1.1谷氨酸的生产菌种 254

14.1.2谷氨酸的生物合成途径 254

14.1.3谷氨酸生物合成的调节 257

14.1.4生物素对谷氨酸合成的影响 258

14.1.5谷氨酸发酵 262

14.1.6谷氨酸的提取 266

14.2赖氨酸发酵 268

14.2.1赖氨酸发酵的微生物 269

14.2.2赖氨酸生物合成途径与代谢调节 271

14.2.3赖氨酸发酵 273

14.2.4赖氨酸的提取 274

第15章 维生素发酵生产 276

15.1维生素B12的发酵 277

15.1.1维生素B12的结构 279

15.1.2维生素B12的生物合成 280

15.1.3维生素B12的生产菌 281

15.1.4维生素B12的发酵 284

15.1.5维生素B12的提取 285

15.2维生素B2的发酵 286

15.2.1维生素B2的生产菌 286

15.2.2维生素B2的发酵 287

15.2.3维生素B2的提取 289

15.3维生素C的发酵 290

15.3.1维生素C的生产方法 290

15.3.2“二步发酵法”生产维生素C 292

15.3.3生物合成（发酵）法生产维生素C的前景 295

第16章 核苷酸类物质的微生物生产 297

16.1分解法生产核苷酸类物质 298

16.1.1酵母细胞的生产和RNA的提取 298

16.1.2 RNA的降解 298

16.1.3核苷酸的分离、提取 300

16.2核苷酸类物质的直接发酵 300

16.2.1核苷酸的生物合成 300

16.2.2核苷酸代谢的调节 302

16.2.3核苷酸类物质的发酵生产 303

第17章 酶制剂的生产 307

17.1酶制剂的生产方法 308

17.1.1酶制剂生产的培养方法 308

17.1.2酶制剂生产的条件控制 310

17.2 α-淀粉酶的生产 315

17.2.1 α-淀粉酶的生产菌种 316

17.2.2 α-淀粉酶的生产方法 317

17.3蛋白酶的工业生产 320

17.3.1蛋白酶的生产菌种 320

17.3.2蛋白酶的生产方法 321

17.4固定化酶 323

17.4.1固定化酶的性质 324

17.4.2固定化的方法 328

第18章 抗生素发酵生产 337

18.1概述 337

18.1.1抗生素的定义及发展概况 337

18.1.2抗生素的命名与应用 339

18.1.3抗生素分类及重要的抗生素种类 340

18.1.4半合成抗生素 347

18.1.5抗生素的作用机制 349

18.2几种重要抗生素的生物合成 352

18.2.1青霉素的生物合成 352

18.2.2链霉素的生物合成 354

18.2.3四环素的生物合成 356

18.2.4红霉素的生物合成 359

参考文献 361