第一节 发酵过程优化在生物工业中的地位及其研究内容 1
一、发酵过程优化在生物工业中的地位 1
二、发酵过程优化的研究内容 1
第一章 绪论 1
第二节 发酵过程优化的研究进展 3
一、发酵过程优化是生物反应工程的研究前沿之一 3
二、流加发酵 4
三、高生产率和高细胞密度发酵 7
参考文献 11
第二章 发酵过程优化原理 12
第一节 发酵过程优化的微生物反应原理 12
一、概述 12
二、微生物生长反应 12
一、数量化方法的基础 20
第二节 发酵过程数量化方法 20
二、发酵过程的速度 22
三、化学计量学和热力学 24
第三节 微生物反应动力学 28
一、微生物生长的非结构动力学模型 29
二、微生物产物形成动力学模型 32
三、多底物动力学 34
第四节 微生物反应优化的一般原理 35
一、发酵过程优化的一般步骤 35
二、分批微生物反应过程的优化 36
参考文献 39
二、系统的形态 40
一、系统的定义 40
第一节 系统优化技术概述 40
第三章 生物反应过程的系统优化技术 40
三、系统的特征 41
四、系统优化方法的基本原则 42
第二节 ATP再生系统及其在谷胱甘肽生物合成中的应用 43
一、ATP再生系统 43
二、ATP再生和谷胱甘肽生物合成的耦合系统 48
三、生物合成谷胱甘肽种间耦合ATP再生系统的构建 53
第三节 有机废水处理和聚羟基烷酸生产的耦合系统 57
一、实验装置 59
二、有机废水生产PHAs的初步研究 59
三、R.eutrophus利用不同有机酸生产PHAs的比较研究 60
四、有机废水生产PHAs的机理 62
五、有机废水厌氧酸化的最佳工艺条件 64
六、PHAs分批发酵 66
七、以有机废水酸化产物为底物进行PHAs流加发酵 69
第四节 生物反应与产物分离的组合系统 70
一、随程溶剂萃取 71
二、渗透萃取 72
三、渗透蒸发 73
四、其它生物反应与产物分离技术 73
五、生物反应与产物分离组合系统的发展趋势 76
参考文献 76
第四章 赖氨酸发酵过程优化 77
第一节 赖氨酸发酵概述 77
一、发酵法生产赖氨酸技术的发展 77
二、赖氨酸发酵研究的目的和主要内容 79
一、出发菌株FB21的遗传特性 81
第二节 赖氨酸生产菌FB42的获得 81
二、FB31菌株摇瓶发酵性能的初步研究 82
三、赖氨酸产生菌FB42的获得 84
四、环境因子对FB42分泌赖氨酸的影响 86
五、响应面分析法优化FB42菌株发酵培养基 88
第三节 连续培养中FB42菌株的动力学特性及其代谢流分析 90
一、连续培养中的操作特性 91
二、连续培养中赖氨酸发酵的动力学特性 93
三、FB42的真实转化率 94
四、赖氨酸发酵的最大理论转化率 95
五、黄色短杆菌FB42的代谢流分析 99
第四节 分批发酵过程的控制及分批发酵动力学 100
一、初糖浓度对发酵的影响 100
二、溶氧对发酵的影响 101
三、pH对发酵的影响 102
四、发酵过程的溶氧与pH控制 103
五、赖氨酸分批发酵动力学 106
六、分批发酵动力学模型的评价 110
七、分批发酵的模型分析 111
第五节 赖氨酸流加发酵的最优控制 112
一、最小值原理简介 113
二、连续系统的最小值原理 114
三、流加发酵系统的最优化问题 115
四、流加发酵最优控制的算法 116
五、赖氨酸流加发酵的优化控制 120
参考文献 128
一、国外研究水平和发展趋势 129
第一节 丙酮酸发酵概述 129
第五章 丙酮酸发酵过程优化 129
二、发酵法生产丙酮酸研究中存在的问题 133
第二节 营养条件对光滑球拟酵母WSH-IP12生产丙酮酸的影响 135
一、酵母粉浓度对丙酮酸发酵的影响 135
二、蛋白胨浓度对丙酮酸发酵的影响 135
三、豆饼水解液和无机氮源对丙酮酸发酵的影响 136
四、分批培养中供氧方式和培养基碳氮比对丙酮酸发酵的影响 136
五、葡萄糖流加培养中氮的供给对丙酮酸发酵的影响 138
第三节 维生素在丙酮酸过量合成中的重要作用 141
一、突变株T.glabrata WSH-IP303的获得及其氮源同化能力 141
三、维生素亚适量供给下的分批发酵过程 146
二、不同kLa下WSH-IP303发酵生产丙酮酸的动力学特征 149
一、丙酮酸分批发酵过程的溶氧变化情况 149
第四节 丙酮酸分批发酵的供氧控制模式 149
三、分阶段供氧控制模式的提出和实验验证 151
二、维生素对WSH-IP303过量合成丙酮酸的影响 153
第五节 丙酮酸发酵过程的代谢网络分析 154
一、代谢网络构建和代谢通量计算 155
二、不同硫胺素浓度和不同DOT下的分批发酵结果 159
三、不同硫胺素浓度和不同DOT下NADPH的产生与消耗 162
四、不同硫胺素浓度和不同DOT下NADH的产生与消耗 163
五、不同硫胺素浓度和不同DOT下ATP的产生与消耗 164
第六节 丙酮酸发酵的逐级放大和中间试验 168
一、30L发酵罐中葡萄糖浓度对WSH-IP303菌株生产丙酮酸的影响 168
二、300L规模的丙酮酸发酵试验 170
三、5m3规模丙酮酸发酵中试 170
参考文献 170
一、透明质酸的分布、结构、性质与应用 172
第一节 透明质酸发酵概述 172
第六章 透明质酸发酵过程优化 172
二、透明质酸的生物合成 173
三、透明质酸的生产 175
四、透明质酸生产中需要解决的问题 177
第二节 透明质酸摇瓶的发酵条件 178
一、种子培养基组成及培养条件对透明质酸发酵的影响 179
二、种子生长过程曲线和种龄 181
三、发酵培养基组成对透明质酸发酵的影响 181
四、培养条件对透明质酸发酵的影响 184
五、透明质酸摇瓶发酵过程曲线 185
六、透明质酸摇瓶补料发酵实验 185
第三节 分批发酵生产透明质酸的条件 186
一、初糖浓度对透明质酸发酵的影响 186
二、pH对透明质酸发酵的影响 188
三、温度对透明质酸发酵的影响 189
四、搅拌转速对透明质酸发酵的影响 190
五、通气量对透明质酸发酵的影响 190
六、分批发酵培养条件的优化与控制 191
第四节 稼明质酸分批发酵动力学及分批发酵过程模型化 191
一、理论与模型建立 191
二、乳酸对透明质酸发酵的影响 194
三、动力学模型参数的求解 194
四、动力学模型的适用性 196
五、功能单元的酶学一致性 196
第五节 高效生产透明质酸的搅拌与溶氧浓度控制策略 198
一、发酵体系的流变学特性与传质性能 199
二、搅拌转速对透明质酸发酵过程的影响 203
三、溶氧浓度对发酵生产透明质酸的影响 207
四、透明质酸发酵的搅拌与溶氧浓度控制策略 208
五、氧代谢途径及其影响透明质酸合成的作用机制 208
第六节 不同发酵模式生产透明质酸的组合操作与优化 210
一、补料分批发酵优化理论 210
二、重复分批发酵 213
三、非优化补料分批发酵与分批发酵的比较 214
四、奇异优化控制的补料发酵 215
五、重复操作与优化补料组合发酵模式生产透明质酸 220
第七节 应用代谢工程方法高效生产透明质酸 221
一、理论 222
二、分批发酵不同阶段的代谢网络模型 225
三、不同溶氧水平下透明质酸发酵的代谢网络模型 227
四、代谢节点对透明质酸合成的影响 228
五、透明质酸发酵过程中能量、还原力的需求与供给 231
六、采用代谢工程方法高效生产透明质酸 232
参考文献 237
第七章 谷氨酰胺转胺酶发酵过程优化 238
第一节 谷氨酰胺转胺酶发酵概述 238
一、新型蛋白食品与谷氨酰胺转胺酶 238
二、谷氨酰胺转胺酶的功能性质 238
三、谷氨酰胺转胺酶在食品工业中的应用 239
四、谷氨酰胺转胺酶的生产 240
五、谷氨酰胺转胺酶生产过程中存在的问题 241
第二节 谷氨酰胺转胺酶的摇瓶发酵条件研究 242
一、种子生长过程曲线及种龄 243
二、环境条件对MTG摇瓶发酵过程的影响 243
三、营养条件对MTG发酵过程的影响 244
四、MTG合成的摇瓶发酵过程分析 246
一、控制不同pH对发酵过程的影响 247
第三节 谷氨酰胺转胺酶分批发酵的pH及温度控制策略 247
二、pH对细胞比生长速率及MTG比合成速率的影响 248
三、MTG发酵过程中pH值优化控制策略 250
四、不同温度下的MTG分批发酵过程 250
五、温度对细胞生长及产酶的影响 252
六、MTG分批发酵过程分阶段温度控制策略 253
第四节 搅拌及溶氧浓度对谷氨酰胺转胺酶发酵过程的影响 254
一、搅拌转速对细胞生长及MTG酶活的影响 255
二、溶氧浓度对细胞生长及MTG合成的影响 257
三、搅拌及溶氧浓度控制模式 258
四、MTG发酵体系的搅拌功率 259
一、菌丝球形成过程的理论分析 262
第五节 茂原链轮丝菌的菌丝球形态与产酶之间的关系 262
二、茂原链轮丝菌摇瓶种子菌丝状及菌球体状的形态 264
三、培养条件对茂原链轮丝菌增殖形态及MTG发酵的影响 264
四、MTG小罐发酵过程中菌球的形成过程 269
五、菌球大小与产酶之间的关系 269
六、控制菌球增殖形态的策略 270
第六节 谷氧酰胺转胺酶分批发酵过程中氨基酸代谢流分析 271
一、理论分析 271
二、MTG分批发酵过程分析 275
三、游离氨基酸对MTG发酵的影响 277
四、铵离子的解交联作用 279
参考文献 280
第一节 取羟基烷酸酯发酵概述 282
一、PHAs的结构、物理化学性质和应用 282
第八章 聚羟基烷酸酯发酵过程优化 282
二、PHAs的生物合成 283
第二节 真养产碱杆菌生产PHB摇瓶发酵条件 290
一、PHB摇瓶发酵条件研究与补料优化 290
二、PHB发酵过程中理论产率的计算 295
第三节 真养产碱杆菌连续培养动力学及二级连续培养系统生产聚羟基丁酸 298
一、真养产碱杆菌一级连续培养动力学 298
二、二级连续培养生产PHB的动力学分析 301
三、二级连续培养系统中PHB的生产强度和PHB对葡萄糖的产率系数 305
第四节 聚羟基丁酸分批发酵过程动力学模型及优化 306
一、不同供氧水平对PHB发酵过程的影响 306
二、不同初糖浓度对PHB发酵过程的影响 308
三、PHB分批发酵过程分析和控制 312
四、PHB分批发酵动力学 313
五、PHB分批发酵过程动力学的分析 316
第五节 聚羟基丁酸流加发酵条件 318
一、氮源的限制、缺乏和恢复氮源供应对R.eutrophus菌体生长和PHB合成的影响 318
二、葡萄糖的限制、缺乏和恢复供应对R.eutrophus菌体生长和PHB合成的影响 320
三、限氧和恢复氧供应对生长和PHB合成的影响 322
四、培养过程中的不同停氮时间对PHB形成的影响 324
五、PHB合成期不同的氮源流加速率对PHB合成的影响 326
第六节 聚羟基丁酸双底物流加发酵准优化控制策略 330
一、菌体生长阶段的准优化 331
二、PHB合成阶段的准优化 333
第七节 羟基丁酸与羟基戊酸共聚物发酵条件的优化 342
一、PHBV摇瓶发酵条件 342
二、2L罐中PHBV流加发酵过程的准优化控制 348
参考文献 352
附录 英文名称缩写中文对照 354