第1章 绪论 1
1.1 国内外生物技术及其产业的发展现状 1
1.2 生物技术的简要历史 3
1.3 生化生产过程的特点 4
1.4 生化生产过程的共性 6
1.5 生化生产过程的类型 7
1.6 生化生产工艺学的定义、内容和任务 8
第2章 工业微生物基础 9
2.1 微生物的特点 9
2.2 常见的工业微生物 10
2.2.1 细菌 10
2.2.2 放线菌 12
2.2.3 霉菌 12
2.2.4 酵母菌 14
2.2.5 噬菌体 16
2.3 工业微生物菌种的分离和选育 16
2.3.1 微生物菌种的分离 17
2.3.2 诱变育种 19
2.4 工业微生物菌种的改良 23
2.4.1 原生质体技术育种 23
2.4.2 体外重组DNA技术育种 25
2.4.3 代谢工程育种 26
2.5 工业微生物菌种的保藏 27
2.5.1 斜面保藏法和穿刺保藏法 27
2.5.2 干燥保藏法 28
2.5.3 悬液保藏法 28
2.5.4 冷冻干燥保藏法 28
2.5.5 液氮保藏法 29
2.5.6 低温保藏法 30
2.5.7 石蜡油封存保藏法 30
2.5.8 沙土管保藏法 30
2.5.9 菌丝速冻保藏法 30
2.5.10 国内外主要菌种保藏机构 30
2.6 工业微生物菌种的培养与扩大培养 31
2.6.1 微生物的培养方法 31
2.6.2 菌种的扩大培养 31
第3章 培养基设计和淀粉制糖工艺 34
3.1 微生物的营养物质和营养类型 34
3.1.1 微生物的营养物质 34
3.1.2 微生物的营养类型 36
3.2 培养基的分类、选择和配制原则 36
3.2.1 培养基的分类 36
3.2.2 培养基的选择 37
3.2.3 培养基的配制原则 38
3.3 最佳培养基组成的确定 39
3.4 用于工业发酵的培养基 40
3.5 淀粉制糖工艺 42
3.5.1 淀粉水解制糖的方法 43
3.5.2 淀粉酸水解工艺 44
3.5.3 淀粉酶解法制糖工艺 51
3.5.4 糖化工艺 56
3.5.5 不同制糖工艺的比较 58
第4章 培养基和空气灭菌 59
4.1 灭菌的原理和方法 59
4.1.1 灭菌的方法 59
4.1.2 热灭菌的原理 60
4.2 湿热灭菌原理和影响因素 62
4.2.1 灭菌动力学 62
4.2.2 灭菌的温度和时间 63
4.2.3 影响灭菌的因素 65
4.3 培养基灭菌 67
4.3.1 间歇灭菌 67
4.3.2 连续灭菌 72
4.3.3 间歇灭菌与连续灭菌的比较 74
4.4 空气灭菌 74
4.4.1 空气灭菌的要求和方法 74
4.4.2 空气过滤除菌流程 76
4.4.3 空气的过滤除菌原理 79
4.4.4 空气过滤除菌的介质 84
4.4.5 提高过滤除菌效率的措施 86
第5章 氧的供需与传递 87
5.1 细胞对氧的需求 87
5.2 培养过程中氧的传质理论 92
5.2.1 气-液相间的氧传递 93
5.2.2 液-固相间的氧传递 95
5.2.3 细胞团内的氧传递 95
5.2.4 氧传递速率与细胞呼吸的关系 96
5.2.5 氧传递系数的关联 97
5.3 溶解氧的测定方法 98
5.3.1 化学法 98
5.3.2 极谱法 99
5.3.3 复膜氧电极法 99
5.3.4 压力法 101
5.4 氧传递系数的测定 101
5.4.1 亚硫酸盐氧化法 101
5.4.2 取样极谱法 102
5.4.3 物料衡算法 103
5.4.4 动态法 103
5.4.5 排气法 104
5.4.6 复膜电极测定KLa 104
5.5 影响氧传递速率的主要因素 105
5.5.1 溶液的性质对氧的溶解度的影响 105
5.5.2 气液比表面积 106
5.5.3 影响氧传递系数的一些因素 108
5.6 控制溶氧的工艺手段 110
5.7 溶氧新概念 112
第6章 生物反应器 113
6.1 生物反应器设计的目标和原则 114
6.2 生物反应器的分类 115
6.3 微生物细胞反应器 116
6.3.1 机械搅拌型微生物细胞生物反应器（通用型） 116
6.3.2 机械搅拌自吸式反应器 122
6.3.3 气升式环流反应器 123
6.3.4 高位塔式生物反应器 125
6.3.5 基因工程菌生物反应器 125
6.4 生物反应器的放大 126
6.4.1 经验放大法 126
6.4.2 其他放大方法 130
第7章 发酵染菌及其防治 132
7.1 发酵染菌的分析 132
7.1.1 种子培养和发酵的异常现象 132
7.1.2 染菌的检查、判断 133
7.1.3 发酵染菌原因 135
7.1.4 发酵染菌的分析 136
7.2 染菌对发酵的影响 137
7.3 杂菌染菌的挽救或处理 138
7.4 菌种退化及其防治 139
7.4.1 菌种退化的原因 139
7.4.2 菌种退化的防治 140
7.5 杂菌染菌的途径和防治 141
7.5.1 种子带菌及其防治 141
7.5.2 空气带菌及其防治 141
7.5.3 设备的渗漏或“死角”造成的染菌及其防治 141
7.5.4 培养基灭菌不彻底导致的染菌 144
7.5.5 一些仪器探头等灭菌不彻底造成的染菌 145
7.5.6 噬菌体染菌及其防治 145
第8章 发酵过程的工艺控制 148
8.1 微生物发酵的动力学 148
8.1.1 分批培养 148
8.1.2 微生物分批培养生长速度的动力学方程 151
8.1.3 分批培养时微生物细胞的生长与产物形成的动力学 152
8.2 补料分批培养 153
8.2.1 补料分批培养的类型 153
8.2.2 补料分批培养的动力学 155
8.2.3 补料分批培养的优点 156
8.3 连续培养 156
8.4 发酵工艺控制最优化 157
8.5 温度对发酵过程的影响及其控制 158
8.5.1 温度对微生物细胞的生长和发酵代谢产物的影响 158
8.5.2 发酵热 159
8.5.3 发酵过程温度的控制和最适温度的选择 161
8.6 pH对发酵过程的影响和控制 162
8.6.1 pH对发酵过程的影响 162
8.6.2 发酵过程中pH的变化情况 163
8.6.3 发酵过程中pH的控制 163
8.7 泡沫对发酵过程的影响和控制 165
8.7.1 发酵过程中泡沫的产生及其对发酵过程的影响 165
8.7.2 发酵过程中泡沫的消除和控制 166
8.8 流加补料的控制 172
第9章 动物细胞的大规模培养 174
9.1 动物细胞培养基 174
9.1.1 动物细胞培养的环境 174
9.1.2 培养基的组成 175
9.1.3 常用的合成培养基 176
9.2 动物细胞培养方法 178
9.2.1 悬浮培养 178
9.2.2 贴壁培养 179
9.2.3 固定化培养 180
9.3 动物细胞培养生物反应器 180
9.3.1 气升式细胞培养生物反应器 181
9.3.2 中空纤维管生物反应器 182
9.3.3 通气搅拌生物反应器 183
9.3.4 流化床生物反应器 184
9.3.5 无泡沫搅拌生物反应器 186
9.4 动物细胞培养技术 186
9.5 动物细胞大规模培养工艺 191
第10章 植物细胞的大规模培养 193
10.1 植物细胞培养基 193
10.1.1 植物细胞培养基的组成 193
10.1.2 植物细胞培养基的制备 195
10.2 植物细胞培养方法 196
10.3 植物细胞的大规模培养技术 196
10.3.1 植物细胞的大规模悬浮培养 196
10.3.2 植物细胞或原生质体的固定化培养 199
10.3.3 植物细胞培养方式 201
10.4 影响植物细胞培养的因素 202
10.5 植物细胞培养反应器 204
第11章 生物物质分离与纯化 207
11.1 培养液的预处理 208
11.2 培养液的固液分离 209
11.3 细胞的破碎 211
11.4 生物物质的分离纯化方法 212
11.5 生物分离工艺介绍 214
11.6 动物细胞培养的下游过程 224
11.6.1 动物细胞培养产物蛋白质的分离纯化 224
11.6.2 病毒的分离纯化 225
11.7 基因工程产物的分离纯化工艺设计 225
第12章 生化生产过程工程和工艺设计基础 228
12.1 生化生产过程工程设计 228
12.1.1 设计任务书和设计过程模式 228
12.1.2 设计过程和内容 229
12.1.3 厂址选择和总图布置 231
12.2 生产工艺流程设计 232
12.3 工艺计算 238
12.3.1 物料平衡计算 238
12.3.2 热量衡算 247
12.3.3 过程水的衡算 256
12.3.4 无菌空气消耗量的计算 258
12.3.5 设备工艺设计及设备的选型 261
第13章 生化生产过程技术经济学评价 263
13.1 经济效益分析 263
13.2 生化生产项目的投资 264
13.2.1 建设项目总投资 264
13.2.2 项目资产 268
13.3 成本及费用估算 269
13.4 销售收入、税金和利润 271
13.5 项目盈利能力与清偿能力分析 272
13.6 项目经济评价的基本报表和不确定性分析 274
13.7 生化生产项目可行性研究实例 275
第14章 生化生产工艺实例简介 281
14.1 抗生素的生产工艺 283
14.1.1 抗生素概述 283
14.1.2 抗生素的生产工艺 285
14.1.3 青霉素的生产工艺 285
14.2 微生物酶制剂的生产工艺 288
14.3 氨基酸发酵生产工艺 292
14.3.1 氨基酸发酵的工艺控制 293
14.3.2 谷氨酸的生产工艺流程 294
14.4 有机酸发酵生产工艺 294
14.5 多糖发酵生产工艺 297
14.6 类胡萝卜素发酵生产工艺 299
14.7 维生素B2（核黄素）发酵生产工艺 300
14.8 丙酮丁醇发酵生产工艺 301
14.9 葡萄酒酿造生产工艺 302
参考文献 305