第1章 绪论 1
1.1 微生物及其特点 1
1.1.1 微生物及其分类 1
1.1.2 微生物的特点 3
1.2 工业微生物、生物技术及发酵工程 4
1.2.1 工业微生物 4
1.2.2 生物技术 4
1.2.3 发酵工程 5
1.3 生物反应过程的特点 6
1.4 微生物工业产品类型 7
1.4.1 微生物菌体的发酵 7
1.4.2 微生物酶发酵 8
1.4.3 微生物代谢产物发酵生产 8
1.4.4 微生物的生物转化 9
1.5 发酵工程的发展简史 10
1.5.1 传统的微生物发酵技术——天然发酵 10
1.5.2 第1代微生物发酵技术——纯培养技术的建立 10
1.5.3 第2代（近代）微生物发酵技术——深层培养技术 10
1.5.4 第3代微生物发酵技术——发酵工程 12
第2章 微生物的形态与分类 14
2.1 微生物的分类和命名 15
2.1.1 微生物在生物界中的地位 15
2.1.2 微生物的分类和鉴定方法 16
2.2 细菌 20
2.2.1 细菌的细胞形态和大小 20
2.2.2 细菌细胞的一般构造及特殊结构 23
2.2.3 细菌的繁殖方式和培养特征 35
2.2.4 细菌的分类 37
2.3 放线菌 40
2.3.1 放线菌的形态和构造 40
2.3.2 放线菌的繁殖 43
2.3.3 放线菌的分类 45
2.4 酵母菌 47
2.4.1 酵母菌的形态和大小 47
2.4.2 酵母菌的细胞构造 49
2.4.3 酵母菌的繁殖方式与生活史 53
2.4.4 酵母菌的分类 56
2.5 霉菌 59
2.5.1 藻状菌纲 60
2.5.2 子囊菌纲和半知菌类 66
2.5.3 霉菌的分类 75
2.6 噬菌体 77
2.6.1 噬菌体的形态和构造 78
2.6.2 噬菌体的生长和繁殖 79
2.6.3 噬菌体的生活史 82
2.6.4 噬菌体的分离检查 83
2.6.5 理化因素对噬菌体的影响 85
2.6.6 噬菌体的污染现象及应用 86
2.6.7 噬菌体分类原则及其依据 87
2.6.8 真菌病毒 88
第3章 微生物的营养生长及培养基制备 91
3.1 微生物的营养及培养基的选择 91
3.1.1 微生物的营养类型 91
3.1.2 微生物的营养物质 92
3.1.3 微生物培养基的选择 102
3.2 淀粉水解糖的制备 109
3.2.1 淀粉水解糖的制备方法 110
3.2.2 淀粉酸水解原理 111
3.3 糖蜜原料 112
3.3.1 糖蜜原料的分类 113
3.3.2 糖蜜原料的性质和组成 113
3.3.3 糖蜜的预处理 113
3.4 微生物的生长 114
3.4.1 微生物个体细胞的生长 114
3.4.2 微生物群体的生长 115
3.4.3 微生物生长的测定 117
3.4.4 多种碳源及复合培养基存在下的微生物的生长 119
第4章 工业微生物菌种与种子的扩大培养 121
4.1 工业微生物菌种的衰退、复壮与保藏 121
4.1.1 微生物工业对菌种的要求 121
4.1.2 菌种的退化及防治 121
4.1.3 菌种的复壮 124
4.1.4 菌种的保藏 125
4.2 工业微生物菌种的选育 129
4.2.1 诱变育种 130
4.2.2 诱变剂的种类及选择 132
4.2.3 理性化筛选技术 133
4.3 生产菌种的改良 142
4.3.1 常规的杂交育种 143
4.3.2 细胞融合 144
4.3.3 基因工程 149
4.4 种子的扩大培养 151
4.4.1 种子扩大培养的任务 152
4.4.2 种子制备的过程 152
第5章 灭菌与空气的净化 155
5.1 灭菌 155
5.1.1 灭菌的方法 155
5.1.2 灭菌的原理 162
5.1.3 培养基的灭菌 164
5.2 空气的净化 169
5.2.1 空气净化的方法 170
5.2.2 空气过滤除菌的介质 172
第6章 生物反应动力学 175
6.1 生物反应过程动力学描述 175
6.1.1 菌体生长速率 175
6.1.2 基质消耗速率 176
6.1.3 代谢产物的生成速率 176
6.2 生物反应模式与发酵方法 177
6.2.1 发酵动力学分类 177
6.2.2 发酵方法 179
6.2.3 分批发酵动力学 185
6.3 微生物生长代谢过程中的碳源平衡 190
6.3.1 碳源平衡 190
6.3.2 细胞物质生产过程中碳源的化学平衡 190
6.3.3 碳源平衡的意义 191
第7章 发酵工艺过程控制 192
7.1 发酵过程中的代谢变化与控制参数 193
7.1.1 初级代谢的代谢变化 193
7.1.2 次级代谢的代谢变化 195
7.1.3 发酵过程的主要控制参数 196
7.2 温度对发酵的影响及其控制 198
7.2.1 温度对发酵的影响 198
7.2.2 影响发酵温度变化的因素 199
7.2.3 温度的控制 200
7.3 pH值对发酵的影响及其控制 201
7.3.1 pH值对发酵的影响 201
7.3.2 发酵过程pH值的变化 202
7.3.3 发酵pH值的确定和控制 203
7.4 溶解氧对发酵的影响及其控制 204
7.4.1 溶解氧对发酵的影响 204
7.4.2 供氧与微生物呼吸代谢的关系 206
7.4.3 发酵过程溶氧的变化 207
7.4.4 溶氧浓度控制 208
7.5 菌体浓度与基质对发酵的影响及其控制 209
7.5.1 菌体浓度对发酵的影响及控制 209
7.5.2 基质对发酵的影响及其控制 211
7.6 CO2和呼吸商 214
7.6.1 CO2对菌体生长和产物形成的影响 214
7.6.2 CO2的释放率 215
7.6.3 呼吸商与发酵的关系 215
7.6.4 CO2浓度的控制 216
7.7 补料的控制 217
7.8 泡沫对发酵的影响及其控制 217
7.8.1 泡沫的形成及其对发酵的影响 217
7.8.2 泡沫的消除 218
7.9 发酵终点的判断 220
7.10 发酵过程检测与传感器 221
7.10.1 发酵过程对传感器的特殊要求 222
7.10.2 发酵过程的主要在线传感器 224
第8章 发酵生产的染菌及其防治 227
8.1 染菌对发酵的影响 227
8.1.1 染菌对不同发酵过程的影响 227
8.1.2 染菌发生的不同时间对发酵的影响 228
8.1.3 染菌程度对发酵的影响 228
8.2 发酵异常现象及原因分析 228
8.2.1 种子培养和发酵的异常现象 228
8.2.2 染菌的检查和判断 231
8.2.3 发酵染菌原因分析 231
8.3 杂菌污染的途径和防治 233
8.3.1 种子带菌及其防治 233
8.3.2 空气带菌及其防治 234
8.3.3 操作失误导致染菌及其防治 234
8.3.4 设备渗漏或“死角”造成的染菌及其防治 235
8.3.5 噬菌体污染及其防治 238
8.3.6 杂菌污染的挽救与处理 240
第9章 动植物细胞大规模培养 242
9.1 动物细胞的培养 242
9.1.1 动物细胞的形态 243
9.1.2 细胞系 244
9.1.3 培养基的组成 245
9.1.4 培养基制备应考虑的因素 247
9.1.5 细胞培养的环境要求 248
9.1.6 动物细胞培养的方法 249
9.1.7 动物细胞大规模培养的工艺 252
9.1.8 动物细胞的保藏和种子复壮 252
9.2 植物细胞的培养 253
9.2.1 植物细胞培养流程 254
9.2.2 植物细胞培养基的组成 254
9.2.3 植物细胞培养的方法 256
9.2.4 植物细胞的大规模培养技术 257
9.2.5 影响植物细胞培养的因素 260
第10章 工程菌的发酵 263
10.1 重组DNA实验准则 263
10.2 工程菌的发酵特点及控制 264
10.2.1 工程菌的要求和种类 265
10.2.2 营养源浓度的控制 265
10.2.3 质粒的不稳定性及其控制 265
10.2.4 转录效率和拷贝数的控制 271
第11章 固定化酶与固定化细胞技术 274
11.1 固定化酶 274
11.1.1 固定化酶的制备方法 275
11.1.2 多酶复合体和固定化技术 278
11.1.3 固定化酶的性质 278
11.1.4 影响固定化酶性能的因素 280
11.2 辅酶和辅基的固定化 281
11.2.1 辅酶的固定化 281
11.2.2 辅酶的再生 282
11.2.3 辅基的固定化 282
11.3 细胞的固定化 282
11.3.1 固定化细胞分类、形态特征和生理状态 283
11.3.2 固定化细胞的制备 284
11.3.3 固定化细胞的性质 284
11.3.4 培养条件的影响 286
第12章 发酵工程下游加工过程概论 288
12.1 发酵工程下游加工过程的特点和基本原理 288
12.1.1 发酵工程下游加工过程的特点 288
12.1.2 发酵工程下游加工过程的基本原理 289
12.2 发酵工程下游加工过程的一般程序 293
12.3 清洁生产简介 294
第13章 微生物与发酵基础实验实训 296
实验1 显微镜的使用和微生物测微技术 296
实验2 微生物细胞数的计数 302
实验3 培养基的制备与灭菌 304
实验4 微生物的纯种分离培养 309
实验5 细菌的简单染色和革兰氏染色 314
实验6 最佳培养基的确定 317
实验7 紫外线诱变选育α-淀粉酶高产菌株 318
实验8 固定化技术 320
实验9 发酵制备酒精 321
实验10 亚硫酸盐氧化法测定KLa 322
实训11 谷氨酸发酵的代谢曲线测定 324
附1 部分培养基和染色液的配方 326
附2 5升发酵罐操作规程 326
附3 糖锤度-温度校正表 328
附4 酒精度-温度校正表 330
参考文献 334