绪论 1
一、发酵和发酵工程的基本概念 1
二、发酵工程的特点 2
三、发酵工程典型工艺流程及产品类型 3
四、微生物发酵工程的发展史 5
五、发酵工程在医药方面的应用 7
六、微生物发酵工业的现状与未来 8
项目一 菌种选育与保藏 13
任务一 自然选育 13
一、工业发酵微生物及代谢产物 13
二、工业发酵对生产菌种的一般要求 15
三、工业发酵生产菌种的来源 15
四、主要步骤 16
任务二 诱变育种 19
一、诱变剂 19
二、一般步骤 21
任务三 杂交育种 23
一、原生质体的制备 24
二、原生质体的融合 25
三、原生质体的再生 25
四、融合子的检出 25
任务四 基因工程育种 26
一、概述 26
二、一般步骤 26
任务五 生产菌种的保藏 27
一、菌种保藏的原理 27
二、常用的保藏方法 27
三、菌种保藏注意事项 29
四、菌种保藏机构介绍 29
实训一 菌种的自然选育 32
实训二 紫外线诱变育种抗药性菌株的筛选 34
实训三 芽孢杆菌的原生质体融合 36
项目二 培养基的制备 39
任务一 液体培养基 39
一、培养基的成分 39
二、液体培养基的配制方法 45
任务二 固体培养基 46
一、分类 46
二、固体培养基的配制方法 47
三、影响培养基质量的因素 47
任务三 半固体培养基 50
一、半固体培养基配制一般过程 50
二、培养基的常规配制程序 50
任务四 种子培养基 54
一、配制种子培养基时的注意事项 54
二、培养基的设计和筛选 54
任务五 发酵培养基 56
实训一 牛肉膏蛋白胨培养基的制备 58
实训二 马铃薯培养基的制备 60
实训三 高氏一号培养基的制备 62
实训四 伊红-美蓝培养基的制备 63
实训五 孟加拉红培养基的制备 64
项目三 灭菌 67
任务一 培养基灭菌 67
一、灭菌的基本概念 67
二、灭菌的基本原理 67
三、温度和时间对培养基灭菌的影响 69
四、影响培养基灭菌的其他因素 70
五、培养基灭菌的方法 71
任务二 空气除菌 74
一、基本概念 74
二、空气除菌的方法和原理 74
三、无菌空气的制备过程 76
任务三 发酵设备的灭菌 77
一、发酵设备的灭菌 77
二、发酵罐附属设备、空气过滤器及管路等的灭菌 78
任务四 无菌检查与染菌的处理 78
一、染菌的危害 78
二、染菌的检查 78
三、染菌的处理 79
四、染菌原因的分析和预防措施 80
实训 高压蒸汽灭菌 83
项目四 种子的扩大培养 86
任务一 生产菌种的制备过程 86
一、孢子制备 86
二、种子制备 87
任务二 生产菌种的质量控制 89
一、影响孢子质量的因素及其控制 89
二、影响种子质量的因素及其控制 91
实训 米曲霉固体发酵生产蛋白酶 96
项目五 生物反应器 101
任务一 机械搅拌式反应器 101
一、结构特点 101
二、发酵罐的操作与维护 103
三、应用范围 104
任务二 鼓泡式反应器与气升式反应器 104
一、鼓泡式反应器 104
二、气升式反应器 106
三、应用范围 107
任务三 膜生物反应器及其他生物反应器 108
一、膜生物反应器 108
二、其他生物反应器 110
实训一 黑曲霉发酵生产柠檬酸 112
实训二 大肠埃希菌液体发酵生产菌体蛋白 116
项目六 微生物发酵工艺控制 119
任务一 发酵过程的主要控制参数 119
一、物理参数 120
二、化学参数 122
三、生物参数 123
任务二 菌体浓度对发酵的影响及控制 124
一、菌体浓度对发酵的影响 126
二、菌体浓度的控制 126
三、菌体浓度的检测 129
任务三 基质浓度对发酵的影响及控制 129
一、基质浓度对发酵的影响 130
二、基质浓度的控制 131
任务四 溶解氧浓度对发酵的影响及控制 133
一、溶解氧浓度对发酵的影响 134
二、溶解氧浓度的控制 136
三、发酵过程中溶解氧的检测 140
任务五 pH对发酵的影响及控制 141
一、pH对发酵的影响 142
二、发酵过程中pH的变化 142
三、发酵过程pH的确定和控制 143
任务六 温度对发酵的影响及控制 144
一、温度对发酵的影响 144
二、影响发酵温度变化的因素 145
三、发酵温度的控制 146
任务七 CO2对发酵的影响及控制 147
一、CO2对发酵的影响 148
二、CO2浓度的控制 149
任务八 泡沫对发酵的影响及控制 150
一、泡沫对发酵的影响 150
二、发酵过程中泡沫的变化 151
三、泡沫的控制 152
任务九 发酵终点的判断 155
一、考虑经济因素 155
二、产品质量因素 155
三、特殊因素 155
任务十 发酵工艺的放大 156
一、实验室研究 157
二、摇瓶实验 157
三、不同规模发酵间的差异 157
四、发酵罐规模变化的影响 158
五、发酵规模的放大 159
实训一 红芝液体发酵生产多糖 163
实训二 纳豆激酶固体发酵条件的优化 164
项目七 发酵下游过程简介 167
任务一 下游加工过程的特点 167
一、概述 168
二、下游加工过程及技术 168
任务二 下游加工技术的选择 171
一、根据发酵产物自身性质 171
二、根据分离、纯化、精制获得发酵产物需要的成本 172
三、具有环保意识 173
任务三 下游加工技术的发展趋势 174
实训一 纳豆激酶粗酶液的制备及活性测定 176
实训二 考马斯亮蓝法测定发酵液中蛋白质含量 178
项目八 发酵工业与环境保护 180
任务一 发酵工业废气的处理 180
一、发酵工业废气的来源和特点 181
二、发酵工业废气处理常用技术 181
任务二 发酵工业污水的处理 184
一、发酵工业污水的来源和特点 184
二、衡量污水水质的指标 185
三、发酵工业污水处理常用技术 185
任务三 发酵工业废渣的处理 190
一、发酵工业废渣的来源和特点 190
二、发酵工业废渣的处理技术 190
项目九 发酵工业应用实例 197
任务一 抗生素生产工艺 197
一、抗生素的分类 199
二、青霉素 200
任务二 氨基酸生产工艺 207
一、氨基酸的生产方法 208
二、谷氨酸发酵工艺 209
任务三 酶制剂生产工艺 212
一、酶制剂生产工艺 212
二、尿激酶原的生产 213
任务四 维生素生产工艺 214
一、维生素的生产方法 214
二、维生素B2的生产工艺 215
任务五 基因工程药物发酵工艺 217
实训一 固态发酵生产纤维素酶 222
实训二 四环素的发酵生产 223
实训三 纳他霉素的发酵生产 225
实训四 青霉素的仿真发酵生产 226
实训五 红霉素的发酵生产 228
参考文献 230
目标检测参考答案 231
教学大纲 240