第一篇 总论 3
第一章 绪论 3
一、发酵与发酵工程的概念 3
二、发酵工业的发展历史 4
三、现代生物技术与发酵工程 6
四、微生物发酵产品的类型 7
五、发酵的基本方法与过程 10
第二章 菌种选育理论与技术 13
第一节 概述 13
一、菌种选育的目的 13
二、菌种选育的基本理论 14
第二节 自然选育 20
一、自然选育的一般过程 21
二、自然选育的主要步骤 21
第三节 诱变育种 22
一、诱变剂 22
二、诱变育种的主要环节 27
三、突变菌株高产基因的表达 39
第四节 原生质体技术育种 39
一、原生质体的制备 40
二、原生质体诱变育种 41
三、原生质体的再生 41
四、原生质体的融合 42
第五节 基因工程技术育种 44
一、概述 44
二、基因工程技术育种的设计 45
第三章 培养基 51
第一节 培养基的成分 51
一、碳源 51
二、氮源 53
三、磷源和硫源 55
四、无机离子 56
五、生长因子 57
六、前体 57
七、诱导物 58
八、促进剂和抑制剂 59
九、水分 59
第二节 培养基的种类 60
一、合成培养基和复合培养基 60
二、固体培养基和液体培养基 60
三、孢子培养基、种子培养基、发酵培养基和补料培养基 60
第三节 培养基的设计和筛选 62
一、培养基的设计 62
二、培养基的筛选 63
第四节 影响培养基质量的因素 64
一、原材料质量 64
二、水质 65
三、灭菌 65
四、培养基黏度 66
第四章 灭菌与除菌 67
第一节 灭菌和除菌的基本原理 67
一、高温湿热灭菌 67
二、介质过滤除菌 70
三、其他灭菌方法 73
第二节 培养基和发酵设备的灭菌 74
一、温度和时间对培养基灭菌的影响 74
二、影响培养基灭菌的其他因素 76
三、培养基的灭菌方法 77
四、发酵设备的灭菌方法 80
第三节 空气除菌 81
一、空气过滤器 82
二、空气过滤除菌流程 83
第四节 无菌检查与染菌的处理 85
一、无菌检查 85
二、染菌后的处理 86
三、污染噬菌体的处理 86
第五节 制服染菌的要点 88
一、染菌原因的分析 88
二、制服染菌的要点 89
第五章 生产菌种的制备与保藏 91
第一节 生产菌种的制备过程 91
一、孢子制备 91
二、种子制备 92
第二节 生产菌种的质量控制 93
一、影响孢子质量的因素及其控制 93
二、影响种子质量的因素及其控制 95
第三节 生产菌种的保藏 98
一、菌种保藏的目的与原理及方法 98
二、菌种的复壮 100
三、国内外主要菌种保藏机构介绍 101
第六章 发酵过程中的供氧 103
第一节 发酵过程中氧的需求 103
一、微生物对氧的需求 103
二、氧在液体中的溶解特性 104
三、影响微生物需氧量的因素 105
第二节 氧在溶液中的传递 107
一、氧传递的过程与阻力 107
二、氧传递方程式 108
第三节 影响供氧的因素 109
一、影响氧传递推动力的因素 109
二、影响液相体积氧传递系数KLa的因素 110
第四节 溶解氧、摄氧率和KLa的测定 113
一、溶解氧浓度的测定 113
二、摄氧率的测定 115
三、液相体积氧传递系数KLa的测定 116
第七章 发酵过程的控制 118
第一节 概述 118
一、发酵过程控制的意义 119
二、发酵过程控制的模式 119
第二节 微生物的发酵类型 120
一、按投料方式分类 120
二、按与氧的关系分类 121
三、按发酵动力学参数的关系分类 122
第三节 发酵过程的工艺参数控制 123
一、物理参数 123
二、化学参数 124
三、生物参数 127
第四节 发酵过程中的代谢变化 129
一、初级代谢产物的发酵 129
二、次级代谢产物的发酵 130
三、代谢曲线 131
第五节 菌体浓度的影响及其控制 132
一、影响菌体浓度的因素 132
二、菌体浓度对发酵产量的影响 133
三、最适菌体浓度的确定与控制 133
第六节 营养基质的影响及其控制 136
一、碳源的影响与控制 136
二、氮源的影响与控制 137
三、磷酸盐的影响与控制 138
第七节 温度的影响及其控制 139
一、温度对发酵的影响 139
二、影响发酵温度变化的因素 140
三、最适发酵温度的选择与控制 141
第八节 pH的影响及其控制 142
一、pH对发酵的影响 142
二、影响发酵过程中pH变化的因素 143
三、发酵过程中pH的确定与控制 144
第九节 溶解氧对发酵的影响 146
一、发酵过程中的溶解氧变化 147
二、溶解氧浓度的控制 149
第十节 发酵过程的补料控制 149
一、补料的作用 149
二、补料的方式和控制 151
第十一节 泡沫的影响及其控制 152
一、泡沫的性质与类型 152
二、泡沫对发酵的影响 152
三、影响泡沫形成的因素 152
四、泡沫的控制 153
五、常用的消沫剂 154
六、消沫剂的增效措施 155
第十二节 发酵终点的控制 155
第八章 次级代谢产物的生物合成 158
第一节 微生物的代谢产物 158
一、初级代谢产物及其特点 158
二、次级代谢产物及其特点 158
三、初级代谢产物与次级代谢产物的关系 160
第二节 次级代谢产物的构建单位与合成途径 162
一、氨基酸及其衍生物 162
二、糖及氨基糖 162
三、聚酮体及其衍生物 163
四、甲羟戊酸及其衍生物 164
五、环多醇和氨基环多醇 165
六、碱基及其衍生物 165
第三节 次级代谢产物的生物合成过程 166
一、构建单位的合成 166
二、构建单位的连接 166
三、产物合成后的修饰 167
第九章 次级代谢产物生物合成的调控 169
第一节 诱导调节与反馈调节 169
一、诱导调节 169
二、反馈调节 169
第二节 营养物质对生物合成的调节 171
一、碳分解产物的调节 171
二、氮分解产物的调节 173
三、磷酸盐的调节 174
第三节 菌体生长速率与化学调节因子的调节 178
一、菌体生长速率的调节 178
二、化学调节因子的调节 179
第二篇 抗生素 185
第十章 β-内酰胺类抗生素 185
第一节 概述 186
一、发展概况 186
二、作用机制 186
三、临床应用 187
第二节 青霉素 188
一、结构与性质 188
二、制备原理 189
三、工艺路线 190
四、工艺过程 191
五、生物合成与代谢调控 196
第三节 头孢菌素C 198
一、结构与性质 198
二、制备原理 200
三、工艺路线 200
四、工艺过程 201
五、生物合成与代谢调控 206
第十一章 大环内酯类抗生素 209
第一节 概述 209
一、发展概况 209
二、作用机制 210
三、临床应用 211
第二节 红霉素 211
一、结构与性质 211
二、制备原理 213
三、工艺路线 213
四、工艺过程 213
五、生物合成 216
第三节 螺旋霉素 218
一、结构与性质 218
二、生物合成 219
三、工艺路线 219
第四节 利福霉素 219
一、结构与性质 219
二、生物合成 221
三、发酵生产 222
第五节 阿维菌素 223
一、结构与性质 223
二、生物合成 224
三、工艺过程 228
第十二章 氨基糖苷类抗生素 230
第一节 概述 230
一、发展概况 230
二、作用机制 232
三、临床应用 233
第二节 链霉素 233
一、结构与性质 233
二、制备原理 234
三、工艺路线 234
四、工艺过程 235
五、生物合成与代谢调控 239
第三节 庆大霉素 246
一、结构与性质 246
二、制备原理 247
三、工艺路线 248
四、工艺过程 248
五、生物合成 251
第十三章 肽类抗生素 255
第一节 概述 255
一、发展概况 255
二、作用机制 259
三、临床应用 259
第二节 杆菌肽 260
一、结构与性质 260
二、制备原理 261
三、工艺路线 261
四、工艺过程 262
五、生物合成 263
第三节 多粘菌素 265
一、结构与性质 265
二、制备原理 266
三、工艺路线 267
四、工艺过程 267
五、生物合成 269
第四节 万古霉素 270
一、结构与性质 270
二、制备原理 271
三、工艺路线 271
四、工艺过程 272
五、生物合成 273
第十四章 四环素类抗生素 275
第一节 概述 275
一、发展概况 275
二、作用机制 276
三、临床应用 276
第二节 四环素 276
一、结构与性质 276
二、制备原理 278
三、工艺路线 278
四、工艺过程 278
五、生物合成与代谢调控 283
第三篇 氨基酸 291
第十五章 氨基酸类药物的特性与制备方法 291
第一节 概述 291
一、发展概况 291
二、一般理化性质 293
三、临床应用 294
第二节 氨基酸类药物制备的一般过程与原理 295
一、氨基酸粗品的制备 295
二、氨基酸的分离 297
三、氨基酸的浓缩 298
四、氨基酸的纯化 300
五、氨基酸的干燥 301
第十六章 氨基酸的生物合成与菌种筛选 302
第一节 氨基酸的生物合成 302
一、门冬氨酸族氨基酸的生物合成 302
二、芳香族氨基酸的生物合成 306
三、分支氨基酸的生物合成 307
第二节 氨基酸生物合成的调控机制 309
一、酶生成的调节 309
二、酶活性的调节 312
三、共价修饰调节 316
第三节 氨基酸产生菌的菌种选育 316
一、野生型菌株的分离与筛选 316
二、氨基酸营养缺陷型突变株的选育 318
三、氨基酸结构类似物抗性突变株的选育 319
四、细胞通透性改变突变株的选育 319
第十七章 常用氨基酸的发酵 321
第一节 谷氨酸 321
一、结构与性质 321
二、生物合成 321
三、生产工艺 322
第二节 赖氨酸 323
一、结构与性质 323
二、菌种选育 323
三、生产工艺 324
第三节 苏氨酸 325
一、结构与性质 325
二、菌种选育 326
三、生产工艺 327
第四节 色氨酸 328
一、结构与性质 328
二、菌种选育 328
三、生产工艺 329
第五节 异亮氨酸 330
一、结构与性质 330
二、制备原理 330
三、工艺路线 330
四、工艺过程 331
五、生物合成与代谢调控 331
第四篇 维生素与核苷酸 337
第十八章 维生素 337
第一节 概述 337
一、生物功能与分类 337
二、来源与制备方法 338
第二节 维生素C 339
一、结构与性质 339
二、工艺路线 339
三、工艺过程 343
第三节 维生素B2 344
一、结构与性质 344
二、产生菌 345
三、工艺路线 345
四、工艺过程 346
五、生物合成 347
第四节 维生素B12 349
一、结构与性质 349
二、产生菌 351
三、生产工艺 351
四、生物合成 353
第五节 其他维生素 356
一、麦角甾醇 356
二、β-胡萝卜素 356
第十九章 核酸与核苷酸 359
第一节 概述 359
一、发展概况 359
二、临床应用 361
第二节 肌苷和肌苷酸 361
一、结构与性质 361
二、制备原理 362
三、工艺路线 363
四、工艺过程 363
五、生物合成与代谢调控 364
第三节 三磷酸腺苷 366
一、结构与性质 366
二、制备原理 367
三、工艺路线 367
四、工艺过程 367
五、生物合成与发酵机制 368
第五篇 酶抑制剂与免疫抑制剂第二十章 酶抑制剂 373
第一节 概述 373
一、酶抑制剂的概念 373
二、酶抑制剂的分类 373
第二节 β-内酰胺酶抑制剂——克拉维酸 376
一、概述 376
二、生物合成 378
三、生产工艺 379
第三节 α-葡萄糖苷酶抑制剂——阿卡波糖 381
一、概述 381
二、生物合成 382
三、生产工艺 384
第四节 胆固醇合成酶抑制剂——洛伐他汀 385
一、概述 385
二、产生菌 387
三、生物合成 387
四、生产工艺 388
第二十一章 免疫抑制剂 392
第一节 概述 392
第二节 环孢素A 395
一、概述 395
二、结构与性质 396
三、生物合成 398
四、生产工艺 399
第三节 他克莫司 399
一、概述 399
二、生物合成 401
三、生产工艺 406
第四节 西罗莫司 408
一、概述 408
二、生物合成 410
三、生产工艺 412
参考文献 415