第1章 绪论 1
1.1 发酵工业的发展历史 1
1.1.1 传统发酵技术 1
1.1.2 第一代微生物发酵技术 1
1.1.3 第二代微生物发酵技术 2
1.1.4 第三代微生物发酵技术 3
1.2 发酵调控的理论基础 3
1.2.1 微生物的代谢类型和自我调节 3
1.2.2 酶活性调节 4
1.2.3 能荷调节 11
1.2.4 代谢系统的分子调控机制 12
1.2.5 代谢调节 14
1.2.6 次级代谢与次级代谢调节 16
1.2.7 代谢工程 17
1.3 微生物生理与代谢产物过量表达 21
1.3.1 微生物正常的代谢特征 21
1.3.2 微生物生理与过量表达的关系 23
1.3.3 发酵工程与微生物生理的关系 24
1.4 代谢流分析技术 25
1.4.1 化学当量代谢流分析 25
1.4.2 13C代谢流分析 29
1.5 发酵调控理论的局限性和发展方向 35
1.5.1 发酵调控理论的局限性 35
1.5.2 发酵调控理论的发展方向 37
第2章 强化过程传递原理 39
2.1 过程强化 39
2.2 生物过程强化 41
2.3 剪切力对生物过程的影响 43
2.3.1 剪切力 43
2.3.2 剪切力对微生物发酵的影响 44
2.3.3 剪切力对动物细胞培养的影响 44
2.3.4 剪切力对植物细胞培养的影响 46
2.4 法向作用力对生物过程的影响 47
2.4.1 法向力 47
2.4.2 法向力强化生物过程 47
第3章 发酵过程周期作用原理的提出 51
3.1 周期现象的普遍性 51
3.2 典型的生物周期现象 52
3 2.1 生物的光周期 52
3.2.2 人体的周期节律 54
3.3 代谢周期振荡 56
3.3.1 酶振荡反应 56
3.3.2 钙振荡 58
3.4 生物反应系统中周期振荡现象与周期作用力 62
3.4.1 糖酵解振荡 66
3.4.2 代谢周期振荡的理论分析——非平衡非线性理论 66
3.5 生物周期节律与代谢网络调控 67
3.5.1 生物周期节律及外界刺激对生物的影响 67
3.5.2 生物周期节律机制 68
3.5.3 微生物的周期节律与代谢网络调控 69
3.6 发酵过程周期刺激理论的提出 72
第4章 发酵过程周期作用原理解析 75
4.1 周期作用对于发酵过程的宏观影响 75
4.1.1 气相周期刺激对于固态发酵培养基的影响 75
4.1.2 磁场对于微生物生长过程的影响 77
4.1.3 底物浓度脉冲对于微生物生长过程的影响 78
4.1.4 pH脉冲对于微生物生长过程的影响 79
4.1.5 温度脉冲对于微生物发酵过程的影响 80
4.1.6 超声波对微生物发酵的影响 82
4.2 周期作用对于蛋白表达数量和种类的影响 83
4.2.1 压力脉动周期刺激对固态发酵微生物蛋白质的影响 83
4.2.2 用SDS-PAGE电泳研究周期刺激对微生物蛋白表达的影响 85
4.2.3 动态磁场对于微生物蛋白质表达的影响 86
4.3 周期作用对于微生物关键酶活力的影响 87
4.3.1 气相周期刺激对己糖激酶的影响 87
4.3.2 气相周期刺激对ATPase的影响 89
4.3.3 间歇通气对微生物关键酶活的影响 92
4.4 周期作用对微生物呼吸的影响 93
4.4.1 强制通风固态发酵微生物的呼吸特点 94
4.4.2 气相双动态固态发酵微生物的呼吸特点 95
4.4.3 气相周期刺激对于微生物呼吸强度的影响 99
4.4.4 气相周期刺激对于微生物呼吸商的影响 105
第5章 周期作用过程优化 108
5.1 发酵过程周期作用过程优化原理 108
5.2 基于微生物代谢物质需求的周期操作优化 109
5.2.1 碳氮源周期补充 110
5.2.2 物盐周期补充 112
5.2.3 特殊营养成分周期性补充 112
5.3 针对微生物发酵环境的周期作用 113
5.3.1 变压操作 113
5.3.2 变温操作 115
5.3.3 pH改变 118
5.3.4 通氧速率改变 120
5.4 基于环境胁迫的周期作用过程优化 121
5.4.1 低速超声波周期作用原理及过程优化 122
5.4.2 交变磁场周期作用原理与优化 124
5.4.3 交变电场 125
5.4.4 微波 126
5.5 周期作用生物反应器设计 126
5.5.1 双环流气升式发酵反应器 127
5.5.2 气相双动态固态发酵反应器 128
5.5.3 填充床反应器的法相作用操作 132
5.5.4 磁场强化发酵反应器设计 133
第6章 周期作用原理应用新方向 135
6.1 用于菌种筛选 135
6.1.1 自发突变与育种 135
6.1.2 诱变育种 136
6.1.3 杂交育种 136
6.1.4 原生质体融合 137
6.1.5 基因工程 137
6.1.6 从病态微生物到易调控微生物 138
6.2 展望 139
参考文献 140