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第一章　总论1

第一节 发酵工程基础知识1

一、发酵工程的概念1

二、发酵过程的特点和分类2

三、发酵工业生产流程2

四、发酵工业的历史渊源5

五、发酵工程技术的发展趋势和服务领域8

第二节 生物工程基础知识8

一、生物工程（技术）的定义和特点9

二、生物工程研究的领域10

三、生物工程与发酵工程的关系12

第一篇 工业微生物和发酵工业原料第二章　发酵工业微生物菌种制备原理和技术17

第一节 发酵工业微生物菌种的选育17

一、工业微生物的特点17

二、发酵工业常用微生物菌种及要求17

三、发酵工业微生物菌种的分离和选育19

四、发酵工业微生物菌种的退化、复壮与保藏30

第二节 工业微生物种子的扩大培养33

一、菌种扩大培养的任务34

二、种子制备的过程34

三、发酵工业种子培养36

四、影响种子培养的因素和种子质量的控制38

第三节 种子培养基及其制备42

一、菌体组成和细胞外代谢产物42

二、种子培养的培养基选择和配制原则44

第三章 发酵工业原料及其处理50

第一节 发酵工业原料的种类和成分50

一、发酵培养基中各种成分的定量50

二、工业上常用作碳源的淀粉质原料51

三、工业上常用作氮源的蛋白质类原料52

四、发酵培养基中的无机盐和生长因子54

五、发酵生产的前体物质和促进剂、抑制剂等54

第二节 淀粉水解糖的制备56

一、淀粉水解糖的制备方法56

二、淀粉酸水解制糖58

三、淀粉的双酶法制糖66

四、水解糖液的质量要求72

第三节 发酵培养基灭菌73

一、消毒与灭菌的原理和方法73

二、培养基和设备的灭菌77

三、发酵培养基灭菌工艺82

四、培养基和设备、管路灭菌的条件86

第四章　无菌空气的制备90

第一节 空气中的微生物和除菌方法90

一、空气中的微生物种类及分布90

二、空气除菌的方法和要求91

第二节 空气的过滤除菌原理和过滤介质93

一、空气过滤除菌的原理93

二、空气过滤除菌的介质95

三、介质过滤效率96

四、影响过滤除菌效率的因素96

五、提高过滤除菌效率的措施98

第三节 空气过滤除菌的工艺技术98

一、对空气过滤除菌工艺流程的要求98

二、空气的预处理98

三、空气过滤除菌工艺流程99

第二篇 发酵工程机理与过程控制第五章　氧的供需与传递107

第一节 微生物细胞对氧的需求和溶解氧的控制107

一、供氧与微生物呼吸及代谢产物的关系107

二、微生物的临界氧浓度107

三、控制发酵液中溶解氧的意义108

第二节 培养过程中氧的传质理论109

一、氧的传递途径与传质阻力109

二、气体溶解过程的双膜理论110

第三节 溶氧传递系数的测定方法112

一、亚硫酸盐氧化法112

二、取样极谱法112

三、物料衡算法113

四、动态法113

五、排气法114

六、复膜电极测定KLa和氧分析仪测定KGa115

第四节 影响氧传递速率的主要因素115

一、溶液的性质对氧溶解度的影响115

二、气-液比表面积对氧溶解度的影响117

三、影响氧传递系数的因素117

第五节 发酵液中溶解氧的测定和控制120

一、溶解氧连续检测的意义120

二、发酵液中溶解氧的测定方法120

三、控制发酵液中溶解氧的工艺手段121

第六章　微生物发酵机理125

第一节 微生物基础物质代谢125

一、微生物对培养基中碳源的代谢125

二、微生物对培养基中氮源的代谢126

三、微生物的能量代谢126

第二节 厌氧发酵产物的合成机制128

一、酒精、甘油发酵机制129

二、乳酸发酵机制132

三、丙酮丁醇发酵机制133

四、由乙醇、乙酸生成己酸机制134

五、甲烷（沼气）发酵机制135

第三节　好氧发酵产物合成机制136

一、有机酸发酵机制136

二、氨基酸发酵机制141

三、核苷酸发酵机制150

四、抗生素发酵机制154

第七章　发酵动力学163

第一节 发酵过程动力学描述和分类163

一、菌体生长速率163

二、基质消耗速率164

三、代谢产物的生成速率164

四、混合生长学165

五、发酵方法和动力学分类165

第二节 微生物反应过程中的质量和能量平衡171

一、微生物生长代谢过程中的质量衡算171

二、微生物反应过程的得率系数173

三、微生物反应中的能量衡算177

第三节 微生物发酵的动力学180

一、分批培养180

二、补料分批发酵动力学187

三、连续发酵动力学189

第八章 发酵设备与反应器196

第一节 反应器分类及设计的原则和目标196

一、反应器的分类196

二、反应器的设计目标和原则197

第二节 微生物细胞反应器——发酵罐198

一、密闭厌氧式发酵罐198

二、好氧发酵罐200

三、固体培养设备210

四、动植物细胞培养反应器212

第三节 发酵罐的放大215

一、经验放大法215

二、其他放大法218

第九章　发酵过程工艺控制221

第一节 温度对发酵的影响及控制221

一、温度对微生物细胞生长的影响221

二、温度对发酵代谢产物的影响222

三、发酵热及其计算和测定222

四、最适温度的控制224

第二节 pH对发酵过程的影响和控制224

一、pH对发酵过程的影响224

二、发酵过程中pH的变化及影响因素225

三、发酵过程中pH的调节与控制226

第三节 泡沫对发酵的影响及控制227

一、泡沫的性质227

二、发酵过程中泡沫的形成及变化227

三、泡沫对发酵的影响和消除228

第四节 CO2浓度和呼吸商233

一、CO2对菌体生长和产物形成的影响233

二、呼吸商和发酵的关系233

三、CO2浓度的测定与控制234

第五节 流加补料的控制235

一、补料的内容和原则236

二、补糖的控制237

三、补充氮源及无机盐238

第十章　发酵染菌及其防治241

第一节 染菌对发酵的影响241

一、染菌对不同发酵过程的影响241

二、不同时间发生染菌对发酵的影响242

三、染菌程度对发酵的影响242

第二节 发酵染菌的分析243

一、发酵染菌后的异常现象243

二、染菌的检查和判断244

三、染菌原因分析245

第三节 杂菌污染的途径和防止染菌247

一、种子带菌及防治247

二、空气带菌及防治248

三、培养基和设备灭菌不彻底导致的染菌及防治248

四、操作失误和设备渗漏导致的染菌及防治249

五、噬菌体的污染及防治250

六、染菌的挽救与处理251

第三篇　发酵工程产物的获取第十一章 发酵工程下游技术发展及发酵液的预处理257

第一节 发酵工程下游技术发展257

一、发酵工程下游技术领域257

二、发酵工程下游技术过程和发展动态259

三、发酵工程下游技术原理263

第二节 发酵液的预处理268

一、发酵液过滤特性的改变269

二、发酵液的相对纯化271

三、固液分离工程及设备272

第十二章　微生物细胞破碎原理与技术280

第一节 细胞壁的组成和结构280

一、细菌细胞壁281

二、酵母细胞壁286

三、霉菌细胞壁287

四、细胞壁结构与细胞破壁288

第二节 细胞破碎的方法和破碎率的测定288

一、细胞壁的破碎288

二、细胞破碎的方法289

三、破碎率的测定299

四、破碎技术的研究方向299

第十三章 发酵产物分离原理与技术302

第一节 沉淀分离法302

一、等电点沉淀法302

二、盐析法303

三、有机溶剂沉淀法306

第二节 吸附和树脂分离法307

一、吸附原理和吸附剂的种类308

二、活性炭和离子交换树脂吸附脱色309

三、树脂法原理和树脂分类310

四、吸附树脂分离维生素312

第三节 离子交换法和离子交换膜电渗析分离法312

一、离子交换法原理和离子交换树脂的结构与分类312

二、离子交换法提取谷氨酸315

三、离子交换膜电渗析法的基本原理和流程318

四、离子交换膜电渗析法制备无盐水319

第四节 萃取与浸取分离法320

一、溶剂萃取法321

二、浸取325

三、超临界流体萃取技术329

四、双水相萃取技术336

五、反胶团萃取技术341

第五节 膜分离技术343

一、膜和膜分离基本理论344

二、膜的应用349

三、液膜分离技术352

第十四章　发酵产物的纯化原理与技术362

第一节 蒸发362

一、蒸发的基本流程和操作方法362

二、蒸发器和蒸发系统366

第二节 结晶技术374

一、结晶的基本概念375

二、结晶动力学377

三、影响结晶过程的因素380

四、结晶操作和结晶设备381

第三节 干燥384

一、干燥器和干燥工艺384

二、干燥的应用和节能391

第四篇 与发酵工程相关的生物技术第十五章 动植物细胞大规模培养技术原理397

第一节 动物细胞大规模培养技术397

一、动物细胞的形态398

二、动物细胞培养基组成和制备399

三、动物细胞培养方法、操作方式和环境要求400

四、动物细胞大规模培养工艺技术403

第二节 植物细胞大规模培养技术404

一、植物细胞培养基的组成405

二、植物细胞培养流程409

三、植物细胞培养方法409

四、植物细胞的大规模培养技术411

五、影响植物细胞培养的因素412

第十六章 固定化酶和固定化细胞技术原理417

第一节 固定化酶和辅酶、辅基的固定化417

一、固定化酶的性质和制备方法418

二、影响固定化酶性能的因素422

三、辅基和辅酶的固定化423

四、辅酶的再生424

第二节 细胞固定化技术424

一、固定化细胞的分类和生理状态425

二、固定化细胞的制备和性质426

第三节 评价固定化酶和固定化细胞催化剂的指标428

一、固定化酶和固定化细胞的活力428

二、固定化酶（细胞）的半衰期429

三、偶联率及相对活力的测定429

第四节 固定化技术的应用429

一、利用固定化酶（细胞）生产各种产物429

二、药物控释载体431

三、酶结构与功能研究432

四、其他方面的应用433

五、共固定化技术434

第五篇 发酵工厂废物处理和清洁生产技术第十七章　发酵工业废物、废水处理和资源化技术439

第一节 发酵工业废物资源化工程的现状和特点439

一、发酵废物排放标准439

二、发酵废物生产单细胞蛋白441

三、发酵纤维质废物生产酒精444

四、其他生物能源开发451

五、发酵废物资源化与生态农业456

第二节 发酵工业废水好氧生物处理459

一、活性污泥法459

二、生物膜法462

三、发酵工业废水处理实例464

第三节 发酵工业废水厌氧生物处理468

一、厌氧生物处理的基本原理和特征468

二、普通消化法469

三、厌氧接触法469

四、升流式厌氧污泥层反应器471

五、厌氧膨胀颗粒污泥床反应器473

六、内循环式反应器474

七、厌氧附着膜膨胀床反应器和厌氧流化床反应器476

八、厌氧生物滤池477

九、两相厌氧消化工艺478

第十八章　清洁生产技术483

第一节 清洁生产技术的概念和理论基础483

一、清洁生产概念的提出483

二、清洁生产的定义484

三、清洁生产的内容484

四、清洁生产的内涵和意义485

第二节 清洁生产技术的特点和关键485

一、清洁生产技术的特点485

二、清洁生产技术的关键486

第三节 发酵企业实施清洁生产技术实例489

一、企业概况489

二、清洁生产进展490

三、实施清洁生产效果491

四、实施清洁生产效果及经济分析492

五、实施清洁生产成功经验493

第四节 我国推行清洁生产技术的情况494

参考文献497

索引500