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第一章 绪论1

第一节 发酵与发酵工程1

一、发酵1

二、发酵工程1

三、发酵应用领域2

第二节 发酵工业的发展史2

一、发展简史2

二、重要发酵技术的建立4

第三节 发酵生产过程和方式5

一、发酵生产过程5

二、发酵的方式6

第四节 发酵生产的药物6

第五节 发酵工业的发展展望8

第二章 微生物药物生物合成与调控10

第一节 微生物代谢调节10

一、代谢调节的部位10

二、酶活性调节11

三、酶合成调节13

四、代谢调控17

第二节 次级代谢与次级代谢产物17

一、次级代谢产物类型18

二、次级代谢（产物）的特点18

第三节 次级代谢产物的生物合成23

一、次级代谢产物的构建单位与合成途径23

二、构建单位的连接31

三、产物合成后的修饰32

第四节 次级代谢产物生物合成的调节与控制32

一、酶合成的诱导调节32

二、反馈调节32

三、磷酸盐调节及其机制33

四、碳分解产物调节作用及其机制37

五、氮分解产物调节（作用）及其机制38

六、菌体生长速率的调节38

七、化学调节因子的调节39

八、次级代谢产物生物合成的控制40

第三章 工业微生物的菌种选育42

第一节 自然选育43

一、菌种退化与变异原因44

二、自然选育的方法45

第二节 诱变育种45

一、突变诱发过程45

二、诱变育种方案的设计49

三、突变的诱发50

四、突变株的筛选52

五、突变高产基因的表现59

第三节 杂交育种59

一、细菌的杂交育种59

二、放线菌的杂交育种60

三、霉菌的杂交育种62

第四节 原生质体技术64

一、原生质体制备65

二、原生质体的融合67

三、融合子的选择67

四、原生质体的再生67

五、原生质体的诱变69

六、原生质体再生与常规诱变相结合69

七、灭活原生质体融合技术在育种中的应用69

第五节 基因工程技术育种70

一、概述70

二、基因工程技术育种的设计71

第四章 培养基78

第一节 概述78

一、培养基组成78

二、培养基组成影响微生物生理和形态78

三、工业发酵培养基的配制79

第二节 培养基的成分79

一、碳源79

二、氮源81

三、无机盐和微量元素82

四、水83

五、代谢调节物质83

六、消泡剂85

第三节 培养基的种类与选择85

一、培养基的种类85

二、培养基的设计87

三、培养基的筛选88

第四节 影响培养基质量的因素93

一、原材料质量的影响93

二、水质的影响94

三、灭菌的影响95

四、其他影响因素95

第五章 灭菌与除菌99

第一节 灭菌和除菌的基本原理99

一、高温湿热灭菌99

二、高温干热灭菌101

三、介质过滤除菌101

四、化学物质消毒和灭菌102

五、臭氧灭菌103

六、辐射灭菌103

七、静电除菌103

第二节 培养基和发酵设备的灭菌103

一、温度和时间对培养基灭菌的影响104

二、影响培养基灭菌的其他因素104

三、培养基的灭菌方法105

四、发酵设备的灭菌方法108

第三节 空气除菌109

一、空气过滤除菌流程109

二、空气过滤器111

第四节 无菌检查与染菌的处理112

一、无菌检查112

二、染菌后的处理113

三、污染噬菌体的处理114

第五节 制服染菌的要点115

一、染菌原因的分析115

二、制服染菌的要点116

第六章 生产菌种的培养和保藏119

第一节 生产菌种的制备过程119

一、孢子制备119

二、种子制备120

第二节 种子质量的控制121

一、影响孢子质量的因素及其控制121

二、影响种子质量的因素及其控制123

第三节 菌种保藏与复壮126

一、菌种保藏126

二、菌种的复壮128

三、国内外主要菌种保藏机构介绍129

第七章 发酵过程中的供氧131

第一节 发酵过程中氧的需求132

一、微生物对氧的需求132

二、氧在液体中的溶解特性135

第二节 氧在溶液中的传递136

一、氧传递的过程与阻力136

二、氧传递方程式137

第三节 影响供氧的因素138

一、影响氧传递推动力的因素138

二、影响液相体积氧传递系数KLa的因素139

第四节 溶解氧、摄氧率和KLa的测定142

一、溶氧浓度的测定142

二、摄氧率的测定144

三、液相体积氧传递系数KLa的测定144

第八章 发酵过程中的控制148

第一节 概述148

一、发酵过程的复杂性148

二、发酵过程控制的意义149

三、发酵过程控制的模式149

四、发酵过程的主要控制参数150

第二节 微生物的发酵类型152

一、按投料方式分类152

二、按与氧的关系分类153

三、按发酵动力学参数的关系分类154

第三节 发酵过程中的代谢变化155

一、初级代谢产物发酵的代谢变化155

二、次级代谢产物发酵的代谢变化155

三、代谢曲线157

第四节 菌体浓度的影响及其控制157

一、菌体浓度的测定方法158

二、影响菌体浓度的因素158

三、菌体浓度对发酵产量的影响159

四、最适菌体浓度的确定与控制159

第五节 营养基质的影响及其控制160

一、几种主要营养基质的浓度测定160

二、碳源的影响及控制162

三、氮源的影响及控制162

四、磷酸盐的影响及控制163

五、其他营养基质的影响及控制164

第六节 温度的影响及其控制164

一、温度对发酵的影响165

二、影响发酵温度变化的因素166

三、最适发酵温度的选择与控制167

第七节 pH值的影响及其控制168

一、pH值对发酵的影响168

二、影响发酵过程中pH值变化的因素169

三、发酵过程中pH值的确定与控制170

第八节 溶氧的影响及其控制173

一、溶氧对发酵的影响173

二、发酵过程中的溶氧变化174

三、溶氧浓度的控制175

第九节 CO2的影响及其控制176

一、CO2对发酵的影响176

二、影响CO2浓度的因素及控制177

三、CO2浓度的监测178

第十节 补料的影响及其控制178

一、补料的作用178

二、补料的方式和控制179

第十一节 泡沫的影响及其控制180

一、泡沫的类型180

二、泡沫对发酵的影响180

三、影响泡沫形成的因素181

四、泡沫的控制182

五、常用的消沫剂183

第十二节 发酵终点的控制184

一、有利于提高经济效益184

二、有利于提高产品的质量185

三、特殊因素的影响185

第九章 发酵动力学187

第一节 概论187

一、发酵动力学研究的内容187

二、研究发酵动力学的方法188

三、发酵动力学与过程优化控制189

第二节 质量与能量平衡189

一、得率系数和维持因素189

二、有机化合物中的化学能190

三、发酵过程的化学计量式190

四、质量平衡191

五、能量平衡194

六、质量平衡与能量平衡的统一195

第三节 微生物生长与产物合成动力学195

一、微生物生长动力学195

二、产物合成动力学196

第四节 发酵过程动力学模拟与优化197

一、分批发酵197

二、连续发酵199

三、补料分批发酵202

四、发酵动力学参数的估算204

第十章 发酵过程检测与自控211

第一节 发酵过程检测211

一、概述211

二、发酵传感器212

三、发酵过程其他重要检测技术215

四、发酵过程检测的可靠性216

第二节 发酵过程变量的间接估计217

一、与基质消耗有关变量的估计217

二、与呼吸有关变量的估计218

三、与传质有关变量的估计219

四、与细胞生长有关变量的估计221

第三节 计算机在发酵过程中的应用221

一、原理221

二、系统网络架构221

三、基于工业以太网的发酵过程信息处理系统225

第十一章 发酵过程的实验室研究、中试和放大227

第一节 实验室研究227

一、实验设备227

二、实验室研究228

第二节 微生物摇瓶与罐培养的差异和发酵规模改变的影响229

一、微生物摇瓶和罐培养的差异229

二、发酵罐规模改变的影响230

第三节 发酵规模的放大231

一、放大的过程231

二、放大的理论基础232

三、基于反应器流场特性与细胞生理特性相结合的放大实例234

第十二章 现代生物技术在发酵工业中的应用240

第一节 概述240

第二节 工程菌的发酵241

一、工程菌的来源和应用241

二、工程菌的培养242

三、安全问题244

第三节 动植物细胞的组织培养245

一、动物细胞培养245

二、植物组织细胞培养248

第四节 固定化细胞发酵250

一、定义250

二、固定化细胞的优缺点250

三、固定化细胞的分类251

四、固定化细胞的特性251

五、固定化细胞的特征251

六、固定化生物反应器252

七、固定化细胞的应用253

第十三章 发酵工业与环境保护255

第一节 概述255

第二节 发酵工业废液的生物处理256

一、生物处理的分类257

二、好氧生物处理的原理258

三、厌氧消化处理的原理260

四、发酵工业废液的生物处理方法263

第三节 发酵工业废渣的处理265

一、废菌丝气流干燥工艺流程266

二、废菌丝厌氧消化工艺流程266

三、废菌丝焚烧工艺流程266

第十四章 发酵过程经济学270

第一节 发酵成本的构成及影响因素270

一、发酵成本的构成270

二、影响发酵成本的因素270

第二节 发酵成本的控制及过程的经济学评价271

一、降低原材料成本的途径271

二、节能272

三、提高设备利用率274

四、发酵过程的经济学评价275

第十五章 青霉素的生产278

第一节 概述278

一、青霉素的发现及其开发概况278

二、青霉素的药理药效279

第二节 青霉素的发酵工艺及过程280

一、青霉素发酵的工艺流程280

二、发酵工艺过程及要点281

第三节 青霉素的提炼工艺及过程284

一、青霉素G钾盐的提取和精制工艺流程284

二、提炼工艺要点285

第十六章 红霉素的生产289

第一节 红霉素的性质289

一、化学结构289

二、理化性质289

三、抗菌活性290

第二节 红霉素的生物合成机制290

一、生物合成基因290

二、生物合成途径291

三、前体的供应292

第三节 红霉素的生产工艺293

一、菌种293

二、发酵工艺293

三、提取工艺295

第十七章 阿卡波糖的生产297

第一节 阿卡波糖及其生产297

一、阿卡波糖的结构与性质297

二、阿卡波糖作用机制298

三、药物代谢动力学298

四、阿卡波糖的化学修饰298

五、阿卡波糖的生产方法299

六、阿卡波糖的生物合成途径300

第二节 阿卡波糖的发酵工艺302

一、生产菌种选育及保藏302

二、种子培养303

三、发酵303

四、先进控制系统应用307

五、发酵过程中杂质组分的控制307

第三节 阿卡波糖的提取309

一、固液分离310

二、脱盐310

三、离子交换色谱311

四、浓缩311

五、纯化311

六、干燥311