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第一章　发酵工程概述1

第一节　发酵工程的概念1

一、发酵的定义1

二、发酵工程的概念及特点1

三、发酵工程的产品类型3

第二节　发酵工程的发展简史7

一、传统发酵时期7

二、近代发酵工程时期8

三、现代发酵工程时期11

第三节　发酵工程的基本内容12

一、发酵工程的一般特征12

二、发酵工程菌种的特点14

三、发酵工程中常见发酵罐的类型14

四、发酵过程的优化23

五、发酵工业的逐级放大24

第四节　发酵工程常见的主要发酵类型24

一、液体发酵与固体发酵25

二、厌氧发酵与好氧发酵30

三、分批发酵与连续发酵31

四、单一纯种发酵与混合发酵37

五、固定化发酵技术38

第五节　发酵工程的后处理39

一、发酵工程后处理技术的特点40

二、发酵液的特点40

三、下游工程的目的产物的特点41

四、发酵产物提取精制的基本流程41

五、发酵产物提取的基本方法41

复习思考题46

第二章　微生物菌种选育47

第一节　菌种的来源47

一、工业发酵常见微生物种类47

二、工业微生物来源49

三、微生物菌种的选择性分离49

四、重要工业微生物菌种的分离52

第二节　发酵高产菌种选育54

一、自然选育54

二、诱变育种54

三、杂交育种59

四、原生质体融合59

五、基因工程育种61

第三节　菌种退化和菌种保藏64

一、菌种退化64

二、微生物菌种保藏67

三、菌种保藏机构69

第四节　微生物菌种的扩大培养70

一、种子的制备过程70

二、种子质量的控制72

复习思考题75

第三章　发酵机制及发酵动力学77

第一节　发酵工程微生物的基本代谢及产物77

一、微生物初级代谢及产物77

二、微生物次级代谢及产物77

第二节　微生物代谢调控机制78

一、微生物初级代谢的调节79

二、微生物次级代谢的调节82

三、微生物发酵中的代谢调控82

第三节　糖代谢产物的发酵机制84

一、厌氧发酵代谢产物发酵机制84

二、好氧发酵代谢产物发酵机制86

第四节　氨基酸和核酸发酵机制88

一、氨基酸发酵机制88

二、核苷酸发酵机制92

第五节　抗生素发酵机制93

一、抗生素的发酵机制93

二、几种抗生素的生物合成94

第六节　微生物发酵的动力学97

一、分批培养中微生物的生长曲线97

二、微生物生长速度的动力学方程99

三、分批培养中微生物细胞生长与产物形成的动力学100

复习思考题103

第四章　发酵工业培养基及原料处理104

第一节　发酵营养基质的组成104

一、碳源营养104

二、氮源营养106

三、无机盐及微量元素108

四、水110

五、生长因子、前体物质、产物促进剂和抑制剂110

第二节　工业发酵中营养基质的种类112

一、不同原料纯度的培养基112

二、物理状态不同的培养基113

三、工业发酵中用途不同的培养基113

第三节　工业发酵中营养基质的选择115

一、营养基质的选择115

二、培养基成分用量的确定116

第四节　工业发酵中营养基质的配制方法117

一、淀粉质原料制糖工艺及培养基的配制方法117

二、糖蜜原料培养基的制备过程125

复习思考题127

第五章　发酵工程的灭菌与空气除菌128

第一节常用的灭菌方法128

一、化学灭菌128

二、射线灭菌128

三、干热灭菌129

四、湿热灭菌129

第二节　培养基与发酵设备的灭菌129

一、灭菌的基本原理129

二、培养基的灭菌131

三、发酵设备的灭菌137

第三节　空气的除菌137

一、发酵使用的净化空气的标准138

二、空气预处理139

三、空气净化的方法141

四、介质过滤除菌的材料及原理143

五、空气净化的工艺流程147

复习思考题148

第六章　发酵条件及过程控制150

第一节　营养基质和菌体浓度的影响及其控制150

一、碳源的种类和浓度对发酵过程的影响及控制150

二、氮源的种类和浓度的影响及控制152

三、磷酸盐浓度的影响及控制154

四、菌体浓度的影响及其控制154

第二节　温度的影响及其控制155

一、影响发酵温度的因素155

二、发酵最适温度选择157

三、发酵过程温度的控制158

第三节　pH的影响和控制159

一、pH对发酵过程的影响159

二、发酵过程中影响pH变化的因素160

三、发酵过程中pH的控制160

第四节　通气和搅拌162

一、微生物对氧的需求162

二、影响氧溶解及传递的因素164

三、提高溶解氧的措施167

第五节　泡沫的影响和控制168

一、发酵过程中泡沫的产生168

二、泡沫对发酵过程的影响169

三、泡沫的消除和控制169

第六节　二氧化碳和呼吸商172

第七节　发酵终点的判断174

第八节　发酵的优化控制175

一、培养基的优化175

二、工艺控制优化176

第九节　发酵过程的计算机控制177

一、计算机控制概述177

二、计算机控制系统及其功能178

三、计算机在最优化控制中的作用179

第十节　发酵过程的精确检测180

一、发酵过程的参数180

二、在线仪器监测181

三、离线发酵分析182

复习思考题182

第七章　发酵染菌及防治184

第一节　发酵异常现象及染菌分析184

一、种子培养和发酵的异常现象184

二、染菌隐患的检查185

三、发酵染菌的原因186

四、染菌原因的分析187

五、染菌隐患的处理188

第二节　染菌对发酵的影响189

一、染菌对不同发酵过程的影响189

二、杂菌的种类和性质对发酵过程的影响189

三、染菌发生的时间不同对发酵的影响189

四、染菌程度对发酵的影响189

第三节　杂菌污染后的挽救和处理190

一、种子培养期染菌的处理190

二、发酵前期染菌的处理190

三、发酵中、后期染菌的处理190

四、染菌后对设备的处理190

第四节　染菌的预防措施190

一、强化空气净化过程190

二、严格培养原料及设备的灭菌192

三、定期检测发酵设备及管道195

四、严格培养物的移接197

五、预防噬菌体危害198

第五节　食用菌及生物农药生产中应注意的染菌问题200

一、食用菌生产中的染菌的危害200

二、生物农药生产中的染菌问题201

复习思考题201

第八章　现代发酵工业主要产品的工艺过程202

第一节　抗生素202

一、概述202

二、抗生素工业发酵生产过程204

三、青霉素发酵生产工艺206

第二节　氨基酸208

一、概述208

二、氨基酸工业发酵生产过程209

三、赖氨酸工业发酵214

第三节　有机酸215

一、概述215

二、柠檬酸工业发酵216

三、乳酸工业发酵217

第四节　酶制剂220

一、概述220

二、酶制剂的生产工艺221

三、米曲霉α-淀粉酶生产工艺225

第五节　核苷酸类物质226

一、概述226

二、肌苷酸工业发酵227

三、鸟苷酸工业发酵229

第六节　其他现代发酵工程的产品230

一、工业发酵生产维生素230

二、工业发酵生产单细胞蛋白231

三、工业发酵生产多糖232

复习思考题232

第九章　发酵工程在食品、饮料方面的应用233

第一节　酒类的发酵233

一、酒的分类233

二、白酒的酿造234

三、啤酒的酿造241

四、葡萄酒酿造243

五、黄酒的酿造246

第二节　调味品的酿造249

一、豆腐乳的发酵生产249

二、豆豉的酿造251

三、酱油的酿造252

四、醋的酿造255

五、其他发酵食品的酿造257

复习思考题259

第十章　发酵工程在农业方面的应用260

第一节　生物（微生物）肥料的发酵260

一、生物肥料概述260

二、微生物（生物）肥料的发酵生产263

第二节　生物农药的发酵270

一、生物农药概述270

二、细菌生物农药发酵271

三、放线菌类生物农药的发酵274

四、真菌生物农药的发酵生产278

第三节　生物饲料的发酵280

一、生物饲料概述280

二、酵母菌体蛋白发酵281

三、其他生物饲料的发酵289

复习思考题291

第十一章　发酵工程在新型能源及环境保护方面的应用292

第一节　乙醇的发酵292

一、概述292

二、乙醇发酵的原料293

三、乙醇发酵有关的微生物293

四、乙醇发酵生化机制294

五、乙醇的发酵工艺295

六、乙醇蒸馏与精馏299

第二节　沼气发酵的工艺类型300

一、沼气发酵理论机理300

二、沼气发酵的基本工艺流程300

三、厌氧消化器的类别302

第三节　发酵工程在环境保护中的应用309

一、污水的生物处理309

二、有机固体废弃物的微生物处理315

复习思考题318

主要参考文献319