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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KGa 115

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