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绪论 1

第一节 概述 1

一、基本概念 1

二、发酵工程的特点 1

三、发酵的类型 2

四、发酵过程的组成部分 2

第二节 发酵产品的类型 3

一、茵体 3

二、微生物的酶 3

三、微生物代谢产物 5

四、生物转化过程 6

第三节 发酵工程的地位 7

一、对满足国家需求、经济和社会发展的作用 7

二、对其他领域的作用 8

第四节 发酵工业现状与发展趋势 9

一、发酵工程发展的阶段 9

二、世界发酵工程的现状 10

三、我国发酵工程的现状 12

四、发酵工程技术发展 13

第一篇 发酵工程原理 21

第一章 发酵原料及其处理 21

第一节 发酵工业原料 21

一、主要原料组成 21

二、原料的预处理 22

三、培养基的设计 23

第二节 淀粉水解糖的制备和糖蜜原料的处理 26

一、淀粉水解的理论基础 26

二、淀粉的液化和糖化 27

三、糖蜜的来源与特点 30

四、糖蜜前处理的方法 30

第三节 非粮食生物质原料的加工 31

一、非粮食生物质的来源和组成 31

二、纤维质原料的预处理 32

三、纤维质原料的水解 34

知识窗1-1 生物合成的前体物质、抑制剂、促进剂 37

第四节 培养基的灭菌 37

一、湿热灭菌原理 37

二、分批灭菌过程 40

三、连续灭菌过程 41

第二章 水和空气处理 46

第一节 发酵用水的来源及改良 46

一、发酵用水的来源 46

二、水质对发酵工艺的影响 46

三、发酵用水的改良与处理 47

第二节 空气中微生物的分布及发酵用空气要求 48

一、空气中微生物的分布 48

二、发酵用空气的要求 48

三、空气中微生物采样与测定方法 48

第三节 空气除菌的原理及工艺技术 49

一、空气除茵的主要方法 49

二、介质过滤除茵 49

三、介质过滤效率与对数穿透定律 50

四、空气过滤的介质与空气过滤器 51

五、影响空气过滤的主要因素 52

六、空气预处理流程 53

第三章 工业发酵的染菌及其防止 56

第一节 染菌对发酵的影响 56

一、染茵对发酵的影响 56

二、染茵对发酵产品提取的影响 57

三、染茵对三废治理的影响 58

第二节 发酵染菌的分析 58

一、杂茵的检查方法 58

二、发酵染茵原因分析 60

第三节 杂菌污染的途径和防止 60

一、种子带茵及防止 60

二、空气带菌及防止 61

三、设备及附件渗漏导致的染茵及防止 62

四、培养基和设备灭菌不彻底导致的染茵及防止 65

五、噬茵体的污染及防止 66

六、染茵的挽救与处理 66

第四章 发酵微生物的扩大培养 68

第一节 发酵工业微生物菌种 68

一、工业发酵对微生物菌种的要求 68

二、工业生产常用微生物菌种 69

第二节 工业微生物菌种的分离和选育 71

一、工业微生物菌种的分离与筛选 71

二、工业微生物菌种的选育 72

第三节 发酵微生物扩大培养技术 74

一、种子扩大培养的作用与目的 74

二、优质种子的标准 75

三、种子扩大培养的工艺流程 75

四、实验室菌种扩大培养 75

五、生产车间菌种扩大培养 76

第四节 发酵微生物菌种质量 78

一、种子质量的检查与标准 78

二、影响菌种质量的因素 79

三、发酵菌种异常原因分析 82

四、发酵茵种质量的保障措施 82

第五节 发酵微生物菌种的保藏 83

一、微生物菌种的退化与复壮 83

二、国内外菌种保藏机构 84

三、菌种保藏的原理和方法 85

第五章 发酵工艺条件的控制 87

第一节 发酵过程的代谢变化规律 87

一、分批发酵的代谢变化规律 87

二、分批补料发酵的代谢变化规律 89

三、连续发酵的代谢变化规律 90

第二节 发酵工艺的控制 90

一、温度对发酵的影响及控制 90

二、pH对发酵的影响及控制 94

三、氧对发酵的影响及控制 99

四、CO2对发酵的影响及控制 105

五、发酵过程中的泡沫及其控制 106

六、发酵过程的补料控制 108

第三节 发酵过程的主要控制参数 112

一、物理参数 112

二、化学参数 112

三、生物参数 113

第六章 发酵过程优化和放大 115

第一节 发酵过程的不同阶段 115

一、小规模发酵（实验室规模） 116

二、中试规模发酵 117

三、产业化放大 117

第二节 发酵条件优化 117

一、基础培养基的选择 117

二、实验设计与优化 118

第三节 工艺放大 121

一、工艺放大面临的问题 121

二、工艺放大的方法 122

三、工艺放大的重要参数 123

四、其他发酵方式工艺放大 127

第七章 发酵动力学 130

第一节 微生物生长动力学 130

一、生长速率与比生长速率 130

二、比生长速率与基质浓度之间的关系 131

三、生长抑制 133

四、逻辑定律 134

五、得率系数 134

第二节 产物生成动力学 140

一、产物生成与生长的关系 140

二、产物生成动力学模型举例 141

第三节 间歇发酵动力学 142

一、分批培养 142

二、流加培养 144

第四节 连续发酵动力学 145

一、概述 145

二、单级连续培养 146

三、多级连续培养 149

第八章 发酵设备 155

第一节 通风发酵设备 155

一、标准机械搅拌发酵罐 155

二、通风搅拌发酵罐 162

三、自吸式发酵罐 165

四、其他类型发酵罐 166

第二节 厌气发酵设备 167

一、酒精发酵设备 167

二、啤酒发酵设备 169

三、葡萄酒发酵设备 173

第三节 固态发酵设备 174

一、白酒固态发酵设备 174

二、通风制曲设备 175

第九章 发酵产物的分离 178

第一节 基本概念 178

一、发酵产物分离所面临的问题 178

二、发酵产物分离的一般过程与规律 179

知识窗9-1 发酵产物分离的主要技术及原理 181

第二节 发酵产物分离流程的建立和优化 181

一、不同性质发酵产物的分离策略 181

二、经验法则及应用 185

第三节 生物分离技术的发展 186

一、新的分离介质 186

二、新的分离原理和系统 186

知识窗9-2 发酵工业清洁生产技术 187

第十章 其他发酵培养技术 188

第一节 固态发酵 188

一、固态发酵技术原理和特点 188

二、固态发酵原辅料及处理技术 192

三、固态发酵微生物及培养技术 195

四、固态发酵反应器及传质和传热 197

五、固态发酵产品的生产 203

第二节 基因工程菌的发酵 205

一、基因表达系统 205

二、基因工程茵的构建 206

三、基因工程茵的稳定性 212

四、基因工程茵的发酵生产 213

知识窗10-1 固定化培养 215

知识窗10-2 动物细胞培养 215

知识窗10-3 植物细胞培养 215

第二篇 重要发酵工程产业第十一章 生物食品 219

第一节 发酵酿造食品 219

一、饮料酒 220

知识窗11-1 葡萄酒 225

知识窗11-2 黄酒 225

二、发酵调味品 228

知识窗11-3 酱品 237

知识窗11-4 酸奶 237

知识窗11-5 其他发酵酿造食品 237

第二节 生物食品添加剂和配料 237

一、鲜味剂 237

二、酸味剂 241

知识窗11-6 柠檬酸 244

三、食用香精香料 244

四、食用色素 246

五、食品胶 247

六、生物防腐剂 250

知识窗11-7 功能发酵制品 251

第十二章 生物基化学品和生物材料 252

第一节 生物基大宗化学品 252

一、乳酸 252

二、1，3-丙二醇 255

知识窗12-1 丁二酸 259

知识窗12-2 富马酸 259

第二节 生物基精细化学品 259

一、丙烯酰胺 260

二、1，3-二羟基丙酮 264

知识窗12-3 5-氨基乙酰丙酸 266

知识窗12-4 3-羟基丙酸 266

第三节 生物基材料 266

一、聚羟基脂肪酸酯 267

二、聚氨基酸 270

知识窗12-5 ε-聚赖氨酸 276

三、聚多糖 276

知识窗12-6 结冷胶 278

知识窗12-7 黄原胶 278

第十三章 微生物药物 280

第一节 抗生素 280

一、概论 280

二、β-内酰胺类抗生素 281

三、大环内酯类抗生素 284

第二节 维生素 288

一、概述 288

二、维生素C 289

三、维生素B12 290

四、维生素B2 291

五、原维生素A（β-胡萝卜素） 291

六、维生素H 292

七、原维生素D2（麦角甾醇） 292

八、维生素E（α-生育酚） 292

第三节 酶抑制剂 292

一、概述 292

二、β-内酰胺酶抑制剂 293

三、癌相关酶抑制剂 295

知识窗13-1 免疫调节剂 295

知识窗13-2 其他微生物药物 295

第十四章 微生物酶制剂 298

第一节 淀粉酶类发酵生产 298

一、α-淀粉酶 298

二、真菌α-淀粉酶 300

三、β-淀粉酶 300

四、葡萄糖淀粉酶 301

五、普鲁兰酶 301

第二节 蛋白酶类 302

一、酸性蛋白酶 302

二、中性蛋白酶 302

三、碱性蛋白酶 303

知识窗14-1 其他酶类 303

第三节 酶的提取及酶产品的剂型 303

一、酶制剂提取工艺 303

二、商品酶制剂的形式 307

三、酶制剂成品化技术 309

第十五章 生物能源 315

第一节 生物乙醇 315

一、概述 315

二、生产方法 315

三、展望 321

第二节 生物沼气 322

一、甲烷发酵 322

二、问题与发展前景 326

知识窗15-1 生物柴油 326

知识窗15-2 生物制氢 326

索引 328