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第一章 绪论 1

1.1 生物反应工程研究的目的 1

1.2 生物反应工程学科的形成与发展现状 3

1.3 生物反应工程的主要内容 4

1.3.1 生物反应动力学 4

1.3.2 生物反应器及其操作 5

1.3.3 生物反应过程的放大与缩小 5

1.4 生物反应工程的学习方法 6

复习题 7

参考文献 7

第二章 生物反应工程的工程学基础 8

2.1 单位与因次 8

2.2 流体的物理性质 9

2.3 物料与热量衡算 15

2.4 物系的平衡关系 16

2.5 速率的概念 17

2.6 经济核算及优化的概念 17

复习题 18

参考文献 18

第三章 酶促反应动力学 19

3.1 酶促反应动力学的生物学基础 19

3.1.1 酶的基本概念 20

3.1.2 酶的稳定性与应用特点 22

3.1.3 酶的固定化技术 22

3.2 均相酶促反应动力学 25

3.2.1 均相酶促反应动力学基础 25

3.2.2 单底物酶促反应动力学 27

3.3 固定化酶促反应动力学 42

3.3.1 固定化酶促反应动力学基础 43

3.3.2 固定化酶促反应中的过程分析 45

3.4 酶的失活动力学 51

3.4.1 未反应时酶的热失活动力学 51

3.4.2 反应中酶的热失活动力学 53

3.5 多底物酶促反应动力学 55

3.5.1 双底物酶促反应 55

3.5.2 多底物酶促反应 57

3.6 非水介质中的酶促反应 70

3.6.1 双液相酶促反应 70

3.6.2 超临界相态下的酶促反应 73

复习题 75

参考文献 78

第四章 微生物反应动力学 81

4.1 微生物的基本概念 81

4.1.1 微生物的分类与命名 81

4.1.2 微生物的化学组成 82

4.1.3 生长特性 83

4.1.4 微生物反应的特点 84

4.1.5 影响微生物反应的环境因素 85

4.2 微生物反应过程的物量和能量衡算 87

4.2.1 微生物反应过程的物量衡算 87

4.2.2 微生物反应过程的得率系数 90

4.2.3 微生物反应过程的能量衡算 94

4.3 微生物反应动力学 98

4.3.1 细胞生长速率 99

4.3.2 细胞生长的非结构模型 100

4.3.3 基质消耗动力学 105

4.3.4 代谢产物的生成动力学 108

4.3.5 细胞死亡动力学 110

复习题 113

参考文献 115

第五章 微生物反应器操作 116

5.1 分批式操作 118

5.1.1 生长曲线 118

5.1.2 状态方程式 120

5.1.3 反复分批式培养 122

5.2 流加式操作 124

5.2.1 无反馈控制的流加式操作 125

5.2.2 有反馈控制的流加式操作 127

5.3 连续式操作 129

5.3.1 恒化器法连续操作 130

5.3.2 恒浊器培养 140

5.3.3 固定化微生物细胞的连续培养 140

5.3.4 连续培养中的杂菌污染与菌种变异 141

5.4 其他培养与操作方法 142

5.4.1 生物反应与分离耦合操作 142

5.4.2 基因工程菌的高密度培养 147

5.4.3 界面微生物培养 151

5.4.4 微生物的双液相发酵 155

5.4.5 加压下的微生物培养 158

复习题 160

参考文献 162

第六章 动植物细胞培养 165

6.1 动物细胞培养 165

6.1.1 动物细胞培养的特性 165

6.1.2 动物细胞生长模型 168

6.1.3 动物细胞培养方法 169

6.1.4 动物细胞培养的应用 171

6.2 植物细胞培养 172

6.2.1 植物细胞培养的特性 172

6.2.2 植物细胞生长模型 174

6.2.3 植物细胞培养方法 177

6.2.4 植物细胞培养的应用 180

复习题 181

参考文献 182

第七章 生物反应器中的传质过程 184

7.1 生物反应体系的流变学特性 184

7.1.1 流体的流变学特性 185

7.1.2 微生物培养液的流变学特性 186

7.2 流体力学分析方法 187

7.3 生物反应器中的传递过程 188

7.3.1 氧传递理论概述 189

7.3.2 细胞膜内的传质过程 191

7.4 体积传质系数的测定及其影响因素 192

7.4.1 体积传质系数的测定 192

7.4.2 影响kLa的因素 194

7.5 发酵系统中的氧传递 202

7.5.1 氧传递的并联模型 203

7.5.2 发酵系统中的氧衡算——串联模型 203

7.5.3 菌丝团（菌丝球）中氧的传递模型 204

7.6 溶氧方程与溶氧速率的调节 206

7.6.1 溶氧方程 206

7.6.2 单位溶解氧功耗 207

7.6.3 溶氧速率的调节 207

复习题 208

参考文献 209

第八章 生物反应器 210

8.1 生物反应器设计基础 210

8.1.1 生物反应器设计的特点与生物学基础 210

8.1.2 生物反应器中的混合 213

8.1.3 生物反应器中的传热 213

8.2 酶反应器 215

8.2.1 酶反应器及其操作参数 215

8.2.2 理想的酶反应器 218

8.2.3 CSTR型与CPFR型反应器性能的比较 220

8.3 通风发酵设备 226

8.3.1 通用式发酵罐 226

8.3.2 气升式和鼓泡式反应器 235

8.3.3 通风固态发酵设备 239

8.4 微藻培养光生物反应器 239

8.4.1 开放式培养系统 239

8.4.2 封闭式光生物反应器 241

8.4.3 光生物反应器光照系统与传递现象 243

8.5 生物反应器的比拟放大 245

8.5.1 生物反应器放大的目的及方法 245

8.5.2 通用式发酵罐的放大实例 247

复习题 249

参考文献 251

第九章 生物反应工程进展 252

9.1 质粒复制与表达的动力学 252

9.2 代谢工程 257

9.2.1 基本概念 257

9.2.2 代谢工程原理及理论基础 258

9.2.3 代谢通量分析 261

9.2.4 代谢控制分析 262

9.2.5 后基因组时代的代谢工程 263

9.3 系统生物学 264

9.3.1 系统生物学的研究框架 265

9.3.2 系统生物学的研究平台 266

9.3.3 网络相关系统生物学模型 269

9.4 合成生物学 273

9.4.1 合成生物学概念 273

9.4.2 合成生物学的研究内容 274

9.4.3 合成生物学的应用 277

复习题 279

参考文献 279

复习题答案 282

主要符号一览表 297

主要名词汇总 300