发酵工程原理PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

发酵工程原理PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

1绪论1

1.1发酵工程的历史与发展1

1.1.1发酵现象及人类早期的应用1

1.1.2现代发酵工程的产生与发展1

1.2发酵工程对人类社会发展的意义3

1.2.1从传统生物技术到现代生物技术产品3

1.2.2从食品、医药向能源、环境、生物基化学品领域拓展4

1.2.3从碳氢化合物经济到碳水化合物经济4

1.2.4生物经济的形成与发展5

1.2.5发酵行业的环境污染与节能减排5

1.3发酵工程的生物学与工程学基础6

1.4发酵工程课程的学习内容与要求8

1.4.1发酵工程发展的前瞻性8

1.4.2发酵工程学习的实践性9

1.4.3发酵工程的学科交叉性9

2菌种来源与种子培养12

2.1用于工业生产菌种的要求和特点12

2.1.1与抗生素生产有关的微生物13

2.1.2与氨基酸生产有关的微生物14

2.1.3与酶制剂生产有关的微生物16

2.1.4常用的表达系统18

2.2土壤中目的微生物的筛选19

2.2.1土壤采样的一般原则19

2.2.2土样中微生物的富集20

2.2.3目标微生物的挑选22

2.2.4目标生物材料筛选的研究进展22

2.3菌种改造23

2.3.1自然选育23

2.3.2诱变育种24

2.3.3基因的定向进化28

2.4种子的扩大培养29

2.4.1种子制备的流程30

2.4.2实验室阶段的技术概要31

2.4.3生产车间阶段的技术概要32

3发酵培养基36

3.1培养基的类型及功能36

3.1.1按纯度划分36

3.1.2按状态划分37

3.1.3按用途划分37

3.2发酵培养基的成分及来源38

3.2.1碳源39

3.2.2氮源40

3.2.3无机盐及微量元素43

3.2.4水44

3.2.5生长因子、前体、产物促进剂和抑制剂45

3.3培养基的设计及优化47

3.3.1培养基成分选择的原则47

3.3.2培养基成分的确定及优化50

3.3.3培养基设计与优化的层次57

3.3.4培养基设计时注意的一些相关问题58

4发酵过程的基本工艺与控制61

4.1发酵过程操作的分类61

4.1.1分批发酵61

4.1.2补料分批培养62

4.1.3半连续培养63

4.1.4连续培养63

4.2发酵过程的中间分析63

4.2.1发酵过程主要参数63

4.2.2产物量的测定66

4.3发酵过程基质代谢及控制66

4.3.1基质浓度的变化67

4.3.2发酵控制与中间补料68

4.3.3发酵终点的判断75

4.4发酵过程的pH控制76

4.4.1发酵过程pH变化的原因76

4.4.2 pH对发酵的影响77

4.4.3 pH的控制77

4.4.4不同pH调节方法的影响78

4.4.5基于pH变化与代谢调控的发酵过程优化79

4.5温度变化及其控制79

4.5.1微生物生长与温度79

4.5.2微生物与温度相关性的原理79

4.5.3温度对发酵的影响与控制80

4.5.4发酵热及其发酵过程温度变化83

4.6发酵过程中的搅拌及其作用85

4.6.1搅拌桨形式对发酵的影响86

4.6.2搅拌剪切力的影响87

4.6.3不同搅拌桨及转速的选择88

4.7发酵过程泡沫的形成与控制89

4.7.1泡沫形成的基本机制89

4.7.2起泡对发酵的影响91

4.7.3泡沫的物理化学性质91

4.7.4影响泡沫稳定性的因素93

4.7.5消泡剂95

4.8染菌的防治99

4.8.1染菌的影响99

4.8.2染菌的原因101

4.8.3无菌状况的检测103

4.8.4染菌的防止104

4.8.5染噬菌体的防治108

5好氧与厌氧发酵112

5.1微生物对氧的需求112

5.1.1氧与微生物生长112

5.1.2氧与菌团（球）的形成113

5.1.3氧在微生物中的功能114

5.2反应器中氧的平衡、传递与调节114

5.2.1氧的平衡与传递114

5.2.2溶氧的调节116

5.3溶氧、摄氧率和KLa的测定及影响KLa的因素117

5.3.1溶氧的测定117

5.3.2临界氧与摄氧率117

5.3.3KLa的测定118

5.3.4影响KLa的因素120

5.4发酵过程中氧浓度的变化及其对产物合成的影响123

5.4.1初级（或中间）代谢产物合成123

5.4.2酶的生产124

5.4.3抗生素生物合成124

5.5厌氧发酵125

5.5.1厌氧发酵原理125

5.5.2沼气的生产125

5.5.3纤维素降解125

5.5.4厌氧消化127

5.5.5乙醇发酵127

5.5.6乳酸发酵131

6经典发酵过程动力学与反应器基础138

6.1微生物生长和反应过程138

6.1.1微生物生长模型138

6.1.2反应过程研究141

6.2发酵过程的化学计量学和热力学研究144

6.2.1发酵过程的化学计量学144

6.2.2发酵过程的热力学研究145

6.3微生物反应工程与优化148

6.3.1搅拌与通气148

6.3.2过程控制与优化149

6.3.3补料-分批抗生素发酵的动态优化控制的例子150

6.3.4补料-分批培养中生产经济上的优化152

6.4反应器研究与操作152

6.4.1摇瓶生物反应器152

6.4.2实验室小型生物反应器153

6.4.3生物反应器的类型154

7发酵过程优化与多尺度参数相关分析原理161

7.1发酵过程优化与放大研究概述161

7.1.1操作变量及其优化的局限性161

7.1.2状态变量162

7.1.3发酵过程参数检测与控制概述164

7.2多尺度微生物过程研究168

7.2.1生物技术发展与发酵过程优化168

7.2.2生物过程的多尺度研究方法的提出与原理168

7.2.3跨尺度测量与分析170

7.2.4数据驱动型的可视化方法172

7.3发酵过程参数相关分析原理172

7.3.1发酵过程的理化相关173

7.3.2发酵过程的生物相关173

7.4发酵过程多尺度优化应用实例179

7.4.1细胞代谢特性中之碳、氮源的自适应调控——以基因工程毕赤酵母表达活性蛋白为例179

7.4.2反应器流场特性与细胞生理代谢特性的相关——以阿维菌素发酵过程相关分析为例181

7.4.3反应器流场特性引起的基质利用特性变化——以头孢菌素C发酵优化为例184

7.4.4初级代谢产物发酵过程优化敏感参数的获得——以谷氨酸、柠檬酸发酵过程优化为例186

7.4.5厌氧或微耗氧发酵过程的调控与优化189

7.4.6维生素B12耗氧发酵过程中氧调控现象的发现191

7.4.7以OUR为跨尺度因子的多尺度发酵过程优化——鸟苷工业发酵优化案例194

7.4.8基于细胞生理代谢特性和反应器流场特性相结合的发酵过程放大研究——以红霉素发酵过程放大为例197

8流场特性与生理特性研究相结合的发酵过程放大202

8.1概述202

8.2搅拌生物反应器内的流场特性203

8.2.1搅拌生物反应器内流场的基本特点203

8.2.2搅拌生物反应器内流场的测定技术206

8.2.3生物反应器内流场的计算流体力学模拟209

8.3结合微生物生理特性与反应器流场特性研究的发酵过程优化与放大实例213

8.3.1 60m3灰黄霉素搅拌发酵罐优化213

8.3.2 160 m3头孢菌素C发酵罐优化215

8.3.3 372 m3红霉素搅拌发酵罐优化217

9微生物发酵代谢流分析221

9.1概述221

9.2基于计量学的代谢流分析221

9.2.1计量学模型222

9.2.2实际代谢流的估算223

9.2.3理想代谢流的预测——流平衡分析223

9.2.4应用案例——鸟苷发酵过程中代谢流迁移的研究224

9.3基于13C同位素的代谢流分析231

9.3.1基本原理231

9.3.2标记底物的选择231

9.3.3标记实验的实施232

9.3.4标记信息的检测234

9.3.5数据模型化处理235

9.3.6应用案例——维生素B12发酵过程中甜菜碱利用机制的研究235

10用于发酵工程研究的装置技术240

10.1高通量筛选240

10.1.1概述240

10.1.2高通量筛选的目标与基本原理241

10.1.3高通量筛选技术与装备241

10.1.4高通量筛选技术的应用举例245

10.2恒化器装置及原理246

10.2.1基本原理246

10.2.2基本系统组成247

10.2.3系统操作与应用249

10.3.基于代谢流分析的发酵研究装置250

10.3.1概述250

10.3.2用于研究的实验装置251

10.3.3传感器与测量系统253

10.3.4数据采集与分析262

10.3.5应用263

10.4基于生物信息处理的计算机网络系统与应用265

10.4.1概述与系统原理265

10.4.2系统网络架构266

10.4.3基于工业以太网的发酵过程信息处理系统270

11系统生物技术在发酵工程中的应用273

11.1概述273

11.2系统生物技术的基本原理273

11.2.1组学技术274

11.2.2数据分析与计算模拟278

11.3系统生物技术在发酵工程中的应用281

11.3.1通过系统生物技术改善工业菌种表型281

11.3.2系统生物技术应用于发酵过程优化283

11.4结论与展望295

11.4.1发酵过程的系统生物学研究295

11.4.2发酵工程不同研究阶段的过程特征与研究框架296

11.4.3合成生物学的形成与发酵工程297