生物催化工藝學(xué)

目  錄1 緒論1 11 生物催化的基本概念1  111 生物催化與生物催化工藝學(xué)1  112 生物催化的產(chǎn)生與發(fā)展3  113 生物催化研究的重要意義7 12 生物催化的主要內(nèi)容8  121 生物催化的主要方式8  122 生物催化反應(yīng)的特點(diǎn)9  123 生物催化研究的主要內(nèi)容12  124 生物催化的應(yīng)用12 13 生物催化發(fā)展趨勢(shì)15  131 生物催化的研究動(dòng)態(tài)15  132 生物催化的發(fā)展趨勢(shì)與前景18  133 我國(guó)生物催化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展策略與建議20 參考文獻(xiàn)23基 礎(chǔ) 篇2 微生物學(xué)基礎(chǔ)27 21 生物催化劑與微生物27  211 生物催化劑27  212 微生物是生物催化劑的寶庫27 22 微生物的形態(tài)與分類27  221 微生物的基本特點(diǎn)27  222 微生物的分類與命名29  223 常用的工業(yè)微生物30 23 微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)及功能34  231 原核生物和真核生物34  232 核糖體36  233 生物膜與蛋白質(zhì)的運(yùn)輸37 24 微生物的遺傳和變異38  241 遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)38  242 遺傳信息的傳遞和基因表達(dá)41  243 微生物的變異41 25 代謝工程與微生物代謝的調(diào)控42  251 微生物代謝調(diào)控的基本特點(diǎn)42  252 酶活性的調(diào)控43  253 酶合成的調(diào)控46  254 微生物代謝調(diào)控的模式50  255 代謝的人工調(diào)控53  256 代謝工程55 26 微生物的生長(zhǎng)與環(huán)境條件56  261 微生物的營(yíng)養(yǎng)56  262 微生物的培養(yǎng)方法59  263 環(huán)境條件對(duì)微生物生長(zhǎng)和代謝的影響60  264 極端環(huán)境與極端微生物61 參考文獻(xiàn)63
3 應(yīng)用酶學(xué)基礎(chǔ)65 31 酶的基本概念65  311 酶是生物催化劑65  312 酶的化學(xué)本質(zhì)68  313 酶的分類和命名69 32 酶的結(jié)構(gòu)與功能72  321 酶蛋白的結(jié)構(gòu)72  322 酶的活性中心77  323 酶催化反應(yīng)機(jī)制78 33 酶動(dòng)力學(xué)和抑制作用84  331 單底物酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)85  332 多底物酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)91  333 影響酶反應(yīng)速率的因素93  334 酶的抑制95 34 生物催化用酶98  341 對(duì)酶的認(rèn)識(shí)98  342 酶作為生物催化劑的優(yōu)點(diǎn)99  343 酶作為生物催化劑的缺點(diǎn)101 參考文獻(xiàn)102
4 手性化學(xué)基礎(chǔ)103 41 手性概念的提出103 42 手性的意義105  421 對(duì)映體的不同作用行為105  422 單一對(duì)映體手性化合物的重要意義106 43 有機(jī)分子的三維結(jié)構(gòu)與手性106  431 異構(gòu)體106  432 立體異構(gòu)108  433 手性與光學(xué)活性112  434 手性與不對(duì)稱性115 44 構(gòu)型的聯(lián)系和測(cè)定117  441 構(gòu)型的聯(lián)系117  442 構(gòu)型的測(cè)定119 45 對(duì)映體組成的測(cè)定122  451 比旋光度的測(cè)量122  452 對(duì)映體過量123  453 手性色譜法123  454 核磁共振光譜(NMR)法124 46 生物催化的手性化學(xué)125  461 生物催化反應(yīng)的選擇性125  462 對(duì)映選擇率E126 參考文獻(xiàn)128
5 生物有機(jī)化學(xué)與生物催化129 51 概述129  511 生物有機(jī)化學(xué)的發(fā)展129  512 生物有機(jī)化學(xué)的主要研究方向及內(nèi)容131 52 生物體內(nèi)的有機(jī)化學(xué)132  521 生物有機(jī)化學(xué)中的立體效應(yīng)133  522 生物體內(nèi)發(fā)生的基本有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型135 53 生物催化的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)137  531 生物催化反應(yīng)與有機(jī)化學(xué)合成137  532 生物催化的水解反應(yīng)138  533 生物催化的氧化還原反應(yīng)140  534 生物催化的縮合反應(yīng)141  535 生物催化的加成反應(yīng)142  536 生物催化的鹵化和脫鹵反應(yīng)143  537 生物催化的胺化反應(yīng)143  538 生物催化的酯化反應(yīng)144  539 生物催化的降解反應(yīng)144 參考文獻(xiàn)145
6 生物催化劑的來源與篩選146 61 概述146  611 生物催化劑的概念146  612 生物催化劑來源與多樣性146  613 生物催化劑的尋找和發(fā)現(xiàn)149 62 微生物酶篩選的策略150  621 常規(guī)生物催化劑篩選的一般策略150  622 從極端微生物中篩選極端酶的策略156  623 未培養(yǎng)生物催化劑的發(fā)現(xiàn)策略158 63 微生物和酶的一般篩選方法159  631 從自然界發(fā)現(xiàn)產(chǎn)酶微生物159  632 生物催化劑的高效篩選163 64 優(yōu)良菌種選育166  641 自然選育167  642 誘變選育167 65 從生境中微生物基因組DNA篩選酶的方法171  651 從土壤和水樣中提取DNA 171  652 土壤微生物DNA文庫的構(gòu)建172 參考文獻(xiàn)173
7 生物催化劑的修飾與改造175 71 生物催化劑的化學(xué)修飾176  711 酶蛋白修飾的目的177  712 酶蛋白修飾的方法177  713 酶蛋白修飾的局限性180 72 生物催化劑的有理設(shè)計(jì)改造181  721 生物催化劑的有理設(shè)計(jì)工具與方法181  722 有理設(shè)計(jì)應(yīng)用的成功例子183  723 有理設(shè)計(jì)的局限性與展望185 73 生物催化劑的定向進(jìn)化185  731 酶的定向進(jìn)化的產(chǎn)生及定義185  732 定向進(jìn)化方法188  733 定向進(jìn)化應(yīng)用的成功例子192  734 定向進(jìn)化的發(fā)展概況196 74 目的物的檢驗(yàn)方法：篩選和選擇197  741 篩選198  742 選擇199 75 生物催化劑改造的研究概況與展望200  751 生物催化劑改造的研究概況200  752 生物催化劑的組合改造201  753 生物催化劑改造的展望201 參考文獻(xiàn)203
8 生物催化劑的發(fā)酵生產(chǎn)205 81 微生物產(chǎn)酶菌種205  811 對(duì)產(chǎn)酶微生物菌種的要求205  812 常用的產(chǎn)酶微生物206  813 產(chǎn)酶菌種的保藏207  814 產(chǎn)酶菌種的退化208 82 產(chǎn)酶培養(yǎng)基209  821 微生物發(fā)酵與產(chǎn)酶原料210  822 培養(yǎng)基配制與滅菌213 83 種子培養(yǎng)與發(fā)酵產(chǎn)酶218  831 產(chǎn)酶發(fā)酵工藝流程218  832 產(chǎn)酶發(fā)酵方法218  833 種子擴(kuò)大培養(yǎng)219  834 無菌操作的接種技術(shù)220 84 微生物生長(zhǎng)與發(fā)酵產(chǎn)酶動(dòng)力學(xué)221  841 微生物的生長(zhǎng)繁殖規(guī)律221  842 發(fā)酵產(chǎn)酶的模式222  843 細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)223  844 產(chǎn)酶動(dòng)力學(xué)223 85 發(fā)酵條件對(duì)產(chǎn)酶的影響224  851 溫度224  852 pH值225  853 溶解氧(供氧)225  854 攪拌226  855 泡沫226  856 濕度226 86 發(fā)酵染菌和防治227  861 雜菌污染的途徑227  862 雜菌污染的原因及防止措施227  863 噬菌體的危害和防止措施228 87 工業(yè)用生物催化劑與酶制劑229  871 工業(yè)用生物催化劑的要求229  872 商品酶的劑型229 參考文獻(xiàn)230
9 酶的純化與表征231 91 酶或蛋白質(zhì)的分析與檢測(cè)232  911 純度的標(biāo)準(zhǔn)232  912 酶活的測(cè)定232  913 蛋白質(zhì)的測(cè)定232  914 蛋白質(zhì)的化學(xué)分析234 92 酶的分離和純化235  921 分離純化概述235  922 酶的提取236  923 分離純化方法240  924 結(jié)晶253  925 選擇性變性純化254 93 酶的穩(wěn)定性254  931 純化過程中的穩(wěn)定性254  932 酶的保存255  933 酶的修飾對(duì)穩(wěn)定性的作用256 94 分離純化過程設(shè)計(jì)策略257  941 材料的選擇257  942 預(yù)處理257  943 酶性質(zhì)的初步研究258  944 制定酶的純化步驟258  945 提取、分離和純化方法評(píng)價(jià)260 參考文獻(xiàn)260
10 非水相生物催化262 101 引言262 102 典型的生物催化介質(zhì)系統(tǒng)265  1021 單一的水或緩沖溶液系統(tǒng)265  1022 水-有機(jī)溶劑單相系統(tǒng)266  1023 水-有機(jī)溶劑兩相系統(tǒng)266  1024 含有表面活性劑的乳液或微乳液系統(tǒng)267  1025 微水有機(jī)溶劑單相系統(tǒng)268  1026 超臨界流體系統(tǒng)268  1027 離子液體介質(zhì)系統(tǒng)269  1028 無溶劑或少溶劑反應(yīng)系統(tǒng)270 103 非水溶劑的影響及其選擇原則270  1031 非水溶劑對(duì)酶選擇性的影響271  1032 非水溶劑對(duì)酶穩(wěn)定性的影響271  1033 非水溶劑的選擇原則272 104 水活度的影響及其控制方法273  1041 酶的柔性與“必需水”273  1042 水活度與酶的活性274  1043 水活度緩沖體系275 105 添加劑對(duì)非水相生物催化反應(yīng)的影響276  1051 無機(jī)鹽類添加劑276  1052 有機(jī)助溶劑277  1053 多醇類添加劑277  1054 表面活性劑277 106 非水介質(zhì)中酶的活化方法279  1061 有機(jī)溶劑中酶的活力為何不如水相中高279  1062 如何提高有機(jī)相酶的催化活力281 107 非水相生物催化的主要特征283  1071 酶在有機(jī)溶劑中的催化活性283  1072 酶在有機(jī)溶劑中的穩(wěn)定性283  1073 溶劑對(duì)酶選擇性的調(diào)控作用284  1074 非水相酶催化的其他特征285 108 非水相生物催化的典型反應(yīng)286  1081 酯合成反應(yīng)287  1082 酰胺化反應(yīng)292  1083 多肽合成反應(yīng)293  1084 氧化還原反應(yīng)294 參考文獻(xiàn)296
11 固定化生物催化劑299 111 固定化生物催化劑概述299  1111 固定化生物催化劑的定義299  1112 固定化生物催化劑的研究歷史與發(fā)展300  1113 固定化生物催化劑的優(yōu)缺點(diǎn)301 112 固定化生物催化劑制備方法302  1121 固定化生物催化劑的制備原則302  1122 固定化方法303  1123 各種固定化方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較310 113 固定化生物催化劑的性質(zhì)311  1131 固定化生物催化劑的特征參數(shù)311  1132 固定化后催化活性的變化312  1133 固定化對(duì)生物催化劑穩(wěn)定性的影響312  1134 固定化對(duì)生物催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響314 114 評(píng)價(jià)固定化生物催化劑的指標(biāo)及其測(cè)定317  1141 固定化生物催化劑的活力及其測(cè)定317  1142 偶聯(lián)率及相對(duì)活力的測(cè)定318  1143 固定化生物催化劑的半衰期318  1144 單位產(chǎn)品的生物催化劑消耗318 115 固定化生物催化劑的應(yīng)用319  1151 固定化生物催化劑的應(yīng)用319  1152 固定化生物催化劑應(yīng)用的幾個(gè)例子319 116 固定化技術(shù)研究新進(jìn)展321  1161 共固定化技術(shù)321  1162 酶的定向固定化技術(shù)322  1163 交聯(lián)酶晶體323  1164 脂質(zhì)體包埋325 參考文獻(xiàn)326
12 生物催化反應(yīng)器327 121 生物催化反應(yīng)器概述327  1211 生物催化反應(yīng)器的基本概念327  1212 生物反應(yīng)器的特點(diǎn)328  1213 生物反應(yīng)器的分類328  1214 生物反應(yīng)器的研究?jī)?nèi)容和發(fā)展趨勢(shì)330 122 生物反應(yīng)器工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)331  1221 生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)的生物學(xué)基礎(chǔ)331  1222 生物反應(yīng)器中的混合與傳熱332  1223 理想的生物反應(yīng)器模型334 123 幾種主要的生物反應(yīng)器介紹338  1231 機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器338  1232 鼓泡式生物反應(yīng)器和氣升式生物反應(yīng)器347  1233 自吸式生物反應(yīng)器350  1234 厭氧生物反應(yīng)器350  1235 固態(tài)發(fā)酵用生物反應(yīng)器353  1236 固定床、流化床生物反應(yīng)器354  1237 膜生物反應(yīng)器 356 124 生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與放大359  1241 生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)359  1242 生物反應(yīng)器的放大368 參考文獻(xiàn)376應(yīng) 用 篇13 酶法制備L-氨基酸381 131 L-氨基酸的研究應(yīng)用概況381  1311 L-氨基酸的主要用途381  1312 L-氨基酸的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展382 132 L-苯丙氨酸的酶法制備383  1321 L-苯丙氨酸的性質(zhì)用途383  1322 L-苯丙氨酸的酶法制備路線383 133 苯丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶法制備L-苯丙氨酸384  1331 苯丙酮酸的制備方法384  1332 轉(zhuǎn)氨酶的產(chǎn)酶發(fā)酵工藝385  1333 L-苯丙氨酸的分離提取工藝387  1334 L-苯丙氨酸的分析檢驗(yàn)方法和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)389 134 L-丙氨酸的酶法制備389  1341 L-丙氨酸的性質(zhì)與應(yīng)用389  1342 L-丙氨酸的酶法制備路線390  1343 L-天冬氨酸酶法脫羧制備L-丙氨酸391  1344 L-丙氨酸的分離提取工藝402  1345 L-丙氨酸的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和分析檢驗(yàn)402 參考文獻(xiàn)403
14 酶法制備D-氨基酸405 141 D-氨基酸概述405  1411 D-氨基酸的性質(zhì)405  1412 D-氨基酸的應(yīng)用407 142 D-氨基酸的制備方法及其進(jìn)展411  1421 酶催化拆分法411  1422 酶法轉(zhuǎn)化法413 143 海因酶法制備D-氨基酸415  1431 海因酶簡(jiǎn)介415  1432 海因酶法制備D-氨基酸的工藝路線416 144 海因酶法制備D-苯丙氨酸416  1441 D-苯丙氨酸的用途416  1442 前體化合物--芐基海因的制備工藝418  1443 海因酶的發(fā)酵產(chǎn)酶工藝419  1444 酶法轉(zhuǎn)化工藝420  1445 D-苯丙氨酸的分離提取工藝422  1446 D-苯丙氨酸的分析檢驗(yàn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)422  1447 其他D-氨基酸的酶法制備工藝423 參考文獻(xiàn)424
15 固定化細(xì)胞方法生產(chǎn)L-蘋果酸與L(+)酒石酸427 151 固定化細(xì)胞方法生產(chǎn)L-蘋果酸427  1511 概述427  1512 固定化細(xì)胞方法生產(chǎn)L-蘋果酸的技術(shù)路線431  1513 產(chǎn)L-蘋果酸的微生物及菌種選育431  1514 產(chǎn)酶發(fā)酵工藝433  1515 固定化細(xì)胞轉(zhuǎn)化工藝435  1516 L-蘋果酸的提取和精制441  1517 半成品化驗(yàn)和成品檢驗(yàn)443  1518 L-蘋果酸的生理功能與用途446 152 固定化細(xì)胞方法生產(chǎn)L(+)-酒石酸449  1521 概述449  1522 固定化細(xì)胞生產(chǎn)L(+)-酒石酸的技術(shù)路線452  1523 產(chǎn)L(+)-酒石酸的微生物及菌種選育452  1524 產(chǎn)酶發(fā)酵工藝454  1525 固定化細(xì)胞轉(zhuǎn)化工藝456  1526 L(+)-酒石酸的提取459  1527 半成品化驗(yàn)和成品檢驗(yàn)460  1528 L(+)-酒石酸的用途462 參考文獻(xiàn)463
16 生物催化法制備手性2-芳基丙酸466 161 2-芳基丙酸概述466  1611 2-芳基丙酸類非甾體抗炎藥466  1612 酶法拆分工藝468  1613 其他合成方法474 162 萘普生482