生物工藝學(xué)

1 緒論1
1．1 生物工藝學(xué)及其研究內(nèi)容1
1．1．1 生物工藝學(xué)定義1
1．1．2 生物技術(shù)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系1
1．1．3 生物工藝學(xué)的特點(diǎn)1
1．1．4 生物反應(yīng)的一般過程2
1．1．5 生物工藝學(xué)的研究內(nèi)容3
1．2 生物技術(shù)發(fā)展簡史4
1．2．1 傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)制造技術(shù)——天然發(fā)酵階段4
1．2．2 純種培養(yǎng)技術(shù)的成功——初級代謝產(chǎn)物生產(chǎn)階段4
1．2．3 攪拌技術(shù)的成熟——好氧培養(yǎng)階段4
1．2．4 基因重組技術(shù)的成熟——現(xiàn)代生物技術(shù)階段5
1．3 生物技術(shù)應(yīng)用5
1．3．1 農(nóng)業(yè)5
1．3．2 食品工業(yè)6
1．3．3 醫(yī)藥工業(yè)6
1．3．4 化學(xué)冶金工業(yè)6
1．3．5 能源工業(yè)7
1．3．6 環(huán)境保護(hù)7
2 工業(yè)微生物菌種選育、制備與保藏8
2．1 工業(yè)生產(chǎn)常用微生物菌種及特性8
2．1．1 細(xì)菌8
2．1．2 放線菌9
2．1．3 酵母菌10
2．1．4 霉菌11
2．2 工業(yè)微生物菌種選育13
2．2．1 自然育種13
2．2．2 誘變育種15
2．2．3 雜交育種17
2．2．4 基因工程育種20
2．3 工業(yè)微生物菌種制備23
2．3．1 優(yōu)良種子應(yīng)具備的條件24
2．3．2 種子制備的過程24
2．3．3 種子質(zhì)量的控制25
2．4 工業(yè)微生物菌種復(fù)壯與保藏29
2．4．1 工業(yè)微生物菌種復(fù)壯29
2．4．2 工業(yè)微生物菌種保藏30
3 工業(yè)培養(yǎng)基及其設(shè)計32
3．1 工業(yè)培養(yǎng)基的基本要求32
3．2 工業(yè)培養(yǎng)基的成分及來源32
3．2．1 碳源32
3．2．2 能源33
3．2．3 氮源33
3．2．4 無機(jī)鹽及微量元素33
3．2．5 生長調(diào)節(jié)物質(zhì)34
3．2．6 水35
3．3 培養(yǎng)基類型35
3．3．1 制備培養(yǎng)基的基本原則35
3．3．2 培養(yǎng)基的種類及其應(yīng)用37
3．4 培養(yǎng)基的設(shè)計原理與優(yōu)化方法40
3．4．1 培養(yǎng)基的設(shè)計原理40
3．4．2 培養(yǎng)基的優(yōu)化方法42
4 生物工藝過程中的無菌技術(shù)44
4．1 生物反應(yīng)過程中無菌的要求44
4．2 工業(yè)常用無菌技術(shù)44
4．2．1 干熱滅菌44
4．2．2 濕熱滅菌44
4．2．3 射線滅菌45
4．2．4 化學(xué)藥劑滅菌45
4．2．5 過濾除菌45
4．3 培養(yǎng)基滅菌45
4．3．1 濕熱滅菌原理45
4．3．2 分批滅菌49
4．3．3 連續(xù)滅菌52
4．4 空氣除菌54
4．4．1 空氣除菌方法54
4．4．2 空氣除菌流程55
4．5 設(shè)備及管道滅菌58
5 生物反應(yīng)動力學(xué)59
5．1 生物反應(yīng)動力學(xué)概述59
5．1．1 菌體生長速率60
5．1．2 基質(zhì)消耗速率61
5．1．3 代謝產(chǎn)物的生成速率62
5．2 生物反應(yīng)過程的質(zhì)量平衡和能量平衡64
5．2．1 質(zhì)量平衡64
5．2．2 能量平衡65
5．3 微生物發(fā)酵動力學(xué)65
5．3．1 分批發(fā)酵66
5．3．2 連續(xù)發(fā)酵68
5．3．3 分批補(bǔ)料發(fā)酵70
6 發(fā)酵過程原理75
6．1 發(fā)酵方式75
6．1．1 分批發(fā)酵75
6．1．2 連續(xù)發(fā)酵77
6．1．3 分批補(bǔ)料發(fā)酵78
6．1．4 細(xì)胞的高密度發(fā)酵78
6．2 發(fā)酵過程的影響因素80
6．2．1 種子質(zhì)量80
6．2．2 培養(yǎng)基81
6．2．3 滅菌情況82
6．2．4 溫度83
6．2．5 pH85
6．2．6 氧的供給89
6．2．7 二氧化碳和呼吸商97
6．2．8 基質(zhì)濃度、補(bǔ)料對發(fā)酵的影響99
6．2．9 泡沫的形成及其對發(fā)酵的影響101
6．3 雜菌及噬菌體感染104
6．3．1 雜菌感染對發(fā)酵的影響及其防治104
6．3．2 噬菌體感染對發(fā)酵的影響及其防治106
6．4 發(fā)酵終點(diǎn)的判斷106
7 生物反應(yīng)器及生物工藝過程放大108
7．1 生物反應(yīng)器108
7．1．1 生物反應(yīng)器的分類108
7．1．2 深層液態(tài)反應(yīng)器109
7．1．3 固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器111
7．2 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究112
7．2．1 實(shí)驗(yàn)室的生物反應(yīng)器112
7．2．2 搖瓶試驗(yàn)113
7．2．3 實(shí)驗(yàn)室研究和試驗(yàn)設(shè)計方法114
7．3 生物工藝過程放大115
7．3．1 實(shí)驗(yàn)室搖瓶與發(fā)酵罐培養(yǎng)的差異115
7．3．2 發(fā)酵罐規(guī)模改變的影響116
7．3．3 生物工藝過程放大的方法117
8 生物反應(yīng)過程參數(shù)檢測與控制120
8．1 生物反應(yīng)過程參數(shù)120
8．2 生物反應(yīng)過程參數(shù)檢測122
8．2．1 直接狀態(tài)參數(shù)檢測124
8．2．2 間接狀態(tài)參數(shù)檢測124
8．3 生物反應(yīng)過程的自動控制126
8．3．1 基本自動控制系統(tǒng)126
8．3．2 發(fā)酵自控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)129
8．3．3 先進(jìn)控制理論在發(fā)酵過程控制中的應(yīng)用130
9 生物產(chǎn)品分離及純化技術(shù)132
9．1 概述132
9．1．1 生物分離過程的特點(diǎn)132
9．1．2 生物物質(zhì)分離的一般步驟132
9．2 發(fā)酵液的預(yù)處理133
9．2．1 加熱134
9．2．2 凝聚和絮凝134
9．2．3 調(diào)節(jié)pH135
9．2．4 加入無機(jī)鹽類135
9．2．5 加入助濾劑135
9．3 生物物質(zhì)固液分離技術(shù)136
9．3．1 發(fā)酵液的過濾分離136
9．3．2 發(fā)酵液的離心分離137
9．4 微生物細(xì)胞的破碎與分離140
9．4．1 機(jī)械法140
9．4．2 非機(jī)械法141
9．5 生物物質(zhì)的分離與提取141
9．5．1 沉淀法141
9．5．2 吸附法142
9．5．3 離子交換法144
9．5．4 萃取法147
9．6 生物物質(zhì)純化與精制技術(shù)154
9．6．1 色譜分離154
9．6．2 膜分離技術(shù)157
9．6．3 結(jié)晶技術(shù)160
9．6．4 生物產(chǎn)品的干燥162
10 生物產(chǎn)品工藝學(xué)及應(yīng)用165
10．1 白酒生產(chǎn)工藝技術(shù)165
10．1．1 白酒及其分類165
10．1．2 白酒生產(chǎn)主要原輔料166
10．1．3 白酒生產(chǎn)中主要微生物167
10．1．4 白酒生產(chǎn)工藝168
10．1．5 白酒生產(chǎn)中的新技術(shù)182
10．2 啤酒生產(chǎn)工藝技術(shù)184
10．2．1 概述184
10．2．2 啤酒生產(chǎn)原輔料184
10．2．3 啤酒生產(chǎn)工藝186
10．2．4 啤酒生產(chǎn)中的新技術(shù)192
10．3 有機(jī)酸生產(chǎn)工藝技術(shù)193
10．3．1 檸檬酸生產(chǎn)工藝193
10．3．2 其他有機(jī)酸生產(chǎn)工藝195
10．4 抗生素生產(chǎn)工藝技術(shù)199
10．4．1 概述199
10．4．2 抗生素生產(chǎn)工藝過程202
10．5 生物質(zhì)能源利用207
10．5．1 概述207
10．5．2 燃料乙醇210
10．5．3 生物柴油210
10．6 廢水處理211
10．6．1 概述211
10．6．2 活性污泥法212
10．6．3 好氧生物膜法215
10．6．4 厭氧消化——甲烷發(fā)酵216
10．6．5 光合細(xì)菌處理高濃度有機(jī)廢水219
參考文獻(xiàn)220