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第一章 绪论1

第一节 微生物发酵的基本概念1

一、微生物发酵的含义1

二、微生物工业发酵的基本过程及产物类型2

第二节 微生物发酵技术的发展历史4

一、对发酵本质的认识过程4

二、微生物发酵技术发展的不同阶段5

第三节 微生物发酵的产品种类6

第四节 微生物发酵的特征与发酵方式9

一、微生物发酵的特征9

二、微生物发酵方式9

第五节 我国微生物发酵工业的现状和今后发展趋向10

一、我国微生物发酵工业的现状10

二、我国微生物发酵工业的发展趋势13

思考题14

第二章 发酵代谢调控的基本原理与方法15

第一节 概述15

第二节 微生物细胞的代谢调节机制16

一、微生物初级代谢产物调节机制16

二、微生物细胞的次级代谢调节机制21

第三节 微生物发酵代谢控制的基本方法26

一、遗传学方法26

二、生物化学方法29

第四节 微生物发酵动力学31

一、微生物发酵动力学分类31

二、发酵方法32

三、分批培养发酵动力学33

四、连续培养40

思考题44

第三章 工业微生物的育种与种子制备45

第一节 生产用微生物的分离45

一、生物样品的采集45

二、样品中微生物的富集培养46

三、分离纯化47

四、利用菌体性质进行初步筛选49

第二节 工业微生物的保藏50

一、菌种保藏概述50

二、世界主要菌物菌种保藏机构50

三、工业微生物菌种的保藏方法51

四、菌种退化的防止53

第三节 工业微生物育种53

一、诱变育种的筛选方法及策略53

二、微生物诱变育种54

三、原生质体融合育种57

四、基因工程育种58

第四节 生产用种子制备59

一、基本概念59

二、菌种扩大培养的目的及作为种子的准则60

三、种子的制备过程60

四、种子质量的控制63

五、种子染菌的原因以及预防65

思考题67

第四章 工业生产用培养基68

第一节 概述68

一、培养基的组成68

二、培养基质量的影响因素70

三、常见问题及其处理手段73

第二节 培养基的成分74

一、碳源物质74

二、氮源物质76

三、生长因子79

四、无机盐及微量元素79

五、前体81

六、促进剂和抑制剂82

七、水分83

第三节 培养基的种类与选择85

一、培养基的种类85

二、培养基的设计89

三、淀粉水解糖的制备99

思考题100

第五章 发酵工程中的灭菌操作101

第一节 灭菌常见方法101

一、化学灭菌101

二、射线灭菌103

三、于热灭菌103

四、湿热灭菌103

五、过滤除菌104

第二节 培养基与发酵设备的灭菌104

一、湿热灭菌的基本原理104

二、培养基的灭菌108

三、发酵设备的灭菌112

第三节 空气的除菌112

一、发酵使用的净化空气标准113

二、空气净化的方法113

三、过滤除菌的介质材料116

四、空气净化的一般工艺流程118

五、几种较典型空气净化流程介绍120

六、无菌空气的检查123

思考题124

第六章 发酵设备简介125

第一节 机械搅拌通风发酵罐的结构125

一、罐体125

二、搅拌器和挡板126

三、空气分布器127

四、消泡装置128

第二节 机械搅拌通风发酵罐的基本参数130

第三节 其他各种微生物发酵设备130

一、塔型发酵罐130

二、气升式发酵罐131

三、自吸式发酵罐133

四、通风固相发酵设备135

五、厌氧发酵设备136

思考题138

第七章 发酵过程优化和工艺控制139

第一节 概述139

第二节 发酵参数的测定和生物传感器141

一、发酵参数的测定141

二、对用于发酵过程检测的传感器要求142

三、生物传感器的类型和结构原理142

第三节 温度对发酵的影响及其控制145

一、温度对发酵的影响145

二、影响发酵温度变化的因素145

三、温度的控制146

第四节 pH值对发酵的影响及其控制147

一、pH值对发酵的影响147

二、发酵过程pH值的变化147

三、发酵pH值的确定和控制148

第五节 溶解氧对发酵的影响及其控制149

一、溶解氧对发酵的影响149

二、发酵过程中溶解氧的变化150

三、溶解氧浓度的控制151

第六节 CO2对发酵的影响及其控制152

一、CO2对发酵的影响152

二、CO2浓度的控制153

三、发酵罐内氧气和二氧化碳分压的测量154

第七节 泡沫对发酵的影响及其控制154

一、泡沫的形成及其对发酵的影响154

二、泡沫的消除155

第八节 菌体浓度对发酵的影响及其控制155

一、菌体浓度对发酵的影响155

二、菌体浓度的控制156

三、菌体浓度的检测156

第九节 基质浓度对发酵的影响及其控制157

一、基质浓度对发酵的影响157

二、碳源对发酵的影响及控制158

三、氮源的种类和浓度的影响和控制159

四、磷酸盐浓度的影响和控制160

五、补料控制160

六、发酵罐基质（葡萄糖等）浓度的在线测量161

第十节 其他化学因子在线分析技术162

一、HPLC在线测量物质浓度162

二、引流分析与控制163

第十一节 发酵终点的判断164

一、经济因素164

二、产品质量因素165

三、特殊因素165

思考题165

第八章 通气和搅拌166

第一节 概述166

第二节 发酵工程对氧的要求167

一、微生物需氧量与呼吸代谢的关系167

二、微生物的临界溶解氧浓度168

三、比生长速率、比耗氧速率与氧浓度的关系169

第三节 氧的供给170

一、氧的溶解特性与影响微生物需氧因素170

二、传氧速率方程174

第四节 KLα的测定176

一、亚硫酸盐氧化法176

二、极谱法178

三、溶氧电极法178

第五节 发酵罐及各种因子对KLα的影响180

一、搅拌180

二、空气流速183

三、空气分布管形式和发酵罐结构184

四、氧分压185

五、罐内醪液高度187

六、罐容187

七、发酵醪液性质188

八、温度189

九、有机物质和表面活性剂190

十、离子强度190

十一、氧载体190

思考题191

第九章 发酵产物的常用提取分离方法192

第一节概述192

一、提取与精制过程的一般工艺流程192

二、发酵产物提取精制工艺设计原则193

第二节发酵液的初步分离193

一、改善发酵液的过滤特性194

二、去除发酵液中的杂蛋白195

三、去除发酵液中的高价无机离子196

第三节沉淀技术196

一、盐析法196

二、有机溶剂沉淀法198

三、等电点沉淀法199

四、选择性变性沉淀200

五、生成盐类复合物的沉淀200

六、亲和沉淀201

第四节 过滤与膜分离技术202

一、一般过滤设备的选择202

二、膜分离技术202

第五节 离心分离技术204

一、离心分离因数和沉降速度204

二、离心机的选择205

第六节 菌体的破碎206

一、珠磨法207

二、高速匀浆法207

三、超声破碎法208

四、酶溶法208

五、化学渗透法209

六、微波加热法209

七、其他方法209

第七节 吸附分离技术210

一、吸附的类型210

二、常用吸附剂211

第八节 萃取分离技术211

一、溶剂萃取212

二、双水相萃取213

三、超临界流体萃取214

第九节 结晶分离技术215

一、结晶的基本过程215

二、影响结晶过程的因素216

第十节 干燥216

思考题222

第十章 发酵产品生产简介223

第一节 氨基酸发酵223

一、概述223

二、谷氨酸发酵224

三、赖氨酸发酵226

第二节 有机酸发酵227

一、概述227

二、柠檬酸发酵228

三、乳酸发酵229

第三节 核苷类物质发酵231

一、鸟苷和肌苷发酵的机理232

二、鸟苷发酵232

三、肌苷发酵232

第四节 抗生素发酵233

一、抗生素的分类233

二、青霉素的结构和性质233

三、青霉素发酵234

第五节 酒精发酵236

一、酒精发酵机理236

二、发酵法生产酒精及其工艺流程237

第六节 其他产品发酵237

一、酶制剂237

二、甾体激素的微生物转化发酵239

三、微生物多糖发酵241

四、甘油发酵242

五、丙酮-丁醇发酵243

六、维生素发酵244

思考题245

参考文献246