定 價(jià)：40 元
叢書名：高等師范院校生命科學(xué)規(guī)劃教材
- 作者：陳必鏈主編
- 出版時(shí)間：2010/9/1
- ISBN：9787030283269
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：TQ992
- 頁碼：324
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
《微生物工程》按照微生物工程工業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行編排，全書共分12章，內(nèi)容包括微生物工程的概念、發(fā)展史、微生物菌種選育的原理和方法、培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)、微生物發(fā)酵過程的基本原理、發(fā)酵過程的參數(shù)控制原理、基因工程菌的培養(yǎng)、動(dòng)植物和微藻細(xì)胞培養(yǎng)、清潔生產(chǎn)、生物煉制，扼要介紹了典型微生物發(fā)酵產(chǎn)品如抗生素、酶制劑、氨基酸、酒精等的生產(chǎn)工藝。《微生物工程》可供師范院校、農(nóng)林院校、綜合性大學(xué)的生物工程、生物技術(shù)專業(yè)的專業(yè)教材，也可作為生物制藥、食品科學(xué)與工程、生物科學(xué)等專業(yè)的教學(xué)參考書，同時(shí)也適合相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人員參考。
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微生物工程具有悠久的歷史，在食品、醫(yī)藥、化工、能源、材料、環(huán)境保護(hù)和冶金采礦等領(lǐng)域?yàn)槿祟愖鞒隽司薮蟮呢暙I(xiàn)，從生物工程的發(fā)展過程，可以看出微生物工程一直在起帶頭作用，它是現(xiàn)代生物工程的組成部分，是基因工程、酶工程、細(xì)胞工程等生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的橋梁和關(guān)鍵技術(shù)。近年來隨著基因組學(xué)、組合生物合成、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等的融人，微生物工程內(nèi)涵也日益豐富，特別是利用代謝組學(xué)進(jìn)行代謝工程研究，結(jié)合生物信息學(xué)和計(jì)算生物學(xué)的研究，可達(dá)到改造和控制細(xì)胞性質(zhì)、提高底物利用及產(chǎn)品收率、促進(jìn)微生物工程發(fā)展的目的。
由于微生物工程涉及面廣，現(xiàn)有教材各有側(cè)重點(diǎn)，適用范圍各異，編寫一部適合高師和理工院校自身實(shí)際教學(xué)情況同時(shí)又能兼顧其他方面內(nèi)容的教材顯得十分重要。正是基于此，在科學(xué)出版社上海分社、高等師范院校新世紀(jì)教材籌委會(huì)的指導(dǎo)倡議下，約請(qǐng)全國(guó)部分高師院校、理工大學(xué)的老師編寫了本教材，參加編寫的人員都是多年教授本門課程的一線教師。本書的編排格式按照微生物工程工業(yè)生產(chǎn)流程，根據(jù)學(xué)科發(fā)展情況新增一些內(nèi)容，全書共分12章，內(nèi)容包括微生物工程的概念、發(fā)展史、微生物菌種選育的原理和方法、培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)、微生物發(fā)酵過程的基本原理、發(fā)酵過程的參數(shù)控制、基因工程菌的培養(yǎng)、動(dòng)植物和微藻細(xì)胞培養(yǎng)、清潔生產(chǎn)、生物煉制，扼要介紹了典型微生物發(fā)酵產(chǎn)品如抗生素、酶制劑、氨基酸、酒精等的生產(chǎn)工藝。考慮到微生物發(fā)酵產(chǎn)品的分離精制理論和技術(shù)在微生物工程下游加工工藝的教科書如《生物分離技術(shù)》、《生化分離工程》等已有詳盡的敘述，本書不再介紹，本教材采用了較多的圖和表，以便于教和學(xué)；每章附有知識(shí)點(diǎn)和復(fù)習(xí)思考題，希望有助讀者理解和掌握有關(guān)概念、原理和方法。
目錄
前言
第1章 微生物工程概論 1
1.1 微生物工程的概念和特點(diǎn) 1
1.1.1 微生物工程的概念 1
1.1.2 微生物工程的特點(diǎn) 2
1.2 微生物工程的發(fā)展簡(jiǎn)史 3
1.2.1 微生物工程的自然發(fā)酵時(shí)期 4
1.2.2 微生物工程的近代時(shí)期——純培養(yǎng)時(shí)期 5
1.2.3 微生物工程的發(fā)展時(shí)期——深層培養(yǎng)(通氣攪拌)和代謝控制發(fā)酵時(shí)期 6
1.2.4 微生物工程的現(xiàn)代時(shí)期——基因工程時(shí)期 7
1.3 微生物工程的發(fā)展趨勢(shì) 8
1.3.1 微生物工程的現(xiàn)狀 8
1.3.2 微生物工程發(fā)展趨勢(shì) 9
第2章 工業(yè)微生物菌種的選育及擴(kuò)大培養(yǎng) 13
2.1 工業(yè)微生物菌種 14
2.1.1 工業(yè)發(fā)酵對(duì)微生物菌種的要求 14
2.1.2 工業(yè)微生物常用菌種 14
2.2 工業(yè)微生物菌種的分離和選育 19
2.2.1 工業(yè)微生物菌種的分離與篩選 19
2.2.2 工業(yè)微生物菌種的選育 23
2.3 種子的擴(kuò)大培養(yǎng) 37
2.3.1 種子擴(kuò)大培養(yǎng)的作用與目的 37
2.3.2 優(yōu)質(zhì)種子的標(biāo)準(zhǔn) 37
2.3.3 種子擴(kuò)大培養(yǎng)的工藝流程 37
2.3.4 實(shí)驗(yàn)室菌種擴(kuò)大培養(yǎng) 37
2.3.5 生產(chǎn)車間菌種擴(kuò)大培養(yǎng) 38
2.3.6 種子質(zhì)量的檢查 38
2.3.7 影響種子質(zhì)量的因素 39
2.3.8 種子異常分析 39
2.3.9 種子質(zhì)量的控制措施 39
2.4 工業(yè)微生物菌種的保藏 40
2.4.1 斜面保藏法 40
2.4.2 液體石蠟油保藏法 41
2.4.3 干燥保藏法 42
2.4.4 冷凍干燥保藏法 43
2.4.5 真空干燥法 46
2.4.6 液氮超低溫保藏法 46
2.4.7 液相保藏法 46
第3章 工業(yè)微生物的代謝調(diào)節(jié)和代謝工程 48
3.1 微生物的代謝與代謝調(diào)節(jié) 49
3.1.1 微生物代謝 49
3.1.2 微生物代謝調(diào)節(jié)的方式 49
3.1.3 酶活性的調(diào)節(jié) 50
3.1.4 酶合成的調(diào)節(jié) 52
3.2 初級(jí)代謝及代謝調(diào)節(jié) 56
3.2.1 初級(jí)代謝 56
3.2.2 初級(jí)代謝調(diào)節(jié) 56
3.3 次級(jí)代謝及次級(jí)代謝調(diào)節(jié) 61
3.3.1 次級(jí)代謝產(chǎn)物的特征 61
3.3.2 次級(jí)代謝產(chǎn)物的類型 62
3.3.3 次級(jí)代謝產(chǎn)物的生物合成 63
3.3.4 次級(jí)代謝的調(diào)節(jié) 64
3.4 微生物代謝工程及其應(yīng)用 67
3.4.1 代謝工程概述 68
3.4.2 代謝工程的研究方法 70
3.4.3 代謝工程的應(yīng)用 72
第4章 培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)與滅菌 76
4.1 工業(yè)微生物培養(yǎng)基的成分 76
4.1.1 碳源 77
4.1.2 氮源 78
4.1.3 能源 79
4.1.4 無機(jī)鹽 79
4.1.5 生長(zhǎng)因子 80
4.1.6 水分 81
4.2 工業(yè)微生物培養(yǎng)基的種類 82
4.2.1 按培養(yǎng)基成分分類 82
4.2.2 按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)分類 83
4.2.3 按培養(yǎng)基的用途分類 84
4.3 工業(yè)微生物培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 86
4.3.1 設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的四個(gè)原則 86
4.3.2 設(shè)計(jì)工業(yè)微生物培養(yǎng)基的三道程序 88
4.4 工業(yè)微生物培養(yǎng)基的滅菌 89
4.4.1 濕熱滅菌法 90
4.4.2 過濾除菌法 93
4.4.3 微波滅菌法 93
第5章 微生物發(fā)酵過程原理 95
5.1 微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)概述 96
5.1.1 微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與發(fā)酵過程控制 96
5.1.2 微生物反應(yīng)過程計(jì)量學(xué) 96
5.1.3 微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 100
5.2 微生物發(fā)酵操作方式 102
5.2.1 分批式操作 102
5.2.2 補(bǔ)料分批式操作 103
5.2.3 連續(xù)式操作 104
5.2.4 三種操作方式比較 106
5.3 微生物發(fā)酵動(dòng)力學(xué) 106
5.3.1 分批培養(yǎng)動(dòng)力學(xué) 106
5.3.2 補(bǔ)料分批培養(yǎng)動(dòng)力學(xué) 111
5.3.3 連續(xù)培養(yǎng)動(dòng)力學(xué) 113
第6章 發(fā)酵過程工藝的優(yōu)化與控制 120
6.1 溫度對(duì)微生物發(fā)酵的影響及控制 121
6.1.1 溫度對(duì)發(fā)酵的影響 121
6.1.2 影響發(fā)酵溫度的因素——發(fā)酵熱 122
6.1.3 發(fā)酵過程溫度的控制 123
6.2 pH對(duì)發(fā)酵的影響和控制 124
6.2.1 pH對(duì)發(fā)酵過程的影響 124
6.2.2 發(fā)酵過程中影響pH變化的因素 125
6.2.3 發(fā)酵過程pH的選擇與控制 125
6.3 溶解氧對(duì)發(fā)酵的影響及控制 127
6.3.1 氧的傳質(zhì)阻力與傳質(zhì)方程式 127
6.3.2 影響氧傳遞速率的主要因素 129
6.3.3 發(fā)酵液中溶解氧濃度的控制 133
6.4 基質(zhì)濃度控制 134
6.4.1 基質(zhì)濃度對(duì)發(fā)酵的影響 134
6.4.2 補(bǔ)料的方式及控制 134
6.5 二氧化碳對(duì)發(fā)酵的影響及控制 138
6.5.1 二氧化碳對(duì)發(fā)酵的影響 138
6.5.2 二氧化碳濃度的控制 139
6.5.3 呼吸商與發(fā)酵的關(guān)系 139
6.6 泡沫對(duì)發(fā)酵的影響及控制 140
6.6.1 泡沫對(duì)發(fā)酵的影響 140
6.6.2 泡沫的形成和性質(zhì) 140
6.6.3 發(fā)酵過程中泡沫的消長(zhǎng)規(guī)律 140
6.6.4 泡沫的控制 141
6.7 發(fā)酵過程的優(yōu)化與控制 144
6.7.1 發(fā)酵過程的優(yōu)化 144
6.7.2 發(fā)酵過程自控 146
第7章 發(fā)酵染菌及其防治 149
7.1 染菌對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)的影響 150
7.1.1 染菌對(duì)不同產(chǎn)品發(fā)酵過程的影響 150
7.1.2 不同時(shí)間發(fā)生染菌對(duì)發(fā)酵的影響 150
7.1.3 染菌程度對(duì)發(fā)酵的影響 151
7.2 發(fā)酵染菌的途徑分析 151
7.2.1 發(fā)酵染菌后的異常表現(xiàn) 151
7.2.2 染菌的檢查判斷 153
7.2.3 染菌原因分析 155
7.3 發(fā)酵染菌原因及防治對(duì)策 156
7.3.1 種子帶菌及防治 156
7.3.2 空氣帶菌及防治 157
7.3.3 操作失誤導(dǎo)致染菌及其防治 159
7.3.4 設(shè)備因素造成的染菌及其防治 163
7.3.5 噬菌體的污染及防治 165
第8章 基因工程菌的培養(yǎng) 168
8.1 概述 169
8.2 宿主 載體系統(tǒng) 169
8.2.1 宿主系統(tǒng) 169
8.2.2 表達(dá)系統(tǒng) 169
8.2.3 微生物表面表達(dá)系統(tǒng) 170
8.2.4 低等真核細(xì)胞 170
8.2.5 哺乳動(dòng)物細(xì)胞 171
8.3 基因工程菌生產(chǎn)的特性 171
8.3.1 基因工程菌的不穩(wěn)定性 171
8.3.2 分離丟失 172
8.3.3 質(zhì)粒結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性 172
8.3.4 宿主細(xì)胞突變 172
8.4 重組大腸埃希菌的高密度培養(yǎng)策略 172
8.4.1 控制基質(zhì)濃度流加 173
8.4.2 恒pH流加 173
8.4.3 恒溶氧流加 173
8.4.4 控制比生長(zhǎng)速率的葡萄糖流加 173
8.4.5 D-氨基酸氧化酶在大腸埃希菌中高效表達(dá) 174
8.5 基因工程菌生長(zhǎng)與表達(dá)的影響因素 174
8.5.1 溶氧濃度對(duì)工程菌發(fā)酵的影響 175
8.5.2 pH對(duì)工程菌生長(zhǎng)和表達(dá)的影響 175
8.5.3 誘導(dǎo)時(shí)間對(duì)外源蛋白表達(dá)的影響 176
8.5.4 誘導(dǎo)時(shí)機(jī)對(duì)表達(dá)的影響 176
8.5.5 乙酸對(duì)生長(zhǎng)和表達(dá)的影響 177
8.6 畢赤酵母(Pichia pastoris)表達(dá)策略 178
8.6.1 酵母作為宿主菌的優(yōu)點(diǎn) 178
8.6.2 三角酵母D-氨基酸氧化酶在畢赤酵母中表達(dá) 179
8.6.3 重組質(zhì)粒 179
8.6.4 重組畢赤酵母菌株發(fā)酵 179
8.6.5 重組菌株在5L發(fā)酵罐中培養(yǎng) 180
第9章 植物動(dòng)物細(xì)胞和微藻培養(yǎng) 183
9.1 植物細(xì)胞培養(yǎng) 183
9.1.1 概述 183
9.1.2 植物細(xì)胞培養(yǎng)方法 185
9.1.3 植物細(xì)胞規(guī)模培養(yǎng)技術(shù) 187
9.2 微藻細(xì)胞培養(yǎng) 193
9.2.1 概述 193
9.2.2 微藻的培養(yǎng) 197
9.2.3 微藻的大規(guī)模培養(yǎng) 202
9.3 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 208
9.3.1 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的發(fā)展歷史 209
9.3.2 動(dòng)物細(xì)胞的特征 210
9.3.3 培養(yǎng)基 212
9.3.4 動(dòng)物細(xì)胞系的獲得與保存 215
9.3.5 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)方法 217
9.3.6 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器 218
9.3.7 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程參數(shù)的控制與檢測(cè) 220
第10章 生物煉制 222
10.1 生物煉制概述 223
10.1.1 生物煉制的基本定義 223
10.1.2 生物煉制與石油煉制 223
10.2 生物煉制系統(tǒng) 225
10.2.1 木質(zhì)纖維素原料的生物煉制 226
10.2.2 全谷物生物煉制 229
10.2.3 綠色生物煉制 230
10.3 生物煉制的核心技術(shù) 231
10.3.1 微生物細(xì)胞工廠 231
10.3.2 系統(tǒng)生物技術(shù) 233
10.3.3 五碳糖和六碳糖的等效代謝 234
10.4 生物基化學(xué)品制備技術(shù) 235
10.4.1 乙醇脫水技術(shù) 235
10.4.2 L-乳酸提取技術(shù) 236
第11章 微生物工程清潔生產(chǎn) 239
11.1 清潔生產(chǎn)的由來 240
11.2 清潔生產(chǎn)的基本概念 240
11.2.1 清潔生產(chǎn)的定義 240
11.2.2 清潔生產(chǎn)的目標(biāo) 242
11.2.3 清潔生產(chǎn)的內(nèi)容 242
11.2.4 清潔生產(chǎn)的特征 244
11.2.5 實(shí)施清潔生產(chǎn)的意義 244
11.3 清潔生產(chǎn)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 245
11.3.1 國(guó)際發(fā)展概況 245
11.3.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展概況 245
11.4 清潔生產(chǎn)與微生物工程可持續(xù)發(fā)展 246
11.4.1 可持續(xù)發(fā)展的基本概念 246
11.4.2 微生物工程清潔生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展 246
11.5 微生物工程清潔生產(chǎn)的基本對(duì)策 247
11.5.1 更新觀念 247
11.5.2 研究開發(fā)和推廣新型清潔生產(chǎn)技術(shù) 248
11.5.3 發(fā)展新型環(huán)保技術(shù) 248
11.5.4 限制有毒、有害化學(xué)品的生產(chǎn)和使用 248
11.5.5 實(shí)施資源化工程 248
11.5.6 開展企業(yè)清潔生產(chǎn)審核 249
11.6 清潔生產(chǎn)審核 249
11.6.1 清潔生產(chǎn)審核的定義 249
11.6.2 清潔生產(chǎn)審核類型 249
11.6.3 清潔生產(chǎn)審核標(biāo)準(zhǔn) 249
11.6.4 微生物工程行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 249
11.7 微生物制藥行業(yè)的清潔生產(chǎn)實(shí)例 250
11.7.1 微生物制藥行業(yè)概況 250
11.7.2 微生物制藥行業(yè)存在的主要環(huán)境問題 250
11.7.3 微生物制藥行業(yè)清潔生產(chǎn)審核實(shí)例 251
第12章 微生物工程生產(chǎn)實(shí)例簡(jiǎn)介 254
12.1 酒精發(fā)酵工藝 254
12.1.1 酒精性質(zhì)與用途 255
12.1.2 酒精生產(chǎn)概況 255
12.1.3 發(fā)酵法生產(chǎn)酒精機(jī)制 255
12.1.4 酒精發(fā)酵常用的微生物 256
12.1.5 酒精的生產(chǎn)原料與輔料 257
12.1.6 酒精生產(chǎn)工藝 258
12.1.7 酒精發(fā)酵工藝中的新技術(shù) 262
12.2 氨基酸生產(chǎn)工藝 263
12.2.1 氨基酸的用途 265
12.2.2 氨基酸的生產(chǎn)方法 266
12.2.3 氨基酸的發(fā)酵生產(chǎn)過程 267
12.2.4 谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)工藝 272
12.3 微生物酶制劑生產(chǎn)工藝 279
12.3.1 概述 279
12.3.2 酶制劑生產(chǎn)過程 282
12.3.3 酶制劑產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及其工藝操作的關(guān)鍵點(diǎn) 284
12.4 抗生素生產(chǎn)工藝 291
12.4.1 概述 292
12.4.2 抗生素生產(chǎn)的一般工藝過程 302
12.4.3 頭孢菌素C生產(chǎn)工藝 305
12.5 廢水微生物處理技術(shù) 313
12.5.1 概述 313
12.5.2 赤霉素生產(chǎn)廢水處理工藝 315
12.5.3 乳酸生產(chǎn)廢水處理工藝 317
參考文獻(xiàn) 320
以微生物為基礎(chǔ)的發(fā)酵技術(shù)，首先必須具備優(yōu)良的生產(chǎn)菌種.在生產(chǎn)實(shí)踐中，菌種的來源是多方面的，有了菌種還要改造與提高，使之更加符合人們的要求。所以，要對(duì)工業(yè)微生物菌種進(jìn)行選育。育種的目的是使微生物菌種的生長(zhǎng)代謝符合人們生產(chǎn)的要求，然后應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，為人類服務(wù)，為企業(yè)產(chǎn)生效益。
各類微生物廣泛存在于包括土壤、空氣、水和各種動(dòng)植物表面和部分器官的自然界中。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中，微生物與其他生物一樣，經(jīng)受著各種環(huán)境條件（包括各種十分弱的誘發(fā)突變的物理、化學(xué)甚至生物因子）的考驗(yàn)，最后適者生存，形成了由各種微生物物種組成的微生物資源。因此人們可以從這些環(huán)境中直接分離那些為適應(yīng)環(huán)境而建立了非常完善的或特殊的代謝調(diào)控能力的微生物，通過進(jìn)一步篩選，用于工業(yè)生產(chǎn)，或作為出發(fā)菌株，選育高產(chǎn)或特殊代謝產(chǎn)物的菌種，即工業(yè)微生物的分離與篩選。這是獲得各種工業(yè)微生物優(yōu)良菌種的重要手段與有效途徑之一。另外，也常被用作發(fā)酵工業(yè)日常生產(chǎn)過程對(duì)菌種進(jìn)行純化復(fù)壯的有效手段。人們應(yīng)該盡量采用從自然界直接分離獲得的符合目的的微生物菌種，因?yàn)樗鼈兊倪z傳性狀往往是十分穩(wěn)定的。但是微生物的自然資源因突變率低，且不定向而難以滿足人類生產(chǎn)的需要。所以為了加快微生物的定向進(jìn)化，就必須主動(dòng)改造微生物，即微生物的育種。隨著科學(xué)研究技術(shù)的不斷發(fā)展，微生物的育種已越來越成為發(fā)酵工業(yè)獲得優(yōu)良生產(chǎn)菌種的重要手段。
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