生物催化工藝學

作　者：孫志浩 著 叢 書 名：出 版 社：化學工業出版社ISBN：9787502564735 出版時間：2005-05-01 版　次：1 頁　數：667 裝　幀：精裝 開

本：16開 所屬分類：圖書 > 科技 > 化學工業

本書內容包括3部分共22章。第1章緒論，介紹生物催化的基本概念、主要內容與發展趨勢。第一篇為基礎篇，包括第2章至第12章，分別介紹生物催化的微生物學基礎、應用酶學基礎、手性化學基礎、生物有機化學與生物催化、生物催化劑的來源與篩選、生物催化劑的修飾與改造、生物催化劑的發酵生產、酶的純化與表徵、非水相生物催化、固定化生物催化劑與生物催化反應器，著重闡述生物催化基本知識與理論。第二篇為應用篇，包括第13章至第22章，分別以酶法製備L-氨基酸、酶法製備D-氨基酸、固定化細胞方法生產L-蘋果酸與L(+)-酒石酸、生物催化法製備手性2-芳基丙酸、酶法生產L-肉鹼、微生物酶法拆分製備D-泛解酸內酯、酶法生產光學活性擬除蟲菊酯、脂肪酶非水相催化生產短鏈脂肪酸酯、酶法拆分手性環氧化物及鄰位二醇、香草醛等生產實踐為實例，詳細闡述了生物催化工藝技術的過程及應用。

本書內容有一定的理論深度，同時結合典型生物催化產品的工藝實例，並介紹了許多有關生物催化前沿性的內容。主要可用作高校生物工程、精細化工等學科的研究生及高年級本科生的教材或參考教材，也可供從事生物化工、醫藥、食品、飼料、發酵等行業以及其他有關生物技術領域的科技工作者、企業生產人員閱讀參考。

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1

1?1?2 生物催化的產生與發展3

1?1?3 生物催化研究的重要意義7

1?2 生物催化的主要內容8

1?2?1 生物催化的主要方式8

1?2?2 生物催化反應的特點9

1?2?3 生物催化研究的主要內容12

1?2?4 生物催化的應用12

1?3 生物催化發展趨勢15

1?3?1 生物催化的研究動態15

1?3?2 生物催化的發展趨勢與前景18

1?3?3 我國生物催化產業的發展策略與建議20

參考文獻23

基 礎 篇

2 微生物學基礎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 微生物的形態與分類27

2?2?1 微生物的基本特點27

2?2?2 微生物的分類與命名29

2?2?3 常用的工業微生物30

2?3 微生物細胞的結構及功能34

2?3?1 原核生物和真核生物34

2?3?2 核糖體36

2?3?3 生物膜與蛋白質的運輸37

2?4 微生物的遺傳和變異38

2?4?1 遺傳變異的物質基礎38

2?4?2 遺傳信息的傳遞和基因表達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控42

2?5?1 微生物代謝調控的基本特點42

2?5?2 酶活性的調控43

2?5?3 酶合成的調控46

2?5?4 微生物代謝調控的模式50

2?5?5 代謝的人工調控53

2?5?6 代謝工程55

2?6 微生物的生長與環境條件56

2?6?1 微生物的營養56

2?6?2 微生物的培養方法59

2?6?3 環境條件對微生物生長和代謝的影響60

2?6?4 極端環境與極端微生物61

參考文獻63

3 應用酶學基礎65

3?1 酶的基本概念65

3?1?1 酶是生物催化劑65

3?1?2 酶的化學本質68

3?1?3 酶的分類和命名69

3?2 酶的結構與功能72

3?2?1 酶蛋白的結構72

3?2?2 酶的活性中心77

3?2?3 酶催化反應機制78

3?3 酶動力學和抑制作用84

3?3?1 單底物酶催化反應動力學85

3?3?2 多底物酶催化反應動力學91

3?3?3 影響酶反應速率的因素93

3?3?4 酶的抑制95

3?4 生物催化用酶98

3?4?1 對酶的認識98

3?4?2 酶作為生物催化劑的優點99

3?4?3 酶作為生物催化劑的缺點101

參考文獻102

4 手性化學基礎103

4?1 手性概念的提出103

4?2 手性的意義105

4?2?1 對映體的不同作用行為105

4?2?2 單一對映體手性化合物的重要意義106

4?3 有機分子的三維結構與手性106

4?3?1 異構體106

4?3?2 立體異構108

4?3?3 手性與光學活性112

4?3?4 手性與不對稱性115

4?4 構型的聯繫和測定117

4?4?1 構型的聯繫117

4?4?2 構型的測定119

4?5 對映體組成的測定122

4?5?1 比旋光度的測量122

4?5?2 對映體過量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125

4?6?1 生物催化反應的選擇性125

4?6?2 對映選擇率E126

參考文獻128

5 生物有機化學與生物催化129

5?1 概述129

5?1?1 生物有機化學的發展129

5?1?2 生物有機化學的主要研究方向及內容131

5?2 生物體內的有機化學132

5?2?1 生物有機化學中的立體效應133

5?2?2 生物體內發生的基本有機化學反應類型135

5?3 生物催化的有機化學反應137

5?3?1 生物催化反應與有機化學合成137

5?3?2 生物催化的水解反應138

5?3?3 生物催化的氧化還原反應140

5?3?4 生物催化的縮合反應141

5?3?5 生物催化的加成反應142

5?3?6 生物催化的鹵化和脫鹵反應143

5?3?7 生物催化的胺化反應143

5?3?8 生物催化的酯化反應144

5?3?9 生物催化的降解反應144

參考文獻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現149

6?2 微生物酶篩選的策略150

6?2?1 常規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 未培養生物催化劑的發現策略158

6?3 微生物和酶的一般篩選方法159

6?3?1 從自然界發現產酶微生物159

6?3?2 生物催化劑的高效篩選163

6?4 優良菌種選育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文庫的構建172

參考文獻173

7 生物催化劑的修飾與改造175

7?1 生物催化劑的化學修飾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計改造181

7?2?1 生物催化劑的有理設計工具與方法181

7?2?2 有理設計應用的成功例子183

7?2?3 有理設計的局限性與展望185

7?3 生物催化劑的定向進化185

7?3?1 酶的定向進化的產生及定義185

7?3?2 定向進化方法188

7?3?3 定向進化應用的成功例子192

7?3?4 定向進化的發展概況196

7?4 目的物的檢驗方法：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203

8 生物催化劑的發酵生產205

8?1 微生物產酶菌種205

8?1?1 對產酶微生物菌種的要求205

8?1?2 常用的產酶微生物206

8?1?3 產酶菌種的保藏207

8?1?4 產酶菌種的退化208

8?2 產酶培養基209

8?2?1 微生物發酵與產酶原料210

8?2?2 培養基配製與滅菌213

8?3 種子培養與發酵產酶218

8?3?1 產酶發酵工藝流程218

8?3?2 產酶發酵方法218

8?3?3 種子擴大培養219

8?3?4 無菌操作的接種技術220

8?4 微生物生長與發酵產酶動力學221

8?4?1 微生物的生長繁殖規律221

8?4?2 發酵產酶的模式222

8?4?3 細胞生長動力學223

8?4?4 產酶動力學223

8?5 發酵條件對產酶的影響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 工業用生物催化劑與酶製劑229

8?7?1 工業用生物催化劑的要求229

8?7?2 商品酶的劑型229

參考文獻230

9 酶的純化與表徵231

9?1 酶或蛋白質的分析與檢測232

9?1?1 純度的標準232

9?1?2 酶活的測定232

9?1?3 蛋白質的測定232

9?1?4 蛋白質的化學分析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 結晶253

9?2?5 選擇性變性純化254

9?3 酶的穩定性254

9?3?1 純化過程中的穩定性254

9?3?2 酶的保存255

9?3?3 酶的修飾對穩定性的作用256

9?4 分離純化過程設計策略257

9?4?1 材料的選擇257

9?4?2 預處理257

9?4?3 酶性質的初步研究258

9?4?4 制定酶的純化步驟258

9?4?5 提取、分離和純化方法評價260

參考文獻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系統265

10?2?1 單一的水或緩衝溶液系統265

10?2?2 水-有機溶劑單相系統266

10?2?3 水-有機溶劑兩相系統266

10?2?4 含有表面活性劑的乳液或微乳液系統267

10?2?5 微水有機溶劑單相系統268

10?2?6 超臨界流體系統268

10?2?7 離子液體介質系統269

10?2?8 無溶劑或少溶劑反應系統270

10?3 非水溶劑的影響及其選擇原則270

10?3?1 非水溶劑對酶選擇性的影響271

10?3?2 非水溶劑對酶穩定性的影響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 水活度緩衝體系275

10?5 添加劑對非水相生物催化反應的影響276

10?5?1 無機鹽類添加劑276

10?5?2 有機助溶劑277

10?5?3 多醇類添加劑277

10?5?4 表面活性劑277

10?6 非水介質中酶的活化方法279

10?6?1 有機溶劑中酶的活力為何不如水相中高279

10?6?2 如何提高有機相酶的催化活力281

10?7 非水相生物催化的主要特徵283

10?7?1 酶在有機溶劑中的催化活性283

10?7?2 酶在有機溶劑中的穩定性283

10?7?3 溶劑對酶選擇性的調控作用284

10?7?4 非水相酶催化的其他特徵285

10?8 非水相生物催化的典型反應286

10?8?1 酯合成反應287

10?8?2 醯胺化反應292

10?8?3 多肽合成反應293

10?8?4 氧化還原反應294

參考文獻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展300

11?1?3 固定化生物催化劑的優缺點301

11?2 固定化生物催化劑製備方法302

11?2?1 固定化生物催化劑的製備原則302

11?2?2 固定化方法303

11?2?3 各種固定化方法的優缺點比較310

11?3 固定化生物催化劑的性質311

11?3?1 固定化生物催化劑的特徵參數311

11?3?2 固定化后催化活性的變化312

11?3?3 固定化對生物催化劑穩定性的影響312

11?3?4 固定化對生物催化反應動力學的影響314

11?4 評價固定化生物催化劑的指標及其測定317

11?4?1 固定化生物催化劑的活力及其測定317

11?4?2 偶聯率及相對活力的測定318

11?4?3 固定化生物催化劑的半衰期318

11?4?4 單位產品的生物催化劑消耗318

11?5 固定化生物催化劑的應用319

11?5?1 固定化生物催化劑的應用319

11?5?2 固定化生物催化劑應用的幾個例子319

11?6 固定化技術研究新進展321

11?6?1 共固定化技術321

11?6?2 酶的定向固定化技術322

11?6?3 交聯酶晶體323

11?6?4 脂質體包埋325

參