發酵技術

酵技術

高職高專生物技術類“十一五”規劃教材。本教材按“技術路線”組織核心內容。以“必需、夠用”為度，精選工業微生物菌種的選育與保藏、發酵工藝條件優化、發酵機制、發酵工程動力學、發酵工程單元操作、發酵生產設備、發酵中試比擬放大、發酵工程各論中所必需的基礎理論知識。在發酵工程各論中，重點介紹了酒精、氨基酸、抗生素、酶製劑等產品生產以及污水生化處理技術。

章緒論

第一節發酵與發酵技術概述1

一、什麼是發酵1

二、什麼是發酵技術1

三、發酵技術領域發展進程2

第二節發酵產物的類型4

一、微生物菌體4

二、微生物代謝產物4

三、微生物酶4

四、微生物轉化產物4

第三節發酵工業的特點與範圍5

一、發酵工業的特點5

二、發酵工業的範圍5

三、國內外發酵工業現狀及發展趨勢6

本章小結7

思考題8

第二章工業微生物菌種的選育、

保藏與培養9

第一節工業微生物常用菌種9

第二節工業微生物菌種的選育11

一、微生物菌種保藏機構簡介11

二、從自然界或現有菌種中分離

篩選菌種12

三、微生物菌種的自然選育14

四、微生物菌種的誘變選育15

第三節工業微生物菌種的保藏20

一、菌種保藏的原理20

二、菌種保藏的方法20

三、保藏菌種的質量控制22

四、菌種的退化與複壯23

第四節微生物菌種的接種、分離

純化與培養24

一、接種24

二、分離純化27

三、培養方法29

本章小結29

思考題30

第三章發酵工藝條件優化31

第一節培養基的選擇和確定31

一、培養基的營養成分31

二、培養基的類型和用途35

三、培養基的選擇方法38

第二節培養基的配製39

一、培養基的配製原則39

二、主要微生物的培養基組成40

三、配製培養基的基本過程40

四、固體曲料的配製43

第三節微生物菌種生長條件43

一、溫度43

二、pH值45

三、氧45

四、通風和攪拌45

五、種齡與接種量46

第四節菌種擴大培養46

一、種子製備過程46

二、生產車間種子培養48

三、種子培養中應注意的問題50

第五節發酵終點的判斷50

一、經濟因素51

二、產品質量因素51

三、特殊因素51

本章小結51

思考題52

第四章發酵機制53

第一節微生物的能量代謝53

一、生物氧化53

二、異養微生物的生物氧化55

三、自養微生物的生物氧化63

四、能量轉移64

第二節微生物的合成代謝65

一、糖類的生物合成65

二、脂肪酸的生物合成66

三、氨基酸和核苷酸的生物合成66

第三節分解代謝和合成代謝間的關係68

一、中間代謝產物的重要性68

二、兼用代謝途徑69

三、代謝物回補順序69

第四節微生物的代謝調節與發酵生產69

一、酶合成的調節69

二、酶活性的調節71

第五節抗生素髮酵的代謝調控73

一、次級代謝產物生物合成的主要途徑73

二、抗生素髮酵調控機制75

三、抗生素生物合成途徑的遺傳控制78

本章小結78

思考題79

第五章發酵工程動力學80

第一節概述80

一、發酵工程動力學過程的主要特徵80

二、發酵工程動力學的描述方法81

第二節微生物菌體生長的動力學模型86

一、分批發酵菌體生長的動力學模型86

二、連續發酵菌體生長的動力學模型90

三、補料分批發酵菌體生長的

動力學模型94

第三節微生物產物生成動力學模型95

一、微生物產物生成動力學模型的分類96

二、菌體生長與產物形成的反應模型96

三、產物形成與基質消耗的反應模型99

本章小結100

思考題101

第六章發酵工程單元操作102

第一節培養基和設備的滅菌103

一、滅菌的方法103

二、培養基熱滅菌動力學104

三、培養基的滅菌108

四、設備和管道的滅菌111

五、其他物料和實驗用具的滅菌條件111

第二節空氣除菌111

一、發酵用無菌空氣的質量標準112

二、空氣除菌方法112

三、介質過濾除菌的機理114

四、過濾除菌的效率115

五、過濾介質116

六、工業空氣過濾除菌流程117

七、空氣的預處理118

八、提高空氣過濾除菌效率的措施119

第三節氧的供需與傳遞119

一、工業發酵過程中氧的需求120

二、培養過程氧的傳遞理論121

三、影響氧傳遞速率的主要因素123

四、控制溶氧的工藝手段125

五、溶氧異常分析125

本章小結126

思考題127

第七章發酵生產設備128

第一節發酵罐128

一、發酵罐的特點128

二、發酵罐的類型128

第二節嫌氣發酵設備129

一、酒精發酵設備129

二、啤酒發酵設備130

三、新型啤酒發酵設備132

四、連續發酵設備134

第三節通風發酵設備136

一、機械攪拌發酵罐136

二、氣升式發酵罐141

三、自吸式發酵罐143

四、發酵輔助設備144

第四節固體發酵設備145

一、固體發酵設備的分類146

二、通風固相發酵罐146

第五節動植物細胞培養反應器147

一、動物細胞培養反應器147

二、植物細胞培養反應器149

第六節發酵反應器的自動控制151

一、發酵過程監控的主要指標151

二、發酵反應器的監控系統151

三、發酵過程常規參數的自動監控152

四、程序控制153

本章小結154

思考題155

第八章發酵中試比擬放大156

第一節發酵中試比擬放大的目的

和任務156

一、發酵中試比擬放大的條件156

二、發酵中試比擬放大的目的157

三、發酵中試放大階段的任務158

四、新產品研究的最終目的159

第二節發酵中試比擬放大的原則

和依據160

一、發酵中試比擬放大的原則160

二、發酵中試比擬放大的依據160

三、物料衡算160

第三節發酵中試和發酵罐比擬放大

的內容161

一、發酵中試放大的內容161

二、發酵罐比擬放大的內容162

第四節發酵中試比擬放大的方法163

一、比擬放大的基本方法163

二、比擬放大的具體方法164

三、比擬放大在發酵工程中的適用性165

四、中試比擬放大步驟166

第五節發酵中試放大的設備166

一、中試放大的裝置167

二、設備的選擇和工藝管路的改造167

三、投料前的準備167

第六節發酵中試放大的工藝168

一、原料的特點168

二、操作方法168

三、生產工藝規程168

四、生產過程的注意事項169

五、安全問題170

本章小結170

思考題171

第九章發酵工程各論172

第一節酒精生產工藝172

一、概述172

二、酒精發酵原料與輔料173

三、酒精生產中的有關微生物176

四、酒精發酵的生化機制176

五、酒精發酵工藝179

六、酒精蒸餾與精餾188

七、酒精發酵工業研究發展方向189

第二節氨基酸生產工藝190

一、概述190

二、氨基酸合成的代謝調控191

三、氨基酸發酵的工藝控制192

四、谷氨酸發酵實例195

五、賴氨酸發酵實例200

第三節抗生素生產工藝202

一、概述202

二、抗生素生物合成的代謝調節機制203

三、抗生素髮酵生產工藝204

四、抗生素生產實例207

第四節微生物酶製劑生產工藝210

一、概述210

二、微生物酶合成的代謝調控與育種212

三、微生物酶的發酵工藝條件及控制213

四、酶的提取技術218

五、微生物酶生產實例220

第五節水污染與污水生化處理技術224

一、概述224

二、污水生化處理技術229

本章小結241

思考題242

第十章發酵實驗技術243

實驗一特定產物生產菌種的篩選243

實驗二菌種保藏245

實驗三搖床培養確定菌體培養和

營養條件247

實驗四小型發酵罐的應用和酵母菌

發酵250

實驗五流加發酵動力學研究253

實驗六穀氨酸發酵255

實驗七酒精發酵258

實驗八谷氨酸發酵廢菌體和廢液的

生物處理261