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第1章　绪论1

1.1 国内外生物技术及其产业的发展现状1

1.2　生物技术的简要历史3

1.3　生化生产过程的特点4

1.4　生化生产过程的共性6

1.5　生化生产过程的类型7

1.6　生化生产工艺学的定义、内容和任务8

第2章　工业微生物基础9

2.1　微生物的特点9

2.2　常见的工业微生物10

2.2.1　细菌10

2.2.2　放线菌12

2.2.3　霉菌12

2.2.4　酵母菌14

2.2.5　噬菌体16

2.3　工业微生物菌种的分离和选育16

2.3.1　微生物菌种的分离17

2.3.2　诱变育种19

2.4　工业微生物菌种的改良23

2.4.1　原生质体技术育种23

2.4.2　体外重组DNA技术育种25

2.4.3　代谢工程育种26

2.5　工业微生物菌种的保藏27

2.5.1　斜面保藏法和穿刺保藏法27

2.5.2　干燥保藏法28

2.5.3　悬液保藏法28

2.5.4　冷冻干燥保藏法28

2.5.5　液氮保藏法29

2.5.6　低温保藏法30

2.5.7　石蜡油封存保藏法30

2.5.8　沙土管保藏法30

2.5.9　菌丝速冻保藏法30

2.5.10　国内外主要菌种保藏机构30

2.6　工业微生物菌种的培养与扩大培养31

2.6.1　微生物的培养方法31

2.6.2　菌种的扩大培养31

第3章　培养基设计和淀粉制糖工艺34

3.1　微生物的营养物质和营养类型34

3.1.1　微生物的营养物质34

3.1.2　微生物的营养类型36

3.2　培养基的分类、选择和配制原则36

3.2.1　培养基的分类36

3.2.2　培养基的选择37

3.2.3　培养基的配制原则38

3.3　最佳培养基组成的确定39

3.4　用于工业发酵的培养基40

3.5　淀粉制糖工艺42

3.5.1　淀粉水解制糖的方法43

3.5.2　淀粉酸水解工艺44

3.5.3　淀粉酶解法制糖工艺51

3.5.4　糖化工艺56

3.5.5　不同制糖工艺的比较58

第4章　培养基和空气灭菌59

4.1　灭菌的原理和方法59

4.1.1　灭菌的方法59

4.1.2　热灭菌的原理60

4.2　湿热灭菌原理和影响因素62

4.2.1　灭菌动力学62

4.2.2　灭菌的温度和时间63

4.2.3　影响灭菌的因素65

4.3　培养基灭菌67

4.3.1　间歇灭菌67

4.3.2　连续灭菌72

4.3.3　间歇灭菌与连续灭菌的比较74

4.4　空气灭菌74

4.4.1　空气灭菌的要求和方法74

4.4.2　空气过滤除菌流程76

4.4.3　空气的过滤除菌原理79

4.4.4　空气过滤除菌的介质84

4.4.5　提高过滤除菌效率的措施86

第5章　氧的供需与传递87

5.1　细胞对氧的需求87

5.2　培养过程中氧的传质理论92

5.2.1　气-液相间的氧传递93

5.2.2　液-固相间的氧传递95

5.2.3　细胞团内的氧传递95

5.2.4　氧传递速率与细胞呼吸的关系96

5.2.5　氧传递系数的关联97

5.3　溶解氧的测定方法98

5.3.1　化学法98

5.3.2　极谱法99

5.3.3　复膜氧电极法99

5.3.4　压力法101

5.4　氧传递系数的测定101

5.4.1　亚硫酸盐氧化法101

5.4.2　取样极谱法102

5.4.3　物料衡算法103

5.4.4　动态法103

5.4.5　排气法104

5.4.6　复膜电极测定KLa104

5.5　影响氧传递速率的主要因素105

5.5.1　溶液的性质对氧的溶解度的影响105

5.5.2　气液比表面积106

5.5.3　影响氧传递系数的一些因素108

5.6　控制溶氧的工艺手段110

5.7　溶氧新概念112

第6章　生物反应器113

6.1　生物反应器设计的目标和原则114

6.2　生物反应器的分类115

6.3　微生物细胞反应器116

6.3.1　机械搅拌型微生物细胞生物反应器（通用型）116

6.3.2　机械搅拌自吸式反应器122

6.3.3　气升式环流反应器123

6.3.4　高位塔式生物反应器125

6.3.5　基因工程菌生物反应器125

6.4　生物反应器的放大126

6.4.1　经验放大法126

6.4.2　其他放大方法130

第7章　发酵染菌及其防治132

7.1　发酵染菌的分析132

7.1.1　种子培养和发酵的异常现象132

7.1.2　染菌的检查、判断133

7.1.3　发酵染菌原因135

7.1.4　发酵染菌的分析136

7.2　染菌对发酵的影响137

7.3　杂菌染菌的挽救或处理138

7.4　菌种退化及其防治139

7.4.1　菌种退化的原因139

7.4.2　菌种退化的防治140

7.5　杂菌染菌的途径和防治141

7.5.1　种子带菌及其防治141

7.5.2　空气带菌及其防治141

7.5.3　设备的渗漏或“死角”造成的染菌及其防治141

7.5.4　培养基灭菌不彻底导致的染菌144

7.5.5　一些仪器探头等灭菌不彻底造成的染菌145

7.5.6　噬菌体染菌及其防治145

第8章　发酵过程的工艺控制148

8.1　微生物发酵的动力学148

8.1.1　分批培养148

8.1.2　微生物分批培养生长速度的动力学方程151

8.1.3　分批培养时微生物细胞的生长与产物形成的动力学152

8.2　补料分批培养153

8.2.1　补料分批培养的类型153

8.2.2　补料分批培养的动力学155

8.2.3　补料分批培养的优点156

8.3　连续培养156

8.4　发酵工艺控制最优化157

8.5　温度对发酵过程的影响及其控制158

8.5.1　温度对微生物细胞的生长和发酵代谢产物的影响158

8.5.2　发酵热159

8.5.3　发酵过程温度的控制和最适温度的选择161

8.6　pH对发酵过程的影响和控制162

8.6.1　pH对发酵过程的影响162

8.6.2　发酵过程中pH的变化情况163

8.6.3　发酵过程中pH的控制163

8.7　泡沫对发酵过程的影响和控制165

8.7.1　发酵过程中泡沫的产生及其对发酵过程的影响165

8.7.2　发酵过程中泡沫的消除和控制166

8.8　流加补料的控制172

第9章　动物细胞的大规模培养174

9.1　动物细胞培养基174

9.1.1　动物细胞培养的环境174

9.1.2　培养基的组成175

9.1.3　常用的合成培养基176

9.2　动物细胞培养方法178

9.2.1　悬浮培养178

9.2.2　贴壁培养179

9.2.3　固定化培养180

9.3　动物细胞培养生物反应器180

9.3.1　气升式细胞培养生物反应器181

9.3.2 中空纤维管生物反应器182

9.3.3　通气搅拌生物反应器183

9.3.4　流化床生物反应器184

9.3.5　无泡沫搅拌生物反应器186

9.4　动物细胞培养技术186

9.5　动物细胞大规模培养工艺191

第10章　植物细胞的大规模培养193

10.1　植物细胞培养基193

10.1.1　植物细胞培养基的组成193

10.1.2　植物细胞培养基的制备195

10.2　植物细胞培养方法196

10.3　植物细胞的大规模培养技术196

10.3.1　植物细胞的大规模悬浮培养196

10.3.2　植物细胞或原生质体的固定化培养199

10.3.3　植物细胞培养方式201

10.4　影响植物细胞培养的因素202

10.5　植物细胞培养反应器204

第11章　生物物质分离与纯化207

11.1　培养液的预处理208

11.2　培养液的固液分离209

11.3　细胞的破碎211

11.4　生物物质的分离纯化方法212

11.5　生物分离工艺介绍214

11.6　动物细胞培养的下游过程224

11.6.1　动物细胞培养产物蛋白质的分离纯化224

11.6.2　病毒的分离纯化225

11.7　基因工程产物的分离纯化工艺设计225

第12章　生化生产过程工程和工艺设计基础228

12.1　生化生产过程工程设计228

12.1.1　设计任务书和设计过程模式228

12.1.2　设计过程和内容229

12.1.3 厂址选择和总图布置231

12.2　生产工艺流程设计232

12.3　工艺计算238

12.3.1　物料平衡计算238

12.3.2　热量衡算247

12.3.3　过程水的衡算256

12.3.4　无菌空气消耗量的计算258

12.3.5　设备工艺设计及设备的选型261

第13章　生化生产过程技术经济学评价263

13.1　经济效益分析263

13.2　生化生产项目的投资264

13.2.1　建设项目总投资264

13.2.2　项目资产268

13.3　成本及费用估算269

13.4　销售收入、税金和利润271

13.5　项目盈利能力与清偿能力分析272

13.6　项目经济评价的基本报表和不确定性分析274

13.7　生化生产项目可行性研究实例275

第14章　生化生产工艺实例简介281

14.1　抗生素的生产工艺283

14.1.1　抗生素概述283

14.1.2　抗生素的生产工艺285

14.1.3　青霉素的生产工艺285

14.2　微生物酶制剂的生产工艺288

14.3　氨基酸发酵生产工艺292

14.3.1　氨基酸发酵的工艺控制293

14.3.2　谷氨酸的生产工艺流程294

14.4　有机酸发酵生产工艺294

14.5　多糖发酵生产工艺297

14.6　类胡萝卜素发酵生产工艺299

14.7　维生素B2（核黄素）发酵生产工艺300

14.8　丙酮丁醇发酵生产工艺301

14.9　葡萄酒酿造生产工艺302

参考文献305