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第1章　绪论1

1.1　微生物及其特点1

1.1.1　微生物及其分类1

1.1.2　微生物的特点3

1.2　工业微生物、生物技术及发酵工程4

1.2.1　工业微生物4

1.2.2　生物技术4

1.2.3　发酵工程5

1.3　生物反应过程的特点6

1.4　微生物工业产品类型7

1.4.1　微生物菌体的发酵7

1.4.2　微生物酶发酵8

1.4.3　微生物代谢产物发酵生产8

1.4.4　微生物的生物转化9

1.5　发酵工程的发展简史10

1.5.1　传统的微生物发酵技术——天然发酵10

1.5.2　第1代微生物发酵技术——纯培养技术的建立10

1.5.3　第2代（近代）微生物发酵技术——深层培养技术10

1.5.4　第3代微生物发酵技术——发酵工程12

第2章　微生物的形态与分类14

2.1　微生物的分类和命名15

2.1.1　微生物在生物界中的地位15

2.1.2　微生物的分类和鉴定方法16

2.2　细菌20

2.2.1　细菌的细胞形态和大小20

2.2.2　细菌细胞的一般构造及特殊结构23

2.2.3　细菌的繁殖方式和培养特征35

2.2.4　细菌的分类37

2.3　放线菌40

2.3.1　放线菌的形态和构造40

2.3.2　放线菌的繁殖43

2.3.3　放线菌的分类45

2.4　酵母菌47

2.4.1　酵母菌的形态和大小47

2.4.2　酵母菌的细胞构造49

2.4.3　酵母菌的繁殖方式与生活史53

2.4.4　酵母菌的分类56

2.5　霉菌59

2.5.1　藻状菌纲60

2.5.2　子囊菌纲和半知菌类66

2.5.3　霉菌的分类75

2.6　噬菌体77

2.6.1　噬菌体的形态和构造78

2.6.2　噬菌体的生长和繁殖79

2.6.3　噬菌体的生活史82

2.6.4　噬菌体的分离检查83

2.6.5　理化因素对噬菌体的影响85

2.6.6　噬菌体的污染现象及应用86

2.6.7　噬菌体分类原则及其依据87

2.6.8　真菌病毒88

第3章　微生物的营养生长及培养基制备91

3.1　微生物的营养及培养基的选择91

3.1.1　微生物的营养类型91

3.1.2　微生物的营养物质92

3.1.3　微生物培养基的选择102

3.2　淀粉水解糖的制备109

3.2.1　淀粉水解糖的制备方法110

3.2.2　淀粉酸水解原理111

3.3　糖蜜原料112

3.3.1　糖蜜原料的分类113

3.3.2　糖蜜原料的性质和组成113

3.3.3　糖蜜的预处理113

3.4　微生物的生长114

3.4.1　微生物个体细胞的生长114

3.4.2　微生物群体的生长115

3.4.3　微生物生长的测定117

3.4.4　多种碳源及复合培养基存在下的微生物的生长119

第4章　工业微生物菌种与种子的扩大培养121

4.1　工业微生物菌种的衰退、复壮与保藏121

4.1.1　微生物工业对菌种的要求121

4.1.2　菌种的退化及防治121

4.1.3　菌种的复壮124

4.1.4　菌种的保藏125

4.2　工业微生物菌种的选育129

4.2.1　诱变育种130

4.2.2　诱变剂的种类及选择132

4.2.3　理性化筛选技术133

4.3　生产菌种的改良142

4.3.1　常规的杂交育种143

4.3.2　细胞融合144

4.3.3　基因工程149

4.4　种子的扩大培养151

4.4.1　种子扩大培养的任务152

4.4.2　种子制备的过程152

第5章　灭菌与空气的净化155

5.1　灭菌155

5.1.1　灭菌的方法155

5.1.2　灭菌的原理162

5.1.3　培养基的灭菌164

5.2　空气的净化169

5.2.1　空气净化的方法170

5.2.2　空气过滤除菌的介质172

第6章　生物反应动力学175

6.1　生物反应过程动力学描述175

6.1.1　菌体生长速率175

6.1.2　基质消耗速率176

6.1.3　代谢产物的生成速率176

6.2　生物反应模式与发酵方法177

6.2.1　发酵动力学分类177

6.2.2　发酵方法179

6.2.3　分批发酵动力学185

6.3　微生物生长代谢过程中的碳源平衡190

6.3.1　碳源平衡190

6.3.2　细胞物质生产过程中碳源的化学平衡190

6.3.3　碳源平衡的意义191

第7章　发酵工艺过程控制192

7.1　发酵过程中的代谢变化与控制参数193

7.1.1　初级代谢的代谢变化193

7.1.2　次级代谢的代谢变化195

7.1.3　发酵过程的主要控制参数196

7.2　温度对发酵的影响及其控制198

7.2.1　温度对发酵的影响198

7.2.2　影响发酵温度变化的因素199

7.2.3　温度的控制200

7.3　pH值对发酵的影响及其控制201

7.3.1　pH值对发酵的影响201

7.3.2　发酵过程pH值的变化202

7.3.3　发酵pH值的确定和控制203

7.4　溶解氧对发酵的影响及其控制204

7.4.1　溶解氧对发酵的影响204

7.4.2　供氧与微生物呼吸代谢的关系206

7.4.3　发酵过程溶氧的变化207

7.4.4　溶氧浓度控制208

7.5　菌体浓度与基质对发酵的影响及其控制209

7.5.1　菌体浓度对发酵的影响及控制209

7.5.2　基质对发酵的影响及其控制211

7.6　CO2和呼吸商214

7.6.1　CO2对菌体生长和产物形成的影响214

7.6.2　CO2的释放率215

7.6.3　呼吸商与发酵的关系215

7.6.4　CO2浓度的控制216

7.7　补料的控制217

7.8　泡沫对发酵的影响及其控制217

7.8.1　泡沫的形成及其对发酵的影响217

7.8.2　泡沫的消除218

7.9　发酵终点的判断220

7.10　发酵过程检测与传感器221

7.10.1　发酵过程对传感器的特殊要求222

7.10.2　发酵过程的主要在线传感器224

第8章　发酵生产的染菌及其防治227

8.1　染菌对发酵的影响227

8.1.1　染菌对不同发酵过程的影响227

8.1.2　染菌发生的不同时间对发酵的影响228

8.1.3　染菌程度对发酵的影响228

8.2　发酵异常现象及原因分析228

8.2.1　种子培养和发酵的异常现象228

8.2.2　染菌的检查和判断231

8.2.3　发酵染菌原因分析231

8.3　杂菌污染的途径和防治233

8.3.1　种子带菌及其防治233

8.3.2　空气带菌及其防治234

8.3.3　操作失误导致染菌及其防治234

8.3.4　设备渗漏或“死角”造成的染菌及其防治235

8.3.5　噬菌体污染及其防治238

8.3.6　杂菌污染的挽救与处理240

第9章　动植物细胞大规模培养242

9.1　动物细胞的培养242

9.1.1　动物细胞的形态243

9.1.2　细胞系244

9.1.3　培养基的组成245

9.1.4　培养基制备应考虑的因素247

9.1.5　细胞培养的环境要求248

9.1.6　动物细胞培养的方法249

9.1.7　动物细胞大规模培养的工艺252

9.1.8　动物细胞的保藏和种子复壮252

9.2　植物细胞的培养253

9.2.1　植物细胞培养流程254

9.2.2　植物细胞培养基的组成254

9.2.3　植物细胞培养的方法256

9.2.4　植物细胞的大规模培养技术257

9.2.5　影响植物细胞培养的因素260

第10章　工程菌的发酵263

10.1　重组DNA实验准则263

10.2　工程菌的发酵特点及控制264

10.2.1　工程菌的要求和种类265

10.2.2　营养源浓度的控制265

10.2.3　质粒的不稳定性及其控制265

10.2.4　转录效率和拷贝数的控制271

第11章　固定化酶与固定化细胞技术274

11.1　固定化酶274

11.1.1　固定化酶的制备方法275

11.1.2　多酶复合体和固定化技术278

11.1.3　固定化酶的性质278

11.1.4　影响固定化酶性能的因素280

11.2　辅酶和辅基的固定化281

11.2.1　辅酶的固定化281

11.2.2　辅酶的再生282

11.2.3　辅基的固定化282

11.3　细胞的固定化282

11.3.1　固定化细胞分类、形态特征和生理状态283

11.3.2　固定化细胞的制备284

11.3.3　固定化细胞的性质284

11.3.4　培养条件的影响286

第12章　发酵工程下游加工过程概论288

12.1　发酵工程下游加工过程的特点和基本原理288

12.1.1　发酵工程下游加工过程的特点288

12.1.2　发酵工程下游加工过程的基本原理289

12.2　发酵工程下游加工过程的一般程序293

12.3　清洁生产简介294

第13章　微生物与发酵基础实验实训296

实验1　显微镜的使用和微生物测微技术296

实验2　微生物细胞数的计数302

实验3　培养基的制备与灭菌304

实验4　微生物的纯种分离培养309

实验5　细菌的简单染色和革兰氏染色314

实验6　最佳培养基的确定317

实验7　紫外线诱变选育α-淀粉酶高产菌株318

实验8　固定化技术320

实验9　发酵制备酒精321

实验10　亚硫酸盐氧化法测定KLa322

实训11　谷氨酸发酵的代谢曲线测定324

附1　部分培养基和染色液的配方326

附2　5升发酵罐操作规程326

附3　糖锤度-温度校正表328

附4　酒精度-温度校正表330

参考文献334