生化生產(chǎn)工藝學(xué)

前言

現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展迫切要求將實(shí)驗(yàn)室成果盡快地、成功地實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，并為人類的生活和健康服務(wù)。但是由于眾多原因，許多成果始終不能走出實(shí)驗(yàn)室大門。生物化工學(xué)科就是在這個(gè)背景下應(yīng)運(yùn)而生的。它在理論上為傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)、傳統(tǒng)醫(yī)藥工業(yè)的改造及新興的生物技術(shù)工業(yè)提供了高效率的生物反應(yīng)器、新型分離技術(shù)和介質(zhì)以及現(xiàn)代的工程裝備技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備單元化、工藝過程最優(yōu)化、在線控制自動化、系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)等工程概念，在實(shí)踐上對生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化起著重要的作用。而工藝學(xué)在理論知識和生產(chǎn)實(shí)際過程中起到了橋梁的作用。自浙江大學(xué)1986年在化工系設(shè)立生物化工專業(yè)以來，“生化生產(chǎn)工藝學(xué)”一直是生物化工專業(yè)本科生的專業(yè)課。為了滿足教學(xué)、科研和生產(chǎn)的需要，我們在1989年編寫的《生化生產(chǎn)工藝學(xué)》講義基礎(chǔ)上，結(jié)合幾年來的教學(xué)體會，對原講義進(jìn)行了改編，經(jīng)過多次修改、增刪后形成了今天出版的《生化生產(chǎn)工藝學(xué)》一書。本書在編排上結(jié)合生化生產(chǎn)過程的工藝原理和特點(diǎn)，以生物產(chǎn)品的生產(chǎn)為主線安排各章節(jié)的內(nèi)容，系統(tǒng)地介紹了生化生產(chǎn)過程的工藝原理和生產(chǎn)技術(shù)，并力求反映近年來生化生產(chǎn)過程技術(shù)的新理論和新進(jìn)展，避免了過去同類型教材在內(nèi)容上與微生物學(xué)、生物化學(xué)、化工原理、生物化學(xué)反應(yīng)工程、生物分離工程及生物過程控制工程等課程的重復(fù)。本書內(nèi)容上包括了工業(yè)微生物基礎(chǔ)、淀粉制糖工藝、培養(yǎng)基配制和滅菌、無菌空氣的制備、培養(yǎng)過程中氧的供需和傳遞、生物反應(yīng)器、發(fā)酵工藝控制、發(fā)酵染菌的分析和防治、動植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)、生化產(chǎn)品的分離和純化等各個(gè)生產(chǎn)單元，側(cè)重于發(fā)酵生產(chǎn)工藝，并介紹發(fā)酵工廠生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和典型生化生產(chǎn)工藝分析。本書由梅樂和、姚善涇和林東強(qiáng)共同編寫，由于編者學(xué)識水平有限，書中難免會有錯(cuò)誤或不妥之處，懇請讀者不吝賜教，提出寶貴意見。

內(nèi)容概要

本書以生物產(chǎn)品的生產(chǎn)為主線安排各章節(jié)內(nèi)容，系統(tǒng)地介紹了生化生產(chǎn)過程的工藝原理和生產(chǎn)技術(shù)。包括工業(yè)微生物基礎(chǔ)、淀粉制糖工藝、培養(yǎng)基配制和滅茵、無菌空氣的制備、培養(yǎng)過程中氧的供需和傳遞、生物反應(yīng)器、發(fā)酵工藝控制、發(fā)酵染菌的分析和防治、動植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)、生化產(chǎn)品的分離和純化、發(fā)酵工廠生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和生化生產(chǎn)工藝實(shí)例等內(nèi)容。    本書可供高等院校生物化工、發(fā)酵工程、食品、生物、制藥等專業(yè)作為教材使用，也可供與生化生產(chǎn)有關(guān)的科研、設(shè)計(jì)和工廠的工程技術(shù)人員使用。

書籍目錄

前言第一章 緒論第二章 工業(yè)微生物基礎(chǔ)  2.1 微生物的特點(diǎn)  2.2 常見的工業(yè)微生物    2.2.1 細(xì)菌    2.2.2 放線菌    2.2.3 霉菌    2.2.4 酵母    2.2.5 噬菌體  2.3 工業(yè)微生物菌種的分離和選育    2.3.1 微生物菌種的分離    2.3.2 誘變育種  2.4 工業(yè)微生物菌種的改良    2.4.1 原生質(zhì)體技術(shù)    2.4.2 體外重組DNA技術(shù)  2.5 工業(yè)微生物菌種的保藏    2.5.1 斜面保藏法和穿刺保藏法     2.5.2 干燥保藏法    2.5.3 懸液保藏法    2.5.4 冷凍干燥保藏法    2.5.5 液氮保藏法    2.5.6 低溫保藏法  2.6 工業(yè)微生物菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)    2.6.1 微生物的培養(yǎng)方法    2.6.2 菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)第三章 培養(yǎng)基  3.1 微生物細(xì)胞的化學(xué)組成及胞外代謝產(chǎn)物    3.1.1 微生物細(xì)胞的化學(xué)組成    3.1.2 微生物胞外代謝產(chǎn)物  3.2 微生物的營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型    3.2.1 微生物的營養(yǎng)物質(zhì)    3.2.2 微生物的營養(yǎng)類型  3.3 培養(yǎng)基的分類  3.4 培養(yǎng)基的選擇和配制原則    3.4.1 培養(yǎng)基的選擇    3.4.2 培養(yǎng)基的配制原則    3.4.3 培養(yǎng)基配制申各成分的定量方法  3.5 用于工業(yè)發(fā)酵的培養(yǎng)基  3.6 最佳培養(yǎng)基組成的確定第四章 淀粉制糖工藝  4.1 淀粉水解糖的制備方法    4.1.1 酸解法    4.1.2 酶解法    4.1.3 酸酶結(jié)合法  4.2 淀粉酸水解工藝    4.2.1 酸水解法原理    4.2.2 酸水解工藝  4.3 酶解法制糖工藝    4.3.1 淀粉酶的水解作用    4.3.2 淀粉液化的條件及液化程度的控制    4.3.3 低壓蒸汽噴射液化工藝及條件  4.4 糖化    4.4.1 糖化酶的水解作用    4.4.2 糖化工藝條件及控制第五章 培養(yǎng)基的滅菌  5.1 滅菌的原理和方法  5.2 培養(yǎng)基的滅菌  5.3 濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素    5.3.1 滅菌動力學(xué)    5.3.2 滅菌的溫度和時(shí)間    5.3.3 影響滅菌的因素  5.4 間歇滅菌    5.4.1 間歇滅菌    5.4.2 間歇滅菌的計(jì)算    5.4.3 間歇滅菌的操作  5.5 連續(xù)滅菌    5.5.1 培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌    5.5.2 連續(xù)滅菌的基本流程  5.6 間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較第六章 空氣滅菌  6.1 空氣滅菌的要求和方法    6.1.1 空氣中的微生物種類及其分布    6.1.2 空氣滅菌的要求和方法  6.2 空氣過濾除菌流程    6.2.1 對空氣過濾除菌流程的要求    6.2.2 空氣除菌流程的分析  6.3 空氣的預(yù)處理    6.3.1 提高壓縮前空氣的潔凈度    6.3.2 空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻    6.3.3 壓縮空氣的除水除油    6.3.4 空氣的加熱和貯氣罐  6.4 空氣的過濾除菌原理和介質(zhì)    6.4.1 空氣過濾除菌原理    6.4.2 空氣過濾除菌的介質(zhì)    6.4.3 提高過濾除菌效率的措施第七章 氧的供需與傳遞  7.1 細(xì)胞對氧的需求  7.2 培養(yǎng)過程中氧的傳質(zhì)理論    7.2.1 氣-液相間的氧傳遞    7.2.2 液-固相間的氧傳遞    7.2.3 細(xì)胞團(tuán)內(nèi)的氧傳遞    7.2.4 氧傳遞速率與細(xì)胞呼吸的關(guān)系    7.2.5 氧傳遞系數(shù)的關(guān)聯(lián)  7.3 溶解氧的測定方法    7.3.1 化學(xué)法    7.3.2 極譜法    7.3.3 復(fù)膜氧電極法    7.3.4 壓力法  7.4 氧傳遞系數(shù)的測定    7.4.1 亞硫酸鹽氧化法    7.4.2 取樣極譜法    7.4.3 物料衡算法    7.4.4 動態(tài)法    7.4.5 排氣法    7.4.6 復(fù)膜電極測定KLa  7.5 影響氧傳遞速率的主要因素    ……第八章 生物反應(yīng)器第九章 發(fā)酵染菌及其防治第十章 發(fā)酵過程的工藝控制第十一章 動物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)第十二章 植物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)第十三章 生物物質(zhì)分離與純化第十四章 生化生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第十五章 生化生產(chǎn)工藝實(shí)例簡介參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：3.生化生產(chǎn)過程的共性盡管生化生產(chǎn)過程中所用的生命體或其生命過程有其自身的特點(diǎn)，但是這些生命體的生命過程具有生命活動的共性，因此生化生產(chǎn)過程也具有相應(yīng)的共性：（1）微生物或動植物細(xì)胞要維持其生命，必須獲得必要的和足夠的營養(yǎng)和能量，這與人類為了維持生命需要食物一樣，因此，這就涉及細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基問題。由于不同的微生物或動植物細(xì)胞有著不同的生理、生化特性和生長特點(diǎn)，對培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分就有不同的要求，培養(yǎng)基中的碳源形式、碳氮的比例、微量元素以及生長素、抑制劑的存在與否都可能對細(xì)胞的生長和產(chǎn)物的代謝產(chǎn)生很大的影響。如何選擇作為培養(yǎng)基主要成分的碳源、氮源、微量元素以及生長素等，并確定培養(yǎng)基中各組份的含量及比例，是各類生化生產(chǎn)過程所需要解決的共同問題。（2）生化生產(chǎn)過程中的細(xì)胞培養(yǎng)一般都是純種培養(yǎng)過程，而微生物雜菌是無孔不入、無處不在的，雜菌污染不僅消耗了培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分，使原料的利用率下降，有時(shí)還會分泌出對微生物或動植物細(xì)胞有毒或者能破壞產(chǎn)物的物質(zhì)，對生產(chǎn)過程產(chǎn)生極大的影響，甚至?xí)股a(chǎn)過程失敗。工業(yè)上，是否能防止雜菌污染導(dǎo)致生產(chǎn)倒罐是決定生產(chǎn)成敗的關(guān)鍵，也是決定生產(chǎn)過程經(jīng)濟(jì)效益好壞的重要因素，因此，必須嚴(yán)格防止雜菌的污染。生產(chǎn)過程中的原料、設(shè)備和空氣的滅菌或除菌是生化生產(chǎn)過程中最重要的環(huán)節(jié)之一。（3）如何合理地設(shè)計(jì)一級、二級乃至三級種子培養(yǎng)系統(tǒng)，并討論如何掌握各級種子培養(yǎng)系統(tǒng)的培養(yǎng)時(shí)間以及它們之間的比例，從而使種子培養(yǎng)系統(tǒng)與生產(chǎn)過程合理配套也是生化生產(chǎn)過程所需要考慮的問題之一。（4）對于好氧的培養(yǎng)過程，需要不斷地向細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)供給足夠的氧氣，以保證細(xì)胞的正常生長和所需產(chǎn)物的形成、代謝，鑒于細(xì)胞培養(yǎng)液的傳遞特性比較復(fù)雜，如何合理地設(shè)計(jì)通氣攪拌設(shè)備，使之既能保證足夠的氧氣供給，又盡可能節(jié)省能量，且不使細(xì)胞或代謝產(chǎn)物失活是好氧培養(yǎng)過程的重要組成部分。即使對于厭氧的培養(yǎng)過程，也常常有CO，等氣體、營養(yǎng)物質(zhì)以及熱量等的傳遞，盡管其對攪拌的要求不象好氧培養(yǎng)過程那樣嚴(yán)格，但同樣也是十分必要的。（5）微生物或動植物細(xì)胞的生長有不同的階段，各個(gè)階段對營養(yǎng)及環(huán)境有著不同的要求。如何合理地控制不同階段的環(huán)境條件及營養(yǎng)物質(zhì)的濃度是保證原料低消耗、產(chǎn)物高產(chǎn)率的重要因素。不合理的培養(yǎng)過程控制有可能導(dǎo)致無法得到所需要的產(chǎn)物。（6）生化生產(chǎn)過程中的代謝產(chǎn)物幾乎都是以混合物的形式存在，如何選擇合適的分離方法，使之高效率、低成本地從細(xì)胞或培養(yǎng)液中提取、分離、純化和精制所需的產(chǎn)物是決定生產(chǎn)成敗的關(guān)鍵因素。所有這些都是各類細(xì)胞培養(yǎng)過程中存在的共同性質(zhì)，只是在不同的具體生產(chǎn)過程對各個(gè)環(huán)節(jié)有著不同的要求而已。

編輯推薦

《生化生產(chǎn)工藝學(xué)》是由科學(xué)出版社出版的。

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