微生物工程

前言

　　微生物工程具有悠久的歷史，在食品、醫(yī)藥、化工、能源、材料、環(huán)境保護(hù)和冶金采礦等領(lǐng)域?yàn)槿祟愖鞒隽司薮蟮呢暙I(xiàn)，從生物工程的發(fā)展過程，可以看出微生物工程一直在起帶頭作用，它是現(xiàn)代生物工程的組成部分，是基因工程、酶工程、細(xì)胞工程等生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的橋梁和關(guān)鍵技術(shù)。近年來隨著基因組學(xué)、組合生物合成、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等的融人，微生物工程內(nèi)涵也日益豐富，特別是利用代謝組學(xué)進(jìn)行代謝工程研究，結(jié)合生物信息學(xué)和計(jì)算生物學(xué)的研究，可達(dá)到改造和控制細(xì)胞性質(zhì)、提高底物利用及產(chǎn)品收率、促進(jìn)微生物工程發(fā)展的目的?！　∮捎谖⑸锕こ躺婕懊鎻V，現(xiàn)有教材各有側(cè)重點(diǎn)，適用范圍各異，編寫一部適合高師和理工院校自身實(shí)際教學(xué)情況同時(shí)又能兼顧其他方面內(nèi)容的教材顯得十分重要。正是基于此，在科學(xué)出版社上海分社、高等師范院校新世紀(jì)教材籌委會的指導(dǎo)倡議下，約請全國部分高師院校、理工大學(xué)的老師編寫了本教材，參加編寫的人員都是多年教授本門課程的一線教師。本書的編排格式按照微生物工程工業(yè)生產(chǎn)流程，根據(jù)學(xué)科發(fā)展情況新增一些內(nèi)容，全書共分12章，內(nèi)容包括微生物工程的概念、發(fā)展史、微生物菌種選育的原理和方法、培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)、微生物發(fā)酵過程的基本原理、發(fā)酵過程的參數(shù)控制、基因工程菌的培養(yǎng)、動植物和微藻細(xì)胞培養(yǎng)、清潔生產(chǎn)、生物煉制，扼要介紹了典型微生物發(fā)酵產(chǎn)品如抗生素、酶制劑、氨基酸、酒精等的生產(chǎn)工藝?？紤]到微生物發(fā)酵產(chǎn)品的分離精制理論和技術(shù)在微生物工程下游加工工藝的教科書如《生物分離技術(shù)》、《生化分離工程》等已有詳盡的敘述，本書不再介紹，本教材采用了較多的圖和表，以便于教和學(xué)；每章附有知識點(diǎn)和復(fù)習(xí)思考題，希望有助讀者理解和掌握有關(guān)概念、原理和方法。

內(nèi)容概要

　　《微生物工程》按照微生物工程工業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行編排，全書共分12章，內(nèi)容包括微生物工程的概念、發(fā)展史、微生物菌種選育的原理和方法、培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)、微生物發(fā)酵過程的基本原理、發(fā)酵過程的參數(shù)控制原理、基因工程菌的培養(yǎng)、動植物和微藻細(xì)胞培養(yǎng)、清潔生產(chǎn)、生物煉制，扼要介紹了典型微生物發(fā)酵產(chǎn)品如抗生素、酶制劑、氨基酸、酒精等的生產(chǎn)工藝?！段⑸锕こ獭房晒煼对盒！⑥r(nóng)林院校、綜合性大學(xué)的生物工程、生物技術(shù)專業(yè)的專業(yè)教材，也可作為生物制藥、食品科學(xué)與工程、生物科學(xué)等專業(yè)的教學(xué)參考書，同時(shí)也適合相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人員參考。

書籍目錄

前言第1章 微生物工程概論1.1 微生物工程的概念和特點(diǎn)1.1.1 微生物工程的概念1.1.2 微生物工程的特點(diǎn)1.2 微生物工程的發(fā)展簡史1.2.1 微生物工程的自然發(fā)酵時(shí)期1.2.2 微生物工程的近代時(shí)期——純培養(yǎng)時(shí)期1.2.3 微生物工程的發(fā)展時(shí)期——深層培養(yǎng)（通氣攪拌）和代謝控制發(fā)酵時(shí)期1.2.4 微生物工程的現(xiàn)代時(shí)期——基因工程時(shí)期1.3 微生物工程的發(fā)展趨勢1.3.1 微生物工程的現(xiàn)狀1.3.2 微生物工程發(fā)展趨勢第2章 工業(yè)微生物菌種的選育及擴(kuò)大培養(yǎng)2.1 工業(yè)微生物菌種2.1.1 工業(yè)發(fā)酵對微生物菌種的要求2.1.2 工業(yè)微生物常用菌種2.2 工業(yè)微生物菌種的分離和選育2.2.1 工業(yè)微生物菌種的分離與篩選2.2.2 工業(yè)微生物菌種的選育2.3 種子的擴(kuò)大培養(yǎng)2.3.1 種子擴(kuò)大培養(yǎng)的作用與目的2.3.2 優(yōu)質(zhì)種子的標(biāo)準(zhǔn)2.3.3 種子擴(kuò)大培養(yǎng)的工藝流程2.3.4 實(shí)驗(yàn)室菌種擴(kuò)大培養(yǎng)2.3.5 生產(chǎn)車間菌種擴(kuò)大培養(yǎng)2.3.6 種子質(zhì)量的檢查2.3.7 影響種子質(zhì)量的因素2.3.8 種子異常分析2.3.9 種子質(zhì)量的控制措施2.4 工業(yè)微生物菌種的保藏2.4.工斜面保藏法2.4.2 液體石蠟油保藏法2.4.3 干燥保藏法2.4.4 冷凍干燥保藏法2.4.5 真空干燥法2.4.6 液氮超低溫保藏法2.4.7 液相保藏法第3章 工業(yè)微生物的代謝調(diào)節(jié)和代謝工程3.1 微生物的代謝與代謝調(diào)節(jié)3.1.1 微生物代謝3.1.2 微生物代謝調(diào)節(jié)的方式3.1.3 酶活性的調(diào)節(jié)3.1.4 酶合成的調(diào)節(jié)3.2 初級代謝及代謝調(diào)節(jié)3.2.1 初級代謝3.2.2 初級代謝調(diào)節(jié)3.3 次級代謝及次級代謝調(diào)節(jié)3.3.1 次級代謝產(chǎn)物的特征3.3.2 次級代謝產(chǎn)物的類型3.3.3 次級代謝產(chǎn)物的生物合成3.3.4 次級代謝的調(diào)節(jié)3.4 微生物代謝工程及其應(yīng)用3.4.1 代謝工程概述3.4.2 代謝工程的研究方法3.4.3 代謝工程的應(yīng)用，第4章 培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)與滅菌4.1 工業(yè)微生物培養(yǎng)基的成分4.1.1 碳源4.1.2 氮源4.1.3 能源.4.1.4 無機(jī)鹽4.1.5 生長因子4.1.6 水分4.2 工業(yè)微生物培養(yǎng)基的種類4.2.1 按培養(yǎng)基成分分類4.2.2 按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)分類4.2.3 按培養(yǎng)基的用途分類4.3 工業(yè)微生物培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)和優(yōu)化4.3.1 設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的四個原則4.3.2 設(shè)計(jì)工業(yè)微生物培養(yǎng)基的三道程序4.4 工業(yè)微生物培養(yǎng)基的滅菌4.4.1 濕熱滅菌法4.4.2 過濾除菌法4.4.3 微波滅菌法第5章 微生物發(fā)酵過程原理5.1 微生物反應(yīng)動力學(xué)概述5.1.1 微生物反應(yīng)動力學(xué)與發(fā)酵過程控制5.1.2 微生物反應(yīng)過程計(jì)量學(xué)5.1.3 微生物反應(yīng)動力學(xué)5.2 微生物發(fā)酵操作方式5.2.1 分批式操作5.2.2 補(bǔ)料分批式操作5.2.3 連續(xù)式操作5.2.4 三種操作方式比較5.3 微生物發(fā)酵動力學(xué)5.3.1 分批培養(yǎng)動力學(xué)5.3.2 補(bǔ)料分批培養(yǎng)動力學(xué)5.3.3 連續(xù)培養(yǎng)動力學(xué)第6章 發(fā)酵過程工藝的優(yōu)化與控制6.1 溫度對微生物發(fā)酵的影響及控制6.1.1 溫度對發(fā)酵的影響6.1.2 影響發(fā)酵溫度的因素——發(fā)酵熱6.1.3 發(fā)酵過程溫度的控制6.2 pH對發(fā)酵的影響和控制6.2.1 pH對發(fā)酵過程的影響6.2.2 發(fā)酵過程中影響pH變化的因素6.2.3 發(fā)酵過程pH的選擇與控制6.3 溶解氧對發(fā)酵的影響及控制6.3.1 氧的傳質(zhì)阻力與傳質(zhì)方程式6.3.2 影響氧傳遞速率的主要因素6.3.3 發(fā)酵液中溶解氧濃度的控制6.4 基質(zhì)濃度控制6.4.1 基質(zhì)濃度對發(fā)酵的影響6.4.2 補(bǔ)料的方式及控制6.5 二氧化碳對發(fā)酵的影響及控制6.5.1 二氧化碳對發(fā)酵的影響6.5.2 二氧化碳濃度的控制6.5.3 呼吸商與發(fā)酵的關(guān)系6.6 泡沫對發(fā)酵的影響及控制6.6.1 泡沫對發(fā)酵的影響6.6.2 泡沫的形成和性質(zhì)6.6.3 發(fā)酵過程中泡沫的消長規(guī)律6.6.4 泡沫的控制6.7 發(fā)酵過程的優(yōu)化與控制6.7.1 發(fā)酵過程的優(yōu)化6.7.2 發(fā)酵過程自控第7章 發(fā)酵染菌及其防治7.1 染菌對發(fā)酵生產(chǎn)的影響7.1.1 染菌對不同產(chǎn)品發(fā)酵過程的影響7.1.2 不同時(shí)間發(fā)生染菌對發(fā)酵的影響7.1.3 染菌程度對發(fā)酵的影響7.2 發(fā)酵染菌的途徑分析7.2.1 發(fā)酵染菌后的異常表現(xiàn)7.2.2 染菌的檢查判斷7.2.3 染菌原因分析7.3 發(fā)酵染菌原因及防治對策7.3.1 種子帶菌及防治7.3.2 空氣帶菌及防治7.3.3 操作失誤導(dǎo)致染菌及其防治7.3.4 設(shè)備因素造成的染菌及其防治7.3.5 噬菌體的污染及防治第8章 基因工程菌的培養(yǎng)8.1 概述8.2 宿主一載體系統(tǒng)8.2.1 宿主系統(tǒng)8.2.2 表達(dá)系統(tǒng)8.2.3 微生物表面表達(dá)系統(tǒng)8.2.4 低等真核細(xì)胞8.2.5 哺乳動物細(xì)胞8.3 基因工程菌生產(chǎn)的特性8.3.1 基因工程菌的不穩(wěn)定性8.3.2 分離丟失8.3.3 質(zhì)粒結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性8.3.4 宿主細(xì)胞突變8.4 重組大腸埃希菌的高密度培養(yǎng)策略8.4.1 控制基質(zhì)濃度流加8.4.2 恒pH流加8.4.3 恒溶氧流加8.4.4 控制比生長速率的葡萄糖流加s.4.5 D－氨基酸氧化酶在大腸埃希菌中高效表達(dá)8.5 基因工程菌生長與表達(dá)的影響因素8.5.1 溶氧濃度對工程菌發(fā)酵的影響8.5.2 pH對工程菌生長和表達(dá)的影響8.5.3 誘導(dǎo)時(shí)間對外源蛋白表達(dá)的影響8.5.4 誘導(dǎo)時(shí)機(jī)對表達(dá)的影響8.5.5 乙酸對生長和表達(dá)的影響8.6 畢赤酵母（Pichiapastoris）表達(dá)策略8.6.1 酵母作為宿主菌的優(yōu)點(diǎn)8.6.2 三角酵母D－氨基酸氧化酶在畢赤酵母中表達(dá)8.6.3 重組質(zhì)粒：8.6.4 重組畢赤酵母菌株發(fā)酵8.6.5 重組菌株在5L發(fā)酵罐中培養(yǎng)第9章 植物動物細(xì)胞和微藻培養(yǎng)9.1 植物細(xì)胞培養(yǎng)……第10章 生物煉制第11章 微生物工程清潔生產(chǎn)第12章 微生物工程生產(chǎn)實(shí)例簡介

章節(jié)摘錄

　　以微生物為基礎(chǔ)的發(fā)酵技術(shù)，首先必須具備優(yōu)良的生產(chǎn)菌種.在生產(chǎn)實(shí)踐中，菌種的來源是多方面的，有了菌種還要改造與提高，使之更加符合人們的要求。所以，要對工業(yè)微生物菌種進(jìn)行選育。育種的目的是使微生物菌種的生長代謝符合人們生產(chǎn)的要求，然后應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，為人類服務(wù)，為企業(yè)產(chǎn)生效益?！　「黝愇⑸飶V泛存在于包括土壤、空氣、水和各種動植物表面和部分器官的自然界中。在長期的進(jìn)化過程中，微生物與其他生物一樣，經(jīng)受著各種環(huán)境條件（包括各種十分弱的誘發(fā)突變的物理、化學(xué)甚至生物因子）的考驗(yàn)，最后適者生存，形成了由各種微生物物種組成的微生物資源。因此人們可以從這些環(huán)境中直接分離那些為適應(yīng)環(huán)境而建立了非常完善的或特殊的代謝調(diào)控能力的微生物，通過進(jìn)一步篩選，用于工業(yè)生產(chǎn)，或作為出發(fā)菌株，選育高產(chǎn)或特殊代謝產(chǎn)物的菌種，即工業(yè)微生物的分離與篩選。這是獲得各種工業(yè)微生物優(yōu)良菌種的重要手段與有效途徑之一。另外，也常被用作發(fā)酵工業(yè)日常生產(chǎn)過程對菌種進(jìn)行純化復(fù)壯的有效手段。人們應(yīng)該盡量采用從自然界直接分離獲得的符合目的的微生物菌種，因?yàn)樗鼈兊倪z傳性狀往往是十分穩(wěn)定的。但是微生物的自然資源因突變率低，且不定向而難以滿足人類生產(chǎn)的需要。所以為了加快微生物的定向進(jìn)化，就必須主動改造微生物，即微生物的育種。隨著科學(xué)研究技術(shù)的不斷發(fā)展，微生物的育種已越來越成為發(fā)酵工業(yè)獲得優(yōu)良生產(chǎn)菌種的重要手段。

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