微生物技術(shù)開發(fā)原理

內(nèi)容概要

本書是《現(xiàn)代微生物技術(shù)叢書》中的一個分冊。微生物技術(shù)指直接或間接地利用微生物、微生物的機能、微生物的組成部分或其代謝產(chǎn)物來加工生產(chǎn)產(chǎn)品，或為社會提供服務(wù)的技術(shù)。微生物技術(shù)為解決資源和環(huán)境問題提供了新的選擇，微生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景將十分廣闊。    本書首先從論述微生物資源開發(fā)和菌株選育技術(shù)著手，接著詳細介紹了在生長過程中微生物的營養(yǎng)需求、代謝特點、調(diào)控方式，之后論述了在實際的微生物工藝實驗中，如何根據(jù)微生物代謝過程的特點，采用不同設(shè)計實現(xiàn)工藝、培養(yǎng)方式、自動控制優(yōu)化的目的，以及構(gòu)建工藝模型；最后介紹了微生物代謝工程的重要應(yīng)用及其發(fā)展，并對微生物工藝的技術(shù)經(jīng)濟分析和環(huán)境影響作了詳細的闡述。    本書在保證其體系完整的同時，更加注重講解技術(shù)應(yīng)用的方式和要點，以提供給讀者更多的應(yīng)用思路和技巧。    本書可供從事微生物產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)，微生物工藝研究的技術(shù)人員，以及醫(yī)藥、化工、食品、發(fā)酵等工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員參考，也可作為大專院校微生物、生物技術(shù)等相關(guān)生命科學(xué)專業(yè)師生的教學(xué)參考書。

書籍目錄

第一章 緒論  第一節(jié) 微生物技術(shù)的發(fā)展  第二節(jié) 微生物技術(shù)的發(fā)展趨向    一、微生物基因組研究形成巨大推力    二、新微生物類群的發(fā)現(xiàn)將拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域    三、生物質(zhì)資源導(dǎo)向型新經(jīng)濟體制的建立    四、可持續(xù)發(fā)展的重要基石  第三節(jié) 微生物技術(shù)的多學(xué)科性質(zhì)  第四節(jié) 微生物技術(shù)開發(fā)的目標體系    一、技術(shù)可能性、經(jīng)濟可行性和環(huán)境相容性    二、產(chǎn)物濃度、得率和生產(chǎn)率的最大化    參考文獻第二章 微生物資源開發(fā)和菌株選育  第一節(jié) 常用的微生物類群    一、細菌    二、古菌    三、真核微生物    四、特殊的微生物資源  第二節(jié) 微生物的分類鑒定    一、微生物的分類地位    二、分類原理    三、分類特征  第三節(jié) 生產(chǎn)菌株的篩選    一、樣品采集和篩選條件設(shè)計    二、微生物分離純化技術(shù)    三、常規(guī)菌株改良方法    四、分子生物技術(shù)育種    五、高通量篩選與自動化    參考文獻第三章 微生物的生長代謝  第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)需求    一、微生物的營養(yǎng)需求    二、微生物的營養(yǎng)類型  第二節(jié) 培養(yǎng)基    一、限定培養(yǎng)基和非限定培養(yǎng)基    二、選擇性培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基    三、富集培養(yǎng)基和分離培養(yǎng)基    四、維持培養(yǎng)基和定性培養(yǎng)基    五、測定（或分析）培養(yǎng)基    六、工業(yè)用培養(yǎng)基  第三節(jié) 營養(yǎng)物質(zhì)的運輸    一、擴散    二、主動運輸    三、基團轉(zhuǎn)位    四、鐵載體  第四節(jié) 微生物的生長    一、微生物的生長及生長曲線    二、影響微生物生長的因素  第五節(jié) 微生物的代謝    一、微生物分解代謝和合成代謝    二、微生物的次級代謝  第六節(jié) 微生物代謝的調(diào)節(jié)和控制    一、微生物代謝的自然調(diào)節(jié)    二、微生物代謝的人為控制    參考文獻第四章 微生物工藝優(yōu)化的試驗設(shè)計  第一節(jié) 發(fā)酵工藝的特點和工藝優(yōu)化策略    一、 微生物發(fā)酵工藝的特點    二、試驗設(shè)計的常用術(shù)語    三、工藝研究的方法和策略  第二節(jié) 數(shù)理統(tǒng)計法試驗設(shè)計    一、部分因子設(shè)計    二、正交試驗設(shè)計    三、均勻設(shè)計法    四、中心組合設(shè)計    五、單純形優(yōu)化法    ……第五章 微生物反應(yīng)的數(shù)量化和工藝過程模型構(gòu)建第六章 選擇和優(yōu)化培養(yǎng)方式第七章 微生物過程的自動控制和最優(yōu)化第八章 代謝工程第九章 微生物工藝的技術(shù)經(jīng)濟分析和環(huán)境影響參考文獻

媒體關(guān)注與評論

　　前言　　21世紀人類面臨資源緊缺、環(huán)境污染、糧食危機、生態(tài)破壞等一系列嚴峻的挑戰(zhàn)，已經(jīng)成為人類社會，特別是中國這樣的發(fā)展中人口大國可持續(xù)發(fā)展的最主要瓶頸。微生物技術(shù)對我們克服和解決這些問題具有無可替代的重要作用。繼醫(yī)藥生物技術(shù)和農(nóng)業(yè)生物技術(shù)先后形成研究高潮之后，越來越多的研究者認為，以微生物技術(shù)為中心的工業(yè)生物技術(shù)、資源生物技術(shù)和環(huán)境生物技術(shù)目前發(fā)展最為迅速，正在醞釀重大的突破，逐步形成生物技術(shù)的第三次浪潮，將對人類經(jīng)濟社會發(fā)展產(chǎn)生巨大的引領(lǐng)和帶動作用。發(fā)展戰(zhàn)略生物高技術(shù)是解決資源環(huán)境問題、實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的需要。國家正在這一戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域進行前瞻性布局，推動這一關(guān)系國民經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略全局的高新技術(shù)更快成長。 隨著世界人口迅速增長、石油等礦產(chǎn)資源日漸枯竭，開發(fā)高效轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素類可再生資源的微生物技術(shù)，利用工農(nóng)業(yè)廢棄物等發(fā)酵生產(chǎn)人類急需的燃料、飼料及輕工、化工產(chǎn)品，推動未來經(jīng)濟體系的基礎(chǔ)從面臨枯竭的石油資源向可再生的生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)型社會，具有極其重要的意義和光明的發(fā)展前景。生物質(zhì)資源是地球上最重要的可再生性資源，每年光合作用的產(chǎn)物高達1?500億～2?000億噸，是人類社會賴以生存的基本物質(zhì)來源。其中，發(fā)展轉(zhuǎn)化生物質(zhì)資源為現(xiàn)代生物產(chǎn)品的高效生物加工業(yè)顯得特別重要。正在制定中的國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃指出，發(fā)展資源生物技術(shù)，開發(fā)生物質(zhì)能源/?材料，對發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟，推進農(nóng)業(yè)工業(yè)化，轉(zhuǎn)移農(nóng)村富余勞動力，以及小城鎮(zhèn)建設(shè)具有重要而現(xiàn)實的意義，有利于能源的多元化、保護環(huán)境、減緩能源緊張，以及可持續(xù)發(fā)展。到本世紀中葉，石油經(jīng)濟將在相當程度上為生物質(zhì)（碳水化合物）經(jīng)濟所替代；經(jīng)過半個多世紀已形成了成熟的烴類加工系統(tǒng)，生物質(zhì)加工系統(tǒng)的建立也需要時間與努力；石油經(jīng)濟形成了一個經(jīng)濟平臺，以微生物技術(shù)為主要技術(shù)支撐的碳水化合物經(jīng)濟也將以一個經(jīng)濟平臺出現(xiàn)。 近年來，包括微生物技術(shù)在內(nèi)的戰(zhàn)略高技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)成為國際競爭的焦點，正在促進世界科學(xué)技術(shù)日新月異地發(fā)展。而社會可持續(xù)發(fā)展對高技術(shù)的發(fā)展提出了新的需求，要求發(fā)展節(jié)材、節(jié)能、環(huán)境友好的高技術(shù)。微生物技術(shù)為解決資源和環(huán)境問題提供了新的選擇，將為未來經(jīng)濟提供高效、安全、清潔的可持續(xù)發(fā)展之路。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)在未來15年左右將成為新的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。微生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)是21世紀的朝陽產(chǎn)業(yè)，前景十分廣闊，微生物產(chǎn)品覆蓋制藥、農(nóng)業(yè)、食品、化學(xué)、化妝品、環(huán)境、能源等許多方面，具有巨大的商業(yè)價值和社會效益。而現(xiàn)代分子生物技術(shù)和發(fā)酵工程技術(shù)的發(fā)展和利用將使之成為現(xiàn)實。 要想利用微生物技術(shù)來解決上述難題，微生物菌株和微生物工藝技術(shù)必須滿足眾多的苛刻要求。許多工業(yè)、資源和環(huán)境微生物技術(shù)，如纖維素類物質(zhì)發(fā)酵轉(zhuǎn)化燃料酒精工藝，已有二三十年甚至更長的研究歷史。美國等發(fā)達國家投入了數(shù)十億美元和大量人力物力開展研發(fā)工作，但目前仍未能真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其重要的原因之一是，新的微生物技術(shù)面臨石油化工等成熟工藝在經(jīng)濟上的嚴峻競爭。如何千方百計降低微生物工藝的生產(chǎn)成本，成為許多微生物工藝能否得以產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展瓶頸。 首先，我們要繼續(xù)從自然界中篩選微生物新菌種，特別是要注重極端環(huán)境微生物和未能培養(yǎng)微生物等新開發(fā)的領(lǐng)域，充分利用好微生物的極端多樣性。同時，在繼續(xù)開展微生物菌種隨機誘變選育研究工作的基礎(chǔ)上，要研究和發(fā)展新的分子生物技術(shù)，特別是研究和利用最新的基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等系統(tǒng)生物學(xué)、生物信息學(xué)的知識，以及遺傳工程等最新手段，加強代謝工程研究，有目的地改造乃至創(chuàng)造新的生物功能。另外，利用現(xiàn)代化學(xué)工程學(xué)和生物工程學(xué)的基本原理，改造和提高微生物工藝的調(diào)節(jié)控制水平，使微生物菌株的代謝潛力得以充分發(fā)揮，也是降低發(fā)酵工藝成本、實現(xiàn)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。這些都是戰(zhàn)略微生物高技術(shù)創(chuàng)新和實用化的必要前提。 本書希望通過對微生物工藝技術(shù)開發(fā)基本原理的簡單介紹，幫助微生物技術(shù)相關(guān)的大學(xué)生、研究生和科研開發(fā)工作者，系統(tǒng)了解和掌握有關(guān)的基本知識和最新的研究進展，推動微生物技術(shù)這一戰(zhàn)略高新技術(shù)更快更好地發(fā)展，使之盡快發(fā)展成為新經(jīng)濟體系的重要基石。 本書分為九章。第一章、第四章由曲音波編寫，第二章、第三章由肖敏編寫，第五章、第六章、第七章、第九章由林建強編寫，第八章由李建波編寫。曲音波對全書進行了校閱和修改。 在本書編著過程中，編者參考了大量國內(nèi)外的文獻，引用了部分文獻內(nèi)容，在此對于原著者表示深深的敬意和感謝。由于編者自身水平和時間的限制，書中難免存在錯誤和不足，真誠地歡迎讀者批評指正。

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