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目录1

第1章　绪论1

1.1　发酵的产品1

1.1.1 菌体1

1.1.2　代谢产物3

1.2　发酵的流程4

1.3　发酵过程的研究6

1.4　发酵过程的检测8

1.5　发酵过程研究的发展方向9

参考文献11

第2章　发酵过程中能量和物质平衡13

2.1 生长过程涉及的能量代谢13

2.1.1 生物反应的自由能变化13

2.1.2　化能自养微生物的生长15

2.1.3　异养微生物的生长16

2.1.3.1　在复合培养基中的生长16

2.1.3.2　在基本培养基中的生长17

2.2　菌体生长的得率18

2.2.1 以底物消耗为基准的菌体得率18

2.2.3.1　复合培养基20

2.2.2 以可利用电子数为基准的菌体得率20

2.2.3 以异化代谢能量为基准的菌体得率20

2.2.3.2　基本培养基21

2.2.4 以总有效能量为基准的菌体得率22

2.2.5 以ATP为基准的菌体得率23

2.3 比速率25

2.4　物料平衡26

2.4.1　培养过程的化学计量关系26

2.4.2　碳平衡29

2.4.3 电子当量平衡29

2.4.4　氧平衡30

2.5　生长的动力学31

2.5.1　碳源利用31

2.5.1.1　基本培养基31

2.5.1.2　复合培养基33

2.5.2　ATP生成33

2.5.3　呼吸与生长34

2.6　热量平衡34

参考文献37

3.1　分批培养38

第3章　发酵的操作方式38

3.1.1 菌体的生长39

3.1.1.1　延迟期39

3.1.1.2　指数生长期42

3.1.1.3　减速期42

3.1.1.4　静止期43

3.1.1.5 衰亡期44

3.1.2　底物的消耗45

3.1.3　产物的生成45

3.2.1　单级连续培养46

3.2　连续培养46

3.2.2　多级连续培养51

3.2.3　菌体循环利用53

3.2.4　连续培养的应用56

3.2.4.1 菌体的生产56

3.2.4.2　代谢产物的生产57

3.2.4.3　发酵动力学研究59

3.2.4.4　细胞生理特性的研究61

3.2.4.5　培养基的改进63

3.2.4.6 菌种的筛选和富集64

3.3　补料分批培养66

3.2.4.7　微生物遗传稳定性的研究66

3.3.1　恒速流加67

3.3.2　指数流加71

3.3.3　限制性底物浓度线性增加71

3.3.4　反复补料分批培养74

3.4　培养与分离的耦合75

3.4.1　透析与培养的耦合75

3.4.1.1　连续培养-连续透析76

3.4.1.3　分批培养-连续透析79

3.4.1.2　分批培养-分批透析79

3.4.1.4 透析培养实例80

3.4.2　过滤和培养耦合83

参考文献84

第4章　培养条件对发酵的影响87

4.1　培养基87

4.1.1　碳源88

4.1.2 氮源90

4.1.3　其他成分97

4.1.3.1　磷97

4.1.3.3 维生素99

4.1.3.2　前体99

4.1.4　无机盐101

4.2　温度103

4.3　pH106

4.4　通气与搅拌108

4.4.1　氧的供应108

4.4.2　二氧化碳的排出115

4.4.3　摇瓶培养中的供氧117

4.5　代谢产物119

4.6.1　开环控制120

4.6　补料或流加120

4.6.2　闭环控制121

4.7　其他124

4.7.1　种子培养124

4.7.2　菌体形态125

4.7.3　渗透压126

4.7.4　产物的稳定性126

4.7.5 灭菌128

4.7.6 细胞间的相互作用131

参考文献132

5.1　基因工程菌的稳定性137

第5章　基因工程菌的发酵137

5.1.1.1　培养基138

5.1.1　培养条件的影响138

5.1.1.2 比生长速率141

5.1.1.3　外源基因的表达142

5.1.1.4　其他培养条件145

5.1.2　发酵过程中群体组成的变化148

5.2 影响外源基因表达水平的因素153

5.2.1　培养基153

5.2.2　比生长速率156

5.2.3.1　溶氧159

5.2.3　培养条件159

5.2.3.2　温度161

5.2.3.3　pH164

5.2.4　外源基因表达的诱导强度166

5.2.5　代谢副产物的影响167

5.3　基因工程菌的高密度发酵167

5.3.1　高密度发酵168

5.3.2　代谢副产物生成的防止170

5.3.2.1　限制碳源的供应170

5.3.2.3　微量元素的补充172

5.3.2.2　碳源种类的选择172

5.3.3　基因工程菌高密度发酵实例173

5.3.3.1　α干扰素发酵173

5.3.3.2　中性蛋白酶发酵175

5.3.3.3　血管生长抑制素发酵176

参考文献179

第6章　发酵过程的优化与放大183

6.1　培养基183

6.1.2　连续培养优化培养基184

6.1.1　限制性底物184

6.1.3　多因素优化法188

6.1.3.1 正交法188

6.1.3.2　均匀分布法189

6.1.3.3 响应面法190

6.2　发酵过程的操作与控制191

6.2.1　通气和搅拌191

6.2.2　补料193

6.2.2.1　根据模型流加193

6.2.2.2　碳源的限制性流加196

6.2.2.4　带放199

6.2.2.3　周期补料199

6.3　发酵过程的优化201

6.3.1　发酵动力学模型201

6.3.1.1　干扰素发酵202

6.3.1.2　青霉素发酵202

6.3.1.3 头孢菌素发酵204

6.3.2　人工神经网络210

6.3.3　细胞的代谢流分布214

6.4　发酵中变量的相关性研究220

6.5.1　传统方法227

6.5　发酵过程的放大227

6.5.2　混合的影响230

6.5.3　生产菌株的稳定性235

6.5.4　培养基灭菌的影响236

6.5.5　放大中操作及工艺的调整236

6.5.5.1 密比霉素发酵放大237

6.5.5.2 pneumocandin发酵238

6.5.5.3 bialaphos发酵239

6.5.5.4 ML-236B发酵240

6.5.6 大型发酵罐中发酵过程的模拟242

参考文献245