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绪论1

第一节 概述1

一、基本概念1

二、发酵工程的特点1

三、发酵的类型2

四、发酵过程的组成部分2

第二节 发酵产品的类型3

一、茵体3

二、微生物的酶3

三、微生物代谢产物5

四、生物转化过程6

第三节 发酵工程的地位7

一、对满足国家需求、经济和社会发展的作用7

二、对其他领域的作用8

第四节 发酵工业现状与发展趋势9

一、发酵工程发展的阶段9

二、世界发酵工程的现状10

三、我国发酵工程的现状12

四、发酵工程技术发展13

第一篇 发酵工程原理21

第一章 发酵原料及其处理21

第一节 发酵工业原料21

一、主要原料组成21

二、原料的预处理22

三、培养基的设计23

第二节 淀粉水解糖的制备和糖蜜原料的处理26

一、淀粉水解的理论基础26

二、淀粉的液化和糖化27

三、糖蜜的来源与特点30

四、糖蜜前处理的方法30

第三节 非粮食生物质原料的加工31

一、非粮食生物质的来源和组成31

二、纤维质原料的预处理32

三、纤维质原料的水解34

知识窗1-1 生物合成的前体物质、抑制剂、促进剂37

第四节 培养基的灭菌37

一、湿热灭菌原理37

二、分批灭菌过程40

三、连续灭菌过程41

第二章 水和空气处理46

第一节 发酵用水的来源及改良46

一、发酵用水的来源46

二、水质对发酵工艺的影响46

三、发酵用水的改良与处理47

第二节 空气中微生物的分布及发酵用空气要求48

一、空气中微生物的分布48

二、发酵用空气的要求48

三、空气中微生物采样与测定方法48

第三节 空气除菌的原理及工艺技术49

一、空气除茵的主要方法49

二、介质过滤除茵49

三、介质过滤效率与对数穿透定律50

四、空气过滤的介质与空气过滤器51

五、影响空气过滤的主要因素52

六、空气预处理流程53

第三章 工业发酵的染菌及其防止56

第一节 染菌对发酵的影响56

一、染茵对发酵的影响56

二、染茵对发酵产品提取的影响57

三、染茵对三废治理的影响58

第二节 发酵染菌的分析58

一、杂茵的检查方法58

二、发酵染茵原因分析60

第三节 杂菌污染的途径和防止60

一、种子带茵及防止60

二、空气带菌及防止61

三、设备及附件渗漏导致的染茵及防止62

四、培养基和设备灭菌不彻底导致的染茵及防止65

五、噬茵体的污染及防止66

六、染茵的挽救与处理66

第四章 发酵微生物的扩大培养68

第一节 发酵工业微生物菌种68

一、工业发酵对微生物菌种的要求68

二、工业生产常用微生物菌种69

第二节 工业微生物菌种的分离和选育71

一、工业微生物菌种的分离与筛选71

二、工业微生物菌种的选育72

第三节 发酵微生物扩大培养技术74

一、种子扩大培养的作用与目的74

二、优质种子的标准75

三、种子扩大培养的工艺流程75

四、实验室菌种扩大培养75

五、生产车间菌种扩大培养76

第四节 发酵微生物菌种质量78

一、种子质量的检查与标准78

二、影响菌种质量的因素79

三、发酵菌种异常原因分析82

四、发酵茵种质量的保障措施82

第五节 发酵微生物菌种的保藏83

一、微生物菌种的退化与复壮83

二、国内外菌种保藏机构84

三、菌种保藏的原理和方法85

第五章 发酵工艺条件的控制87

第一节 发酵过程的代谢变化规律87

一、分批发酵的代谢变化规律87

二、分批补料发酵的代谢变化规律89

三、连续发酵的代谢变化规律90

第二节 发酵工艺的控制90

一、温度对发酵的影响及控制90

二、pH对发酵的影响及控制94

三、氧对发酵的影响及控制99

四、CO2对发酵的影响及控制105

五、发酵过程中的泡沫及其控制106

六、发酵过程的补料控制108

第三节 发酵过程的主要控制参数112

一、物理参数112

二、化学参数112

三、生物参数113

第六章 发酵过程优化和放大115

第一节 发酵过程的不同阶段115

一、小规模发酵（实验室规模）116

二、中试规模发酵117

三、产业化放大117

第二节 发酵条件优化117

一、基础培养基的选择117

二、实验设计与优化118

第三节 工艺放大121

一、工艺放大面临的问题121

二、工艺放大的方法122

三、工艺放大的重要参数123

四、其他发酵方式工艺放大127

第七章 发酵动力学130

第一节 微生物生长动力学130

一、生长速率与比生长速率130

二、比生长速率与基质浓度之间的关系131

三、生长抑制133

四、逻辑定律134

五、得率系数134

第二节 产物生成动力学140

一、产物生成与生长的关系140

二、产物生成动力学模型举例141

第三节 间歇发酵动力学142

一、分批培养142

二、流加培养144

第四节 连续发酵动力学145

一、概述145

二、单级连续培养146

三、多级连续培养149

第八章 发酵设备155

第一节 通风发酵设备155

一、标准机械搅拌发酵罐155

二、通风搅拌发酵罐162

三、自吸式发酵罐165

四、其他类型发酵罐166

第二节 厌气发酵设备167

一、酒精发酵设备167

二、啤酒发酵设备169

三、葡萄酒发酵设备173

第三节 固态发酵设备174

一、白酒固态发酵设备174

二、通风制曲设备175

第九章 发酵产物的分离178

第一节 基本概念178

一、发酵产物分离所面临的问题178

二、发酵产物分离的一般过程与规律179

知识窗9-1 发酵产物分离的主要技术及原理181

第二节 发酵产物分离流程的建立和优化181

一、不同性质发酵产物的分离策略181

二、经验法则及应用185

第三节 生物分离技术的发展186

一、新的分离介质186

二、新的分离原理和系统186

知识窗9-2 发酵工业清洁生产技术187

第十章 其他发酵培养技术188

第一节 固态发酵188

一、固态发酵技术原理和特点188

二、固态发酵原辅料及处理技术192

三、固态发酵微生物及培养技术195

四、固态发酵反应器及传质和传热197

五、固态发酵产品的生产203

第二节 基因工程菌的发酵205

一、基因表达系统205

二、基因工程茵的构建206

三、基因工程茵的稳定性212

四、基因工程茵的发酵生产213

知识窗10-1 固定化培养215

知识窗10-2 动物细胞培养215

知识窗10-3 植物细胞培养215

第二篇 重要发酵工程产业第十一章 生物食品219

第一节 发酵酿造食品219

一、饮料酒220

知识窗11-1 葡萄酒225

知识窗11-2 黄酒225

二、发酵调味品228

知识窗11-3 酱品237

知识窗11-4 酸奶237

知识窗11-5 其他发酵酿造食品237

第二节 生物食品添加剂和配料237

一、鲜味剂237

二、酸味剂241

知识窗11-6 柠檬酸244

三、食用香精香料244

四、食用色素246

五、食品胶247

六、生物防腐剂250

知识窗11-7 功能发酵制品251

第十二章 生物基化学品和生物材料252

第一节 生物基大宗化学品252

一、乳酸252

二、1，3-丙二醇255

知识窗12-1 丁二酸259

知识窗12-2 富马酸259

第二节 生物基精细化学品259

一、丙烯酰胺260

二、1，3-二羟基丙酮264

知识窗12-3 5-氨基乙酰丙酸266

知识窗12-4 3-羟基丙酸266

第三节 生物基材料266

一、聚羟基脂肪酸酯267

二、聚氨基酸270

知识窗12-5 ε-聚赖氨酸276

三、聚多糖276

知识窗12-6 结冷胶278

知识窗12-7 黄原胶278

第十三章 微生物药物280

第一节 抗生素280

一、概论280

二、β-内酰胺类抗生素281

三、大环内酯类抗生素284

第二节 维生素288

一、概述288

二、维生素C289

三、维生素B12290

四、维生素B2291

五、原维生素A（β-胡萝卜素）291

六、维生素H292

七、原维生素D2（麦角甾醇）292

八、维生素E（α-生育酚）292

第三节 酶抑制剂292

一、概述292

二、β-内酰胺酶抑制剂293

三、癌相关酶抑制剂295

知识窗13-1 免疫调节剂295

知识窗13-2 其他微生物药物295

第十四章 微生物酶制剂298

第一节 淀粉酶类发酵生产298

一、α-淀粉酶298

二、真菌α-淀粉酶300

三、β-淀粉酶300

四、葡萄糖淀粉酶301

五、普鲁兰酶301

第二节 蛋白酶类302

一、酸性蛋白酶302

二、中性蛋白酶302

三、碱性蛋白酶303

知识窗14-1 其他酶类303

第三节 酶的提取及酶产品的剂型303

一、酶制剂提取工艺303

二、商品酶制剂的形式307

三、酶制剂成品化技术309

第十五章 生物能源315

第一节 生物乙醇315

一、概述315

二、生产方法315

三、展望321

第二节 生物沼气322

一、甲烷发酵322

二、问题与发展前景326

知识窗15-1 生物柴油326

知识窗15-2 生物制氢326

索引328