发酵工程(第2版)

本教材全面介绍了发酵工程的概念、原理、发展方向及应用领域。全书共有十三章，在内容安排上分为两大部分，前半部分即第一章至第九章，主要阐述发酵工程的基本概念、理论及基本原理；后半部分即第十章至第十三章，主要介绍发酵工程的主要产品工艺，及其在食品酿造、农业、生物能源及环境保护等方面的应用。
本教材可供农林类院校、综合性大学、师范类院校的生物学专业及其他相关专业的本科生使用。

前言
第一章 发酵工程概述 1
第一节 发酵工程的概念 1
一、发酵的定义 1
二、发酵工程的定义 1
三、发酵工程的特点 2
四、发酵工程常见的主要发酵类型 3
第二节 发酵工程的发展简史 9
一、传统发酵时期 10
二、近代发酵工业建立 10
三、近代发酵工程全面发展 11
四、现代发酵工程时期 13
五、发酵工程技术发展的特点 14
第三节 发酵工程的研究内容 14
一、发酵工艺优化 14
二、发酵工业的逐级放大 16
第四节 我国发酵产业的现状 16
一、我国发酵产业特点 16
二、我国发酵工程的产品类型 17
第二章 微生物菌种选育 22
第一节 菌种的来源 22
一、微生物菌种的选择性分离 22
二、重要工业微生物菌种的筛选 25
第二节 发酵高产菌种选育 27
一、自然选育 27
二、诱变育种 28
三、杂交育种 32
四、原生质体融合技术 33
五、基因组重排育种技术 35
六、基因工程育种 36
第三节 菌种退化和菌种保藏 40
一、菌种退化 40
二、微生物菌种保藏 42
三、菌种保藏机构 45
第三章 发酵工业培养基及原料处理 47
第一节 发酵营养基质的组成 47
一、碳源营养 47
二、氮源营养 49
三、无机盐及微量元素 51
四、水 53
五、生长因子、前体物质、产物促进剂和抑制剂 53
第二节 工业发酵中营养基质的分类和配方优化 56
一、孢子培养基 56
二、种子培养基 57
三、发酵培养基 57
四、培养基配方的优化 58
第三节 工业发酵中营养基质的配制方法 58
一、淀粉质原料制糖工艺及培养基的配制方法 58
二、糖蜜原料培养基的制备过程 69
第四章 发酵工程的染菌与灭菌 72
第一节 发酵异常现象及染菌分析 72
一、种子培养和发酵的异常现象 72
二、染菌隐患的检查 73
三、发酵染菌的原因 74
四、染菌分析 75
五、染菌隐患的处理 76
第二节 染菌对发酵的影响 76
一、染菌对不同发酵过程的影响 76
二、杂菌的种类和性质对发酵过程的影响 77
三、染菌发生的时间不同对发酵的影响 77
四、染菌程度对发酵的影响 77
第三节 杂菌污染后的挽救和处理 78
一、种子培养期染菌的处理 78
二、发酵前期染菌的处理 78
三、发酵中、后期染菌的处理 78
四、染菌后对设备的处理 78
第四节 灭菌常见的方法 78
一、化学灭菌 79
二、射线灭菌 79
三、干热灭菌 79
四、湿热灭菌 80
五、过滤除菌 80
第五节 培养基与发酵设备的灭菌 81
一、灭菌的基本原理 81
二、培养基的灭菌 84
三、发酵设备的灭菌 91
第六节 空气的除菌 95
一、发酵使用的净化空气的标准 96
二、空气净化的方法 97
三、介质过滤除菌的材料及原理 99
四、空气预处理 104
五、空气净化的工艺流程 107
第七节 预防噬菌体危害 111
第五章 发酵机制及发酵动力学 114
第一节 发酵工程微生物的基本代谢及产物 114
一、微生物初级代谢及产物 114
二、微生物次级代谢及产物 114
第二节 微生物代谢调控机制 115
一、微生物初级代谢的调节 116
二、微生物次级代谢的调节 119
三、微生物发酵中的代谢调控 123
第三节 微生物发酵动力学 125
一、分批培养动力学 126
二、连续培养动力学 133
三、补料分批培养动力学 138
第六章 种子的扩大培养 145
第一节 种子扩大培养方法 145
一、实验室种子制备 145
二、生产车间种子制备 147
第二节 种子质量的控制 149
一、影响孢子和种子质量的因素 149
二、种子质量的控制措施 153
第七章 发酵条件及过程控制 156
第一节 发酵控制条件的优化 156
一、发酵培养基配方优化 156
二、发酵工艺参数的优化 157
第二节 发酵过程的准确检测 157
一、直接状态参数和间接状态参数 157
二、在线仪器监测和离线分析 158
第三节 温度的影响及其控制 159
一、影响发酵温度的因素 160
二、温度对发酵的影响 161
三、发酵过程温度的控制 162
第四节 pH的影响及其控制 163
一、发酵过程中影响pH的因素 163
二、pH对发酵过程的影响 164
三、发酵过程中pH的控制 164
第五节 通气和搅拌 166
一、氧对发酵的影响 166
二、影响溶解氧变化的因素 168
三、发酵溶解氧的调控 170
第六节 泡沫的影响及其控制 172
一、发酵过程中泡沫的产生 172
二、泡沫对发酵的影响 173
三、泡沫的消除和控制 174
第七节 营养基质的影响及其控制 176
一、碳源种类和浓度的影响及其控制 176
二、氮源种类和浓度的影响及其控制 178
三、磷酸盐浓度的影响及其控制 179
第八节 二氧化碳和呼吸商 179
一、CO2与发酵 180
二、呼吸商与发酵 181
第九节 发酵终点的判断 181
一、影响放罐时间的因素 181
二、发酵终点的判断和操作 182
第十节 发酵过程的计算机控制 183
一、计算机控制系统的应用 183
二、计算机控制系统的组成和功能 183
第八章 发酵产物的回收与纯化 186
第一节 发酵液的预处理 188
一、微生物细胞和非溶解性产物的固液分离 188
二、泡沫分离 188
三、沉淀 189
四、过滤 190
五、离心 195
六、细胞破碎 198
第二节 发酵产物的初步纯化 200
一、液-液萃取 200
二、溶剂回收 203
三、双水相萃取 204
四、反胶团萃取 205
五、超临界流体萃取 205
六、吸附 206
七、挥发性产物去除 206
第三节 发酵产物的深度纯化 207
一、色谱法 207
二、膜过滤 210
三、干燥 211
四、结晶法 212
第四节 发酵液直接回收技术 213
第九章 发酵工厂工艺设计 215
第一节 概述 215
一、发酵工厂基本建设程序 215
二、发酵工厂工艺设计的主要内容 218
第二节 发酵工艺流程设计 218
一、工艺流程设计的任务和成果 218
二、工艺流程的设计原则 219
三、工艺流程设计的基本程序 219
四、工艺流程设计的步骤 220
第三节 发酵工厂总图布置 221
一、工厂的厂址选择 221
二、总平面设计 221
第四节 发酵工艺计算 222
一、物料衡算 222
二、热量衡算 223
三、用水量衡算 223
四、计算耗冷量 224
五、计算抽真空量 224
六、计算无菌压缩空气消耗量 225
七、计算用电量 225
八、主要技术经济指标 226
第五节 设备的设计与选型 226
一、设备选型的主要原则 226
二、设备的设计与选型 227
第六节 发酵车间布置与管道设计 228
一、发酵车间布置 228
二、车间工艺管道设计 230
第七节 发酵工业“三废”处理及其工厂化设计 231
一、废水 231
二、废气 232
三、废渣 232
第八节 发酵工厂投资概算与经济评价 232
一、建设项目总投资概算 232
二、概算与经济评价中的费用计算 233
三、产品成本计算 234
四、借贷利息和还款能力预测 235
五、项目投资的经济评价 235
第十章 现代发酵工业主要产品的工艺过程 237
第一节 抗生素 237
一、概述 237
二、抗生素工业发酵生产过程 239
三、青霉素生产工艺 241
第二节 氨基酸 243
一、概述 243
二、氨基酸工业发酵生产过程 244
第三节 有机酸 249
一、概述 249
二、柠檬酸工业发酵 250
三、乳酸工业发酵 251
第四节 酶制剂 253
一、概述 253
二、酶制剂的生产工艺 255
三、米曲霉α-淀粉酶生产工艺 258
第五节 核苷酸类物质 260
一、概述 260
二、肌苷酸工业发酵 261
第十一章 发酵工程在食品工业中的应用 264
第一节 发酵工程在食品生产中的应用 264
一、改造提升传统发酵食品的生产工艺 264
二、食品添加剂的发酵生产 265
三、天然食品功能因子的发酵生产 266
四、食品新产品开发 267
第二节 饮料酒的生产工艺 268
一、饮料酒的分类 268
二、白酒的酿造 269
三、啤酒的酿造 272
四、葡萄酒的酿造 275
五、黄酒的酿造 277
第三节 发酵调味品的酿造工艺 278
一、酱油的酿造 279
二、食醋的酿造 281
三、发酵豆制品的生产工艺 283
第十二章 发酵工程在农业方面的应用 286
第一节 微生物肥的发酵 286
一、微生物肥的含义及作用 286
二、微生物肥的发酵生产 289
第二节 生物农药的发酵 295
一、生物农药概述 295
二、细菌生物农药的发酵 295
三、放线菌生物农药的发酵 299
四、真菌生物农药的发酵生产 302
第三节 生物饲料的发酵 304
一、生物饲料概述 304
二、酵母菌体蛋白的发酵 306
三、其他生物饲料的发酵 308
第十三章 发酵工程在生物能源及环境保护中的应用 311
第一节 生物乙醇发酵 311
一、概述 311
二、乙醇发酵的原料 312
三、乙醇发酵有关的微生物 312
四、乙醇发酵生化机制 313
五、乙醇的发酵工艺 314
六、乙醇蒸馏与精馏 317
第二节 沼气发酵 318
一、沼气发酵理论机理 318
二、沼气发酵的工艺类型和基本工艺流程 319
三、厌氧消化器的类别 320
第三节 发酵工程在环境保护中的应用 328
一、废水生物处理 328
二、有机固体废弃物的微生物处理 334
三、难降解有机物的降解与转化 336
主要参考文献 341