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、近代发酵工程全酿展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
第四节我酿酵产业的现状16
一、我酿酵产业特点16
二、我酿酵工程的产品类型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、菌种難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、发酵工艺麵的优化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a-*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