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微生物工程(第二版,修訂版) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030187062
- 條形碼：9787030187062 ; 978-7-03-018706-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
微生物工程(第二版,修訂版) 內(nèi)容簡介
本書是在**版基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)科發(fā)展和讀者建議，在《微生物工程》**版基礎(chǔ)上編寫的第二版。全書分四大部分（總計27章），分別是：微生物工程原理（9章），微生物工程下游加工工程（8章），微生物工程生產(chǎn)設(shè)備（4章），微生物工程生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品舉例（6章）。全書各章節(jié)均有調(diào)整、變化，其中，對生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品舉例的內(nèi)容進(jìn)行了較大篇幅的調(diào)整、增加了大量的內(nèi)容。全書編寫的主要目的有（1）希望通過本教材的編寫，對辦學(xué)模式、培養(yǎng)目標(biāo)、課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容等作進(jìn)一步的探討、研究和實(shí)踐，為學(xué)科發(fā)展和高素質(zhì)人才培養(yǎng)探索更多的教學(xué)經(jīng)驗。（2）將理科的有關(guān)知識與必要的工程技術(shù)知識有機(jī)結(jié)合，在微生物學(xué)領(lǐng)域里給學(xué)生傳授比較專業(yè)的理論知識，在工程技術(shù)領(lǐng)域里，使理科學(xué)生能夠掌握基本的計算和設(shè)計工藝流程的原理和方法。
微生物工程(第二版,修訂版) 目錄
目錄
第二版前言（修訂）
**版前言
§1微生物工程概論 1
1.1微生物工程的發(fā)展簡史 1
1.1.1傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù)——天然發(fā)酵 1
1.1.2**代微生物發(fā)酵技術(shù)——純培養(yǎng)技術(shù)的建立 2
1.1.3第二代（近代）微生物發(fā)酵技術(shù)——深層培養(yǎng)技術(shù) 2
1.1.4第三代微生物發(fā)酵技術(shù)——微生物工程 4
1.2微生物工程的應(yīng)用 5
1.2.1微生物工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用 6
1.2.2微生物工程在醫(yī)藥衛(wèi)生中的應(yīng)用 6
1.2.3微生物工程在輕工業(yè)中的應(yīng)用 11
1.2.4微生物工程在化工能源產(chǎn)品中的應(yīng)用 11
1.2.5微生物工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 11
1.2.6微生物工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 13
1.2.7微生物工程在細(xì)菌冶金中的應(yīng)用 13
1.2.8微生物工程在高技術(shù)研究中的應(yīng)用 14
§2生產(chǎn)菌種的來源 15
2.1生物物質(zhì)產(chǎn)生菌的篩選 15
2.1.1微生物是生物活性物質(zhì)的豐富資源 15
2.1.2含微生物材料的標(biāo)本采集 15
2.1.3標(biāo)本的預(yù)處理 16
2.2菌種的分離 17
2.2.1施加選擇性壓力分離法 17
2.2.2隨機(jī)分離方法 19
§3微生物的代謝調(diào)節(jié)和代謝工程 23
3.1微生物的代謝類型和自我調(diào)節(jié) 23
3.1.1代謝類型 23
3.1.2微生物自我調(diào)節(jié)的部位 24
3.2酶活性調(diào)節(jié) 24
3.2.1酶的激活作用與抑制作用 25
3.2.2酶活性調(diào)節(jié)的機(jī)制 26
3.3酶合成的調(diào)節(jié) 27
3.3.1酶合成的誘導(dǎo)作用 27
3.3.2酶合成的阻遏 28
3.3.3酶合成調(diào)節(jié)的機(jī)制 29
3.4分支生物合成途徑的調(diào)節(jié) 32
3.4.1同工酶調(diào)節(jié) 33
3.4.2協(xié)同反饋調(diào)節(jié) 33
3.4.3累加反饋調(diào)節(jié) 33
3.4.4增效反饋調(diào)節(jié) 34
3.4.5順序反饋調(diào)節(jié) 34
3.4.6聯(lián)合激活或抑制調(diào)節(jié) 35
3.4.7酶的共價修飾 35
3.5能荷調(diào)節(jié) 36
3.6代謝調(diào)控 37
3.6.1發(fā)酵條件的控制 38
3.6.2改變細(xì)胞透性 39
3.6.3菌種遺傳特性的改變 40
3.7次級代謝與次級代謝調(diào)節(jié) 41
3.7.1初級代謝和次級代謝 41
3.7.2次級代謝的調(diào)節(jié)類型 42
3.8代謝工程 45
3.8.1改變代謝途徑 46
3.8.2擴(kuò)展代謝途徑 50
3.8.3轉(zhuǎn)移或構(gòu)建新的代謝途徑 50
§4優(yōu)良菌種選育 52
4.1自然選育 53
4.2誘變選育 54
4.2.1誘變育種的原理 54
4.2.2誘變育種的基本方法 54
4.2.3突變菌株的篩選 55
4.2.4高通量篩選技術(shù) 59
4.3雜交育種 60
4.3.1細(xì)菌的雜交育種 60
4.3.2放線菌的雜交育種 61
4.3.3霉菌的雜交育種 63
4.3.4酵母的雜交育種 64
4.4原生質(zhì)體融合技術(shù) 65
4.4.1原生質(zhì)體融合的優(yōu)越性 65
4.4.2原生質(zhì)體融合方法 66
4.4.3原生質(zhì)體融合技術(shù)在微生物育種中的應(yīng)用 67
4.5基因工程技術(shù) 68
4.5.1基因表達(dá)系統(tǒng) 69
4.5.2利用大腸桿菌的表達(dá)系統(tǒng) 70
4.5.3利用酵母菌的基因表達(dá)系統(tǒng) 74
4.5.4基因工程菌的穩(wěn)定性 77
§5菌種保藏的原理和方法 79
5.1斜面保藏法和穿刺保藏法 79
5.1.1斜面保藏法 79
5.1.2穿刺保藏法 80
5.2沙土管干燥保藏法 80
5.3真空冷凍干燥保藏法 81
5.4液氮保藏法 82
5.5懸液保藏法 82
5.6低溫保藏法 82
§6培養(yǎng)基 83
6.1培養(yǎng)基的成分 83
6.1.1能源物質(zhì) 83
6.1.2碳源物質(zhì) 84
6.1.3氮源物質(zhì) 85
6.1.4無機(jī)鹽和微量元素 86
6.1.5 前體 87
6.1.6促進(jìn)劑和抑制劑 88
6.1.7 水分 89
6.2營養(yǎng)物質(zhì)的調(diào)節(jié) 89
6.2.1不同碳源的利用速度 89
6.2.2氮源利用及與碳源利用的關(guān)系 90
6.2.3碳氮比例的調(diào)節(jié) 90
6.2.4前體的控制 91
6.2.5 補(bǔ)料 91
6.3培養(yǎng)基的類型 92
6.3.1孢子培養(yǎng)基 92
6.3.2種子培養(yǎng)基 93
6.3.3發(fā)酵培養(yǎng)基 93
§7發(fā)酵工藝控制 94
7.1溫度對發(fā)酵的影響及其調(diào)節(jié)控制 94
7.1.1溫度對發(fā)酵的影響 94
7.1.2影響發(fā)酵溫度的因素：發(fā)酵熱 97
7.1.3發(fā)酵熱的測定 98
7.1.4*適溫度的選擇與發(fā)酵溫度的控制 99
7.2 pH對發(fā)酵的影響及控制 100
7.2.1 pH對發(fā)酵的影響 100
7.2.2影響發(fā)酵 pH的因素 101
7.2.3 *適 pH的選擇和調(diào)節(jié) 102
7.3氧對發(fā)酵的影響 103
7.3.1氧的傳遞和傳質(zhì)方程式 104
7.3.2影響微生物對氧需求的因素 108
7.3.3培養(yǎng)基的流變特性 111
7.3.4影響供氧的因素 114
7.3.5液相體積氧傳遞系數(shù) KLa的測定 123
7.4二氧化碳對發(fā)酵的影響及控制 125
7.4.1二氧化碳的來源及對發(fā)酵的影響 125
7.4.2二氧化碳濃度的控制 126
7.5泡沫對發(fā)酵的影響與控制 127
7.5.1泡沫產(chǎn)生的原因 127
7.5.2泡沫對發(fā)酵的危害 128
7.5.3泡沫的消長規(guī)律 128
7.5.4泡沫的消除和防止 130
7.6發(fā)酵終點(diǎn)的判斷與自溶現(xiàn)象的檢測 132
7.6.1發(fā)酵終點(diǎn)的判斷 132
7.6.2細(xì)胞自溶的監(jiān)測 133
7.6.3影響自溶的因素 134
7.7發(fā)酵染菌的防治與處理 134
7.7.1染菌途徑分析 135
7.7.2染菌判斷與防治 135
§8發(fā)酵過程的參數(shù)檢測和自動控制 137
8.1發(fā)酵過程的參數(shù)檢測 137
8.1.1物理參數(shù)檢測 139
8.1.2化學(xué)參數(shù)檢測 150
8.1.3間接參數(shù)檢測 164
8.2發(fā)酵過程的自動控制 169
8.2.1基本的自動控制系統(tǒng) 169
8.2.2發(fā)酵自控系統(tǒng)的硬件組成 172
§9微生物反應(yīng)動力學(xué) 174
9.1發(fā)酵類型 174
9.1.1第Ⅰ型 174
9.1.2第Ⅱ型 175
9.1.3第Ⅲ型 175
9.2分批培養(yǎng)動力學(xué) 176
9.2.1分批培養(yǎng)中細(xì)胞的生長動力學(xué) 176
9.2.2分批培養(yǎng)中基質(zhì)的消耗動力學(xué) 179
9.2.3產(chǎn)物的生成動力學(xué) 181
9.3連續(xù)培養(yǎng)動力學(xué) 182
9.3.1連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn) 182
9.3.2單級連續(xù)培養(yǎng) 183
9.3.3多級串聯(lián)連續(xù)培養(yǎng)動力學(xué) 186
9.3.4細(xì)胞循環(huán)使用的單級連續(xù)培養(yǎng)動力學(xué) 187
9.3.5連續(xù)培養(yǎng)的實(shí)施 189
§10微生物工程下游加工工程概論 192
10.1微生物工程下游加工工程的特點(diǎn)和重要性 192
10.2微生物工程下游加工工程的基本原理 193
10.3微生物工程下游加工工程的一般程序 198
§11發(fā)酵液的預(yù)處理和過濾 199
11.1發(fā)酵液的預(yù)處理 199
11.1.1高價無機(jī)離子的去除方法 199
11.1.2可溶性雜蛋白質(zhì)的去除方法 200
11.1.3色素及其他物質(zhì)的去除 201
11.2發(fā)酵液的過濾 202
11.2.1發(fā)酵液的過濾特性和濾餅的比阻值 202
11.2.2影響發(fā)酵液過濾的因素 203
11.2.3提高過濾性能的方法 204
11.3微生物細(xì)胞的破碎和分離 205
11.3.1微生物細(xì)胞壁的組成和結(jié)構(gòu) 205
11.3.2微生物細(xì)胞破碎的方法 207
11.3.3細(xì)胞破碎率的測定 211
§12沉淀法 213
12.1鹽析法 213
12.1.1鹽析原理——Cohn方程式 213
12.1.2影響鹽析的主要因素 215
12.2等電點(diǎn)沉淀法 219
12.3有機(jī)溶劑沉淀法 220
12.3.1有機(jī)溶劑沉淀的原理 220
12.3.2有機(jī)溶劑的選擇和使用濃度計算 221
12.3.3影響有機(jī)溶劑沉淀的因素 221
12.4非離子型多聚物沉淀法 223
12.5聚電解質(zhì)沉淀法 224
§13溶劑萃取法 225
13.1溶劑萃取的原理 225
13.1.1分配定律 225
13.1.2弱電解質(zhì)萃取的分配平衡 227
13.2有機(jī)溶劑的選擇 228
13.3影響水相溶質(zhì)溶解度的因素 229
13.3.1離子強(qiáng)度 229
13.3.2 pH 230
13.3.3 溫度 230
13.3.4帶溶劑的使用 230
13.4乳化與去乳化 231
13.4.1乳濁液的形成原因和穩(wěn)定條件 231
13.4.2去乳化的方法 233
13.5萃取方法和理論得率計算 234
13.5.1單級萃取 235
13.5.2多級錯流萃取 236
13.5.3多級逆流萃取 237
13.5.4萃取計算諾模圖 238
§14雙水相萃取法 240
14.1水相體系 240
14.1.1雙水相的形成 240
14.1.2 相圖 241
14.2分配理論 242
14.2.1表面自由能的影響 242
14.2.2表面電荷的影響 243
14.3影響物質(zhì)分配的因素 244
14.3.1聚合物及其相對分子質(zhì)量的影響 244
14.3.2系線長度對分配平衡的影響 245
14.3.3離子環(huán)境對分配的影響 245
14.3.4 pH的影響 246
14.3.5溫度的影響 246
14.4雙水相萃取技術(shù)的應(yīng)用 247
14.4.1酶的分離純化 247
14.4.2核酸的分離純化 248
14.4.3人生長激素的提取 248
14.4.4 β-干擾素的提取 249
14.4.5病毒的分離純化 249
14.4.6雙水相分析技術(shù) 249
14.5雙水相萃取技術(shù)的發(fā)展 250
14.5.1提高分離效率的雙水相萃取技術(shù) 250
14.5.2廉價雙水相系統(tǒng)的使用 252
§15吸附法 253
15.1吸附過程的基礎(chǔ)理論 253
15.2吸附類型 254
15.2.1物理吸附 254
15.2.2化學(xué)吸附 254 <
第二版前言（修訂）
**版前言
§1微生物工程概論 1
1.1微生物工程的發(fā)展簡史 1
1.1.1傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù)——天然發(fā)酵 1
1.1.2**代微生物發(fā)酵技術(shù)——純培養(yǎng)技術(shù)的建立 2
1.1.3第二代（近代）微生物發(fā)酵技術(shù)——深層培養(yǎng)技術(shù) 2
1.1.4第三代微生物發(fā)酵技術(shù)——微生物工程 4
1.2微生物工程的應(yīng)用 5
1.2.1微生物工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用 6
1.2.2微生物工程在醫(yī)藥衛(wèi)生中的應(yīng)用 6
1.2.3微生物工程在輕工業(yè)中的應(yīng)用 11
1.2.4微生物工程在化工能源產(chǎn)品中的應(yīng)用 11
1.2.5微生物工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 11
1.2.6微生物工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 13
1.2.7微生物工程在細(xì)菌冶金中的應(yīng)用 13
1.2.8微生物工程在高技術(shù)研究中的應(yīng)用 14
§2生產(chǎn)菌種的來源 15
2.1生物物質(zhì)產(chǎn)生菌的篩選 15
2.1.1微生物是生物活性物質(zhì)的豐富資源 15
2.1.2含微生物材料的標(biāo)本采集 15
2.1.3標(biāo)本的預(yù)處理 16
2.2菌種的分離 17
2.2.1施加選擇性壓力分離法 17
2.2.2隨機(jī)分離方法 19
§3微生物的代謝調(diào)節(jié)和代謝工程 23
3.1微生物的代謝類型和自我調(diào)節(jié) 23
3.1.1代謝類型 23
3.1.2微生物自我調(diào)節(jié)的部位 24
3.2酶活性調(diào)節(jié) 24
3.2.1酶的激活作用與抑制作用 25
3.2.2酶活性調(diào)節(jié)的機(jī)制 26
3.3酶合成的調(diào)節(jié) 27
3.3.1酶合成的誘導(dǎo)作用 27
3.3.2酶合成的阻遏 28
3.3.3酶合成調(diào)節(jié)的機(jī)制 29
3.4分支生物合成途徑的調(diào)節(jié) 32
3.4.1同工酶調(diào)節(jié) 33
3.4.2協(xié)同反饋調(diào)節(jié) 33
3.4.3累加反饋調(diào)節(jié) 33
3.4.4增效反饋調(diào)節(jié) 34
3.4.5順序反饋調(diào)節(jié) 34
3.4.6聯(lián)合激活或抑制調(diào)節(jié) 35
3.4.7酶的共價修飾 35
3.5能荷調(diào)節(jié) 36
3.6代謝調(diào)控 37
3.6.1發(fā)酵條件的控制 38
3.6.2改變細(xì)胞透性 39
3.6.3菌種遺傳特性的改變 40
3.7次級代謝與次級代謝調(diào)節(jié) 41
3.7.1初級代謝和次級代謝 41
3.7.2次級代謝的調(diào)節(jié)類型 42
3.8代謝工程 45
3.8.1改變代謝途徑 46
3.8.2擴(kuò)展代謝途徑 50
3.8.3轉(zhuǎn)移或構(gòu)建新的代謝途徑 50
§4優(yōu)良菌種選育 52
4.1自然選育 53
4.2誘變選育 54
4.2.1誘變育種的原理 54
4.2.2誘變育種的基本方法 54
4.2.3突變菌株的篩選 55
4.2.4高通量篩選技術(shù) 59
4.3雜交育種 60
4.3.1細(xì)菌的雜交育種 60
4.3.2放線菌的雜交育種 61
4.3.3霉菌的雜交育種 63
4.3.4酵母的雜交育種 64
4.4原生質(zhì)體融合技術(shù) 65
4.4.1原生質(zhì)體融合的優(yōu)越性 65
4.4.2原生質(zhì)體融合方法 66
4.4.3原生質(zhì)體融合技術(shù)在微生物育種中的應(yīng)用 67
4.5基因工程技術(shù) 68
4.5.1基因表達(dá)系統(tǒng) 69
4.5.2利用大腸桿菌的表達(dá)系統(tǒng) 70
4.5.3利用酵母菌的基因表達(dá)系統(tǒng) 74
4.5.4基因工程菌的穩(wěn)定性 77
§5菌種保藏的原理和方法 79
5.1斜面保藏法和穿刺保藏法 79
5.1.1斜面保藏法 79
5.1.2穿刺保藏法 80
5.2沙土管干燥保藏法 80
5.3真空冷凍干燥保藏法 81
5.4液氮保藏法 82
5.5懸液保藏法 82
5.6低溫保藏法 82
§6培養(yǎng)基 83
6.1培養(yǎng)基的成分 83
6.1.1能源物質(zhì) 83
6.1.2碳源物質(zhì) 84
6.1.3氮源物質(zhì) 85
6.1.4無機(jī)鹽和微量元素 86
6.1.5 前體 87
6.1.6促進(jìn)劑和抑制劑 88
6.1.7 水分 89
6.2營養(yǎng)物質(zhì)的調(diào)節(jié) 89
6.2.1不同碳源的利用速度 89
6.2.2氮源利用及與碳源利用的關(guān)系 90
6.2.3碳氮比例的調(diào)節(jié) 90
6.2.4前體的控制 91
6.2.5 補(bǔ)料 91
6.3培養(yǎng)基的類型 92
6.3.1孢子培養(yǎng)基 92
6.3.2種子培養(yǎng)基 93
6.3.3發(fā)酵培養(yǎng)基 93
§7發(fā)酵工藝控制 94
7.1溫度對發(fā)酵的影響及其調(diào)節(jié)控制 94
7.1.1溫度對發(fā)酵的影響 94
7.1.2影響發(fā)酵溫度的因素：發(fā)酵熱 97
7.1.3發(fā)酵熱的測定 98
7.1.4*適溫度的選擇與發(fā)酵溫度的控制 99
7.2 pH對發(fā)酵的影響及控制 100
7.2.1 pH對發(fā)酵的影響 100
7.2.2影響發(fā)酵 pH的因素 101
7.2.3 *適 pH的選擇和調(diào)節(jié) 102
7.3氧對發(fā)酵的影響 103
7.3.1氧的傳遞和傳質(zhì)方程式 104
7.3.2影響微生物對氧需求的因素 108
7.3.3培養(yǎng)基的流變特性 111
7.3.4影響供氧的因素 114
7.3.5液相體積氧傳遞系數(shù) KLa的測定 123
7.4二氧化碳對發(fā)酵的影響及控制 125
7.4.1二氧化碳的來源及對發(fā)酵的影響 125
7.4.2二氧化碳濃度的控制 126
7.5泡沫對發(fā)酵的影響與控制 127
7.5.1泡沫產(chǎn)生的原因 127
7.5.2泡沫對發(fā)酵的危害 128
7.5.3泡沫的消長規(guī)律 128
7.5.4泡沫的消除和防止 130
7.6發(fā)酵終點(diǎn)的判斷與自溶現(xiàn)象的檢測 132
7.6.1發(fā)酵終點(diǎn)的判斷 132
7.6.2細(xì)胞自溶的監(jiān)測 133
7.6.3影響自溶的因素 134
7.7發(fā)酵染菌的防治與處理 134
7.7.1染菌途徑分析 135
7.7.2染菌判斷與防治 135
§8發(fā)酵過程的參數(shù)檢測和自動控制 137
8.1發(fā)酵過程的參數(shù)檢測 137
8.1.1物理參數(shù)檢測 139
8.1.2化學(xué)參數(shù)檢測 150
8.1.3間接參數(shù)檢測 164
8.2發(fā)酵過程的自動控制 169
8.2.1基本的自動控制系統(tǒng) 169
8.2.2發(fā)酵自控系統(tǒng)的硬件組成 172
§9微生物反應(yīng)動力學(xué) 174
9.1發(fā)酵類型 174
9.1.1第Ⅰ型 174
9.1.2第Ⅱ型 175
9.1.3第Ⅲ型 175
9.2分批培養(yǎng)動力學(xué) 176
9.2.1分批培養(yǎng)中細(xì)胞的生長動力學(xué) 176
9.2.2分批培養(yǎng)中基質(zhì)的消耗動力學(xué) 179
9.2.3產(chǎn)物的生成動力學(xué) 181
9.3連續(xù)培養(yǎng)動力學(xué) 182
9.3.1連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn) 182
9.3.2單級連續(xù)培養(yǎng) 183
9.3.3多級串聯(lián)連續(xù)培養(yǎng)動力學(xué) 186
9.3.4細(xì)胞循環(huán)使用的單級連續(xù)培養(yǎng)動力學(xué) 187
9.3.5連續(xù)培養(yǎng)的實(shí)施 189
§10微生物工程下游加工工程概論 192
10.1微生物工程下游加工工程的特點(diǎn)和重要性 192
10.2微生物工程下游加工工程的基本原理 193
10.3微生物工程下游加工工程的一般程序 198
§11發(fā)酵液的預(yù)處理和過濾 199
11.1發(fā)酵液的預(yù)處理 199
11.1.1高價無機(jī)離子的去除方法 199
11.1.2可溶性雜蛋白質(zhì)的去除方法 200
11.1.3色素及其他物質(zhì)的去除 201
11.2發(fā)酵液的過濾 202
11.2.1發(fā)酵液的過濾特性和濾餅的比阻值 202
11.2.2影響發(fā)酵液過濾的因素 203
11.2.3提高過濾性能的方法 204
11.3微生物細(xì)胞的破碎和分離 205
11.3.1微生物細(xì)胞壁的組成和結(jié)構(gòu) 205
11.3.2微生物細(xì)胞破碎的方法 207
11.3.3細(xì)胞破碎率的測定 211
§12沉淀法 213
12.1鹽析法 213
12.1.1鹽析原理——Cohn方程式 213
12.1.2影響鹽析的主要因素 215
12.2等電點(diǎn)沉淀法 219
12.3有機(jī)溶劑沉淀法 220
12.3.1有機(jī)溶劑沉淀的原理 220
12.3.2有機(jī)溶劑的選擇和使用濃度計算 221
12.3.3影響有機(jī)溶劑沉淀的因素 221
12.4非離子型多聚物沉淀法 223
12.5聚電解質(zhì)沉淀法 224
§13溶劑萃取法 225
13.1溶劑萃取的原理 225
13.1.1分配定律 225
13.1.2弱電解質(zhì)萃取的分配平衡 227
13.2有機(jī)溶劑的選擇 228
13.3影響水相溶質(zhì)溶解度的因素 229
13.3.1離子強(qiáng)度 229
13.3.2 pH 230
13.3.3 溫度 230
13.3.4帶溶劑的使用 230
13.4乳化與去乳化 231
13.4.1乳濁液的形成原因和穩(wěn)定條件 231
13.4.2去乳化的方法 233
13.5萃取方法和理論得率計算 234
13.5.1單級萃取 235
13.5.2多級錯流萃取 236
13.5.3多級逆流萃取 237
13.5.4萃取計算諾模圖 238
§14雙水相萃取法 240
14.1水相體系 240
14.1.1雙水相的形成 240
14.1.2 相圖 241
14.2分配理論 242
14.2.1表面自由能的影響 242
14.2.2表面電荷的影響 243
14.3影響物質(zhì)分配的因素 244
14.3.1聚合物及其相對分子質(zhì)量的影響 244
14.3.2系線長度對分配平衡的影響 245
14.3.3離子環(huán)境對分配的影響 245
14.3.4 pH的影響 246
14.3.5溫度的影響 246
14.4雙水相萃取技術(shù)的應(yīng)用 247
14.4.1酶的分離純化 247
14.4.2核酸的分離純化 248
14.4.3人生長激素的提取 248
14.4.4 β-干擾素的提取 249
14.4.5病毒的分離純化 249
14.4.6雙水相分析技術(shù) 249
14.5雙水相萃取技術(shù)的發(fā)展 250
14.5.1提高分離效率的雙水相萃取技術(shù) 250
14.5.2廉價雙水相系統(tǒng)的使用 252
§15吸附法 253
15.1吸附過程的基礎(chǔ)理論 253
15.2吸附類型 254
15.2.1物理吸附 254
15.2.2化學(xué)吸附 254 <
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微生物工程(第二版,修訂版) 節(jié)選
**部分微生物工程原理 §1微生物工程概論 生物技術(shù)在21世紀(jì)已經(jīng)成為帶動人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。其中的微生物生物技術(shù)由于發(fā)展迅速，給人類帶來了巨大經(jīng)濟(jì)利益，同時對其他生物技術(shù)產(chǎn)生重要影響，一直處于生物技術(shù)的領(lǐng)先地位。以往多用發(fā)酵技術(shù)一詞來描述微生物技術(shù)，隨著微生物技術(shù)快速發(fā)展，微生物技術(shù)已走出了曾給其帶來里程碑轉(zhuǎn)折發(fā)展的發(fā)酵罐時期，廣泛用于發(fā)酵罐以外形式的環(huán)境保護(hù)、細(xì)菌冶金、細(xì)菌勘探和能源開發(fā)等領(lǐng)域，特別是基因工程菌的大量產(chǎn)生和使用，因而用“微生物工程”一詞更能準(zhǔn)確地概括所有微生物的應(yīng)用領(lǐng)域。 微生物工程的主體是利用微生物生長代謝活動產(chǎn)生的各種生理活性物質(zhì)來生產(chǎn)商業(yè)產(chǎn)品。這項工程需要微生物學(xué)、生物化學(xué)、化學(xué)工程學(xué)、藥學(xué)和市場營銷學(xué)等有關(guān)知識來共同營建。面對21世紀(jì)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大潮，需要有更多交叉學(xué)科知識的人才來參加微生物工程的研究、開發(fā)、生產(chǎn)和市場營銷。因而微生物工程已成為微生物學(xué)、生物化學(xué)、化學(xué)工程學(xué)和藥學(xué)等多學(xué)科密切相關(guān)的交叉性學(xué)科。特別是基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程等生物技術(shù)的成就，更加有利地推動了微生物工程發(fā)展。 1.1微生物工程的發(fā)展簡史 1.1.1傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù)——天然發(fā)酵 人類利用微生物的代謝產(chǎn)物作為食品和醫(yī)藥，已有幾千年的歷史了。眾多原始部族都由含糖的果實(shí)儲藏時發(fā)酵，而學(xué)會了酒精發(fā)酵。公元前4000~前3000年，古埃及人已熟悉了酒、醋的釀造方法。約在公元前2000年，古希臘人和古羅馬人已會利用葡萄釀造葡萄酒。在巴黎盧浮宮保存的“藍(lán)色紀(jì)念碑”上，記載著公元前3世紀(jì)古巴比倫居民利用谷物釀造某些品種的啤酒，有約20種不同啤酒品種，如用大麥芽釀造的含乳酸的酸啤酒。因而可知，當(dāng)時巴比倫存在有專業(yè)的釀造行業(yè)。古埃及人對古巴比倫的外銷啤酒評價很高。隨后就發(fā)明出用烘焙的“啤酒面包”釀造的黑啤酒，以及加入了紅花和各種植物果實(shí)作為香料的啤酒。并且許多啤酒的酒精含量高達(dá)12%~15%。但是隨著古埃及帝國的解體，古代的釀造技術(shù)隨之失傳了。 據(jù)考古證實(shí)，我國在距今4200~4000年前的龍山文化時期已有酒器出現(xiàn)，公元前1000多年前，商朝甲古文中有“醋、酒、鬯”的記載！爸芏Y夫官篇”記載了當(dāng)時能釀造出久陳不壞的黃酒。北魏時期據(jù)《齊民要術(shù)》記錄了我國勞動人民已能用蘗制造飴糖，用散曲中的黃曲霉的蛋白質(zhì)分解力和淀粉糖化力制造醬和釀醋等。屬于傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù)產(chǎn)品的還有醬油、泡菜、奶酒、干酪等，此外還有面團(tuán)發(fā)酵，糞便和秸稈的漚制，用發(fā)霉的豆腐制瘍等技術(shù)。但那時人們并不知道微生物與發(fā)酵的關(guān)系，因而很難人為控制發(fā)酵過程，生產(chǎn)也只能憑經(jīng)驗，口傳心授；所以被稱為天然發(fā)酵時期。 1.1.2**代微生物發(fā)酵技術(shù)——純培養(yǎng)技術(shù)的建立 1680年，荷蘭人安東尼.列文虎克（Anthony Leeuwenhoek，1632~1723年）制成了放大率為40~150倍的顯微鏡，**個通過顯微鏡觀察到用肉眼看不見的微生物，包括細(xì)菌、酵母等。1857年法國著名生物學(xué)家巴斯德（Louis Pasteur，1822~1895年）用巴氏瓶實(shí)驗，證明了酒精發(fā)酵是由活酵母引起的，各種不同的發(fā)酵產(chǎn)物是由不同的微生物產(chǎn)生的。1897年德國的畢希納（Eduard Buchner，1860~1917年）將酵母細(xì)胞磨碎，得到的酵母汁仍能使糖液發(fā)酵產(chǎn)生酒精，他將這種具有發(fā)酵能力的物質(zhì)稱為酒化酶（zymase）。在這之后，德國人柯赫（Robert Koch，1843~1910年）1905年因其關(guān)于肺結(jié)核的出色工作獲得了諾貝爾獎，他首先發(fā)明固體培養(yǎng)基，得到了細(xì)菌的純培養(yǎng)物，由此建立了微生物的純培養(yǎng)技術(shù)。這就開創(chuàng)了人為控制發(fā)酵過程的時期，再加上簡單密封式發(fā)酵罐的發(fā)明，發(fā)酵管理技術(shù)的改進(jìn)，發(fā)酵工業(yè)逐漸進(jìn)入了近代化學(xué)工業(yè)的行列。這時期的產(chǎn)品有酵母、酒精、丙酮、丁醇、有機(jī)酸、酶制劑等，主要是一些厭氧發(fā)酵和表面固體發(fā)酵產(chǎn)生的初級代謝產(chǎn)物。 1.1.3第二代（近代）微生物發(fā)酵技術(shù)——深層培養(yǎng)技術(shù) 1928年英國細(xì)菌學(xué)家弗萊明發(fā)現(xiàn)能夠抑制葡萄球菌的點(diǎn)青霉（Penicillium notatum），其產(chǎn)物被稱為青霉素，而當(dāng)時弗萊明的成果并沒有引起人們的重視。20世紀(jì)40年代初，第二次世界大戰(zhàn)中對于抗細(xì)菌感染藥物的極大需求，促使人們重新研究了青霉素。經(jīng)過多年的發(fā)展，在1945年大規(guī)模地投入生產(chǎn)。同時由于采用了深層培養(yǎng)技術(shù)，即機(jī)械攪拌通氣技術(shù)，從而推動了抗生素工業(yè)乃至整個發(fā)酵工業(yè)的快速發(fā)展。隨后鏈霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、四環(huán)素等好氧發(fā)酵的次級代謝產(chǎn)物相繼投產(chǎn)。經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，不僅抗生素產(chǎn)品的種類在不斷增加，發(fā)酵水平也有了大幅度的提高。以青霉素為例，發(fā)酵的效價單位從昀初的40U/ml提高到目前的90000U/ml，菌種的活力提高了2000倍以上。在產(chǎn)品分離純化上，由昀初純度僅20%左右，得率約35%，提高到現(xiàn)在的純度99.9%，得率約90%。 抗生素工業(yè)的發(fā)展很快促進(jìn)了其他發(fā)酵產(chǎn)品的出現(xiàn)。如20世紀(jì)50年代氨基酸發(fā)酵工業(yè)，在引進(jìn)了“代謝控制發(fā)酵技術(shù)”后，得以快速發(fā)展，即將微生物通過人工誘變，獲得代謝發(fā)生改變的突變株，在控制條件下，選擇性地大量生產(chǎn)某種人們所需要的產(chǎn)品。這項技術(shù)也被用于核苷酸、有機(jī)酸和抗生素的生產(chǎn)中。又如20世紀(jì)60年代，發(fā)現(xiàn)許多石油及石油產(chǎn)品可以代替糖質(zhì)原料進(jìn)行發(fā)酵，而出現(xiàn)了石油發(fā)酵。已開始利用醋酸為原料發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸、賴氨酸等氨基酸，利用正構(gòu)石蠟發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸等有機(jī)酸及單細(xì)胞蛋白。同時也有抗生素、酶制劑、輔酶和維生素等的石油發(fā)酵研究（表1-1）？梢哉f，這是一個近代發(fā)酵工業(yè)的鼎盛時代。新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備不斷出現(xiàn)，應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)大，如廣泛應(yīng)用于能源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、細(xì)菌冶金和石油勘探等。 表1-1重要的近代微生物技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化年代 1.1.4第三代微生物發(fā)酵技術(shù)——微生物工程 1953年，美國的Watson和Crick發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。1973年，美國加利福尼亞大學(xué)舊金山分校的Herber Boyer和斯坦福大學(xué)的Stanley Cohen將兩個質(zhì)粒用EcoRⅠ酶切后，在連接酶存在條件下連接起來，獲得了具有兩個復(fù)制起始位點(diǎn)的雜合質(zhì)粒，并轉(zhuǎn)化大腸桿菌。盡管他們的實(shí)驗并沒有涉及任何目的基因，但意義卻極為重大深遠(yuǎn)，為基因工程的理論和實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。此后很快全世界各國的研究人員發(fā)展出大量基因分離、鑒定和克隆的方法，不但構(gòu)建出高產(chǎn)量的基因工程菌，還使微生物產(chǎn)生出它們本身不能產(chǎn)生的外源蛋白質(zhì)，包括植物、動物和人類的多種生理活性蛋白。而且很快形成了產(chǎn)品，如胰島素、生長激素、細(xì)胞因子及多種單克隆抗體等基因工程藥物和產(chǎn)品已正式上市（表1-2）。 表1-2已上市和一些正在研究開發(fā)的基因工程產(chǎn)品 1.2微生物工程的應(yīng)用 微生物工程在基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程等現(xiàn)代生物技術(shù)的支持下，可以產(chǎn)生眾多新的產(chǎn)品，應(yīng)用的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，已深入到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療保健、環(huán)境保護(hù)，甚至微電子領(lǐng)域，促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和新興產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)生，對人類社會生活將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，同時也具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益潛力。 1.2.1微生物工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用 食品工業(yè)是世界上*大的工業(yè)之一。在工業(yè)化國家，食品消費(fèi)要占家庭消費(fèi)的20%~30%。食品工業(yè)也是微生物技術(shù)昀早開發(fā)應(yīng)用的領(lǐng)域，至今其產(chǎn)量和產(chǎn)值仍占據(jù)微生物工程的首位。 食品加工：以各種原料生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白，包括細(xì)菌（螺旋藍(lán)細(xì)菌屬、假單胞菌、鏈絲菌、噬甲烷或噬甲醇細(xì)菌等）、酵母（產(chǎn)朊酵母、假絲酵母、畢卡酵母等）、真菌（曲霉、地霉、內(nèi)孢霉、鐮刀霉、木霉等）、藻類（螺旋藻、杜氏鹽藻等）等。 含醇飲料：以糖類物質(zhì)（水果汁、樹汁、蜂蜜等）和淀粉類物質(zhì)（谷物或根類等）為主要原料釀造或加工的葡萄酒、果酒、黃酒、白酒、啤酒、白蘭地、威士忌、伏特加、香檳酒、朗姆酒等。 發(fā)酵乳制品：奶酒、乳酪、酸奶等。 調(diào)味品和發(fā)酵食品：味精、肌苷酸、鳥苷酸和以豆類和谷物等生產(chǎn)的醬、醬油、醋、豆豉、豆腐乳、飴糖、泡菜等。 甜味劑：葡萄糖、麥芽糖、果葡糖漿、甘露糖醇、甜味肽、甜蛋白等。 食品添加劑：面包酵母、賴氨酸、檸檬酸、色素、右旋糖酐葡聚糖和茁霉多糖（增稠劑）、葡萄糖氧化酶和維生素C（食品保鮮劑）、乳鏈菌肽（食品防腐劑）、匹馬霉素（食品保護(hù)劑）等。食品檢驗：食品免疫檢驗方法可檢測含量極低的微量殘留物、真菌毒素、抗生素、激素、細(xì)菌毒素等。 1.2.2微生物工程在醫(yī)藥衛(wèi)生中的應(yīng)用 醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域是微生物工程應(yīng)用*廣泛，成績*顯著，發(fā)展*迅速，潛力也*大的領(lǐng)域。這是因為可以利用微生物工程從各方面改進(jìn)醫(yī)藥的生產(chǎn)，開發(fā)新的藥品，改善醫(yī)療手段，從而提高人類的醫(yī)療水平，并且也可以從中獲得巨大的經(jīng)濟(jì)利益。 1.2.2.1抗生素 現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的抗生素有6000余種，其中絕大多數(shù)是由微生物產(chǎn)生的，已形成產(chǎn)品的醫(yī)用和獸用的（包括半合成抗生素）有百余種。 抗細(xì)菌抗生素：桿菌肽（bacitracin）、頭孢菌素（cephalosporin）、氯霉素
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