第一章緒論1 第一節(jié)發(fā)酵技術(shù)的起源與發(fā)展2 一、古代人類的釀酒活動(dòng)與傳統(tǒng)釀造工藝2 二、微生物、酶的發(fā)現(xiàn)和純培養(yǎng)發(fā)酵技術(shù)的建立4 三、現(xiàn)代發(fā)酵工程技術(shù)的形成5 四、代謝控制發(fā)酵和基因工程技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展7 第二節(jié)發(fā)酵工程的內(nèi)容、類型及特點(diǎn)8 一、發(fā)酵工程的內(nèi)容8 二、發(fā)酵生產(chǎn)的類型10 三、發(fā)酵工程的特點(diǎn)11 第三節(jié)發(fā)酵工程的應(yīng)用領(lǐng)域13 一、醫(yī)藥工業(yè)13 二、食品工業(yè)14 三、化學(xué)工業(yè)15 四、農(nóng)業(yè)16 五、環(huán)境保護(hù)17 六、冶金工業(yè)17 第四節(jié)發(fā)酵工程技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)18 一、用合成生物學(xué)技術(shù)構(gòu)建菌種18 二、數(shù)據(jù)科學(xué)和人工智能技術(shù)賦能發(fā)酵過程優(yōu)化18 三、生物反應(yīng)和產(chǎn)物分離耦聯(lián)19 四、微生物發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)19 五、固定化（酶和細(xì)胞）技術(shù)的應(yīng)用20 六、開發(fā)清潔生產(chǎn)工藝20 七、發(fā)酵工藝與設(shè)備課程簡(jiǎn)介20 思考題21 第二章生產(chǎn)菌種的選育培養(yǎng)22 第一節(jié)生產(chǎn)菌種的選育23 一、發(fā)酵工業(yè)中的常用微生物23 二、新菌種的分離與篩選24 三、菌種的改良與創(chuàng)制28 第二節(jié)菌種的保藏與擴(kuò)大培養(yǎng)29 一、菌種的衰退和復(fù)壯29 二、菌種的保藏32 三、菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)35 第三節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)37 一、培養(yǎng)基的類型37 二、發(fā)酵培養(yǎng)基的組成38 三、發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化44 第四節(jié)生產(chǎn)實(shí)例——谷氨酸生產(chǎn)菌種擴(kuò)大培養(yǎng)及發(fā)酵培養(yǎng)基設(shè)計(jì)45 一、谷氨酸生產(chǎn)菌種的來源及保藏45 二、生產(chǎn)菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)46 三、發(fā)酵培養(yǎng)基的組成47 思考題52 第三章滅菌與除菌工藝及設(shè)備53 第一節(jié)發(fā)酵生產(chǎn)中有害微生物的控制54 一、發(fā)酵生產(chǎn)中的無菌概念54 二、有害微生物的控制方法54 第二節(jié)培養(yǎng)基滅菌57 一、濕熱滅菌的操作原理57 二、分批滅菌59 三、連續(xù)滅菌60 第三節(jié)無菌空氣制備63 一、空氣凈化除菌的方法與原理63 二、無菌空氣的制備流程65 三、空氣預(yù)處理設(shè)備68 四、空氣過濾介質(zhì)及過濾器72 第四節(jié)設(shè)備與管道的清洗與滅菌75 一、常用清洗劑及清洗方法76 二、設(shè)備及管路的滅菌79 第五節(jié)滅菌實(shí)例——谷氨酸發(fā)酵設(shè)備及培養(yǎng)基滅菌84 一、滅菌前的準(zhǔn)備工作84 二、總（分）過濾器滅菌85 三、種子罐和發(fā)酵罐空罐滅菌85 四、培養(yǎng)基實(shí)罐滅菌85 五、發(fā)酵培養(yǎng)基連續(xù)滅菌86 思考題86 第四章厭氧發(fā)酵工藝及設(shè)備87 第一節(jié)厭氧發(fā)酵產(chǎn)物的生物合成機(jī)制88 一、糖酵解途徑概念及其特點(diǎn)88 二、酵母菌的酒精、甘油發(fā)酵89 三、乳酸發(fā)酵91 四、甲烷（沼氣）發(fā)酵93 第二節(jié)白酒與酒精發(fā)酵94 一、白酒固態(tài)發(fā)酵94 二、酒精發(fā)酵100 第三節(jié)啤酒發(fā)酵107 一、啤酒發(fā)酵產(chǎn)生的主要風(fēng)味物質(zhì)107 二、傳統(tǒng)啤酒發(fā)酵108 三、現(xiàn)代大罐啤酒發(fā)酵112 第四節(jié)乳酸發(fā)酵116 一、乳酸發(fā)酵工藝概述117 二、大米和薯干粉發(fā)酵工藝118 三、淀粉水解糖發(fā)酵工藝119 四、玉米粉發(fā)酵工藝121 五、蔗糖和糖蜜發(fā)酵工藝121 六、葡萄糖的L�踩樗岚l(fā)酵工藝123 七、細(xì)菌乳酸發(fā)酵工藝小結(jié)123 八、原位產(chǎn)物分離乳酸發(fā)酵工藝簡(jiǎn)介124 思考題126 第五章好氧發(fā)酵工藝及設(shè)備127 第一節(jié)好氧發(fā)酵產(chǎn)物的合成機(jī)制128 一、谷氨酸發(fā)酵機(jī)制128 二、檸檬酸發(fā)酵機(jī)制132 三、其他好氧發(fā)酵產(chǎn)物的合成135 第二節(jié)發(fā)酵過程的工藝控制140 一、溶解氧對(duì)發(fā)酵的影響及其控制140 二、二氧化碳和呼吸商對(duì)發(fā)酵的影響及其控制144 三、溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制146 四、pH值對(duì)發(fā)酵的影響及其控制148 五、菌體和基質(zhì)濃度對(duì)發(fā)酵的影響及補(bǔ)料控制150 六、發(fā)酵過程中的泡沫控制157 七、發(fā)酵終點(diǎn)的確定159 第三節(jié)通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備160 一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐160 二、其他通風(fēng)發(fā)酵罐簡(jiǎn)介170 第四節(jié)發(fā)酵染菌及防治173 一、染菌的檢查及原因分析173 二、染菌對(duì)不同發(fā)酵過程的影響174 三、染菌發(fā)生的不同時(shí)間對(duì)發(fā)酵的影響174 四、發(fā)酵異�，F(xiàn)象及原因分析175 五、雜菌污染的預(yù)防176 六、染菌的挽救和處理177 七、噬菌體污染及其防治178 第五節(jié)好氧發(fā)酵工藝實(shí)例——谷氨酸發(fā)酵178 一、谷氨酸生產(chǎn)菌的菌體形態(tài)特點(diǎn)179 二、亞適量生物素流加糖發(fā)酵工藝180 三、淀粉水解糖高生物素添加青霉素流加糖發(fā)酵工藝181 四、甘蔗糖蜜添加青霉素流加糖發(fā)酵工藝182 五、谷氨酸發(fā)酵異�，F(xiàn)象及其處理184 思考題185 第六章發(fā)酵動(dòng)力學(xué)186 第一節(jié)發(fā)酵過程的化學(xué)計(jì)量及動(dòng)力學(xué)描述187 一、細(xì)胞反應(yīng)的元素衡算188 二、細(xì)胞反應(yīng)的得率系數(shù)189 三、反應(yīng)速率190 四、反應(yīng)速率與得率系數(shù)之間的關(guān)系192 五、細(xì)胞反應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)描述192 第二節(jié)分批發(fā)酵193 一、菌體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)193 二、基質(zhì)消耗動(dòng)力學(xué)201 三、代謝產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)203 四、分批發(fā)酵的產(chǎn)率205 第三節(jié)連續(xù)發(fā)酵207 一、連續(xù)發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)方程208 二、連續(xù)發(fā)酵的穩(wěn)態(tài)操作條件210 三、連續(xù)發(fā)酵的產(chǎn)率212 四、連續(xù)發(fā)酵過程中的雜菌污染和菌種變異213 五、多級(jí)連續(xù)發(fā)酵215 六、連續(xù)培養(yǎng)的應(yīng)用216 第四節(jié)補(bǔ)料分批發(fā)酵217 一、補(bǔ)料分批發(fā)酵的特點(diǎn)217 二、流加操作的數(shù)學(xué)模型218 思考題223 第七章發(fā)酵過程參數(shù)檢測(cè)及控制224 第一節(jié)發(fā)酵過程參數(shù)檢測(cè)概述225 一、發(fā)酵過程參數(shù)的分類225 二、發(fā)酵過程參數(shù)檢測(cè)的特點(diǎn)226 第二節(jié)發(fā)酵檢測(cè)控制系統(tǒng)的基本組成226 一、測(cè)定元件227 二、控制部分228 三、執(zhí)行元件229 第三節(jié)發(fā)酵過程的自動(dòng)控制原理230 一、反饋控制230 二、前饋控制231 三、自適應(yīng)控制232 第四節(jié)發(fā)酵過程的計(jì)算機(jī)控制232 一、發(fā)酵過程控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)232 二、發(fā)酵過程中計(jì)算機(jī)的控制方式233 第五節(jié)常用物理參數(shù)的檢測(cè)與控制233 一、溫度234 二、罐壓234 三、攪拌轉(zhuǎn)速和功率236 四、空氣和料液流量237 五、液位和泡沫239 第六節(jié)常見化學(xué)和生物參數(shù)的檢測(cè)與控制239 一、pH值及溶解CO2濃度240 二、溶氧濃度及氧化還原電位241 三、發(fā)酵罐排氣（尾氣）中O2分壓和CO2分壓244 四、細(xì)胞濃度和發(fā)酵液成分246 第七節(jié)生產(chǎn)實(shí)例——谷氨酸發(fā)酵過程的自動(dòng)控制249 一、谷氨酸發(fā)酵工藝特征及其控制中存在的問題249 二、谷氨酸發(fā)酵罐的主要控制系統(tǒng)250 思考題252 第八章發(fā)酵產(chǎn)物的分離提取253 第一節(jié)發(fā)酵產(chǎn)物分離的特點(diǎn)與過程設(shè)計(jì)254 一、發(fā)酵產(chǎn)物分離的特點(diǎn)254 二、常用的分離技術(shù)及機(jī)制255 三、發(fā)酵產(chǎn)物分離的過程選擇256 第二節(jié)細(xì)胞破碎257 一、機(jī)械法257 二、非機(jī)械法259 第三節(jié)沉淀與離心259 一、沉淀259 二、離心260 第四節(jié)過濾與膜分離266 一、過濾266 二、膜分離270 第五節(jié)萃取與色譜分離274 一、萃取274 二、色譜分離278 第六節(jié)離子交換與吸附281 一、離子交換281 二、吸附282 第七節(jié)蒸發(fā)、結(jié)晶與干燥285 一、蒸發(fā)285 二、結(jié)晶288 三、干燥292 第八節(jié)發(fā)酵產(chǎn)物的分離實(shí)例——谷氨酸提取與味精精制296 一、谷氨酸提取296 二、味精精制300 三、谷氨酸發(fā)酵清潔生產(chǎn)303 思考題306 參考文獻(xiàn)307