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第三篇生化工程原理1

24 生物反应器及其操作特性1

24·1 生物反应器1

24·1·1 生物反应器设计的目标2

24·1·2 生物反应器设计和操作的限制因素2

24·1·3 生物反应器开发的趋势和未来方向3

24·2 生物反应器的型式4

24·3 连续流动反应器模型5

24·3·1 理想反应器模型5

24·3·2 非理想反应器和停留时间分布的概念7

25·1 灭菌的方法10

25·2·1 微生物的死亡速率11

25·2 培养基的灭菌11

25·2·2 培养基的分批灭菌14

25·2·3 培养基的连续灭菌18

25·3 空气的除菌24

25·3·1 空气的预处理24

25·3·2 空气的过滤除菌28

26 氧的供需34

26·1 细胞对氧的需求34

26·2 培养过程中的氧传递38

26·2·1 气-液相间的氧传递39

26·2·2 液-固相间的氧传递40

26·2·3 细胞团内的氧传递40

26·2·4 氧传递速率与细胞呼吸的关系42

26·3 影响供氧的因素43

26·3·1 影响推动力的因素44

26·3·2 影响气液比表面积的因素46

26·3·3 影响液膜传递系数KL的因素48

26·3·4 影响KLα的因素49

26·4 溶解氧、摄氧率和KLα的测定方法54

26·4·1 溶解氧的测定54

26·4·2 摄氧率的测定57

26·4·3 KLα的测定59

27 培养液的流变特性64

27·1 牛顿流体与非牛顿流体64

27·2 影响培养液流动特性的因素67

27·3 培养液流动特性的测定69

27·3·1 毛细管粘度计法69

27·3·2 同心圆筒粘度计法70

27·3·3 B型粘度计法71

27·3·4 锥板式粘度计法72

27·3·5 叶轮粘度计法72

28 生物反应动力学75

28·1 酶促反应动力学75

28·1·1 单底物酶促反应75

28·1·2 底物抑制77

28·1·3 抑制剂的影响78

28·1·4 可逆反应79

28·1·5 双底物反应80

28·1·6 酶的稳定性81

28·2 分批培养动力学82

28·2·1 分批培养中细胞的生长82

28·2·2 分批培养中基质的消耗85

28·2·3 产物的生成87

28·3 连续培养90

28·3·1 单级连续培养90

28·3·2 多级连续培养93

28·3·3 进行细胞回流的单级连续培养94

28·3·4 不同种细胞的混合连续培养95

28·3·5 连续培养的应用96

28·4 补料分批培养98

28·5 透析培养99

28·6 基因工程菌分批发酵动力学103

29 培养装置108

29·1 发酵罐108

29·1·1 通用式发酵罐111

29·1·2 其他型式的发酵罐115

29·2 动植物细胞培养装置121

29·2·1 动物细胞悬浮培养生物反应器122

29·2·2 动物细胞贴壁培养反应器122

29·2·3 动物细胞微载体悬浮培养反应器124

29·2·4 植物细胞反应器127

29·3 搅拌功率的计算129

29·4 发酵罐放大132

29·4·1 几何尺寸放大132

29·4·2 空气流量放大133

29·4·3 搅拌功率及搅拌转速的放大134

30 酶及固定化酶反应器136

30·1 酶反应器的型式136

30·1·1 酶或固定化酶反应过程的特性136

30·1·2 酶反应器的型式137

30·1·3 酶反应器设计原理及操作参数139

30·2·1 均相酶反应动力学及其影响因素140

30·2 均相酶反应器140

30·2·2 理想的均相酶反应器系统的动力学141

30·2·3 存在抑制剂时酶反应器的特性144

30·2·4 酶发生失活时的搅拌罐反应器146

30·2·5 连续流动搅拌罐--超滤膜反应器（CSTR/UF）147

30·3 固定化酶反应器148

30·3·1 固定化酶或固定化细胞制备方法148

30·3·2 影响固定化酶动力学的因素149

30·3·3 单颗固定化酶动力学150

30·3·4 固定化酶促反应受抑制的动力学156

30·3·5 理想固定化酶反应器的设计参数及操作方程157

30·3·6 酶反应器的操作及选型159

31·1 概述165

31 生化过程的参数检测165

31·2 直接参数检测169

31·2·1 物理参数检测169

31·2·2 化学参数检测178

31·2·3 生物传感器195

31·3 间接参数检测205

31·3·1 数据处理205

31·3·2 间接参数的获得207

32 生化过程的模型化与优化控制211

32·1 概述211

32·2 生化过程的模型化的目的211

32·2·1 过程模型建立方法212

32·2·2 过程模型分类213

32·3·1 过程变量估计的意义216

32·3 生化过程变量估计216

32·3·2 过程变量估计的分类和方法217

32·3·3 过程变量（状态、参数）的在线估计218

32·4 生化过程的最优控制222

32·4·1 静态过程最优控制223

32·4·2 动态过程最优控制224

第四篇产品生产举例226

33 氨基酸生产工艺226

33·1 概况226

33·1·1 氨基酸的用途226

33·1·2 氨基酸的生产方法226

33·2·2 控制细胞渗透性227

33·2·1 控制发酵的环境条件227

33·2 氨基酸发酵的代谢控制227

33·2·3 控制旁路代谢228

33·2·4 降低反馈作用物的浓度229

33·2·5 消除终产物的反馈抑制与阻遏作用229

33·2·6 促进ATP的积累，以利氨基酸的生物合成229

33·3 氨基酸发酵的工艺控制230

33·3·1 培养基230

33·3·2 pH值对氨基酸发酵的影响及其控制232

33·3·3 温度对氨基酸发酵的影响及其控制232

33·3·4 氧对氨基酸发酵的影响及其控制233

33·4 谷氨酸生产工艺235

33·4·1 淀粉水解糖的制备235

33·4·3 谷氨酸发酵236

33·4·2 菌种扩大培养236

33·4·4 谷氨酸提取237

33·5 谷氨酸制造味精的工艺流程239

34 抗生素生产工艺241

34·1 抗生素概述241

34·2 抗生素的发展241

34·3 抗生素的分类242

34·3·1 根据抗生素的生物来源分类242

34·3·2 根据抗生素的作用分类242

34·3·3 根据抗生素的化学结构分类242

34·4 抗生素的应用243

34·4·1 抗生素在医疗上的应用243

34·3·5 根据抗生素的生物合成途径分类243

34·3·4 根据抗生素的作用机制分类243

34·4·2 抗生素在农牧业中的应用244

34·5 抗生素生产的工艺过程244

34·5·1 菌种244

34·5·2 孢子制备244

34·5·3 种子制备244

34·5·4 培养基的配制245

34·5·5 发酵246

34·5·6 发酵液的过滤和预处理246

34·5·7 抗生素的提取247

34·5·8 抗生素的精制248

34·5·9 抗生素生产实例249

34·6 半合成抗生素251

35·1·1 微生物酶生产的发展概况254

35·1·2 微生物酶的生物合成及其活性的控制254

35 微生物酶制剂生产工艺254

35·1 概况254

35·2 微生物酶的生产技术255

35·2·1 微生物酶生产的培养基255

35·2·2 pH值对酶生产的影响及其控制258

35·2·3 酶生产的温度控制259

35·2·4 通气搅拌对酶生产的影响259

35·2·5 微生物生长期与产酶的关系260

35·2·6 酶的提取技术260

35·3 微生物蛋白酶生产工艺261

35·3·1 黑曲霉3.350酸性蛋白酶生产工艺261

35·4 微生物淀粉酶生产工艺262

35·4·1 枯草杆菌BF7658α-淀粉酶生产工艺262

35·4·2 黑曲霉A. S. 3.4309糖化酶生产工艺263

36·1·1 单细胞蛋白的概念265

36·1·2 开发SCP的意义265

36 单细胞蛋白生产工艺265

36·1 概述265

36·1·3 SCP生产的现状及其发展趋势267

36·2 生产SCP的微生物268

36·2·1 SCP微生物的种类268

36·2·2 SCP生产菌种的筛选269

36·3 生产SCP的基质270

36·4 SCP生产的工艺过程271

36·4·1 石油单细胞蛋白的生产271

36·4·2 利用纤维素废料生产SCP273

36·4·3 SCP中蛋白质的提取和核酸分离275

36·5 SCP的展望276

37·1·1 甾体化合物278

37 甾体激素的微生物转化工艺278

37·1 概述278

37·1·2 甾体化合物微生物转化的特点279

37·2 甾体的微生物转化反应类型280

37·2·1 羟基化280

37·2·2 A环上[C1]及[C2]脱氢282

37·2·3 甾醇侧链的降解282

37·2·4 转化酶及反应机理283

37·3 微生物转化工艺285

37·3·1 生产工艺过程285

37·3·2 几种转化方法286

37·3·3 改进转化工艺的途径288

37·4 转化工艺实例289

37·4·1 黑根霉的11α-羟基化工艺289

37·4·3 节杆菌的脱氢工艺291

37·4·2 犁头霉菌的11β-羟基化工艺291

38 污水生化处理技术292

38·1 污水处理概述292

38·1·1 水污染概述292

38·1·2 衡量水质污染的指标及国家允许的排放标准293

38·1·3 污水处理的基本方法295

38·2 好气生化处理技术297

38·2·1 活性污泥法297

38·2·2 生物膜法305

38·3 厌氧生化处理技术309

38·3·1 厌氧生化处理的一般概念309

38·3·2 污泥消化311

38·3·3 高浓度废水的厌氧发酵314

38·4 A/O系统处理污水技术314