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第一章 发酵过程简介和发酵工程实验室的建立1

第一节 发酵的基本内容1

一、发酵过程的范围1

二、发酵工业发展的过程4

三、发酵过程的组成部分6

第二节 发酵工程实验室的基本条件7

一、建立发酵实验室需考虑的因素7

二、发酵工程实验室8

第三节 发酵工程实验室的公用设施8

一、空气9

二、蒸汽9

一、发酵罐10

第四节 生物反应器及其附属设备10

五、气10

四、电10

三、水10

二、附属设备11

第五节 发酵工程实验室的安全性15

一、电的安全性15

二、化学的安全性15

三、微生物的安全性16

第二章 实验室规模生物反应器的使用17

第一节 概述17

一、生物反应器及其分类17

二、实验室规模生物反应器19

第二节 实验室规模发酵罐的种类及使用19

一、实验室规模发酵罐简介19

二、实验室规模发酵罐的使用28

一、固态发酵简介34

二、固态发酵反应器及使用34

第三节 固态发酵设备的种类及使用34

第四节 固定化细胞及固定化酶反应器的种类及使用40

一、固定化细胞及固定化酶反应器的种类40

二、固定化细胞及固定化酶反应器的应用44

第五节 参数检测装置47

第六节 混合、传质和供氧50

一、概述50

二、生物反应器中的搅拌器及搅拌流型52

三、KLα的测定54

第一节 菌种保藏方法59

一、菌种保藏和菌株收集管理59

第三章 菌种保藏、接种物的制备及接种技术59

二、操作方法60

三、菌种保藏管理65

第二节 接种技术、接种物的制备和种子扩大培养66

一、接种技术66

二、种子制备68

第三节 菌种衰退及复壮方法73

一、菌种的退化及其表现73

二、菌种退化的原因73

三、菌种退化的防治74

四、菌种的复壮75

第四节 国内外主要菌种保藏中心介绍75

一、国内的菌种保藏中心75

二、国外著名菌种保藏中心77

第一节 实验室无菌操作技术79

一、概述79

第四章 无菌操作技术79

二、灭菌方法及操作81

第二节 发酵罐及容器的灭菌88

一、灭菌方法的选择88

二、准备和灭菌90

三、化学灭菌92

第三节 液体培养基的灭菌93

一、培养基的配制93

二、培养基成分的类型94

三、培养基湿热灭菌原理和影响灭菌的因素95

四、间歇灭菌及操作99

五、连续灭菌99

第四节 无菌空气的制备101

一、空气灭菌的要求和方法102

二、空气过滤除菌技术105

第五节 无菌接种和取样操作技术110

一、管路和辅助容器的要求111

二、接种操作111

三、取样操作113

第五章 发酵过程的检测与传感器116

第一节 概述116

一、发酵过程检测的参数116

二、用于发酵过程检测的传感器118

第二节 发酵过程pH的检测及其传感器123

一、pH传感器的工作原理123

二、pH传感器的使用126

第三节 发酵过程中溶氧的检测与溶氧电极128

一、溶氧电极装置129

二、电极的制备和安装134

三、溶氧电极的使用135

一、氧化还原电位电极的工作原理137

第四节 氧化还原电位电极137

二、装置138

三、常规操作、灭菌和使用139

四、测试与校准139

第五节 菌体浓度和生物量的检测139

一、菌体浓度和生物量的检测方法及原理139

二、菌体浓度和菌体密度的检测实验142

第六节 发酵过程中其他参数的检测及其传感器148

一、温度148

二、压力149

三、黏度的检测及黏度计149

四、溶解CO2传感器151

五、泡沫电极153

八、流速(流量)测定154

六、离子选择性电极154

七、发酵液的荧光检测154

九、发酵液液量和液位检测156

十、尾气分析157

十一、软件传感器160

第七节 生物传感器在发酵过程检测中的应用160

一、生物传感器的类型及结构原理160

二、生物传感器的制备与应用实验163

三、生物传感器在发酵过程检测中的应用165

第六章 连续培养操作技术170

第一节 概述170

一、基本概念170

二、连续培养的特点170

三、连续培养的应用170

四、连续培养的操作简介171

第二节 连续培养的控制技术172

一、连续培养的基本理论172

二、实验设计与操作179

第三节 连续培养的附属设备184

一、连续培养的一般设置184

二、设备的选择与设计184

第四节 连续培养的应用188

一、概述188

二、应用操作191

第七章 补料分批培养操作技术199

第一节 概述199

一、补料分批培养的基本概念199

二、补料分批培养的优缺点200

三、补料分批培养的适用范围201

四、补料分批培养的类型202

第二节 补料分批培养的控制技术203

一、补料分批培养的控制原理203

二、补料分批培养的控制技术207

三、补料分批培养控制技术的实验操作212

第三节 补料分批培养的附属设备216

一、附属贮罐216

二、泵217

三、补料控制器218

第四节 高密度细胞培养技术220

一、高密度细胞培养技术的理论依据220

二、高密度细胞培养的方法220

三、补料分批培养在高密度细胞培养中的应用222

第五节 补料分批培养的应用——透明质酸发酵工艺优化226

一、引言226

二、补料分批培养的优化理论228

三、实验材料与方法230

四、非优化补料分批发酵与分批发酵的比较研究231

五、奇异优化控制的补料发酵233

六、奇异优化发酵初始条件在控制过程中的地位235

七、透明质酸发酵奇异控制优化的进一步讨论236

八、奇异优化控制发酵生产透明质酸237

九、重复分批发酵与优化补料发酵组合发酵模式生产透明质酸238

本章符号说明239

第八章 发酵过程的控制技术与方法240

第一节 概述240

一、基本概念240

二、发酵过程控制240

第二节 发酵设备的传感器、变送器、执行机构和变频器242

一、变送器242

第三节 发酵系统及发酵过程控制243

一、发酵系统的功能243

二、执行机构243

三、变频器243

二、控制工程与计算机技术247

三、发酵过程控制系统252

四、发酵过程的控制方式256

五、发酵过程的控制方法258

六、发酵过程参数控制260

第四节 发酵单元269

一、基本实验室发酵单元269

二、非基本实验室发酵单元270

第九章 发酵过程建模与仿真272

第一节 概述272

一、细胞生长281

第二节 微生物反应过程的速率方程281

二、基质消耗282

三、产物生成284

四、相界传递284

第三节 微生物发酵过程的模型建立285

一、细胞生长的动力学模型286

二、分批发酵过程动力学模型290

三、连续发酵过程动力学模型293

四、补料分批发酵过程模型298

五、理想生物反应器的质量平衡及模型300

第四节 发酵过程仿真305

一、数学仿真306

二、公式化及问题的仿真求解306

五、交互式仿真语言307

四、数学仿真编程语言307

三、数字求解307

六、本节符号说明312

第十章 植物细胞培养技术313

第一节 概述313

一、植物细胞培养特性313

二、植物细胞培养的技术程序313

三、组织培养与细胞培养的种类315

四、植物细胞培养与组织培养在生产上的应用317

五、植物细胞培养用于工业化生产的条件319

六、植物细胞培养技术的研究内容319

第二节 植物单倍体细胞的诱导形成及其利用319

一、单倍体培养物的获得320

第三节 植物细胞突变体的筛选及其利用321

一、筛选目标321

二、单倍体培养物的加倍321

二、筛选方法323

三、突变位点的生化分析327

第四节 植物细胞培养和次级代谢产物生产329

一、植物细胞培养基329

二、植物单细胞培养技术331

三、植物原生质体培养技术336

四、植物细胞融合技术339

五、植物细胞大规模培养技术342

六、初级代谢物及次级代谢物的生产357

第十一章 动物细胞培养技术359

第一节 概述359

一、动物细胞与微生物细胞的区别360

二、杂种动物细胞的获得361

三、动物细胞培养技术的应用367

第二节 动物细胞培养方法、工艺及其控制368

一、动物细胞的培养条件368

二、动物细胞培养基371

三、动物细胞的培养方法373

四、动物细胞培养的发酵工艺378

第三节 动物细胞大规模培养用反应器及其改进380

一、动物细胞大规模培养用生物反应器380

二、标准罐式搅拌反应器的改进389

第四节 动物细胞的高密度培养394

一、动物细胞高密度培养的控制方法394

二、动物细胞高密度培养的培养方法396

三、细胞的保藏和种子复壮397

四、动物细胞大规模培养的应用——抗乙型肝炎表面抗原(HBsAg)的单克隆抗体生产工艺399

主要参考文献402