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第一篇 通论1

第一章 微生物的多样性和微生物资源的开拓&焦瑞身1

第一节 微生物的多样性1

一、微生物的生境1

二、多样性的广度1

三、原核生物是未曾观察到的多数1

四、活的但不能培养的微生物2

五、已知菌种来源和菌种保藏中心3

第二节 改进分离培养方法和寻找新类型微生物及其产物4

一、新类型微生物的分离4

二、富集培养6

三、代谢产物的筛选7

第三节 生境中微生物基因组DNA的开拓9

一、从土壤和水样提取DNA及多样性研究9

二、土壤微生物DNA的文库构建10

三、关于靛红素10

参考文献11

第二章 微生物工程的发展与趋向&焦瑞身13

第一节 微生物工程发展中的几个里程碑13

一、抗生素工业生产带动了生化工程的建立13

二、生物转化的兴起13

三、微生物发酵生产氨基酸13

四、固定化技术13

五、蛋白酶抑制剂以及其他酶抑制剂14

六、基因工程(重组DNA)技术14

第二节 微生物代谢产物的类型和生产概况15

一、微生物代谢产物的类型15

二、微生物代谢产物生产概况16

第三节 微生物工程面临的形势19

一、微生物工程与合成化学工业的竞争19

二、农业生物工程对微生物工程与化学工业的冲击19

第四节 微生物工程发展的趋向20

一、提高现有微生物发酵工业水平20

二、利用重组DNA技术20

三、开拓极端酶22

参考文献24

第三章 近代发酵技术&储炬 李友荣25

第一节 分批发酵25

一、分批发酵的理论基础25

二、分批发酵的优缺点26

第二节 补料-分批发酵26

第三节 半连续发酵27

第四节 连续发酵27

一、连续发酵的理论基础27

二、连续培养在工业生产中的应用28

三、连续培养中存在的问题28

第五节 高细胞密度培养29

一、达到高细胞密度的手段30

二、高细胞密度培养存在的问题31

三、高细胞密度培养的进展与前景31

第六节 影响发酵的因素及其控制32

一、培养基32

二、灭菌情况33

三、种子质量34

四、温度34

五、pH35

六、氧的供需35

七、二氧化碳37

八、呼吸商与发酵的关系37

九、补料对发酵的影响及其控制38

第七节 发酵终点的判断40

一、发酵终点的判断40

二、自溶的监测41

三、影响自溶的因素41

第八节 发酵控制技术的概况与进展42

一、发酵过程的控制特性42

二、在线发酵仪器的研究进展42

三、计算机在发酵监控方面的应用44

参考文献45

第四章 通气与放大&范代娣47

第一节 放大技术概述47

一、放大相关的参数及放大准则47

二、常规放大进程47

三、氧的供给在放大进程中的重要作用48

四、改善供氧条件的新措施50

五、放大技术研究现状51

第二节 从摇瓶取得发酵罐放大有用参数的方法及原理52

一、非发酵情况下参数测定原理及方法52

二、实际发酵情况下摇瓶内发酵工艺及工程参数的测定57

第三节 以摇瓶取得数据为依据进行发酵过程和发酵罐放大59

一、尾气处理系统流程框图59

二、发酵罐内菌体摄氧率(OUR)、二氧化碳释放率(CER)、呼吸商(RQ)、氧传递系数(KLα)及呼吸强度(QO2)的计算59

三、放大结果对比61

第四节 从小型发酵罐到大型发酵罐的放大64

一、发酵罐几何尺寸放大64

二、空气流量的放大64

三、搅拌功率及搅拌转速的放大66

参考文献68

第二篇 初级代谢产物69

第五章 氨基酸代谢工程&张伟国69

第一节 总论69

一、概述69

二、氨基酸的应用与市场69

三、氨基酸的生产方法70

第二节 谷氨酸71

一、菌种71

二、机理71

三、工艺73

四、发展趋势76

第三节 L-赖氨酸76

一、菌种77

二、机理78

第四节 L-苏氨酸80

一、菌种81

二、机理81

第五节 L-苯丙氨酸83

一、菌种83

二、机理84

第六节 L-异亮氨酸、L-缬氨酸和L-亮氨酸85

一、菌种85

二、机理86

第七节 L-谷氨酰胺88

一、菌种88

二、机理88

第八节 L-脯氨酸88

一、菌种88

二、机理89

第九节 L-精氨酸89

一、菌种89

二、机理89

参考文献91

第六章 有机酸94

第一节 柠檬酸&郭杰炎94

一、柠檬酸的生物合成与调节95

二、柠檬酸发酵的生产菌种97

三、柠檬酸的发酵生产99

四、柠檬酸的提取工艺104

第二节 乳酸&钱志良 胡军 雷肇祖106

一、乳酸的物理化学性质107

二、乳酸的工业化生产109

三、乳酸的产品市场发展趋势125

第三节 衣康酸&唐尔明126

一、引言126

二、物理性质126

三、化学性质127

四、生产方法128

五、毒性和包装运输131

六、进展131

第四节 琥珀酸&焦瑞身132

一、琥珀酸产生菌132

二、高产琥珀酸细菌的生理学132

三、琥珀酸的回收132

四、发酵琥珀酸应用前景133

参考文献133

第七章 有机溶剂136

第一节 酒精&章克昌136

一、酒精的生产原料136

二、酒精生产中常用微生物和酶制剂136

三、淀粉质原料酒精生产工艺137

四、糖质原料酒精生产工艺141

五、纤维素原料酒精生产工艺143

六、酒精废液综合利用和污染防治146

七、代谢工程对酒精生产的影响147

第二节 丙酮和丁醇&孙志浩 焦瑞身148

一、丙酮、丁醇生产中常用的微生物148

二、丙酮-丁醇的发酵机理150

三、丙酮-丁醇的生产工艺151

四、丙酮-丁醇的应用154

五、展望154

第三节 丙三醇&诸葛健156

一、丙三醇的物理性质和化学性质156

二、丙三醇的用途、需求及生产方法157

三、微生物发酵法生产丙三醇159

参考文献164

第八章 核苷类物质&乔宾福166

第一节 发酵法生产天然结构型的核苷类物质167

一、肌苷167

二、鸟苷170

三、腺苷171

四、黄苷174

五、胞苷174

六、尿苷179

第二节 从核糖核酸化学水解法生产自然结构型核苷184

一、RNA水解和核苷分离操作184

二、核苷的纯度分析185

三、甲酰胺水解法制备核苷的收率186

第三节 主要的核苷类结构改造化合物186

一、核苷磷酸化酶用于制备抗病毒核苷187

二、酶-化学法合成双脱氧核苷190

三、酶-化学法合成5＇-碘脱氧尿苷191

参考文献191

第九章 维生素192

第一节 概述&焦瑞身192

一、维生素的界定192

二、维生素的分类与功能192

三、维生素的来源与生产193

四、维生素的国际市场193

第二节 核黄素的生物合成&焦瑞身194

一、引言194

二、核黄素工业生产的发展194

二、核黄素生物合成途径194

四、国内对核黄素合成的生理研究和生产应用194

五、三种核黄素发酵菌种代谢模式的比较194

六、展望197

第三节 维生素B12的生物合成&徐亲民198

一、维生素B12的发现和发展历史198

二、维生素B12在自然界中的存在及人和动物的需要200

三、维生素B12的理化性质201

四、维生素B12的生物合成201

五、维生素B12的工业生产204

六、维生素B12的检验方法206

第四节 维生素C生物合成&尹光琳208

一、概述208

二、维生素C生产工艺和各工序技术指标210

三、维生素C生产所用菌种和工艺特色212

四、维生素C“二步发酵法”新工艺在生产中的应用215

五、维生素C的生物合成研究新进展216

六、展望220

第五节 生物素的生物合成&焦瑞身221

一、引言221

二、生物合成途径221

三、生物素合成基因的研究222

四、微生物生产生物素的研究222

第六节 胡萝卜素的生物合成223

一、胡萝卜素生物合成的基因工程&焦瑞身223

二、β-胡萝卜素&童海宝227

三、虾青素&郑裕国235

参考文献241

第十章 再生能源244

第一节 生物质转化可再生能源&曲音波244

一、燃料乙醇244

二、植物木质纤维素资源245

三、纤维素糖化发酵生产酒精工艺246

四、生物质气化/发酵产乙醇技术253

第二节 沼气&刘克鑫254

一、沼气发酵的微生物过程254

二、复杂有机物的厌氧降解255

三、沼气发酵微生物255

四、沼气发酵工艺257

五、沼气发酵装置262

参考文献268

第三篇 次级代谢产物269

第十一章 抗生素269

第一节 次级代谢总论&焦瑞身269

一、次级代谢产物的特点269

二、次级代谢产物类型269

三、次级代谢产物的经济效益269

四、次级代谢产物研制趋向270

第二节 医用抗生素272

一、β-内酰胺抗生素&徐亲民272

二、红霉素&叶勤292

三、氨基糖苷类抗生素&赵敏 范瑾299

四、卡那霉素&钟超平305

五、力复霉素与利福平&焦瑞身 王墙308

第三节 农用抗生素&朱昌雄315

一、我国农用抗生素发展历史及现状315

二、植用杀菌抗生素316

三、植用杀虫抗生素327

四、植用除草抗生素331

五、饲用抗生素332

六、存在问题与发展前景333

参考文献335

第十二章 组合生物合成&王以光339

第一节 组合生物合成的基本原理341

一、聚酮合酶的结构与组成341

二、聚酮合酶结构的特异性及专一性344

三、聚酮多酶体系的特异性345

四、PKS模块间的相互作用349

五、PKSⅡ型生物合成酶底物的特异性351

第二节 组合生物合成的基因操作352

一、PKSⅠ型组合生物合成的基因操作352

二、PKSⅡ型组合生物合成的基因操作360

三、组合生物合成的表达系统361

第三节 其他较新的聚酮类化合物基因簇及进行基因组合生物合成的可能性364

一、埃波霉素364

二、拉伐他汀365

三、海洋微生物中的PKS基因366

第四节 非核糖体多肽合成酶类型基因组合生物合成366

第五节 组合生物合成研究存在的问题及展望368

参考文献369

第十三章 植物激素和微生物治虫370

第一节 植物激素370

一、赤霉素&赵敏橘370

二、脱落酸&谭红384

第二节 微生物治虫&孙明 李林 喻子牛389

一、杀虫微生物的种类389

二、苏云金芽孢杆菌397

三、杀虫工程菌400

四、动植物寄生线虫的微生物防治402

参考文献403

第十四章 微生物多糖与聚羟基烷酸酯405

第一节 细菌多糖&孙万儒405

一、黄原胶405

二、普鲁兰413

第二节 聚羟基烷酸酯&赵树杰419

一、菌种和代谢机理419

二、微生物法制取PHA的工艺和设备421

三、应用与展望424

第三节 真菌多糖&孙志浩426

一、微生物427

二、生理生化427

三、制造技术428

四、几种真菌多糖及其应用432

参考文献436

第四篇 微生物转化产物438

第十五章 生物转化操作与转化反应类型&焦瑞身438

第一节 生物转化的一般操作438

第二节 生物转化反应的类型438

一、甾体的生物转化438

二、β-紫萝酮的羟基化439

三、烷烃的双端氧化439

四、氧化脱氨439

五、环氧化反应440

六、C-C键的脱氧440

七、碳链氧化降解441

八、碳双键加水反应441

九、碳双键加氨442

十、腈水化酶442

十一、脱胺用酰基酶442

十二、生物转化茚为1，2-二羟基茚(AIDS蛋白酶抑制剂的半合成部分结构)443

参考文献444

第十六章 胆固醇合成抑制药物的生物转化&焦瑞身445

第一节 胆固醇合成抑制剂的作用机制445

第二节 胆固醇合成抑制药物的生物转化生产445

一、4种胆固醇合成抑制剂的合成途径445

二、美伐他汀生物转化为普伐他汀446

三、辛伐他汀的生物转化447

参考文献447

第十七章 β-内酰胺抗生素母核的生物转化&焦瑞身 杨蕴刘448

第一节 青霉素酰化酶转化青霉素为6-氨基青霉烷酸448

一、产生菌及其培养和性质448

二、育种及基因工程449

三、PGA基因和PVA基因的表达及翻译加工449

四、青霉素酰化酶的纯化及热稳定性450

五、青霉素酰化酶的固定化450

六、工业用酰化酶制剂及其工业生产工艺与设备451

七、日本旭化成公司固定化酰化法生产6-APA452

八、固定化菌体用于APA生产453

九、国内青霉素G酰化酶生产6-APA的工艺及设备453

第二节 7-氨基脱乙酰氧基头孢烷酸的酶法和直接发酵生产454

一、固定化青霉素酰化酶生产7-ADCA454

二、直接发酵生产7-ADCA455

第三节 酶法转化头孢菌素C为7-氨基头孢烷酸457

一、一步酶法转化CPC生产7-ACA的研制457

二、两步酶法转化CPC生成7-ACA的研究458

三、直接发酵生产7-ACA的基因工程菌的构建461

四、我国自主的7-ACA酶法生产工艺的研究与放大462

参考文献464

第十八章 长链二元酸的生物转化466

第一节 正构烷烃发酵生产单一长链二元酸合成麝香类物质&焦瑞身466

一、正构烷烃的蒸馏466

二、单一长链二元酸生产菌株的筛选和转化工艺466

三、正构烷烃发酵二元酸的调节467

四、用单一长链二元酸化学合成麝香型香料468

五、经济效果及其意义468

第二节 正构烷烃发酵生产长链二元酸&陈远童470

一、国内外长链二元酸的研究概况470

二、生产菌株的诱变筛选471

三、代谢调控473

四、扩试和中试473

五、工业生产试验和工业化生产475

六、有待解决的问题477

参考文献477

第五篇 功能食品、食品添加剂与饲料添加剂479

第十九章 功能食品、食品添加剂与饲料添加剂479

第一节 活性干酵母&徐浩 周坚479

一、面包酵母的生长特性和要求480

二、酵母生长的动态481

三、浓度效应和糖的批量流加482

四、活性干酵母的烘烤工艺483

五、活性干酵母商品的品质要求、检查概要和生产保证484

六、活性干酵母的研发方向484

第二节 多不饱和脂肪酸&邢来君 李明春485

一、多不饱和脂肪酸的研究概况485

二、多不饱和脂肪酸的菌种选育和发酵工艺491

三、脂肪酸脱氢酶的分子生物学497

第三节 乳酸菌和双歧杆菌505

一、乳酸菌和益生作用&周德庆505

二、双歧杆菌与益生作用&肖敏514

第四节 乳酸链球菌肽&还连栋522

一、乳酸链球菌肽发现和研究的回顾522

二、乳酸链球菌肽的生物合成522

三、乳酸链球菌肽的分子结构与功能526

四、乳酸链球菌肽的发酵生产527

五、乳酸链球菌肽的提取和纯化529

六、乳酸链球菌肽的应用531

第五节 甜蛋白的微生物基因工程&范长胜532

一、甜蛋白研究概况533

二、应用微生物工程技术开发生产甜蛋白536

三、甜蛋白的应用与前景展望542

第六节 香草醛&焦瑞身544

一、生物技术生产途径的探索544

二、西唐链霉菌转化阿魏酸为香草醛545

参考文献545

中西文名词对照550