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第一篇 总论3

第一章 绪论3

一、发酵与发酵工程的概念3

二、发酵工业的发展历史4

三、现代生物技术与发酵工程6

四、微生物发酵产品的类型7

五、发酵的基本方法与过程10

第二章 菌种选育理论与技术13

第一节 概述13

一、菌种选育的目的13

二、菌种选育的基本理论14

第二节 自然选育20

一、自然选育的一般过程21

二、自然选育的主要步骤21

第三节 诱变育种22

一、诱变剂22

二、诱变育种的主要环节27

三、突变菌株高产基因的表达39

第四节 原生质体技术育种39

一、原生质体的制备40

二、原生质体诱变育种41

三、原生质体的再生41

四、原生质体的融合42

第五节 基因工程技术育种44

一、概述44

二、基因工程技术育种的设计45

第三章 培养基51

第一节 培养基的成分51

一、碳源51

二、氮源53

三、磷源和硫源55

四、无机离子56

五、生长因子57

六、前体57

七、诱导物58

八、促进剂和抑制剂59

九、水分59

第二节 培养基的种类60

一、合成培养基和复合培养基60

二、固体培养基和液体培养基60

三、孢子培养基、种子培养基、发酵培养基和补料培养基60

第三节 培养基的设计和筛选62

一、培养基的设计62

二、培养基的筛选63

第四节 影响培养基质量的因素64

一、原材料质量64

二、水质65

三、灭菌65

四、培养基黏度66

第四章 灭菌与除菌67

第一节 灭菌和除菌的基本原理67

一、高温湿热灭菌67

二、介质过滤除菌70

三、其他灭菌方法73

第二节 培养基和发酵设备的灭菌74

一、温度和时间对培养基灭菌的影响74

二、影响培养基灭菌的其他因素76

三、培养基的灭菌方法77

四、发酵设备的灭菌方法80

第三节 空气除菌81

一、空气过滤器82

二、空气过滤除菌流程83

第四节 无菌检查与染菌的处理85

一、无菌检查85

二、染菌后的处理86

三、污染噬菌体的处理86

第五节 制服染菌的要点88

一、染菌原因的分析88

二、制服染菌的要点89

第五章 生产菌种的制备与保藏91

第一节 生产菌种的制备过程91

一、孢子制备91

二、种子制备92

第二节 生产菌种的质量控制93

一、影响孢子质量的因素及其控制93

二、影响种子质量的因素及其控制95

第三节 生产菌种的保藏98

一、菌种保藏的目的与原理及方法98

二、菌种的复壮100

三、国内外主要菌种保藏机构介绍101

第六章 发酵过程中的供氧103

第一节 发酵过程中氧的需求103

一、微生物对氧的需求103

二、氧在液体中的溶解特性104

三、影响微生物需氧量的因素105

第二节 氧在溶液中的传递107

一、氧传递的过程与阻力107

二、氧传递方程式108

第三节 影响供氧的因素109

一、影响氧传递推动力的因素109

二、影响液相体积氧传递系数KLa的因素110

第四节 溶解氧、摄氧率和KLa的测定113

一、溶解氧浓度的测定113

二、摄氧率的测定115

三、液相体积氧传递系数KLa的测定116

第七章 发酵过程的控制118

第一节 概述118

一、发酵过程控制的意义119

二、发酵过程控制的模式119

第二节 微生物的发酵类型120

一、按投料方式分类120

二、按与氧的关系分类121

三、按发酵动力学参数的关系分类122

第三节 发酵过程的工艺参数控制123

一、物理参数123

二、化学参数124

三、生物参数127

第四节 发酵过程中的代谢变化129

一、初级代谢产物的发酵129

二、次级代谢产物的发酵130

三、代谢曲线131

第五节 菌体浓度的影响及其控制132

一、影响菌体浓度的因素132

二、菌体浓度对发酵产量的影响133

三、最适菌体浓度的确定与控制133

第六节 营养基质的影响及其控制136

一、碳源的影响与控制136

二、氮源的影响与控制137

三、磷酸盐的影响与控制138

第七节 温度的影响及其控制139

一、温度对发酵的影响139

二、影响发酵温度变化的因素140

三、最适发酵温度的选择与控制141

第八节 pH的影响及其控制142

一、pH对发酵的影响142

二、影响发酵过程中pH变化的因素143

三、发酵过程中pH的确定与控制144

第九节 溶解氧对发酵的影响146

一、发酵过程中的溶解氧变化147

二、溶解氧浓度的控制149

第十节 发酵过程的补料控制149

一、补料的作用149

二、补料的方式和控制151

第十一节 泡沫的影响及其控制152

一、泡沫的性质与类型152

二、泡沫对发酵的影响152

三、影响泡沫形成的因素152

四、泡沫的控制153

五、常用的消沫剂154

六、消沫剂的增效措施155

第十二节 发酵终点的控制155

第八章 次级代谢产物的生物合成158

第一节 微生物的代谢产物158

一、初级代谢产物及其特点158

二、次级代谢产物及其特点158

三、初级代谢产物与次级代谢产物的关系160

第二节 次级代谢产物的构建单位与合成途径162

一、氨基酸及其衍生物162

二、糖及氨基糖162

三、聚酮体及其衍生物163

四、甲羟戊酸及其衍生物164

五、环多醇和氨基环多醇165

六、碱基及其衍生物165

第三节 次级代谢产物的生物合成过程166

一、构建单位的合成166

二、构建单位的连接166

三、产物合成后的修饰167

第九章 次级代谢产物生物合成的调控169

第一节 诱导调节与反馈调节169

一、诱导调节169

二、反馈调节169

第二节 营养物质对生物合成的调节171

一、碳分解产物的调节171

二、氮分解产物的调节173

三、磷酸盐的调节174

第三节 菌体生长速率与化学调节因子的调节178

一、菌体生长速率的调节178

二、化学调节因子的调节179

第二篇 抗生素185

第十章 β-内酰胺类抗生素185

第一节 概述186

一、发展概况186

二、作用机制186

三、临床应用187

第二节 青霉素188

一、结构与性质188

二、制备原理189

三、工艺路线190

四、工艺过程191

五、生物合成与代谢调控196

第三节 头孢菌素C198

一、结构与性质198

二、制备原理200

三、工艺路线200

四、工艺过程201

五、生物合成与代谢调控206

第十一章 大环内酯类抗生素209

第一节 概述209

一、发展概况209

二、作用机制210

三、临床应用211

第二节 红霉素211

一、结构与性质211

二、制备原理213

三、工艺路线213

四、工艺过程213

五、生物合成216

第三节 螺旋霉素218

一、结构与性质218

二、生物合成219

三、工艺路线219

第四节 利福霉素219

一、结构与性质219

二、生物合成221

三、发酵生产222

第五节 阿维菌素223

一、结构与性质223

二、生物合成224

三、工艺过程228

第十二章 氨基糖苷类抗生素230

第一节 概述230

一、发展概况230

二、作用机制232

三、临床应用233

第二节 链霉素233

一、结构与性质233

二、制备原理234

三、工艺路线234

四、工艺过程235

五、生物合成与代谢调控239

第三节 庆大霉素246

一、结构与性质246

二、制备原理247

三、工艺路线248

四、工艺过程248

五、生物合成251

第十三章 肽类抗生素255

第一节 概述255

一、发展概况255

二、作用机制259

三、临床应用259

第二节 杆菌肽260

一、结构与性质260

二、制备原理261

三、工艺路线261

四、工艺过程262

五、生物合成263

第三节 多粘菌素265

一、结构与性质265

二、制备原理266

三、工艺路线267

四、工艺过程267

五、生物合成269

第四节 万古霉素270

一、结构与性质270

二、制备原理271

三、工艺路线271

四、工艺过程272

五、生物合成273

第十四章 四环素类抗生素275

第一节 概述275

一、发展概况275

二、作用机制276

三、临床应用276

第二节 四环素276

一、结构与性质276

二、制备原理278

三、工艺路线278

四、工艺过程278

五、生物合成与代谢调控283

第三篇 氨基酸291

第十五章 氨基酸类药物的特性与制备方法291

第一节 概述291

一、发展概况291

二、一般理化性质293

三、临床应用294

第二节 氨基酸类药物制备的一般过程与原理295

一、氨基酸粗品的制备295

二、氨基酸的分离297

三、氨基酸的浓缩298

四、氨基酸的纯化300

五、氨基酸的干燥301

第十六章 氨基酸的生物合成与菌种筛选302

第一节 氨基酸的生物合成302

一、门冬氨酸族氨基酸的生物合成302

二、芳香族氨基酸的生物合成306

三、分支氨基酸的生物合成307

第二节 氨基酸生物合成的调控机制309

一、酶生成的调节309

二、酶活性的调节312

三、共价修饰调节316

第三节 氨基酸产生菌的菌种选育316

一、野生型菌株的分离与筛选316

二、氨基酸营养缺陷型突变株的选育318

三、氨基酸结构类似物抗性突变株的选育319

四、细胞通透性改变突变株的选育319

第十七章 常用氨基酸的发酵321

第一节 谷氨酸321

一、结构与性质321

二、生物合成321

三、生产工艺322

第二节 赖氨酸323

一、结构与性质323

二、菌种选育323

三、生产工艺324

第三节 苏氨酸325

一、结构与性质325

二、菌种选育326

三、生产工艺327

第四节 色氨酸328

一、结构与性质328

二、菌种选育328

三、生产工艺329

第五节 异亮氨酸330

一、结构与性质330

二、制备原理330

三、工艺路线330

四、工艺过程331

五、生物合成与代谢调控331

第四篇 维生素与核苷酸337

第十八章 维生素337

第一节 概述337

一、生物功能与分类337

二、来源与制备方法338

第二节 维生素C339

一、结构与性质339

二、工艺路线339

三、工艺过程343

第三节 维生素B2344

一、结构与性质344

二、产生菌345

三、工艺路线345

四、工艺过程346

五、生物合成347

第四节 维生素B12349

一、结构与性质349

二、产生菌351

三、生产工艺351

四、生物合成353

第五节 其他维生素356

一、麦角甾醇356

二、β-胡萝卜素356

第十九章 核酸与核苷酸359

第一节 概述359

一、发展概况359

二、临床应用361

第二节 肌苷和肌苷酸361

一、结构与性质361

二、制备原理362

三、工艺路线363

四、工艺过程363

五、生物合成与代谢调控364

第三节 三磷酸腺苷366

一、结构与性质366

二、制备原理367

三、工艺路线367

四、工艺过程367

五、生物合成与发酵机制368

第五篇 酶抑制剂与免疫抑制剂第二十章 酶抑制剂373

第一节 概述373

一、酶抑制剂的概念373

二、酶抑制剂的分类373

第二节 β-内酰胺酶抑制剂——克拉维酸376

一、概述376

二、生物合成378

三、生产工艺379

第三节 α-葡萄糖苷酶抑制剂——阿卡波糖381

一、概述381

二、生物合成382

三、生产工艺384

第四节 胆固醇合成酶抑制剂——洛伐他汀385

一、概述385

二、产生菌387

三、生物合成387

四、生产工艺388

第二十一章 免疫抑制剂392

第一节 概述392

第二节 环孢素A395

一、概述395

二、结构与性质396

三、生物合成398

四、生产工艺399

第三节 他克莫司399

一、概述399

二、生物合成401

三、生产工艺406

第四节 西罗莫司408

一、概述408

二、生物合成410

三、生产工艺412

参考文献415