第一章　緒論001
第一節(jié)　發(fā)酵工程概述001
一、發(fā)酵工程的定義001
二、發(fā)酵工程發(fā)展史及相關學科001
第二節(jié)　發(fā)酵工程類型與發(fā)酵過程特點004
一、發(fā)酵工程類型004
二、發(fā)酵過程特點005
第三節(jié)　發(fā)酵工藝過程和關鍵技術005
一、發(fā)酵工藝過程005
二、發(fā)酵工程關鍵技術006
第四節(jié)　發(fā)酵工業(yè)產品和現(xiàn)狀007
一、發(fā)酵工業(yè)產品007
二、發(fā)酵工業(yè)現(xiàn)狀007
第五節(jié)　發(fā)酵工程發(fā)展趨勢009
一、技術領域的擴展趨勢010
二、應用領域的擴展趨勢012

第二章　微生物菌種制備原理與技術015
第一節(jié)　發(fā)酵工業(yè)微生物菌種015
一、概述015
二、發(fā)酵工業(yè)常用微生物種類015
三、發(fā)酵工業(yè)微生物的基本要求018
四、菌種的制備原理與方法019
五、適應性進化020
六、菌種的保藏021
第二節(jié)　發(fā)酵微生物生理學022
一、概述022
二、微生物的遺傳與繁殖023
三、底物的吸收與轉運024
四、微生物的代謝與調控025
五、底物、中間產物、終產物與其他脅迫條件下的響應和耐受027
第三節(jié)　微生物誘變育種028
一、概述028
二、誘變技術030
三、誘變育種的篩選策略033
四、代謝控制育種034
五、高通量篩選技術035
第四節(jié)　微生物原生質體育種與基因組改組育種036
一、概述036
二、微生物原生質體再生育種036
三、微生物原生質體誘變育種039
四、微生物原生質體轉化育種039
五、微生物原生質體融合育種040
六、基因組改組育種042
第五節(jié)　發(fā)酵微生物的基因工程與代謝工程育種043
一、概述043
二、發(fā)酵微生物的基因工程育種043
三、代謝工程育種046
四、基因工程菌的發(fā)酵特性048
五、基因工程菌的安全性049
第六節(jié)　工業(yè)微生物的系統(tǒng)生物學與合成生物學050
一、概述050
二、組學技術及其在發(fā)酵工程中的應用050
三、系統(tǒng)生物學技術和基于系統(tǒng)生物學的菌種改造053
四、合成生物學及其在發(fā)酵工程中的應用054

第三章　發(fā)酵培養(yǎng)基的制備與滅菌057
第一節(jié)　發(fā)酵工業(yè)原料057
一、發(fā)酵工業(yè)原料的種類及其組成057
二、發(fā)酵工業(yè)原料的選擇原則064
三、生物合成的前體物質、抑制劑、促進劑064
四、原料預處理的目的065
五、原料預處理的方法066
第二節(jié)　發(fā)酵培養(yǎng)基的設計068
一、發(fā)酵培養(yǎng)基設計的目的068
二、發(fā)酵培養(yǎng)基設計的基本原則069
三、發(fā)酵培養(yǎng)基設計的方法070
四、發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化071
第三節(jié)　淀粉質原料的加工方法與設備071
一、淀粉水解的理論基礎071
二、淀粉的液化方法與設備072
三、淀粉的糖化方法與設備073
四、不同發(fā)酵產品對淀粉質原料處理的要求074
第四節(jié)　纖維質原料的加工方法076
一、酸水解076
二、酶水解078
第五節(jié)　培養(yǎng)基及設備的滅菌079
一、培養(yǎng)基滅菌的目的、要求和方法079
二、濕熱滅菌的理論基礎082
三、培養(yǎng)基滅菌的工程設計083

第四章　無菌空氣的制備087
第一節(jié)　無菌空氣制備的概述087
一、空氣和無菌空氣087
二、空氣除菌的方法088
第二節(jié)　空氣介質過濾除菌的原理089
一、捕集效率089
二、空氣過濾器除菌機制091
三、對數(shù)穿透定律093
四、微濾094
第三節(jié)　介質過濾制備無菌空氣的工藝和過濾器094
一、介質過濾制備無菌空氣的工藝流程094
二、介質過濾的空氣過濾器096

第五章　培養(yǎng)條件、操作方式與發(fā)酵罐設計101
第一節(jié)　培養(yǎng)條件對發(fā)酵過程的影響101
一、培養(yǎng)基101
二、溫度105
三、pH 108
四、供氧對發(fā)酵過程的影響110
五、代謝產物及其他112
第二節(jié)　發(fā)酵動力學117
一、發(fā)酵過程動力學分類117
二、發(fā)酵過程中的質量和能量平衡124
三、發(fā)酵過程動力學130
第三節(jié)　發(fā)酵罐設備144
一、反應器的分類145
二、反應器的設計目標和原則146
三、機械攪拌通風發(fā)酵罐150
四、氣升式發(fā)酵罐158
五、固態(tài)發(fā)酵罐160
第四節(jié)　人工智能時代高通量發(fā)酵與數(shù)據(jù)處理161
一、發(fā)酵過程先進傳感技術的探索與開發(fā)161
二、全自動高通量微型反應器162
三、發(fā)酵過程數(shù)據(jù)特征及可視化技術163
四、智能化技術在發(fā)酵過程優(yōu)化與放大中的應用164

第六章　發(fā)酵過程優(yōu)化與放大167
第一節(jié)　概述167
一、發(fā)酵過程優(yōu)化的基本特征167
二、發(fā)酵過程優(yōu)化的主要內容及步驟168
第二節(jié)　微生物培養(yǎng)環(huán)境的優(yōu)化170
一、微生物的營養(yǎng)需求170
二、微生物的環(huán)境條件175
三、培養(yǎng)環(huán)境優(yōu)化的正交試驗和響應面優(yōu)化技術177
第三節(jié)　基于發(fā)酵過程動力學模型的優(yōu)化技術184
一、基于動力學模型的發(fā)酵過程優(yōu)化的基本特征184
二、基于動力學模型的發(fā)酵過程優(yōu)化的一般步驟184
第四節(jié)　分階段發(fā)酵優(yōu)化技術184
一、分階段優(yōu)化技術的一般原理與步驟184
二、溫度兩階段控制技術185
三、pH 兩階段控制技術187
四、溶氧兩階段控制技術190
第五節(jié)　基因工程菌的發(fā)酵優(yōu)化191
一、基因工程菌發(fā)酵過程存在的問題192
二、基因工程菌發(fā)酵過程優(yōu)化研究193
三、高密度培養(yǎng)技術在基因工程菌發(fā)酵過程優(yōu)化中的應用195
四、先進傳感技術在基因工程菌發(fā)酵過程優(yōu)化中的應用197
第六節(jié)　發(fā)酵過程放大197
一、發(fā)酵過程放大原理、原則與步驟198
二、發(fā)酵過程放大方法199
三、基于計算流體力學的發(fā)酵過程放大技術201

第七章　發(fā)酵過程監(jiān)測與控制215
第一節(jié)　概述215
一、發(fā)酵過程控制特性215
二、發(fā)酵過程主要檢測參數(shù)216
三、發(fā)酵過程常用傳感器217
第二節(jié)　發(fā)酵過程主要狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測與控制217
一、發(fā)酵過程中溫度的檢測與控制217
二、發(fā)酵過程中pH 的檢測與控制220
三、發(fā)酵過程中溶氧的檢測與控制224
四、發(fā)酵過程中泡沫的產生和消除227
五、發(fā)酵過程中CO2 的濃度和呼吸商的檢測228
六、發(fā)酵過程中細胞濃度、產物濃度和底物濃度的檢測230
第三節(jié)　發(fā)酵過程先進的控制技術234
一、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的發(fā)酵過程模式識別與控制234
二、基于代謝網(wǎng)絡模型的發(fā)酵過程在線控制240
第四節(jié)　發(fā)酵染菌及其防治技術243
一、染菌對發(fā)酵的影響243
二、發(fā)酵染菌的分析244
三、雜菌污染的途徑和防治246
四、故障診斷技術248
第五節(jié)　發(fā)酵過程的計算機接口技術255
一、發(fā)酵過程的計算機控制原理255
二、發(fā)酵過程的計算機控制功能分析257
三、集散控制系統(tǒng)及接口技術257

第八章　發(fā)酵液預處理及發(fā)酵產物提取與精制279
第一節(jié)　概論279
一、下游加工過程在發(fā)酵工程中的地位279
二、發(fā)酵下游加工過程的特點279
三、分離過程的機理與分離操作280
四、發(fā)酵工業(yè)下游技術的一般工藝過程280
第二節(jié)　發(fā)酵液的預處理和固液分離282
一、發(fā)酵液的預處理目的和要求282
二、發(fā)酵液固液分離技術與設備284
三、微生物細胞的破碎291
第三節(jié)　沉淀技術296
一、沉淀的原理與目的296
二、沉淀方法種類及要求297
三、沉淀技術應用302
第四節(jié)　吸附技術303
一、吸附法的原理與目的303
二、吸附法的優(yōu)缺點304
三、吸附劑的基本要求和種類304
四、吸附基本理論及影響吸附過程的因素306
第五節(jié)　色譜技術308
一、概述308
二、色譜法基本原理309
第六節(jié)　膜分離技術314
一、膜分離方法的分類314
二、表征膜性能的參數(shù)316
三、膜分離設備318
四、膜分離過程的操作特性和影響因素321
五、膜分離過程在發(fā)酵工業(yè)中的應用322

參考文獻324