微生物工程

發酵工程的內容包括菌種選育、培養基的配置、滅菌、種子擴大培養和接種、發酵過程和產品的分離提純（生物分離工程）等方面。

主題詞或關鍵詞: 微生物生命科學蛋白質

微生物工程又叫發酵工程。對微生物進行生物工程改造，包括基因工程技術、轉基因生物技術、合成生物學技術等，以及工業化應用微生物發酵生產的工程等。發酵是微生物特有的作用，在幾千年前就被人類認識了，並且用來製造酒、麪包、醬、醋等。微生物工程，是大規模發酵生產工藝的總稱，就是利用微生物發酵作用，通過現代工程技術手段來生產有用物質，或者把微生物直接應用於生物反應器的技術。它是在發酵工藝基礎上吸收基因工程、細胞工程和酶工程以及其他技術的成果而形成的。

發酵工程跟化學工業、醫藥、食品、能源、環境保護和農牧業等許多領域關係密切，對它的開發有很大的經濟效益。DNA重組技術和生物反應器?裝有固定化酶的容器，能進行生物 化學合成，是生物工程中的兩大支柱。從工業規模生產這一點看，生物反應器尤其重要。因為只有通過微生物發酵，才能形成新的產業。

20世紀20年代的酒精、甘油和丙酮等發酵工業，屬於厭氧發酵。

20世紀40年代初，隨着青黴素的發現，抗生素髮酵工業逐漸興起。由於青黴素產生菌是需氧型的，微生物學家就在厭氧發酵技術的基礎上，成功地引進了通氣攪拌和一整套無菌技術，建立了深層通氣發酵技術。這使有機酸、維生素、激素等都可以用發酵法大規模生產。

1957年，日本用微生物生產穀氨酸成功，如今20種氨基酸都可以用發酵法生產。氨基酸發酵工業的發展，是建立在代謝控制發酵技術的基礎上的。目前，代謝控制發酵技術已經用於核苷酸、有機酸和部分抗生素的生產中。

20世紀70年代以後，基因工程、細胞工程等生物工程技術的開發，使發酵工程進入了定向育種的階段。

20世紀80年代以來，隨着學科之間的滲透和交叉，數學、動力學、化學工程原理和計算機技術開始被用於發酵過程的研究。目前，自動記錄和自動控制發酵過程的全部參數已經被應用於生產。

發酵工程以其生產條件温和，原料來源豐富且價格低廉，產物專一，廢棄物對環境污染小和容易處理等特點，而在醫藥工業、食品工業、農業、冶金工業、環境保護等許多領域得到了廣泛的應用，逐步形成了規模龐大的發酵工業。在一些發達國家，發酵工業的總產值佔到國民生產總值的5%左右。

在醫藥工業上的應用

發酵工程在醫藥工業上的應用，成效十分顯著，生產出瞭如抗生素、維生素、動物激素、藥用氨基酸、核苷酸（如肌苷）等。目前，常用的抗生素已達100多種，如青黴素類、頭孢菌素類、紅黴素類和四環素類。另應用發酵工程大量生產的基因工程藥品有人生長激素、重組乙肝疫苗、某些種類的單克隆抗體、白細胞介素-2、抗血友病因子等。

在食品工業上的應用

發酵工程在食品工業上的應用十分廣泛，主要包括：

第一、生產傳統的發酵產品，如啤酒、果酒、食醋等，使產品的質量和產量得到明顯提高。

第二、生產食品添加劑。如L-蘋果酸、檸檬酸、穀氨酸、紅曲素、高果糖漿等。

第三、單細胞蛋白的生產。

在農業上的應用

微生物工程技術和產品為農業的發展提供了有利的支持，主要包括：生物農藥（微生物殺蟲劑、防治植物病害微生物）、生物除草劑、生物增產劑、食用菌。

在輕工業上的應用

由微生物生產出許多種可用於輕工業加工的酶，主要類型如下：

糖酶：α-澱粉酶、半乳糖酶、纖維素酶類等

蛋白酶：鹼性蛋白酶（用於洗滌劑、膠片銀的回收、啤酒去濁）、酸性蛋白酶 （用於飲料、食品的冷藏、製作蛋白水解酶）、中性蛋白酶

果膠酶：水解果膠物質。

作者： 吳松剛 定價： ¥ 58.00 元

出版社： 科學出版社 出版日期： 2004年08月

ISBN： 7-03-014029-X/Q.1455 開本： 16 開

類別： 生物化學化工 頁數： 642 頁

簡介

本書是由科學出版社組織全國11所高等師範院校從事微生物工程教學和研究的骨幹教師、研究人員編寫而成的，在基本保持我國高等師範院校微生物工程教材的章節框架和內容的基礎上，儘可能在內容上反映國際上本學科的最新概念和成果。本書共3篇22章。上篇為微生物工程總論，包括微生物學概論、微生物的代謝調節與代謝工程、菌種分離篩選與育種、微生物發酵過程及控制等；中篇為微生物工程各論，包括抗生素、氨基酸、酶製劑、有機酸、核酸類物質、有機溶劑、釀造、環保等的發酵工程；下篇為微生物下游工程，包括固液分離、膜分離、離子交換、凝膠層析等工藝。

目錄

上篇 微生物工程總論

第1章 緒論

1.1 微生物工程的定義和形成

1.2 微生物工程簡史

1.3 當前微生物工業面臨的問題

1.4 我國微生物工程產業化現狀及前景

思考題

第2章 微生物學概論

2.1 微生物的作用

2.2 微生物的形態結構和分類

2.3 培養基和發酵基質

2.4 微生物的生長

思考題

第3章 微生物的代謝調節與代謝工程

3.1 微生物代謝與代謝調節

3.2 微生物初級代謝與調節

3.3 微生物次級代謝與調節

3.4 微生物初級代謝與次級代謝的關係

3.5 代謝工程

思考題

第4章 微生物菌種分離篩選與育種

4.1 野生菌株的分離、篩選

4.2 微生物誘變育種

4.3 微生物原生質體融合育種

4.4 微生物菌種保藏

思考題

第5章 基因工程菌的構建

5.1 基因工程菌研究概述

5.2 基因工程菌構建中常用的載體系統與工具酶

5.3 工程菌構建的主要步驟

思考題

第6章 微生物發酵過程及控制

6.1 微生物發酵過程與發酵動力學概述

6.2 微生物發酵過程控制

6.3 微生物發酵過程溶解氧的傳遞

6.4 微生物發酵過程的中間控制

6.5 發酵過程中的染菌與噬菌體的防治

思考題

中篇 微生物工程各論

第7章 抗生素髮酵工程

7.1 抗生素概述

7.2 抗生素產生菌

7.3 抗生素的生物合成

7.4 主要抗生素髮酵工藝

7.5 半合成抗生素及其生產方法

思考題

第8章 氨基酸發酵工程

8.1 氨基酸概況

8.2 氨基酸發酵機制和代謝控制

8.3 細胞工程和遺傳工程在氨基酸育種中的應用

8.4 氨基酸發酵生產工藝

8.5 穀氨酸生產工藝

8.6 賴氨酸生產工藝

思考題

第9章 酶製劑發酵工程

9.1 酶製劑概述

9.2 主要酶製劑發酵工藝

思考題

第10章 有機酸發酵工程

10.1 有機酸發酵概述

10.2 主要有機酸發酵工藝

思考題

第11章 核酸類物質發酵工程

11.1 核酸類物質概述

11.2 核酸類物質發酵工藝

思考題

第12章 有機溶劑發酵工程

12.1 有機溶劑概述

12.2 主要有機溶劑發酵工藝

思考題

第13章 釀造酒發酵工程

13.1 釀造酒概述

13.2 主要釀造酒發酵

思考題

第14章 環保產業發酵工程

14.1 微生物環保產業概述

14.2 環境保護中的微生物技術

思考題

下篇 微生物下游工程

第15章 微生物下游工程概論

15.1 微生物下游工程的特點和重要性

15.2 微生物下游工程的主要過程

15.3 微生物下游工程的現狀與發展

思考題

第16章 發酵液預處理和固液分離工藝

16.1 發酵液預處理

16.2 固液分離工藝

思考題

第17章 膜分離工藝

17.1 膜分離概述

17.2 膜分離的主要過程及其應用

思考題

第18章 離子交換工藝

18.1 離子交換概述

18.2 離子交換工作原理

思考題

第19章 凝膠層析工藝

19.1 凝膠層析概述

19.2 凝膠層析工藝過程

思考題

第20章 溶劑萃取工藝

20.1 溶劑萃取概述

20.2 溶劑萃取工藝過程

思考題

第21章 結晶工藝

21.1 結晶概述

21.2 結晶工藝

思考題

第22章 乾燥工藝

22.1 乾燥概論

22.2 主要乾燥過程及設備