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第一章 绪论1

第一节 发酵技术的起源1

一、古代人类的酿酒活动1

二、传统酿造工艺的出现2

三、微生物及酶的发现揭示了发酵的本质3

四、发酵工业技术的形成4

五、生化工程技术的诞生5

六、代谢控制发酵和基因工程技术的发展6

第二节 发酵工程的内容及其特点7

一、发酵工程的内容7

二、发酵生产的类型9

三、发酵工程的特点10

第三节 发酵工程的应用领域12

一、医药工业13

二、食品工业14

三、化学工业14

四、农业15

五、环境保护16

六、冶金工业17

第四节 发酵工程技术的发展趋势17

一、采用基因工程技术改良菌种17

二、推广大型节能高效的发酵装置及计算机自动控制18

三、生物反应和产物分离偶联18

四、微生物发酵技术应用于高等动植物细胞培养19

五、固定化（细胞和酶）技术的应用19

六、开发清洁生产工艺19

思考题20

本章参考文献20

第二章 生产菌种的选育培养及发酵培养基设计21

第一节 微生物的代谢及调控21

一、微生物的初级代谢与次级代谢21

二、微生物代谢的调节及控制22

第二节 微生物代谢控制育种的措施25

一、营养缺陷型突变株25

二、代谢终产物的结构类似物抗性突变株26

三、其他类型突变株28

第三节 生产菌种的选育方法29

一、发酵工业中的常用微生物29

二、新菌种的分离与筛选30

三、菌种的改良及工程菌构建31

第四节 菌种的扩大培养及保藏32

一、菌种的扩大培养32

二、菌种的衰退、复壮和保存34

第五节 发酵培养基的设计38

一、培养基的类型38

二、发酵培养基的组成39

三、发酵培养基的优化41

第六节 生产实例——谷氨酸菌种培养42

一、谷氨酸生产菌的特征42

二、生产菌种的扩大培养43

三、发酵培养基的组成44

思考题48

本章参考文献48

第三章 灭菌与除菌工艺及设备49

第一节 发酵生产中有害微生物的控制49

一、发酵生产中的无菌概念49

二、有害微生物的控制方法50

第二节 培养基灭菌52

一、湿热灭菌的操作原理52

二、分批灭菌55

三、连续灭菌56

第三节 无菌空气制备59

一、空气净化除菌的方法与原理59

二、无菌空气的制备流程60

三、空气预处理设备64

四、空气过滤介质及过滤器67

第四节 设备与管道的清洗与灭菌71

一、常用清洗剂及清洗方法72

二、设备及管路的灭菌75

思考题79

本章参考文献80

第四章 厌氧发酵工艺及设备81

第一节 厌氧发酵产物的生物合成机制81

一、糖酵解途径概念及其特点81

二、酵母菌的酒精、甘油发酵83

三、乳酸发酵84

四、甲烷（沼气）发酵86

第二节 白酒与酒精发酵87

一、白酒固态发酵87

二、酒精发酵93

第三节 啤酒发酵99

一、传统啤酒发酵99

二、现代大罐啤酒发酵103

第四节 乳酸发酵107

一、乳酸发酵工艺概述107

二、大米和薯干粉发酵工艺108

三、淀粉水解糖发酵工艺110

四、玉米粉发酵工艺110

五、蔗糖和糖蜜发酵工艺111

六、葡萄糖的L-乳酸发酵工艺112

七、原位产物分离乳酸发酵工艺简介113

思考题113

本章参考文献114

第五章 好氧发酵工艺及设备115

第一节 好氧发酵产物的合成机制115

一、发酵对氧的需求115

二、谷氨酸发酵机制118

三、柠檬酸发酵机制121

四、其他好氧发酵产物的合成124

第二节 发酵过程的工艺控制129

一、温度对发酵的影响及其控制129

二、pH对发酵的影响及其控制131

三、发酵过程中的补料控制133

四、发酵过程中的泡沫控制135

五、发酵终点的确定136

第三节 通风发酵设备137

一、机械搅拌通风发酵罐137

二、其他通风发酵罐简介145

第四节 发酵染菌及防治148

一、染菌的检查及原因分析148

二、染菌对不同发酵过程的影响149

三、染菌发生的不同时间对发酵的影响149

四、发酵异常现象及原因分析150

五、杂菌污染的预防151

六、染菌的挽救和处理152

七、噬菌体污染及其防治153

第五节 好氧发酵工艺实例——谷氨酸发酵153

一、谷氨酸生产菌的菌体形态特点154

二、亚适量生物素流加糖发酵工艺155

三、淀粉水解糖高生物素添加青霉素流加糖发酵工艺156

四、甘蔗糖蜜添加青霉素流加糖发酵工艺157

五、谷氨酸发酵异常现象及其处理158

思考题159

本章参考文献160

第六章 发酵动力学161

第一节 发酵过程的定量描述方法162

一、发酵过程的化学计量162

二、微生物细胞生长动力学模型166

第二节 分批发酵171

一、菌体生长动力学171

二、基质消耗动力学175

三、代谢产物生成动力学177

四、分批发酵的产率179

第三节 连续发酵181

一、连续发酵的动力学方程182

二、连续发酵的稳态操作条件184

三、连续发酵的产率186

四、连续发酵过程中的杂菌污染和菌种变异187

五、多级连续发酵189

六、连续培养的应用190

第四节 补料分批发酵190

一、补料分批发酵的特点191

二、流加操作的数学模型192

思考题196

本章参考文献196

第七章 发酵产物的分离提取197

第一节 发酵产物分离的特点与过程设计197

一、发酵产物分离的特点197

二、发酵产物分离的过程选择199

第二节 沉淀与离心199

一、沉淀199

二、离心200

第三节 过滤与膜分离205

一、过滤205

二、膜分离209

第四节 萃取与色谱分离212

一、萃取212

二、色谱分离215

第五节 离子交换与吸附218

一、离子交换218

二、吸附219

第六节 蒸发、结晶与干燥221

一、蒸发221

二、结晶225

三、干燥228

第七节 发酵产物的分离实例——谷氨酸提取与味精制造231

一、谷氨酸提取232

二、味精制造235

思考题238

本章参考文献238

第八章 发酵过程参数检测及控制239

第一节 发酵过程参数检测概述239

一、发酵过程参数的分类239

二、发酵过程参数检测的特点240

第二节 发酵检测控制系统的基本组成240

一、测定元件241

二、控制部分242

三、执行元件243

第三节 发酵过程的自动控制原理244

一、反馈控制244

二、前馈控制244

三、自适应控制245

第四节 发酵过程的计算机控制246

一、发酵过程控制的计算机系统246

二、发酵过程中计算机的控制方式247

第五节 常用物理参数的检测与控制247

一、温度247

二、罐压248

三、搅拌转速和功率249

四、空气和料液流量250

五、液位和泡沫251

第六节 常见化学和生物参数的检测与控制252

一、pH及溶解CO2浓度252

二、溶氧浓度及氧化还原电位254

三、发酵罐排气（尾气）中O2分压和CO2分压257

四、细胞浓度和发酵液成分259

思考题261

本章参考文献261