基本介紹
- 書名：生物工藝學
- 作者：堵國成
- 類別：新形態教材
- 出版社：高等教育出版社
- 出版時間：2021年11月11日
- 頁數：296 頁
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- ISBN：9787040490060
- 版面字數：560千字
成書過程,內容簡介,教材目錄,教學資源,教材特色,作者簡介,
成書過程
生物技術產業是中國優先發展的具有發展潛力的高新技術產業。生物技術產品主要涉及輕工、食品、能源、農業、醫藥、環保等領域，為經濟社會的發展帶來了顯著的推動作用。生物工藝學在生物技術產業化方面顯示出越來越重要的作用，是生物工程和生物技術專業及相關專業人才培養的重要課程。江南大學、四川大學、華東理工大學、安徽大學、齊魯工業大學、煙臺大學在生物工程和生物技術專業及生物技術產業方面進行了多年的相關專業本科人才培養的探索與教學實踐，開設了發酵工程、細胞工程、基因工程、生化工程、酶工程等理論及實驗課程。在結合自身的長期科研實踐與該領域中國國內外發展的基礎上，編者逐年積累資料，不斷更新內容，逐步形成了該書較為完善的體系和內容。
《生物工藝學》是由堵國成主編，具體編寫分工如下：由堵國成整體構思，由長期從事生物工藝學教學和科研工作的教師編寫。其中，第1章由堵國成編寫，第2章由王學東編寫，第3章由楊海泉和肖靜編寫，第4章由肖靜編寫，第5章由鄭志永編寫，第6章由劉龍編寫，第7章由宋航和王林編寫，第8章由蘭先秋編寫，第9章由關鋒和李想編寫，第10章由唐蕾編寫，第11章由孫利芹和邢榮蓮編寫，第12章由宋航編寫。全書由堵國成和劉龍統稿。該教材在編寫過程中，編者們參考了前輩和同仁發表的著作和科技論文等。
2021年11月11日，《生物工藝學》由高等教育出版社出版。
內容簡介
《生物工藝學》共分為12章，以生物工藝學為主線，以系統介紹生物工藝相關理論與實踐知識為特色，內容包括緒論、微生物菌種選育與保藏技術、微生物培養技術、滅菌與發酵污染控制、生物工藝過程動力學、生物工藝過程最佳化與控制、酶催化反應、生物反應器及工藝放大技術、動物細胞培養、植物細胞培養、微藻培養技術、下游分離純化技術等內容。
教材目錄
前輔文 1緒論 1.1生物工藝學概述 1.1.1生物工藝學的內涵 1.1.2生物工藝學與其他學科的關係 1.2生物工藝學的發展歷程 1.2.1發展簡史 1.2.2工藝演進規律 1.3生物生產工藝的特性 1.3.1生物生產過程的特徵 1.3.2生物工藝過程的共性和多樣性 1.3.3生物反應過程應重視的問題 1.4我國生物工業領域的主要成就 1.5生物工藝學的發展趨勢 1.5.1技術層面上的主要發展趨勢 1.5.2工業套用領域的主要發展趨勢 2微生物菌種選育與保藏技術 2.1遺傳育種及套用 2.1.1自然選育 2.1.2誘變育種 2.1.3雜交育種和原生質體融合 2.1.4基因工程育種 2.1.5代謝工程育種 2.2突變株篩選技術 2.2.1誘變處理後菌懸液的後培養 2.2.2篩選方法 2.2.3高通量技術發展 2.3合成生物學——微生物細胞工廠新思路 2.3.1什麼是合成生物學 2.3.2合成生物學的理論基礎和研究內容 2.3.3合成生物學在生物製造領域的重要進展 2.4菌種保藏技術和方法 2.4.1菌種保藏原理與方法 2.4.2菌種保藏機構 3微生物培養技術 3.1培養基的成分及來源 3.1.1碳源 3.1.2氮源 3.1.3無機鹽及微量元素 3.1.4前體、生長因子、促進劑和抑制劑 3.2培養基的類型及選擇 3.2.1培養基的類型 3.2.2培養基成分和配比的選擇 3.2.3影響培養基質量的因素 3.3種子製備工藝 3.3.1實驗室種子製備 3.3.2生產車間種子製備 3.3.3影響種子質量的因素 3.3.4種子質量的控制措施 3.4培養技術原理 3.4.1分批培養 3.4.2補料分批培養 3.4.3半連續培養 3.4.4連續培養 3.4.5與產物回收結合的培養 3.4.6細胞高密度培養 3.5發酵工藝 3.5.1發酵過程的代謝變化規律 3.5.2溫度對發酵的影響及其控制 3.5.3溶解氧濃度對發酵的影響及其控制 3.5.4 pH對發酵過程的影響及其控制 3.5.5 CO2濃度對發酵的影響及其控制 3.5.6基質濃度對發酵的影響及其控制 3.5.7泡沫控制 3.5.8發酵終點的判斷 4滅菌與發酵污染控制 4.1培養基滅菌及滅菌設備 4.1.1滅菌的方法 4.1.2培養基的滅菌 4.1.3培養基分批滅菌 4.1.4培養基連續滅菌 4.2空氣除菌及設備 4.2.1空氣除菌原理 4.2.2空氣除菌設備及流程 4.3發酵染菌及防控 4.3.1染菌對發酵的影響和染菌分析 4.3.2染菌的預防措施 4.3.3雜菌污染後的挽救和處理 5生物工藝過程動力學 5.1細胞生長動力學 5.1.1生長速率和比生長速率 5.1.2 Monod方程 5.1.3細胞生長的其他動力學方程 5.1.4有抑制因素時的細胞生長動力學 5.2生物工藝過程動力學 5.2.1細胞反應計量學 5.2.2底物消耗和產物合成的動力學 5.2.3分批培養過程的細胞反應動力學 5.2.4連續培養過程的細胞反應動力學 5.3生物反應過程動力學分析實例 5.3.1細胞反應動力學模型的構建 5.3.2動力學參數求解 5.3.3參數分析和反應過程最佳化 6生物工藝過程最佳化與控制 6.1概述 6.2基於微生物生理代謝特性的分階段培養最佳化技術 6.2.1發酵過程中微生物的代謝特性 6.2.2丙酮酸發酵的供氧控制模式 6.2.3α-酮戊二酸發酵的多階段pH控制模式 6.3基於環境脅迫微生物生理應答機制的過程最佳化技術 6.3.1環境脅迫對微生物生理的影響 6.3.2 pH脅迫作用促進產朊假絲酵母生產谷胱甘肽 6.4基於代謝通量分析與代謝組學分析的過程最佳化技術 6.4.1代謝通量分析與代謝組學 6.4.2基於代謝通量分析的透明質酸發酵過程最佳化 6.4.3基於代謝組學分析的丙酸發酵過程最佳化 7酶催化反應 7.1概述 7.1.1酶的分類、組成和結構特點 7.1.2酶催化反應的機理及特性 7.1.3影響酶催化作用的主要因素 7.1.4酶催化反應的類型 7.2均相酶催化反應 7.2.1簡單的酶催化反應 7.2.2有抑制的酶催化反應 7.2.3複雜的酶催化反應 7.2.4酶的界面催化反應 7.3非水介質中的酶催化反應 7.3.1典型的非水介質酶催化反應體系 7.3.2非水介質中酶的結構與性質 7.3.3非水介質酶催化反應的特性 7.3.4非水介質酶催化反應的套用 7.4細胞酶催化反應 7.4.1生物轉化的一般過程 | 7.4.2培養系統類型 7.4.3生物轉化的類型 7.4.4生物轉化的套用 7.5酶與細胞的固定化及反應特性 7.5.1酶的固定化 7.5.2細胞的固定化 7.5.3固定化生物催化劑反應特性 7.6酶分子的修飾 7.6.1酶分子的化學方法修飾 7.6.2酶分子的物理修飾 7.6.3酶的基因工程改造 7.6.4酶分子修飾的套用 8生物反應器及工藝放大技術 8.1概述 8.1.1生物反應器發展 8.1.2生物反應器的特點及套用 8.1.3工藝放大及階段 8.2生物反應器操作模式及類型 8.2.1生物反應器操作模式 8.2.2生物反應器類型 8.3生物反應器設計與選擇 8.3.1生物反應器設計 8.3.2生物反應器的選擇 8.4工藝放大技術 8.4.1工藝放大要解決的基本問題 8.4.2工藝放大的方法 8.4.3生物反應器的放大 9動物細胞培養 9.1動物細胞培養的理論基礎 9.1.1體外動物細胞培養的發展歷史 9.1.2體外培養動物細胞的種類 9.2動物細胞培養的條件 9.2.1用於細胞培養的基本設備 9.2.2培養細胞的用品及消毒 9.2.3培養基的類型及製備 9.3細胞培養的基本操作 9.3.1動物細胞的復甦與凍存 9.3.2動物細胞培養的方法 9.3.3動物細胞培養的操作方式 9.3.4動物細胞培養常見問題與解決方案 9.4動物細胞的大規模培養 9.4.1細胞培養規模的放大 9.4.2細胞培養過程中的代謝調控 9.4.3動物細胞培養生物反應器 9.5動物細胞培養的實際套用 9.5.1動物細胞培養生產醫藥蛋白 9.5.2動物細胞培養製備單克隆抗體 9.5.3動物細胞培養生產疫苗 9.5.4動物細胞培養的套用展望 10植物細胞培養 10.1植物細胞培養的理論基礎 10.1.1基本概念 10.1.2培養基及製備 10.1.3環境因素 10.2細胞培養體系構建 10.2.1外植體的消毒 10.2.2細胞培養類型 10.2.3細胞生長的測量 10.3培養體系的放大 10.3.1反應器設計 10.3.2操作方式 10.3.3植物細胞的固定化 10.4植物細胞的遺傳轉化 10.4.1農桿菌介導的遺傳轉化 10.4.2物理轉化方式 10.4.3其他轉化方法 10.4.4目的克隆子的篩選、表達與植株再生 10.5植物次級代謝產物的生產 10.5.1篩選高產細胞系 10.5.2誘導細胞分化 10.5.3工藝條件的最佳化 10.5.4改良代謝物連續積累和釋放技術 10.6利用植物細胞生產重組蛋白 10.6.1提高重組蛋白產量的分子生物學手段 10.6.2提高重組蛋白產量的細胞培養技術 10.6.3重組蛋白的下游提取 11微藻培養技術 11.1概述 11.1.1微藻概念與研究歷程 11.1.2微藻的特性與營養價值 11.1.3微藻生物技術的發展 11.2微藻的種類及特徵 11.2.1藻類的分類 11.2.2常見微藻種類及生物學特性 11.3微藻種質分離與保存技術 11.3.1藻種的分離 11.3.2藻種的保存 11.4微藻基礎培養技術 11.4.1微藻營養需求 11.4.2常用微藻培養基配方 11.4.3微藻生長的環境因子 11.4.4微藻培養形式 11.4.5微藻生長動力學參數測定 11.5微藻高密度培養技術原理 11.5.1培養過程光照條件的影響與控制 11.5.2營養鹽與抑制物的保持與控制 11.5.3通氣與攪拌 11.5.4溫度控制 11.5.5微藻的最適培養密度 11.5.6培養過程的污染防治 11.6微藻培養光生物反應器 11.6.1光生物反應器及其類型 11.6.2光生物反應器的設計原理 11.7微藻細胞採收與乾燥 11.7.1微藻細胞採收技術 11.7.2微藻生物量乾燥技術 11.8微藻生物量的套用開發 11.8.1微藻功能性食品和添加劑的開發 11.8.2微藻用於動物飼料的開發 11.8.3微藻在資源、環境中的開發利用 12下游分離純化技術 12.1下游加工過程的重要性與特點 12.1.1分離純化的基本內容及作用 12.1.2分離純化過程的特點 12.2分離純化基本原理及一般工藝流程 12.2.1主要分離純化技術的基本原理及特點 12.2.2分離純化的一般工藝流程 12.3選擇分離純化技術的原則及方法 12.3.1選擇的總體原則 12.3.2考慮的基本要素 12.4分離純化方法的綜合運用與工藝最佳化 12.4.1綜合運用及最佳化的基本原則 12.4.2綜合運用及最佳化的基本要素及方式 12.4.3分離純化工藝設計及綜合最佳化舉例 |
（註：目錄排版順序為從左列至右列）
教學資源
- 課程資源
《生物工藝學》的數字課程與紙質教材一體化設計，課程涵蓋了發現之路、知識拓展、科技視野、技術套用、教學課件、自測題、參考文獻等多種資源。
數字課程名稱 | 出版社 | 出版時間 | 策劃編輯 | 技術編輯 | 內容提供者 |
|---|---|---|---|---|---|
生物工藝學數字課程 | 高等教育出版社、高等教育電子音像出版社 | 2021年11月 | 田紅 | 李翠玲 | 堵國成等 |
教材特色
《生物工藝學》各章既獨立成章，又相互聯繫，內容安排強調系統性基礎上的相互銜接，緊扣現代生物工藝學常用技術知識方法與領域方向。
該教材的內容編排，側重於生物工藝學方法原理及技術套用，以及生物工藝的領域內容和重點方向，為從事生物工藝相關產品與工藝的研究與開發的學生提供理論與技術基礎。
該教材在生物技術產業化方面顯示出了重要的作用，主要涉及輕工、食品、能源、農業、醫藥、環保等領域。
作者簡介
堵國成，男，1965年10月出生，中共黨員，教授，博士生導師。長期從事發酵工程和微生物代謝工程領域的教學和科研工作。
