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第1章 绪论1

1.1 发酵工业的发展历史1

1.1.1 传统发酵技术1

1.1.2 第一代微生物发酵技术1

1.1.3 第二代微生物发酵技术2

1.1.4 第三代微生物发酵技术3

1.2 发酵调控的理论基础3

1.2.1 微生物的代谢类型和自我调节3

1.2.2 酶活性调节4

1.2.3 能荷调节11

1.2.4 代谢系统的分子调控机制12

1.2.5 代谢调节14

1.2.6 次级代谢与次级代谢调节16

1.2.7 代谢工程17

1.3 微生物生理与代谢产物过量表达21

1.3.1 微生物正常的代谢特征21

1.3.2 微生物生理与过量表达的关系23

1.3.3 发酵工程与微生物生理的关系24

1.4 代谢流分析技术25

1.4.1 化学当量代谢流分析25

1.4.2 13C代谢流分析29

1.5 发酵调控理论的局限性和发展方向35

1.5.1 发酵调控理论的局限性35

1.5.2 发酵调控理论的发展方向37

第2章 强化过程传递原理39

2.1 过程强化39

2.2 生物过程强化41

2.3 剪切力对生物过程的影响43

2.3.1 剪切力43

2.3.2 剪切力对微生物发酵的影响44

2.3.3 剪切力对动物细胞培养的影响44

2.3.4 剪切力对植物细胞培养的影响46

2.4 法向作用力对生物过程的影响47

2.4.1 法向力47

2.4.2 法向力强化生物过程47

第3章 发酵过程周期作用原理的提出51

3.1 周期现象的普遍性51

3.2 典型的生物周期现象52

3 2.1 生物的光周期52

3.2.2 人体的周期节律54

3.3 代谢周期振荡56

3.3.1 酶振荡反应56

3.3.2 钙振荡58

3.4 生物反应系统中周期振荡现象与周期作用力62

3.4.1 糖酵解振荡66

3.4.2 代谢周期振荡的理论分析——非平衡非线性理论66

3.5 生物周期节律与代谢网络调控67

3.5.1 生物周期节律及外界刺激对生物的影响67

3.5.2 生物周期节律机制68

3.5.3 微生物的周期节律与代谢网络调控69

3.6 发酵过程周期刺激理论的提出72

第4章 发酵过程周期作用原理解析75

4.1 周期作用对于发酵过程的宏观影响75

4.1.1 气相周期刺激对于固态发酵培养基的影响75

4.1.2 磁场对于微生物生长过程的影响77

4.1.3 底物浓度脉冲对于微生物生长过程的影响78

4.1.4 pH脉冲对于微生物生长过程的影响79

4.1.5 温度脉冲对于微生物发酵过程的影响80

4.1.6 超声波对微生物发酵的影响82

4.2 周期作用对于蛋白表达数量和种类的影响83

4.2.1 压力脉动周期刺激对固态发酵微生物蛋白质的影响83

4.2.2 用SDS-PAGE电泳研究周期刺激对微生物蛋白表达的影响85

4.2.3 动态磁场对于微生物蛋白质表达的影响86

4.3 周期作用对于微生物关键酶活力的影响87

4.3.1 气相周期刺激对己糖激酶的影响87

4.3.2 气相周期刺激对ATPase的影响89

4.3.3 间歇通气对微生物关键酶活的影响92

4.4 周期作用对微生物呼吸的影响93

4.4.1 强制通风固态发酵微生物的呼吸特点94

4.4.2 气相双动态固态发酵微生物的呼吸特点95

4.4.3 气相周期刺激对于微生物呼吸强度的影响99

4.4.4 气相周期刺激对于微生物呼吸商的影响105

第5章 周期作用过程优化108

5.1 发酵过程周期作用过程优化原理108

5.2 基于微生物代谢物质需求的周期操作优化109

5.2.1 碳氮源周期补充110

5.2.2 物盐周期补充112

5.2.3 特殊营养成分周期性补充112

5.3 针对微生物发酵环境的周期作用113

5.3.1 变压操作113

5.3.2 变温操作115

5.3.3 pH改变118

5.3.4 通氧速率改变120

5.4 基于环境胁迫的周期作用过程优化121

5.4.1 低速超声波周期作用原理及过程优化122

5.4.2 交变磁场周期作用原理与优化124

5.4.3 交变电场125

5.4.4 微波126

5.5 周期作用生物反应器设计126

5.5.1 双环流气升式发酵反应器127

5.5.2 气相双动态固态发酵反应器128

5.5.3 填充床反应器的法相作用操作132

5.5.4 磁场强化发酵反应器设计133

第6章 周期作用原理应用新方向135

6.1 用于菌种筛选135

6.1.1 自发突变与育种135

6.1.2 诱变育种136

6.1.3 杂交育种136

6.1.4 原生质体融合137

6.1.5 基因工程137

6.1.6 从病态微生物到易调控微生物138

6.2 展望139

参考文献140