本书重点介绍如何在实验室中使用各种类型的生物反应器来培养微生物细胞、植物细胞和动物细胞。为了使反应器操作更为有效，当然还必须介绍有关种子制备、无菌操作、灭菌、传感器、控制和放大方面的内容。本书可看做是一本介绍发酵工程实验技术的小型工具书，也可用作有关课程的实验教材或参考书。

本书是一本系统介绍发酵工程实验技术的专著。全书共分11章，重点介绍涉及各种生物反应器的微生物细胞、动物细胞和植物细胞培养技术，包括发酵工程实验室的建立、实验室规模生物反应器的使用、菌种保藏、接种技术、无菌操作技术、发酵过程的检测与传感器、连续培养和补料分批培养操作技术等内容，还详细讨论了发酵过程控制、建模和仿真等发酵工程领域的前沿技术。本书将国外最新实验技术、国内现有的实验材料以及作者自己的科研有机地结合起来，前沿性、实践性和系统性构成了本书的特色。

本书可供从事发酵工程、生化工程、生物工程、环境工程和制药工程的广大高校师生作为实验技术专著阅读使用，也可供上述领域的企业生产、技术和管理人员参考。

第一章 发酵过程简介和发酵工程实验室的建立

 第一节 发酵的基本内容

一、发酵过程的范围

二、发酵工业发展的过程

三、发酵过程的组成部分

 第二节 发酵工程实验室的基本条件

一、建立发酵实验室需考虑的因素

二、发酵工程实验室

 第三节 发酵工程实验室的公用设施

一、空气

二、蒸汽

三、水

四、电

五、气

 第四节 生物反应器及其附属设备

一、发酵罐

二、附属设备

 第五节 发酵工程实验室的安全性

一、电的安全性

二、化学的安全性

三、微生物的安全性

第二章 实验室规模生物反应器的使用

 第一节 概述

一、生物反应器及其分类

二、实验室规模生物反应器

 第二节 实验室规模发酵罐的种类及使用

一、实验室规模发酵罐简介

二、实验室规模发酵罐的使用

 第三节 固态发酵设备的种类及使用

一、固态发酵简介

二、固态发酵反应器及使用

 第四节 固定化细胞及固定化酶反应器的种类及使用

一、固定化细胞及固定化酶反应器的种类

二、固定化细胞及固定化酶反应器的应用

 第五节 参数检测装置

 第六节 混合、传质和供氧

一、概述

二、生物反应器中的搅拌器及搅拌流型

三、KLa的测定

第三章 菌种保藏、接种物的制备及接种技术

 第一节 菌种保藏方法

一、菌种保藏和菌株收集管理

二、操作方法

三、菌种保藏管理

 第二节 接种技术、接种物的制备和种子扩大培养

一、接种技术

二、种子制备

 第三节 菌种衰退及复壮方法

一、菌种的退化及其表现

二、菌种退化的原因

三、菌种退化的防治

四、菌种的复壮

 第四节 国内外主要菌种保藏中心介绍

一、国内的菌种保藏中心

二、国外著名菌种保藏中心

第四章 无菌操作技术

 第一节 实验室无菌操作技术

一、概述

二、灭菌方法及操作

 第二节 发酵罐及容器的灭菌

一、灭菌方法的选择

二、准备和灭菌

三、化学灭菌

 第三节 液体培养基的灭菌

一、培养基的配制

二、培养基成分的类型

三、培养基湿热灭菌原理和影响灭菌的因素

四、间歇灭菌及操作

五、连续灭菌

 第四节 无菌空气的制备

一、空气灭菌的要求和方法

二、空气过滤除菌技术

 第五节 无菌接种和取样操作技术

一、管路和辅助容器的要求

二、接种操作

三、取样操作

第五章 发酵过程的检测与传感器

 第一节 概述

一、发酵过程检测的参数

二、用于发酵过程检测的传感器

 第二节 发酵过程pH的检测及其传感器

一、pH传感器的工作原理

二、pH传感器的使用

 第三节 发酵过程中溶氧的检测与溶氧电极

一、溶氧电极装置

二、电极的制备和安装

三、溶氧电极的使用

 第四节 氧化还原电位电极

一、氧化还原电位电极的工作原理

二、装置

三、常规操作、灭菌和使用

四、测试与校准

 第五节 菌体浓度和生物量的检测

一、菌体浓度和生物量的检测方法及原理

二、菌体浓度和菌体密度的检测实验

 第六节 发酵过程中其他参数的检测及其传感器

一、温度

二、压力

三、黏度的检测及黏度计

四、溶解C02传感器

五、泡沫电极

六、离子选择性电极

七、发酵液的荧光检测

八、流速(流量)测定

九、发酵液液量和液位检测

十、尾气分析

十一、软件传感器

 第七节 生物传感器在发酵过程检测中的应用

一、生物传感器的类型及结构原理

二、生物传感器的制备与应用实验

三、生物传感器在发酵过程检测中的应用

第六章 连续培养操作技术

 第一节 概述

一、基本概念

二、连续培养的特点

三、连续培养的应用

四、连续培养的操作简介

 第二节 连续培养的控制技术

一、连续培养的基本理论

二、实验设计与操作

 第三节 连续培养的附属设备

一、连续培养的一般设置

二、设备的选择与设计

 第四节 连续培养的应用

一、概述

二、应用操作

第七章 补料分批培养操作技术

 第一节 概述

一、补料分批培养的基本概念

二、补料分批培养的优缺点

三、补料分批培养的适用范围

四、补料分批培养的类型

 第二节 补料分批培养的控制技术

一、补料分批培养的控制原理

二、补料分批培养的控制技术

三、补料分批培养控制技术的实验操作

 第三节 补料分批培养的附属设备

一、附属贮罐

二、泵

三、补料控制器

 第四节 高密度细胞培养技术

一、高密度细胞培养技术的理论依据

二、高密度细胞培养的方法

三、补料分批培养在高密度细胞培养中的应用

 第五节 补料分批培养的应用——透明质酸发酵工艺优化

一、引言

二、补料分批培养的优化理论

三、实验材料与方法

四、非优化补料分批发酵与分批发酵的比较研究

五、奇异优化控制的补料发酵

六、奇异优化发酵初始条件在控制过程中的地位

七、透明质酸发酵奇异控制优化的进一步讨论

八、奇异优化控制发酵生产透明质酸

九、重复分批发酵与优化补料发酵组合发酵模式生产透明质酸

本章符号说明

第八章 发酵过程的控制技术与方法

 第一节 概述

一、基本概念

二、发酵过程控制

 第二节 发酵设备的传感器、变送器、执行机构和变频器

一、变送器

二、执行机构

三、变频器

 第三节 发酵系统及发酵过程控制

一、发酵系统的功能

二、控制工程与计算机技术

三、发酵过程控制系统

四、发酵过程的控制方式

五、发酵过程的控制方法

六、发酵过程参数控制

 第四节 发酵单元

一、基本实验室发酵单元

二、非基本实验室发酵单元

第九章 发酵过程建模与仿真

 第一节 概述

 第二节 微生物反应过程的速率方程

一、细胞生长

二、基质消耗

三、产物生成

四、相界传递

 第三节 微生物发酵过程的模型建立

一、细胞生长的动力学模型

二、分批发酵过程动力学模型

三、连续发酵过程动力学模型

四、补料分批发酵过程模型

五、理想生物反应器的质量平衡及模型

 第四节 发酵过程仿真

一、数字仿真

二、公式化及问题的仿真求解

三、数字求解

四、数字仿真编程语言

五、交互式仿真语言

六、本节符号说明

第十章 植物细胞培养技术

 第一节 概述

一、植物细胞培养特性

二、植物细胞培养的技术程序

三、组织培养与细胞培养的种类

四、植物细胞培养与组织培养在生产上的应用

五、植物细胞培养用于工业化生产的条件

六、植物细胞培养技术的研究内容

 第二节 植物单倍体细胞的诱导形成及其利用

一、单倍体培养物的获得

二、单倍体培养物的加倍

 第三节 植物细胞突变体的筛选及其利用

一、筛选目标

二、筛选方法

三、突变位点的生化分析

 第四节 植物细胞培养和次级代谢产物生产

一、植物细胞培养基

二、植物单细胞培养技术

三、植物原生质体培养技术

四、植物细胞融合技术

五、植物细胞大规模培养技术

六、初级代谢物及次级代谢物的生产

第十一章 动物细胞培养技术

 第一节 概述

一、动物细胞与微生物细胞的区别

二、杂种动物细胞的获得

三、动物细胞培养技术的应用

 第二节 动物细胞培养方法、工艺及其控制

一、动物细胞的培养条件

二、动物细胞培养基

三、动物细胞的培养方法

四、动物细胞培养的发酵工艺

 第三节 动物细胞大规模培养用反应器及其改进

一、动物细胞大规模培养用生物反应器

二、标准罐式搅拌反应器的改进

 第四节 动物细胞的高密度培养

一、动物细胞高密度培养的控制方法

二、动物细胞高密度培养的培养方法

三、细胞的保藏和种子复壮

四、动物细胞大规模培养的应用——抗乙型肝炎表面抗原(HBsAg)的单克隆抗

体生产工艺

主要参考文献