具体描述
本书论述了工业微生物育种的遗传学基础及其应用，对育种出发菌株的选择，各种经典的育种方法（如诱变育种、代谢调控育种、基因重组育种），近代的育种方法（如定点突变和基因工程育种）进行了系统、详尽地阐述。也对菌种保藏和工业菌种与基因专利保护予以介绍。本书可以作为生物工程、发酵工程、生物制药、生物化工、生物技术、食品工程和应用微生物学等专业的本科学生和研究生教材或教学参考书，也可作为相关专业技术人员和研究人员有实用价值的参考书。
好的，这里为您呈现一本名为《现代发酵工程原理与应用》的图书简介，内容详实，聚焦于工业微生物育种学之外的、与发酵工业紧密相关的核心领域。 现代发酵工程原理与应用 ISBN： 978-7-5180-XXXX-X 定价： 198.00 元 开本： 16 开 页码： 约 780 页 出版日期： 2024 年 9 月 --- 内容概述 《现代发酵工程原理与应用》是一部全面、系统、深入探讨工业生物制造核心环节——生物反应器设计、过程控制、放大优化及下游分离技术的专业技术专著。本书旨在为生物工程、食品科学、制药工程、环境工程等领域的科研人员、工程师、技术人员及高年级本科生和研究生提供一个理解和掌握现代发酵过程精髓的综合性知识框架。 本书摒弃了对菌种遗传改良（即育种学）的深入探讨，而是将焦点精准地对准“如何高效、稳定、经济地将实验室规模的微生物转化能力转化为工业化生产力”这一关键挑战。全书紧密围绕过程工程化这一核心理念展开，深度解析了从介质优化到发酵终点控制的每一个关键技术节点。 详细章节结构与核心内容 本书共分为七大部分，系统覆盖了现代发酵工程的理论基础、关键技术和前沿应用。 第一部分：发酵工程基础与反应器热力学 本部分奠定了发酵过程工程化的理论基石。 1. 生物反应器分类与选择依据： 详细对比了搅拌罐式反应器（STR）、气升式反应器、固定床反应器、膜生物反应器（MBR）等在不同应用场景下的适用性分析，重点分析了操作弹性与放大效应的差异。 2. 传质与传热基础理论： 深入探讨了氧气传质效率（kLa）的精确测量方法、影响因素及提高策略，特别是针对高粘度、高密度发酵体系中的气液固三相传质难题。同时，解析了反应热的产生机制、移除方式及温度梯度对代谢流的影响。 3. 流体力学建模： 引入了计算流体力学（CFD）在搅拌器设计、气泡行为模拟和死体积分析中的应用，旨在通过仿真技术优化反应器内部的混合均匀性。 第二部分：关键操作参数的精确调控 本部分聚焦于实现稳健生产所需的精确过程控制技术。 1. pH 与温度的自动控制策略： 详细阐述了基于模型的预测控制（MPC）在复杂发酵批次中的应用，探讨了酸碱滴加速率对局部pH波动的影响。 2. 营养补料策略的优化： 系统梳理了分批发、补料分批发（Fed-Batch）和连续发酵模式的动态模型。重点介绍了基于底物浓度监测或代谢产物特征的智能补料算法，以避免底物抑制或营养饥饿。 3. 泡沫控制技术： 深入分析了泡沫的形成机理（表面活性物质分析），并对比了机械消泡、化学抑泡剂添加的优缺点及最佳添加时机。 第三部分：过程在线监测与数据分析（PAT 策略） 本部分详细介绍如何运用先进技术实现发酵过程的实时质量保证（Quality by Design, QbD）。 1. 关键质量属性（CQA）的实时监测： 重点介绍了近红外光谱（NIR）、拉曼光谱（Raman）在生物反应器内直接测量生物量、底物浓度和产物浓度的技术原理与数据处理方法。 2. 在线传感器技术： 详细剖析了新型生物传感器在监测溶解氧、氧化还原电位（ORP）以及特定代谢物（如乳酸、乙醇）中的应用局限与精度提升。 3. 数据驱动的故障诊断： 应用多元统计过程控制（MSPC）技术，建立正常操作窗口模型，实现对早期过程漂移和设备故障的快速预警。 第四部分：发酵过程的放大与优化 本部分是连接实验室成果与工业规模生产的核心桥梁。 1. 放大准则的建立： 系统对比了恒定比表面积法、恒定比功率输入法、恒定氧传递速率法等在不同工业菌种放大过程中的适用性分析，并讨论了放大效应导致的生理学变化。 2. 工艺参数的稳态化研究： 针对大规模生产中难以避免的瞬态变化，研究了如何通过优化进料速率和搅拌强度来维持最佳生理稳态。 3. 反应器几何结构对放大成功率的影响： 探讨了反应器高径比、搅拌器类型与位置对混合性能和剪切力分布的综合影响。 第五部分：新型反应器系统与高密度培养 本部分聚焦于应对现代生物制造对高载荷、高产率的需求。 1. 高细胞密度培养技术： 探讨了细胞生长抑制因子的有效管理，包括渗透压控制、溶剂效应的缓解策略。 2. 膜分离技术在反应器中的集成： 详细分析了循环补料式反应器（Perfusion Reactor）和外置膜分离系统的设计与操作，特别适用于对细胞截留要求高的单克隆抗体或重组蛋白生产。 3. 固液分离与生物膜反应器： 简要介绍了固定化细胞技术及其在废水处理和特定代谢物富集中的工程应用。 第六部分：发酵产物的分离、纯化与后处理工程 本部分涵盖了从发酵液中获取高纯度目标产物的工程技术。 1. 固液分离技术选型： 详细分析了离心分离、微滤、超滤在不同发酵液体系中的效率评估，以及助滤剂的选择对滤饼性能的影响。 2. 初级提取与浓缩： 讨论了溶剂萃取、吸附树脂（层析）技术在目标产物捕获阶段的应用，包括填料的选择标准和再生循环设计。 3. 下游纯化过程的耦合： 阐述了层析技术（如离子交换、疏水作用层析）的放大挑战，以及如何设计高效的清洗和验证方案，确保产品达到药典或食品级标准。 第七部分：发酵过程的经济性评估与绿色工程 本部分将工程原理与可持续发展的理念相结合。 1. 过程经济性分析： 建立了标准化的成本核算模型，对比了不同发酵模式（批次 vs 连续）的运营成本（OPEX）和资本支出（CAPEX）。 2. 废弃物减量化与资源化： 研究了发酵残渣（如菌体、废液）的能源回收（沼气发酵）和高值化利用路径。 3. 绿色溶剂与过程强化： 探讨了超临界流体萃取技术在减少有机溶剂使用中的潜力，以及过程强化（Process Intensification, PI）对缩短生产周期和降低能耗的作用。 本书特色 工程导向： 聚焦于如何做和如何放大，而非仅仅停留在生物学机制层面。 数据驱动： 大量引入过程分析技术（PAT）和现代控制理论的应用实例。 案例丰富： 结合了抗生素、氨基酸、酶制剂及生物燃料等多个工业领域在放大过程中遇到的实际工程难题及解决方案。 深度与广度兼备： 既有热力学、流体力学等基础理论的严谨推导，也有最新的分离纯化技术介绍。 《现代发酵工程原理与应用》是生物制造链条中“工程化实现”环节的权威参考书，为推动生物产业向更高效、更智能、更绿色的方向发展提供坚实的工程技术支撑。
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