Advances in Solid State Fermentation pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Netherlands

作者:Roussos, S.; Lonsane, B. K.; Raimbault, M.

出品人:

页数:672

译者:

出版时间:2009-12-28

价格:USD 499.00

装帧:Paperback

isbn号码:9789048149049

丛书系列:

图书标签:

• Solid State Fermentation
• Biotechnology
• Food Science
• Agricultural Biotechnology
• Microbiology
• Enzyme Technology
• Waste Management
• Bioprocessing
• Industrial Biotechnology
• Sustainable Agriculture

固体发酵的未来图景：微生物技术与工业化应用新进展 书籍简介 本书汇集了当前固体发酵领域最前沿的研究成果与工业化实践经验，深度剖析了固体发酵技术在生物基材料、食品、饲料以及医药中间体生产中的创新应用与优化策略。全书结构严谨，内容详实，旨在为从事生物工程、食品科学、微生物学及相关工业领域的研究人员、工程师和高级学生提供一本兼具理论深度与应用广度的参考著作。 第一部分：固体发酵的理论基础与过程优化 本部分聚焦于理解和调控固体发酵体系的关键科学原理，为实现高效、稳定的工业化生产奠定理论基石。 第一章：微生物生长与代谢的界面调控 详细阐述了微生物在固体基质上生长时所面临的复杂微环境，包括氧气、水分和营养物质的梯度分布对细胞生理活动的影响。重点探讨了如何通过基质的物理结构（孔隙度、比表面积）和化学组成（碳氮比、矿物质含量）来优化微生物的生长速率和产物合成途径。引入了先进的传感器技术，用于实时监测固体发酵过程中关键参数的动态变化，并讨论了如何利用这些数据进行前馈和反馈控制。 第二章：发酵基质的设计与预处理 固体发酵的成功在很大程度上取决于所用底物的适宜性。本章深入研究了农业废弃物（如秸秆、麸皮、木质纤维素）和工业副产品作为发酵基质的潜力。详细介绍了对这些复杂基质进行物理破碎、热处理、酶水解等预处理技术的原理与操作规程，以提高生物可利用性和发酵效率。此外，还探讨了新型复合基质的构建策略，以平衡成本与营养供应的精确性。 第三章：过程安全与风险管理 在工业规模的固体发酵中，污染控制和过程稳定至关重要。本章系统梳理了常见污染源及其防控措施，特别是针对霉菌和杂菌的抑制技术。内容涵盖了无菌操作规程的升级、发酵设备的设计对气流和温度均匀性的影响。同时，探讨了热点（Hot Spot）现象的成因分析与热量管理策略，确保培养过程的生物安全性与批次一致性。 第四章：反应器工程与放大挑战 固体发酵反应器（如深层发酵罐、鼓式反应器、固定床反应器）的设计与操作是实现工业放大的核心难题。本章详细对比了不同类型反应器的优缺点，并重点分析了混合、通气和传质效率在放大过程中的非线性变化。引入了计算流体动力学（CFD）模拟技术，用于预测大规模发酵过程中气相、固相和液相的相互作用，指导设备几何结构和操作参数的优化。 第二部分：前沿生物技术在固体发酵中的集成应用 本部分关注如何将现代合成生物学、代谢工程与传统的固体发酵技术相结合，以实现高价值产物的定制化生产。 第五章：代谢工程对产物谱的重塑 本章深入探讨了如何利用基因编辑技术（如CRISPR-Cas9系统）对优势产酵菌株进行精确改造，以增强目标产物的合成通量并抑制副产物的生成。内容包括调控关键酶活性、优化辅因子再生途径以及“敲除”竞争性代谢路径的具体案例研究。特别关注了如何使工程菌株适应固体基质中可能存在的胁迫环境（如低水活度、高渗透压）。 第六章：酶工程与协同发酵策略 许多高价值产品的生产依赖于微生物对复杂聚合物的降解能力。本章聚焦于外源性酶制剂的优化及其在固体发酵中的应用，例如利用纤维素酶和半纤维素酶协同降解木质纤维素。讨论了固定化酶技术在提高酶活稳定性和回收率方面的优势。此外，详细介绍了“多菌种协同发酵”系统的构建，模拟自然界中的生物群落，以实现对复杂底物的级联转化。 第七章：新型生物分子与材料的固相合成 本部分着眼于固体发酵在非传统生物产品制造中的潜力。详细介绍了利用丝状真菌或细菌生产胞外多糖、生物表面活性剂（如鼠李糖脂）的工艺流程。重点解析了如何通过调控基质的水分活度和离子强度，引导微生物分泌特定分子结构。对于生物活性肽和功能性色素的固相合成，提供了从菌种筛选到产物提取纯化的全流程技术指南。 第三部分：固体发酵在关键工业领域的应用案例与经济分析 本部分通过具体的工业应用实例，展示了固体发酵技术的经济可行性和环境优势，并展望了未来的市场潜力。 第八章：高价值饲料添加剂与益生菌的规模化生产 探讨了利用固体发酵技术生产高纯度枯草芽孢杆菌、酿酒酵母等益生菌制剂的优势，以及如何通过优化发酵过程来提高活菌数和休眠孢子的稳定性。在饲料酶和发酵蛋白的生产方面，分析了不同底物（如大豆粕、玉米粉）的转化效率和最终产品的营养价值提升机制。 第九章：生物基燃料与化学品的前端转化 本章侧重于固体发酵在生物质精炼中的关键作用。详细介绍了利用木质纤维素等富含木聚糖的农业废弃物，通过固体发酵产生高浓度有机酸（如乳酸、琥珀酸）或醇类（如丁醇）的技术路径。对比了液相发酵和固相发酵在产物抑制、回收成本上的差异，论证了在特定低浓度或高粘度场景下固体发酵的独特经济性。 第十章：过程分析技术（PAT）与智能制造 展望固体发酵过程的未来发展方向，强调了过程分析技术（PAT）在实现“质量源于设计”（QbD）原则中的核心地位。详细介绍了近红外光谱（NIR）、拉曼光谱等在线监测技术在固体发酵过程中的应用案例，用于实时预测产率、水分动态和微生物活力。讨论了如何将这些数据整合到先进的过程控制系统（APC）中，构建面向工业4.0的智能固体发酵工厂，实现自动化、自适应的生产管理。 结论与展望 本书的结论部分对固体发酵技术在可持续生物制造中的不可替代性进行了总结，并指出了未来十年研究的重点方向，包括微重力环境下的发酵机制探索、新型固载化载体的开发，以及更高效、低能耗的后处理技术集成。

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