工业微生物菌种选育与发酵控制技术

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出版者:
作者:陈代杰,朱宝泉
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1995-1
价格:0
装帧:
isbn号码:9787543905528
丛书系列:
图书标签:
  • 微生物
  • 工业微生物
  • 菌种选育
  • 发酵控制
  • 生物技术
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  • 生物工程
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具体描述

好的,这是一本关于现代农业中的生物固氮技术与作物产量提升的专业书籍的详细简介,内容完全独立于您提到的那本工业微生物菌种选育与发酵控制技术。 --- 现代农业中的生物固氮技术与作物产量提升 (一本专注于土壤健康、生态农业与可持续粮食生产的深度指南) 内容概述 本书深入剖析了在当前全球粮食安全压力日益增大和传统化肥依赖性引发环境问题的双重背景下,生物固氮技术如何成为推动现代农业可持续发展的核心驱动力。我们聚焦于微生物在生态系统中的关键作用,特别是豆科与非豆科植物根际微生物群落,及其在将大气氮转化为植物可利用形式方面的潜力与应用实践。全书旨在为农业科学家、土壤学家、生态工程师以及致力于绿色农业的政策制定者,提供一套全面、系统且前沿的理论框架与实操指南。 第一部分:生物固氮的理论基础与生态学意义 本部分奠定了理解生物固氮过程的科学基石,强调其在自然氮循环中的核心地位。 第一章:氮在生态系统中的循环与限制 详细阐述了全球氮循环的复杂路径,包括自然界中的硝化、反硝化、氨化等过程。重点分析了农业生产中对氮肥的过度依赖所导致的资源浪费、地下水污染(硝酸盐淋失)以及温室气体(氧化亚氮)排放问题。引入“氮素有效性”的概念,为后续引入生物解决方案做铺垫。 第二章:固氮微生物的多样性与生理学 全面介绍参与生物固氮的主要微生物类群。 根瘤菌(Rhizobia)及其共生固氮: 深入探讨了豆科植物与根瘤菌之间高度特异性的分子信号识别机制(如类黄酮信号与Nod因子),以及根瘤的形成、功能化和固氮酶的调控。 非共生固氮菌(如固氮蓝藻、梭菌和部分好氧菌): 分析了它们在水田、旱地以及贫瘠土壤中独立固氮的生化途径和生态适应性。 固氮酶的结构与环境敏感性: 探讨了固氮酶(Nitrogenase)作为地球上最复杂的金属酶之一,其对氧气、温度和pH值的敏感性,以及微生物如何通过结构性或行为性适应来保护其活性。 第三章:植物-微生物互作的分子机制 超越宏观观察,深入到分子层面解析植物如何通过分泌物调控根际微生物群落结构,以优化固氮效率。讨论了植物的共生基因(Sym genes)在诱导根瘤发生中的作用,以及植物通过碳水化合物供给来驱动固氮过程的能量经济学。 第二部分:生物固氮技术的创新与工程应用 本部分将理论知识转化为可操作的农业技术,重点关注如何通过生物技术手段提高固氮效率并扩大应用范围。 第四章:优良固氮菌株的筛选、改良与规模化生产 探讨了从极端环境或高产地块中分离高活性菌株的策略。详细介绍了传统的微生物学筛选方法与现代基因工程技术(如代谢途径重塑、抗逆性增强)在菌株改良中的应用。着重论述了生物菌剂(Biofertilizers)的制备、稳定化和质量控制标准。 第五章:根瘤菌接种技术与应用策略 系统介绍了豆科作物接种剂的类型(液体、固体、种子包衣)及其使用规范。重点研究了在不同土壤类型(酸性土、盐碱土)和气候条件下,如何调整接种量和接种时间,以确保最佳的根瘤形成率和固氮效率。讨论了如何通过优化田间管理(如磷、钼元素的供给)来协同提高固氮活性。 第六章:非常规生物固氮:非豆科植物的固氮潜力挖掘 这是本书的前沿重点。详细介绍了通过遗传转化或微生物群落工程,尝试在谷物(如玉米、水稻)等非豆科作物中诱导或增强固氮能力的最新研究进展。探讨了转基因技术在引入或激活“类根瘤”结构方面的挑战与突破,以及利用内生固氮菌(如Herbaspirillum属)提升作物氮素利用率的生态工程方案。 第三部分:固氮技术在可持续农业中的集成与评估 本部分关注如何将生物固氮技术融入现代农业系统,并对其环境和经济效益进行科学评估。 第七章:秸秆还田与生物固氮的协同效应 分析了土壤有机质管理与生物固氮菌活性的关系。讨论了秸秆覆盖和免耕技术如何通过改善土壤结构和微生物栖息环境,间接提高根瘤菌的固氮性能。重点介绍了微生物在分解难降解有机物过程中对固氮菌的辅助作用。 第八章:固氮技术在不同农业系统中的集成方案 为特定区域提供定制化的固氮解决方案。 旱地农业: 针对水分胁迫下的固氮菌生存挑战,提出耐旱菌株应用和滴灌技术配合方案。 水稻生产: 研究了水田环境中固氮蓝藻的生态调控,以及如何利用水稻根际微生物群落来替代部分化肥。 有机和再生农业: 强调生物固氮在减少外部投入、构建自给自足的土壤肥力系统中的核心地位。 第九章:固氮效率的量化评估与环境影响监测 介绍评估生物固氮贡献的科学方法,包括乙炔还原法(ARA)、氮同位素稀释法($^{15}$N技术)在田间固氮量测定中的应用。此外,本书还详细阐述了如何通过生命周期评估(LCA)来量化生物固氮技术相对于传统合成氮肥在减少碳足迹和水资源消耗方面的环境效益。 读者对象 本书面向农业院校高年级本科生和研究生,从事农业微生物学、土壤科学、生态工程学、作物营养学及可持续农业研究的科研人员,以及农业推广部门的技术人员和政策制定者。 本书的特色 跨学科视角: 融合了微生物生理学、分子生物学、土壤化学和生态工程学的最新成果。 实践导向: 提供了大量可用于田间试验和商业化推广的具体操作流程和参数设定。 前沿追踪: 集中展示了利用基因编辑和宏基因组学技术挖掘新型固氮伙伴的最新突破。 --- 关键词: 生物固氮、根瘤菌、氮循环、微生物组、可持续农业、作物营养、土壤健康、非豆科固氮。

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用户评价

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这本书的语言风格非常独特,它既有学术著作的严谨性,又不失科普读物的趣味性。作者善于运用生动形象的比喻和贴切的比喻,将复杂的科学概念变得易于理解。比如,他在解释“菌种的遗传稳定性”时,就用到了“就像基因的‘记忆能力’一样”,让我能够更直观地理解这个概念。我尤其欣赏他对于“发酵过程的风险管理”的讨论。他指出,在工业发酵生产过程中,可能会面临各种各样的风险,例如菌种退化、杂菌污染、工艺不稳定等等。作者详细地分析了这些风险的来源和潜在影响,并提出了相应的风险评估和控制措施,这对于确保生产的连续性和稳定性具有重要的意义。我了解到,一个成功的发酵生产,不仅仅需要优良的菌种和先进的技术,更需要一套完善的管理体系和风险控制机制。读完这一部分,我感觉自己对工业生产的整体运作有了更全面的认识。

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这本书的结构安排非常清晰,每一章都围绕着一个核心主题展开,并且前后呼应,逻辑性很强。我特别欣赏作者在介绍复杂概念时,总是会辅以生动形象的比喻,让我这个非专业人士也能轻松理解。比如,他在解释发酵过程中的“动力学模型”时,就用到了“就像给发动机调校一样”,将抽象的数学公式转化成了易于理解的物理过程。这种教学方式,极大地提升了阅读的乐趣和效率。而且,作者在每一章的结尾,都会对本章内容进行总结,并且提出一些思考题,鼓励读者主动思考和探索。我发现,当我尝试回答这些问题时,对书中知识的理解会更加深刻。此外,书中还包含了很多图表和流程图,这些视觉化的信息,将复杂的生产流程和原理一目了然地展示出来,让我能够更直观地把握关键信息。我尤其喜欢书中关于“发酵罐设计”的部分,他从流体力学、传质传热、灭菌等多个角度,对不同类型的发酵罐进行了详细的介绍和比较,这对于我理解工业发酵设备的选择和优化提供了重要的参考。

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读完这本书,我最大的感受是,工业微生物发酵并非简单的“种种子,浇水施肥”那么简单,它是一门融合了生物学、化学、工程学,甚至管理学等多学科的复杂技术。作者在书中对菌种的“基因组学”和“代谢组学”进行了深入的探讨,让我了解到,要获得一个优良的菌种,需要从分子层面去理解它的生命活动规律。他详细解释了如何通过全基因组测序,挖掘菌种的潜力基因,并通过基因敲除、过表达等技术,定向改良菌种的代谢通路,以提高目标产物的产量和纯度。这部分内容,让我看到了“生命设计”的魅力。同时,他对发酵过程的“过程分析技术”(PAT)也进行了详细的介绍,包括各种传感器、光谱分析仪等如何实时监测发酵液的组成和状态,从而为过程控制提供精确的数据支持。我了解到,现代的发酵控制,已经越来越依赖于大数据和人工智能,通过对海量数据的分析,能够发现隐藏在其中的规律,并进行更精细的优化。这本书让我对“生物制造”这个前沿领域有了更深刻的认识。

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我一直觉得,在任何科学研究领域,理论与实践的结合才是最重要的。这本书在这方面做得非常出色。作者在阐述了各种菌种选育和发酵控制的原理之后,并没有停留在理论的层面,而是花了相当多的篇幅来探讨这些技术在实际工业生产中的应用。他列举了许多不同行业的案例,比如食品工业中的酶制剂生产,医药工业中的抗生素发酵,以及农业工业中的生物农药制造等等。在每个案例中,他都详细地分析了在菌种选育和发酵控制过程中所遇到的具体问题,以及相应的解决方案。我尤其喜欢他关于“放大效应”的讨论。很多时候,在实验室小试成功的方法,在工业化大规模生产时会遇到意想不到的困难,比如传质传热效率的下降,混合不均匀等问题。作者对这些“放大效应”的成因进行了深入浅出的解释,并提供了相应的工程学解决方案,这对于那些希望将实验室技术转化为实际生产力的人来说,无疑是弥足珍贵的。我还注意到,书中对发酵过程中可能出现的各种“意外情况”也进行了详细的阐述,例如杂菌污染、副产物生成、产率下降等等,并提出了相应的预防和处理措施。这种“未雨绸缪”的严谨态度,充分体现了作者在实践经验上的积累。

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这本书给我的惊喜不仅仅在于其理论知识的深度,更在于其实践指导的实用性。作者在描述了各种菌种选育和发酵控制的原理之后,并没有止步于理论层面,而是花了相当大的篇幅来探讨这些技术在实际工业生产中的应用。他列举了许多不同行业的案例,比如食品工业中的酶制剂生产,医药工业中的抗生素发酵,以及农业工业中的生物农药制造等等。在每个案例中,他都详细地分析了在菌种选育和发酵控制过程中所遇到的具体问题,以及相应的解决方案。我尤其喜欢他关于“放大效应”的讨论。很多时候,在实验室小试成功的方法,在工业化大规模生产时会遇到意想不到的困难,比如传质传热效率的下降,混合不均匀等问题。作者对这些“放大效应”的成因进行了深入浅出的解释,并提供了相应的工程学解决方案,这对于那些希望将实验室技术转化为实际生产力的人来说,无疑是弥足珍贵的。我还注意到,书中对发酵过程中可能出现的各种“意外情况”也进行了详细的阐述,例如杂菌污染、副产物生成、产率下降等等,并提出了相应的预防和处理措施。这种“未雨绸缪”的严谨态度,充分体现了作者在实践经验上的积累。

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我一直对微生物的“脾气”非常好奇,它们是如何在特定的环境下才能发挥出最佳状态?这本书就像一位经验丰富的“驯兽师”,为我揭示了其中的奥秘。在菌种选育的部分,作者并没有仅仅停留在“找到好菌”的层面,而是深入探讨了如何“驯化”好菌,让它们适应更苛刻的工业生产环境。比如,如何通过梯度培养、适应性生长等手段,提高菌种的耐受性,使其能够承受高浓度的底物、高密度的细胞浓度,甚至是有毒的代谢产物。这让我想到,很多时候,优秀的人才也需要“磨练”和“培养”,才能在复杂的环境中脱颖而出。作者还对基因编辑技术在菌种改良中的应用进行了详细的介绍,他解释了如何通过定向修改基因,来提高菌种的代谢效率,或者赋予其新的生产能力。这部分内容让我惊叹于现代生物技术的强大力量,同时也对未来的微生物应用充满了期待。读到这里,我仿佛看到了一个不断进化的微生物世界,它们在人类的智慧引导下,能够创造出更多的奇迹。

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我一直对发酵控制技术这个领域充满好奇,总觉得它充满了神秘感,仿佛一个看不见的魔法师在操纵着生命的进程。这本书无疑为我揭开了这层面纱。在阅读过程中,我惊叹于作者对每一个发酵环节的细致描绘。他不仅仅是简单地列举各种参数,比如温度、pH值、溶氧量等等,而是深入剖析了这些参数是如何影响菌体生长、代谢产物合成,以及最终影响产品质量和收率的。我尤其对其中关于“关键控制点”的论述印象深刻。作者指出,在整个发酵周期中,某些特定的时间段或条件变化,对最终结果有着决定性的影响。他通过大量的实验数据和图表,清晰地展示了这些关键控制点的重要性,以及如何通过精确的监控和调整来优化发酵过程。例如,在某些好氧发酵过程中,溶氧水平的微妙变化,可能会导致菌体从高效产酸转向产醇,这其中的机理令人着迷。作者还详细介绍了各种在线监测技术和自动化控制系统,它们如何实时捕捉发酵过程中的各种动态变化,并根据预设的算法进行智能调控。这让我联想到,在现代工业生产中,精确的控制是多么重要,尤其是在生物制造领域,对生命的精细管理更是提升效率和保证品质的关键。读完这一部分,我感觉自己对发酵过程的理解从“知道有这么回事”,提升到了“理解其内在逻辑”。

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在翻阅这本书的过程中,我深深地被作者严谨的科学态度和渊博的学识所折服。他对于每一个技术细节的阐述都力求精确,并且引用了大量的研究文献和实验数据来支撑自己的观点。这让我觉得,这本书不仅仅是一本教科书,更是一份珍贵的科研资料。我尤其喜欢他对于“工艺优化”的论述。他指出,发酵过程的优化是一个系统工程,需要从菌种、培养基、操作参数等多个方面进行综合考虑。他介绍了一种“响应面法”的统计学工具,可以帮助研究人员更有效地探索和确定最佳的发酵条件,从而最大限度地提高目标产物的产量和质量。这种定量化的分析方法,让我看到了科学研究的严谨性和精确性。此外,作者还对“过程放大”中的一些关键工程问题进行了深入的探讨,例如发酵罐的搅拌效率、传氧效率、热量传递等,并提出了相应的解决方案。这部分内容,对于那些希望将实验室研究成果转化为工业化生产的人来说,具有非常重要的指导意义。

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这本书的封面设计相当吸引人,那种深邃的蓝色背景,搭配着抽象化的菌丝图案,给人一种专业而又富有生命力的感觉。我拿到这本书的第一时间就被它的外观所吸引,迫不及待地翻开。读完前几页,我便深深地被作者的叙事方式所打动。他没有采用那种枯燥乏味的教科书式语言,而是将复杂的工业微生物学知识,以一种生动有趣的方式娓娓道来。想象一下,在无菌实验室里,看着显微镜下那些微小的生命在培养皿中繁衍壮大,那种成就感是难以言喻的。作者正是捕捉到了这种科研人员内心的悸动,并且将它转化为文字。我尤其喜欢其中关于菌种选育的部分,他详细地描述了如何从自然界中筛选出具有高产、高稳定性特性的优良菌株,这过程就像是在大海捞针,需要的是耐心、敏锐的观察力和扎实的理论基础。他列举了许多具体的案例,比如某种特定发酵过程所需的酶,是如何通过对几百甚至几千个菌株进行逐一筛选,最终找到那个“明星”菌株的。这种精益求精的精神,正是工业微生物领域的核心所在。而且,他对各种选育方法的优劣势分析得非常透彻,无论是传统的诱变育种,还是现代的基因工程技术,他都给予了充分的阐述。我了解到,菌种的选育并非一蹴而就,而是一个需要不断迭代、优化的过程,这让我对那些看似简单的工业发酵产品背后所付出的巨大努力有了更深的认识。这本书让我感受到,每一个成功的发酵产品,背后都凝聚着科研人员无数个日夜的辛勤付出和智慧结晶。

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我一直对微生物的“生长环境”非常好奇,它们是如何在特定的条件下才能发挥出最佳的状态?这本书就像一位经验丰富的“环境工程师”,为我揭示了其中的奥秘。在菌种选育的部分,作者并没有仅仅停留在“找到好菌”的层面,而是深入探讨了如何“优化”微生物的生长环境,使其能够适应更苛刻的工业生产条件。比如,如何通过调整培养基的组成,包括碳源、氮源、微量元素等的比例,来促进菌体的生长和代谢产物的合成。他详细解释了不同组分对菌体生理活动的影响,以及如何通过实验设计来找到最优的培养基配方。这让我想到,就像人类的营养均衡一样,微生物也需要一个精心设计的“食谱”。作者还对“发酵过程的动力学”进行了详细的阐述,包括菌体生长模型、底物消耗模型、产物生成模型等,并介绍了如何利用这些模型来预测和控制发酵过程。这部分内容,让我看到了科学研究的量化和预测能力。

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