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微生物工程(第二版,修订版) 版权信息
- ISBN：9787030187062
- 条形码：9787030187062 ; 978-7-03-018706-2
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
微生物工程(第二版,修订版) 内容简介
本书是在**版基础上，根据学科发展和读者建议，在《微生物工程》**版基础上编写的第二版。全书分四大部分（总计27章），分别是：微生物工程原理（9章），微生物工程下游加工工程（8章），微生物工程生产设备（4章），微生物工程生产工艺和产品举例（6章）。全书各章节均有调整、变化，其中，对生产工艺和产品举例的内容进行了较大篇幅的调整、增加了大量的内容。全书编写的主要目的有（1）希望通过本教材的编写，对办学模式、培养目标、课程设置、教学内容等作进一步的探讨、研究和实践，为学科发展和高素质人才培养探索更多的教学经验。（2）将理科的有关知识与必要的工程技术知识有机结合，在微生物学领域里给学生传授比较专业的理论知识，在工程技术领域里，使理科学生能够掌握基本的计算和设计工艺流程的原理和方法。
微生物工程(第二版,修订版) 目录
目录
第二版前言（修订）
**版前言
§1微生物工程概论 1
1.1微生物工程的发展简史 1
1.1.1传统的微生物发酵技术——天然发酵 1
1.1.2**代微生物发酵技术——纯培养技术的建立 2
1.1.3第二代（近代）微生物发酵技术——深层培养技术 2
1.1.4第三代微生物发酵技术——微生物工程 4
1.2微生物工程的应用 5
1.2.1微生物工程在食品工业中的应用 6
1.2.2微生物工程在医药卫生中的应用 6
1.2.3微生物工程在轻工业中的应用 11
1.2.4微生物工程在化工能源产品中的应用 11
1.2.5微生物工程在农业中的应用 11
1.2.6微生物工程在环境保护中的应用 13
1.2.7微生物工程在细菌冶金中的应用 13
1.2.8微生物工程在高技术研究中的应用 14
§2生产菌种的来源 15
2.1生物物质产生菌的筛选 15
2.1.1微生物是生物活性物质的丰富资源 15
2.1.2含微生物材料的标本采集 15
2.1.3标本的预处理 16
2.2菌种的分离 17
2.2.1施加选择性压力分离法 17
2.2.2随机分离方法 19
§3微生物的代谢调节和代谢工程 23
3.1微生物的代谢类型和自我调节 23
3.1.1代谢类型 23
3.1.2微生物自我调节的部位 24
3.2酶活性调节 24
3.2.1酶的激活作用与抑制作用 25
3.2.2酶活性调节的机制 26
3.3酶合成的调节 27
3.3.1酶合成的诱导作用 27
3.3.2酶合成的阻遏 28
3.3.3酶合成调节的机制 29
3.4分支生物合成途径的调节 32
3.4.1同工酶调节 33
3.4.2协同反馈调节 33
3.4.3累加反馈调节 33
3.4.4增效反馈调节 34
3.4.5顺序反馈调节 34
3.4.6联合激活或抑制调节 35
3.4.7酶的共价修饰 35
3.5能荷调节 36
3.6代谢调控 37
3.6.1发酵条件的控制 38
3.6.2改变细胞透性 39
3.6.3菌种遗传特性的改变 40
3.7次级代谢与次级代谢调节 41
3.7.1初级代谢和次级代谢 41
3.7.2次级代谢的调节类型 42
3.8代谢工程 45
3.8.1改变代谢途径 46
3.8.2扩展代谢途径 50
3.8.3转移或构建新的代谢途径 50
§4优良菌种选育 52
4.1自然选育 53
4.2诱变选育 54
4.2.1诱变育种的原理 54
4.2.2诱变育种的基本方法 54
4.2.3突变菌株的筛选 55
4.2.4高通量筛选技术 59
4.3杂交育种 60
4.3.1细菌的杂交育种 60
4.3.2放线菌的杂交育种 61
4.3.3霉菌的杂交育种 63
4.3.4酵母的杂交育种 64
4.4原生质体融合技术 65
4.4.1原生质体融合的优越性 65
4.4.2原生质体融合方法 66
4.4.3原生质体融合技术在微生物育种中的应用 67
4.5基因工程技术 68
4.5.1基因表达系统 69
4.5.2利用大肠杆菌的表达系统 70
4.5.3利用酵母菌的基因表达系统 74
4.5.4基因工程菌的稳定性 77
§5菌种保藏的原理和方法 79
5.1斜面保藏法和穿刺保藏法 79
5.1.1斜面保藏法 79
5.1.2穿刺保藏法 80
5.2沙土管干燥保藏法 80
5.3真空冷冻干燥保藏法 81
5.4液氮保藏法 82
5.5悬液保藏法 82
5.6低温保藏法 82
§6培养基 83
6.1培养基的成分 83
6.1.1能源物质 83
6.1.2碳源物质 84
6.1.3氮源物质 85
6.1.4无机盐和微量元素 86
6.1.5 前体 87
6.1.6促进剂和抑制剂 88
6.1.7 水分 89
6.2营养物质的调节 89
6.2.1不同碳源的利用速度 89
6.2.2氮源利用及与碳源利用的关系 90
6.2.3碳氮比例的调节 90
6.2.4前体的控制 91
6.2.5 补料 91
6.3培养基的类型 92
6.3.1孢子培养基 92
6.3.2种子培养基 93
6.3.3发酵培养基 93
§7发酵工艺控制 94
7.1温度对发酵的影响及其调节控制 94
7.1.1温度对发酵的影响 94
7.1.2影响发酵温度的因素：发酵热 97
7.1.3发酵热的测定 98
7.1.4*适温度的选择与发酵温度的控制 99
7.2 pH对发酵的影响及控制 100
7.2.1 pH对发酵的影响 100
7.2.2影响发酵 pH的因素 101
7.2.3 *适 pH的选择和调节 102
7.3氧对发酵的影响 103
7.3.1氧的传递和传质方程式 104
7.3.2影响微生物对氧需求的因素 108
7.3.3培养基的流变特性 111
7.3.4影响供氧的因素 114
7.3.5液相体积氧传递系数 KLa的测定 123
7.4二氧化碳对发酵的影响及控制 125
7.4.1二氧化碳的来源及对发酵的影响 125
7.4.2二氧化碳浓度的控制 126
7.5泡沫对发酵的影响与控制 127
7.5.1泡沫产生的原因 127
7.5.2泡沫对发酵的危害 128
7.5.3泡沫的消长规律 128
7.5.4泡沫的消除和防止 130
7.6发酵终点的判断与自溶现象的检测 132
7.6.1发酵终点的判断 132
7.6.2细胞自溶的监测 133
7.6.3影响自溶的因素 134
7.7发酵染菌的防治与处理 134
7.7.1染菌途径分析 135
7.7.2染菌判断与防治 135
§8发酵过程的参数检测和自动控制 137
8.1发酵过程的参数检测 137
8.1.1物理参数检测 139
8.1.2化学参数检测 150
8.1.3间接参数检测 164
8.2发酵过程的自动控制 169
8.2.1基本的自动控制系统 169
8.2.2发酵自控系统的硬件组成 172
§9微生物反应动力学 174
9.1发酵类型 174
9.1.1第Ⅰ型 174
9.1.2第Ⅱ型 175
9.1.3第Ⅲ型 175
9.2分批培养动力学 176
9.2.1分批培养中细胞的生长动力学 176
9.2.2分批培养中基质的消耗动力学 179
9.2.3产物的生成动力学 181
9.3连续培养动力学 182
9.3.1连续培养的优点 182
9.3.2单级连续培养 183
9.3.3多级串联连续培养动力学 186
9.3.4细胞循环使用的单级连续培养动力学 187
9.3.5连续培养的实施 189
§10微生物工程下游加工工程概论 192
10.1微生物工程下游加工工程的特点和重要性 192
10.2微生物工程下游加工工程的基本原理 193
10.3微生物工程下游加工工程的一般程序 198
§11发酵液的预处理和过滤 199
11.1发酵液的预处理 199
11.1.1高价无机离子的去除方法 199
11.1.2可溶性杂蛋白质的去除方法 200
11.1.3色素及其他物质的去除 201
11.2发酵液的过滤 202
11.2.1发酵液的过滤特性和滤饼的比阻值 202
11.2.2影响发酵液过滤的因素 203
11.2.3提高过滤性能的方法 204
11.3微生物细胞的破碎和分离 205
11.3.1微生物细胞壁的组成和结构 205
11.3.2微生物细胞破碎的方法 207
11.3.3细胞破碎率的测定 211
§12沉淀法 213
12.1盐析法 213
12.1.1盐析原理——Cohn方程式 213
12.1.2影响盐析的主要因素 215
12.2等电点沉淀法 219
12.3有机溶剂沉淀法 220
12.3.1有机溶剂沉淀的原理 220
12.3.2有机溶剂的选择和使用浓度计算 221
12.3.3影响有机溶剂沉淀的因素 221
12.4非离子型多聚物沉淀法 223
12.5聚电解质沉淀法 224
§13溶剂萃取法 225
13.1溶剂萃取的原理 225
13.1.1分配定律 225
13.1.2弱电解质萃取的分配平衡 227
13.2有机溶剂的选择 228
13.3影响水相溶质溶解度的因素 229
13.3.1离子强度 229
13.3.2 pH 230
13.3.3 温度 230
13.3.4带溶剂的使用 230
13.4乳化与去乳化 231
13.4.1乳浊液的形成原因和稳定条件 231
13.4.2去乳化的方法 233
13.5萃取方法和理论得率计算 234
13.5.1单级萃取 235
13.5.2多级错流萃取 236
13.5.3多级逆流萃取 237
13.5.4萃取计算诺模图 238
§14双水相萃取法 240
14.1水相体系 240
14.1.1双水相的形成 240
14.1.2 相图 241
14.2分配理论 242
14.2.1表面自由能的影响 242
14.2.2表面电荷的影响 243
14.3影响物质分配的因素 244
14.3.1聚合物及其相对分子质量的影响 244
14.3.2系线长度对分配平衡的影响 245
14.3.3离子环境对分配的影响 245
14.3.4 pH的影响 246
14.3.5温度的影响 246
14.4双水相萃取技术的应用 247
14.4.1酶的分离纯化 247
14.4.2核酸的分离纯化 248
14.4.3人生长激素的提取 248
14.4.4 β-干扰素的提取 249
14.4.5病毒的分离纯化 249
14.4.6双水相分析技术 249
14.5双水相萃取技术的发展 250
14.5.1提高分离效率的双水相萃取技术 250
14.5.2廉价双水相系统的使用 252
§15吸附法 253
15.1吸附过程的基础理论 253
15.2吸附类型 254
15.2.1物理吸附 254
15.2.2化学吸附 254 <
第二版前言（修订）
**版前言
§1微生物工程概论 1
1.1微生物工程的发展简史 1
1.1.1传统的微生物发酵技术——天然发酵 1
1.1.2**代微生物发酵技术——纯培养技术的建立 2
1.1.3第二代（近代）微生物发酵技术——深层培养技术 2
1.1.4第三代微生物发酵技术——微生物工程 4
1.2微生物工程的应用 5
1.2.1微生物工程在食品工业中的应用 6
1.2.2微生物工程在医药卫生中的应用 6
1.2.3微生物工程在轻工业中的应用 11
1.2.4微生物工程在化工能源产品中的应用 11
1.2.5微生物工程在农业中的应用 11
1.2.6微生物工程在环境保护中的应用 13
1.2.7微生物工程在细菌冶金中的应用 13
1.2.8微生物工程在高技术研究中的应用 14
§2生产菌种的来源 15
2.1生物物质产生菌的筛选 15
2.1.1微生物是生物活性物质的丰富资源 15
2.1.2含微生物材料的标本采集 15
2.1.3标本的预处理 16
2.2菌种的分离 17
2.2.1施加选择性压力分离法 17
2.2.2随机分离方法 19
§3微生物的代谢调节和代谢工程 23
3.1微生物的代谢类型和自我调节 23
3.1.1代谢类型 23
3.1.2微生物自我调节的部位 24
3.2酶活性调节 24
3.2.1酶的激活作用与抑制作用 25
3.2.2酶活性调节的机制 26
3.3酶合成的调节 27
3.3.1酶合成的诱导作用 27
3.3.2酶合成的阻遏 28
3.3.3酶合成调节的机制 29
3.4分支生物合成途径的调节 32
3.4.1同工酶调节 33
3.4.2协同反馈调节 33
3.4.3累加反馈调节 33
3.4.4增效反馈调节 34
3.4.5顺序反馈调节 34
3.4.6联合激活或抑制调节 35
3.4.7酶的共价修饰 35
3.5能荷调节 36
3.6代谢调控 37
3.6.1发酵条件的控制 38
3.6.2改变细胞透性 39
3.6.3菌种遗传特性的改变 40
3.7次级代谢与次级代谢调节 41
3.7.1初级代谢和次级代谢 41
3.7.2次级代谢的调节类型 42
3.8代谢工程 45
3.8.1改变代谢途径 46
3.8.2扩展代谢途径 50
3.8.3转移或构建新的代谢途径 50
§4优良菌种选育 52
4.1自然选育 53
4.2诱变选育 54
4.2.1诱变育种的原理 54
4.2.2诱变育种的基本方法 54
4.2.3突变菌株的筛选 55
4.2.4高通量筛选技术 59
4.3杂交育种 60
4.3.1细菌的杂交育种 60
4.3.2放线菌的杂交育种 61
4.3.3霉菌的杂交育种 63
4.3.4酵母的杂交育种 64
4.4原生质体融合技术 65
4.4.1原生质体融合的优越性 65
4.4.2原生质体融合方法 66
4.4.3原生质体融合技术在微生物育种中的应用 67
4.5基因工程技术 68
4.5.1基因表达系统 69
4.5.2利用大肠杆菌的表达系统 70
4.5.3利用酵母菌的基因表达系统 74
4.5.4基因工程菌的稳定性 77
§5菌种保藏的原理和方法 79
5.1斜面保藏法和穿刺保藏法 79
5.1.1斜面保藏法 79
5.1.2穿刺保藏法 80
5.2沙土管干燥保藏法 80
5.3真空冷冻干燥保藏法 81
5.4液氮保藏法 82
5.5悬液保藏法 82
5.6低温保藏法 82
§6培养基 83
6.1培养基的成分 83
6.1.1能源物质 83
6.1.2碳源物质 84
6.1.3氮源物质 85
6.1.4无机盐和微量元素 86
6.1.5 前体 87
6.1.6促进剂和抑制剂 88
6.1.7 水分 89
6.2营养物质的调节 89
6.2.1不同碳源的利用速度 89
6.2.2氮源利用及与碳源利用的关系 90
6.2.3碳氮比例的调节 90
6.2.4前体的控制 91
6.2.5 补料 91
6.3培养基的类型 92
6.3.1孢子培养基 92
6.3.2种子培养基 93
6.3.3发酵培养基 93
§7发酵工艺控制 94
7.1温度对发酵的影响及其调节控制 94
7.1.1温度对发酵的影响 94
7.1.2影响发酵温度的因素：发酵热 97
7.1.3发酵热的测定 98
7.1.4*适温度的选择与发酵温度的控制 99
7.2 pH对发酵的影响及控制 100
7.2.1 pH对发酵的影响 100
7.2.2影响发酵 pH的因素 101
7.2.3 *适 pH的选择和调节 102
7.3氧对发酵的影响 103
7.3.1氧的传递和传质方程式 104
7.3.2影响微生物对氧需求的因素 108
7.3.3培养基的流变特性 111
7.3.4影响供氧的因素 114
7.3.5液相体积氧传递系数 KLa的测定 123
7.4二氧化碳对发酵的影响及控制 125
7.4.1二氧化碳的来源及对发酵的影响 125
7.4.2二氧化碳浓度的控制 126
7.5泡沫对发酵的影响与控制 127
7.5.1泡沫产生的原因 127
7.5.2泡沫对发酵的危害 128
7.5.3泡沫的消长规律 128
7.5.4泡沫的消除和防止 130
7.6发酵终点的判断与自溶现象的检测 132
7.6.1发酵终点的判断 132
7.6.2细胞自溶的监测 133
7.6.3影响自溶的因素 134
7.7发酵染菌的防治与处理 134
7.7.1染菌途径分析 135
7.7.2染菌判断与防治 135
§8发酵过程的参数检测和自动控制 137
8.1发酵过程的参数检测 137
8.1.1物理参数检测 139
8.1.2化学参数检测 150
8.1.3间接参数检测 164
8.2发酵过程的自动控制 169
8.2.1基本的自动控制系统 169
8.2.2发酵自控系统的硬件组成 172
§9微生物反应动力学 174
9.1发酵类型 174
9.1.1第Ⅰ型 174
9.1.2第Ⅱ型 175
9.1.3第Ⅲ型 175
9.2分批培养动力学 176
9.2.1分批培养中细胞的生长动力学 176
9.2.2分批培养中基质的消耗动力学 179
9.2.3产物的生成动力学 181
9.3连续培养动力学 182
9.3.1连续培养的优点 182
9.3.2单级连续培养 183
9.3.3多级串联连续培养动力学 186
9.3.4细胞循环使用的单级连续培养动力学 187
9.3.5连续培养的实施 189
§10微生物工程下游加工工程概论 192
10.1微生物工程下游加工工程的特点和重要性 192
10.2微生物工程下游加工工程的基本原理 193
10.3微生物工程下游加工工程的一般程序 198
§11发酵液的预处理和过滤 199
11.1发酵液的预处理 199
11.1.1高价无机离子的去除方法 199
11.1.2可溶性杂蛋白质的去除方法 200
11.1.3色素及其他物质的去除 201
11.2发酵液的过滤 202
11.2.1发酵液的过滤特性和滤饼的比阻值 202
11.2.2影响发酵液过滤的因素 203
11.2.3提高过滤性能的方法 204
11.3微生物细胞的破碎和分离 205
11.3.1微生物细胞壁的组成和结构 205
11.3.2微生物细胞破碎的方法 207
11.3.3细胞破碎率的测定 211
§12沉淀法 213
12.1盐析法 213
12.1.1盐析原理——Cohn方程式 213
12.1.2影响盐析的主要因素 215
12.2等电点沉淀法 219
12.3有机溶剂沉淀法 220
12.3.1有机溶剂沉淀的原理 220
12.3.2有机溶剂的选择和使用浓度计算 221
12.3.3影响有机溶剂沉淀的因素 221
12.4非离子型多聚物沉淀法 223
12.5聚电解质沉淀法 224
§13溶剂萃取法 225
13.1溶剂萃取的原理 225
13.1.1分配定律 225
13.1.2弱电解质萃取的分配平衡 227
13.2有机溶剂的选择 228
13.3影响水相溶质溶解度的因素 229
13.3.1离子强度 229
13.3.2 pH 230
13.3.3 温度 230
13.3.4带溶剂的使用 230
13.4乳化与去乳化 231
13.4.1乳浊液的形成原因和稳定条件 231
13.4.2去乳化的方法 233
13.5萃取方法和理论得率计算 234
13.5.1单级萃取 235
13.5.2多级错流萃取 236
13.5.3多级逆流萃取 237
13.5.4萃取计算诺模图 238
§14双水相萃取法 240
14.1水相体系 240
14.1.1双水相的形成 240
14.1.2 相图 241
14.2分配理论 242
14.2.1表面自由能的影响 242
14.2.2表面电荷的影响 243
14.3影响物质分配的因素 244
14.3.1聚合物及其相对分子质量的影响 244
14.3.2系线长度对分配平衡的影响 245
14.3.3离子环境对分配的影响 245
14.3.4 pH的影响 246
14.3.5温度的影响 246
14.4双水相萃取技术的应用 247
14.4.1酶的分离纯化 247
14.4.2核酸的分离纯化 248
14.4.3人生长激素的提取 248
14.4.4 β-干扰素的提取 249
14.4.5病毒的分离纯化 249
14.4.6双水相分析技术 249
14.5双水相萃取技术的发展 250
14.5.1提高分离效率的双水相萃取技术 250
14.5.2廉价双水相系统的使用 252
§15吸附法 253
15.1吸附过程的基础理论 253
15.2吸附类型 254
15.2.1物理吸附 254
15.2.2化学吸附 254 <
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微生物工程(第二版,修订版) 节选
**部分微生物工程原理 §1微生物工程概论 生物技术在21世纪已经成为带动人类社会经济发展的关键技术。其中的微生物生物技术由于发展迅速，给人类带来了巨大经济利益，同时对其他生物技术产生重要影响，一直处于生物技术的领先地位。以往多用发酵技术一词来描述微生物技术，随着微生物技术快速发展，微生物技术已走出了曾给其带来里程碑转折发展的发酵罐时期，广泛用于发酵罐以外形式的环境保护、细菌冶金、细菌勘探和能源开发等领域，特别是基因工程菌的大量产生和使用，因而用“微生物工程”一词更能准确地概括所有微生物的应用领域。 微生物工程的主体是利用微生物生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产商业产品。这项工程需要微生物学、生物化学、化学工程学、药学和市场营销学等有关知识来共同营建。面对21世纪市场经济发展的大潮，需要有更多交叉学科知识的人才来参加微生物工程的研究、开发、生产和市场营销。因而微生物工程已成为微生物学、生物化学、化学工程学和药学等多学科密切相关的交叉性学科。特别是基因工程、细胞工程、蛋白质工程等生物技术的成就，更加有利地推动了微生物工程发展。 1.1微生物工程的发展简史 1.1.1传统的微生物发酵技术——天然发酵 人类利用微生物的代谢产物作为食品和医药，已有几千年的历史了。众多原始部族都由含糖的果实储藏时发酵，而学会了酒精发酵。公元前4000~前3000年，古埃及人已熟悉了酒、醋的酿造方法。约在公元前2000年，古希腊人和古罗马人已会利用葡萄酿造葡萄酒。在巴黎卢浮宫保存的“蓝色纪念碑”上，记载着公元前3世纪古巴比伦居民利用谷物酿造某些品种的啤酒，有约20种不同啤酒品种，如用大麦芽酿造的含乳酸的酸啤酒。因而可知，当时巴比伦存在有专业的酿造行业。古埃及人对古巴比伦的外销啤酒评价很高。随后就发明出用烘焙的“啤酒面包”酿造的黑啤酒，以及加入了红花和各种植物果实作为香料的啤酒。并且许多啤酒的酒精含量高达12%~15%。但是随着古埃及帝国的解体，古代的酿造技术随之失传了。 据考古证实，我国在距今4200~4000年前的龙山文化时期已有酒器出现，公元前1000多年前，商朝甲古文中有“醋、酒、鬯”的记载。“周礼夫官篇”记载了当时能酿造出久陈不坏的黄酒。北魏时期据《齐民要术》记录了我国劳动人民已能用蘖制造饴糖，用散曲中的黄曲霉的蛋白质分解力和淀粉糖化力制造酱和酿醋等。属于传统的微生物发酵技术产品的还有酱油、泡菜、奶酒、干酪等，此外还有面团发酵，粪便和秸秆的沤制，用发霉的豆腐制疡等技术。但那时人们并不知道微生物与发酵的关系，因而很难人为控制发酵过程，生产也只能凭经验，口传心授；所以被称为天然发酵时期。 1.1.2**代微生物发酵技术——纯培养技术的建立 1680年，荷兰人安东尼.列文虎克（Anthony Leeuwenhoek，1632~1723年）制成了放大率为40~150倍的显微镜，**个通过显微镜观察到用肉眼看不见的微生物，包括细菌、酵母等。1857年法国著名生物学家巴斯德（Louis Pasteur，1822~1895年）用巴氏瓶实验，证明了酒精发酵是由活酵母引起的，各种不同的发酵产物是由不同的微生物产生的。1897年德国的毕希纳（Eduard Buchner，1860~1917年）将酵母细胞磨碎，得到的酵母汁仍能使糖液发酵产生酒精，他将这种具有发酵能力的物质称为酒化酶（zymase）。在这之后，德国人柯赫（Robert Koch，1843~1910年）1905年因其关于肺结核的出色工作获得了诺贝尔奖，他首先发明固体培养基，得到了细菌的纯培养物，由此建立了微生物的纯培养技术。这就开创了人为控制发酵过程的时期，再加上简单密封式发酵罐的发明，发酵管理技术的改进，发酵工业逐渐进入了近代化学工业的行列。这时期的产品有酵母、酒精、丙酮、丁醇、有机酸、酶制剂等，主要是一些厌氧发酵和表面固体发酵产生的初级代谢产物。 1.1.3第二代（近代）微生物发酵技术——深层培养技术 1928年英国细菌学家弗莱明发现能够抑制葡萄球菌的点青霉（Penicillium notatum），其产物被称为青霉素，而当时弗莱明的成果并没有引起人们的重视。20世纪40年代初，第二次世界大战中对于抗细菌感染药物的极大需求，促使人们重新研究了青霉素。经过多年的发展，在1945年大规模地投入生产。同时由于采用了深层培养技术，即机械搅拌通气技术，从而推动了抗生素工业乃至整个发酵工业的快速发展。随后链霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、四环素等好氧发酵的次级代谢产物相继投产。经过半个多世纪的发展，不仅抗生素产品的种类在不断增加，发酵水平也有了大幅度的提高。以青霉素为例，发酵的效价单位从昀初的40U/ml提高到目前的90000U/ml，菌种的活力提高了2000倍以上。在产品分离纯化上，由昀初纯度仅20%左右，得率约35%，提高到现在的纯度99.9%，得率约90%。 抗生素工业的发展很快促进了其他发酵产品的出现。如20世纪50年代氨基酸发酵工业，在引进了“代谢控制发酵技术”后，得以快速发展，即将微生物通过人工诱变，获得代谢发生改变的突变株，在控制条件下，选择性地大量生产某种人们所需要的产品。这项技术也被用于核苷酸、有机酸和抗生素的生产中。又如20世纪60年代，发现许多石油及石油产品可以代替糖质原料进行发酵，而出现了石油发酵。已开始利用醋酸为原料发酵生产谷氨酸、赖氨酸等氨基酸，利用正构石蜡发酵生产柠檬酸等有机酸及单细胞蛋白。同时也有抗生素、酶制剂、辅酶和维生素等的石油发酵研究（表1-1）。可以说，这是一个近代发酵工业的鼎盛时代。新产品、新技术、新工艺、新设备不断出现，应用范围也日益扩大，如广泛应用于能源开发、环境保护、细菌冶金和石油勘探等。 表1-1重要的近代微生物技术产品产业化年代 1.1.4第三代微生物发酵技术——微生物工程 1953年，美国的Watson和Crick发现了DNA双螺旋结构。1973年，美国加利福尼亚大学旧金山分校的Herber Boyer和斯坦福大学的Stanley Cohen将两个质粒用EcoRⅠ酶切后，在连接酶存在条件下连接起来，获得了具有两个复制起始位点的杂合质粒，并转化大肠杆菌。尽管他们的实验并没有涉及任何目的基因，但意义却极为重大深远，为基因工程的理论和实际应用奠定了基础。此后很快全世界各国的研究人员发展出大量基因分离、鉴定和克隆的方法，不但构建出高产量的基因工程菌，还使微生物产生出它们本身不能产生的外源蛋白质，包括植物、动物和人类的多种生理活性蛋白。而且很快形成了产品，如胰岛素、生长激素、细胞因子及多种单克隆抗体等基因工程药物和产品已正式上市（表1-2）。 表1-2已上市和一些正在研究开发的基因工程产品 1.2微生物工程的应用 微生物工程在基因工程、细胞工程、蛋白质工程等现代生物技术的支持下，可以产生众多新的产品，应用的范围进一步扩大，已深入到工农业生产、医疗保健、环境保护，甚至微电子领域，促进了传统产业的技术改造和新兴产业的产生，对人类社会生活将产生深远的影响，同时也具有巨大的经济效益潜力。 1.2.1微生物工程在食品工业中的应用 食品工业是世界上*大的工业之一。在工业化国家，食品消费要占家庭消费的20%~30%。食品工业也是微生物技术昀早开发应用的领域，至今其产量和产值仍占据微生物工程的首位。 食品加工：以各种原料生产的单细胞蛋白，包括细菌（螺旋蓝细菌属、假单胞菌、链丝菌、噬甲烷或噬甲醇细菌等）、酵母（产朊酵母、假丝酵母、毕卡酵母等）、真菌（曲霉、地霉、内孢霉、镰刀霉、木霉等）、藻类（螺旋藻、杜氏盐藻等）等。 含醇饮料：以糖类物质（水果汁、树汁、蜂蜜等）和淀粉类物质（谷物或根类等）为主要原料酿造或加工的葡萄酒、果酒、黄酒、白酒、啤酒、白兰地、威士忌、伏特加、香槟酒、朗姆酒等。 发酵乳制品：奶酒、乳酪、酸奶等。 调味品和发酵食品：味精、肌苷酸、鸟苷酸和以豆类和谷物等生产的酱、酱油、醋、豆豉、豆腐乳、饴糖、泡菜等。 甜味剂：葡萄糖、麦芽糖、果葡糖浆、甘露糖醇、甜味肽、甜蛋白等。 食品添加剂：面包酵母、赖氨酸、柠檬酸、色素、右旋糖酐葡聚糖和茁霉多糖（增稠剂）、葡萄糖氧化酶和维生素C（食品保鲜剂）、乳链菌肽（食品防腐剂）、匹马霉素（食品保护剂）等。食品检验：食品免疫检验方法可检测含量极低的微量残留物、真菌毒素、抗生素、激素、细菌毒素等。 1.2.2微生物工程在医药卫生中的应用 医药卫生领域是微生物工程应用*广泛，成绩*显著，发展*迅速，潜力也*大的领域。这是因为可以利用微生物工程从各方面改进医药的生产，开发新的药品，改善医疗手段，从而提高人类的医疗水平，并且也可以从中获得巨大的经济利益。 1.2.2.1抗生素 现在发现的抗生素有6000余种，其中绝大多数是由微生物产生的，已形成产品的医用和兽用的（包括半合成抗生素）有百余种。 抗细菌抗生素：杆菌肽（bacitracin）、头孢菌素（cephalosporin）、氯霉素
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