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第一章 绪论3

第一节 高细胞密度发酵3

一、概述3

第一篇 高细胞密度发酵技术总论3

二、高细胞密度发酵的影响因素及其控制4

第二节 高细胞密度发酵技术的进展6

一、细胞生长环境的优化策略6

二、培养模式7

三、流加培养的控制9

五、细胞循环发酵10

四、诱导策略10

六、生物反应器11

参考文献12

第二章 高细胞密度培养的生理学和工程学基础13

第一节 高细胞密度培养的生理学基础13

一、高细胞密度对营养的要求13

二、高细胞密度对环境条件的要求16

三、最大细胞密度的理论计算22

第二节 高细胞密度发酵的工程学基础27

一、补料分批发酵27

二、发酵过程的优化与控制32

参考文献35

第三章 高细胞密度发酵的培养基设计36

第一节 培养基的种类及碳氮源设计36

一、培养基的类型及功能36

二、培养基的配制及设计应注意的问题38

三、培养基成分及来源40

四、培养基的设计及优化43

五、培养基设计在发酵过程优化中的作用与地位48

一、无机盐、微量元素及其主要功能49

第二节 微营养物浓度均衡设计49

二、生长因子及其主要功能51

参考文献52

第四章 用于高细胞密度发酵的生物反应器的设计和选择53

第一节 补料分批培养反应器53

一、补料分批反应器的优点53

二、补料分批培养的常用控制方法54

第二节 连续培养反应器54

一、一般的连续培养反应器55

二、带有细胞循环装置的连续培养反应器57

三、膜生物反应器59

一、透析培养的反应系统65

第三节 透析反应器65

二、透析培养的工艺策略67

三、透析膜的性能68

四、透析培养的应用69

第四节 多相生物反应器72

一、固定化细胞反应器72

二、两相分配反应器76

参考文献80

第一节 细胞比生长速率的控制81

一、比生长速率的定义81

第五章 高细胞密度发酵的控制策略81

二、控制比生长速率的发酵学意义82

三、比生长速率影响外源蛋白表达量85

第二节 高细胞密度发酵的数学模型87

一、概述87

二、微生物反应过程的速率方程88

第三节 补料分批培养控制策略110

一、预设参数的非反馈控制策略110

二、基于溶解氧恒定的反馈控制策略116

三、基于pH恒定的反馈控制策略117

四、基于CO2释放速率的反馈控制策略119

五、基于细胞浓度的反馈控制策略122

六、基于底物浓度的直接反馈控制策略125

第四节 用于控制高细胞密度发酵的传感器128

一、概述128

二、用于控制高细胞密度发酵的传感器129

第五节 高细胞密度发酵中的产物诱导策略158

一、概述158

二、诱导物分类159

三、高细胞密度发酵中的产物诱导策略160

第六节 高细胞密度发酵中的供氧策略163

一、发酵过程中的氧传递164

二、采用氧载体提高高密度发酵时氧的供给能力166

三、改造微生物获取氧的能力，以适合高密度发酵的需要169

参考文献173

第二篇 微生物细胞高密度发酵技术177

第六章 大肠杆菌的高细胞密度发酵技术177

第一节 概述177

一、重组微生物的高密度培养是现代发酵工程的重要研究内容177

二、利用基因工程菌的发酵和传统发酵的区别178

三、大肠杆菌作为表达系统和生产系统的优点178

第二节 大肠杆菌高效生产的基因表达技术178

一、载体和表达系统179

二、表达系统中影响外源基因表达的因素182

三、提高目标基因表达的策略184

四、目标蛋白表达的形式和定位186

第三节 高密度培养重组大肠杆菌190

一、大肠杆菌在高密度培养时的代谢负荷和应激反应191

二、影响高密度发酵的环境条件194

三、高密度培养大肠杆菌的策略199

四、诱导前条件对基因表达的影响202

五、诱导后培养203

第四节 高密度培养大肠杆菌生产表达或代谢产物204

一、利用重组大肠杆菌生产重组蛋白和酶204

二、利用重组大肠杆菌生产代谢产物212

三、利用重组大肠杆菌其他代谢产物220

第五节 大肠杆菌高密度培养中的乙酸代谢224

一、反应器操作控制乙酸的生成224

二、代谢工程操作控制乙酸的生成225

参考文献228

第七章 酵母的高细胞密度发酵技术230

第一节 概述230

一、酵母的营养要求230

二、影响酵母高细胞密度发酵的因素231

三、酵母高细胞密度发酵培养方式的选择235

四、基因工程技术应用于酵母高细胞密度发酵239

第二节 酿酒酵母用于高细胞密度培养242

一、酿酒酵母简介242

二、酿酒酵母用于高细胞密度发酵243

第三节 毕赤酵母用于高细胞密度发酵256

一、概述256

二、P.pastoris用于高细胞密度发酵262

参考文献282

第八章 其他微生物的高密度发酵技术284

第一节 假单胞菌的高密度发酵284

第二节 苏云金芽胞杆菌的高密度发酵290

一、影响苏云金芽孢杆菌发酵水平的因素291

二、苏云金芽孢杆菌深层发酵补料分批培养工艺294

三、苏云金芽孢杆菌的补料高密度培养工艺297

第三节 产乳酸细菌的高密度发酵300

一、TQ33芽孢乳酸菌发酵产乳酸301

二、凝结芽孢杆菌TQ33的高密度培养303

三、中空纤维膜过滤法高密度培养凝结芽孢杆菌TQ33305

四、双歧杆菌高密度培养308

五、液芯包囊固定化技术用于乳酸菌的高密度培养311

参考文献314

第九章 动物细胞高密度培养317

第一节 概述317

第三篇 动植物细胞高密度培养技术317

第二节 动物细胞培养的关键技术319

一、细胞培养用培养基的选择与设计319

二、固定化细胞322

第三节 代谢工程在动物细胞规模化培养中的应用326

一、实现无血清培养和无蛋白培养327

二、改变细胞的能量代谢途径328

三、促进细胞贴壁性330

四、增强细胞抗凋亡活性330

五、控制细胞增殖速率331

六、改善重组蛋白糖基化332

第四节 细胞体外培养用生物反应器333

一、搅拌式生物反应器333

二、非搅拌式生物反应器335

三、其他类型的反应器338

第五节 动物细胞培养的操作模式340

一、分批培养340

二、流加培养341

三、灌流培养344

第六节 动物细胞培养的工艺选择348

二、动物细胞培养模式的选择349

一、不同生产模式间的比较349

参考文献352

第十章 藻类细胞的高密度培养354

第一节 具有重要价值的微藻355

一、藻类是一类重要的生物资源355

二、具有重要工业价值的微藻355

第二节 微藻细胞的反应过程356

一、微藻反应过程的主要特征356

二、微藻反应过程357

三、微藻大规模采收技术357

一、影响微藻生长代谢的物理因素358

第三节 培养条件对微藻生长与代谢的影响358

二、影响微藻生长与代谢的化学因素361

三、优化微藻生长代谢条件363

第四节 大规模培养微藻的培养系统364

一、培养系统364

二、微藻的自养培养系统365

三、异养型培养系统——最有前途的大规模高细胞密度培养方式368

第五节 微藻的高密度培养371

一、分批补料高密度培养微藻生产EPA371

二、连续培养372

三、细胞循环连续培养372

参考文献375