章  發酵微生物實驗基本操作

  節  菌種保藏

  一、菌種保藏意義

  二、操作方法

  三、菌種保藏管理

  四、國內外主要菌種保藏中心介紹

  第二節  接種技術與種子擴大培養

  一、接種技術

  二、種子擴大培養

  三、種子擴大培養的實例

  第三節  實驗室無菌操作技術

  一、概述

  二、實驗室常用的滅菌方法及操作

第二章  工業微生物核酸分離純化

  節  工業微生物核酸分離純化的基本原理

  一、細胞裂解

  二、大腸杆菌基因組DNA的分離純化

  三、大腸杆菌質粒DNA的分離純化

  四、釀酒酵母基因組DNA的分離純化

  五、釀酒酵母質粒DNA的分離純化

  六、釀酒酵母RNA的分離純化

  七、黑曲霉DNA的分離純化

  八、黑曲霉RNA的分離純化

  第二節  引物設計與PCR實驗操作

  一、引物設計原理

  二、引物設計的常用軟件（Primer Premier）介紹

  三、從大腸杆菌基因組DNA中擴增得到己糖激酶基因

  第三節  感受態制備與轉化

  一、大腸杆菌氯化鈣法感受態制備與轉化

  二、大腸杆菌高效化學法感受態制備與轉化（TSS法）

  三、大腸杆菌電轉化法感受態制備與轉化

  四、枯草杆菌感受態細胞的制備與轉化

  五、化學轉化釀酒酵母感受態的制備

  六、電轉化釀酒酵母感受態的制備

  第四節  載體的構建與驗證

  一、TA克隆

  二、質粒載體的酶切與純化

  三、PCR片段的酶切與回收

  四、載體與PCR片段的連接與轉化

  五、轉化子的檢測

  第五節  基於同源重組的基因敲除技術

  一、基因敲除技術的原理

  二、敲除大腸杆菌中的蛋白酶基因lon

  三、敲除釀酒酵母中的精氨酸轉運基因CAN

  四、杆菌中實現基因多次重復敲除

  五、釀酒酵母中實現基因多次重復敲除

  第三章  發酵過程基本操作

  節  生物反應器及其分類

  第二節  分批發酵技術

  實驗3.1  搖瓶與分批發酵

  實驗3.2  10L發酵罐與分批發酵

  實驗3.3  L-乳酸5L發酵罐發酵實驗

  第三節  補料分批培養操作技術

  一、補料分批培養的流加方式及控制理論

  二、補料的內容、原則及措施

  實驗3.4  酵母流加培養控制實驗

  實驗3.5  耐高滲透壓假絲酵母分批補料工藝發酵生產甘油

  第四節  連續培養操作技術

  實驗3.6  面包酵母的連續培養

  實驗3.7  大腸杆菌的連續培養

  實驗3.8  雜交瘤細胞的連續培養

第四章  發酵產品提取精制基本操作

  節  發酵液預處理技術

  一、固態物料預處理

  二、液態物料預處理

  三、預處理絮凝步驟優化實例

  第二節  固液分離技術

  一、過濾分離

  實驗4.1  實驗室轉鼓真空過濾機簡易使用方法

  二、離心沉降分離

  三、超離心技術

  實驗4.2  實驗室臺式高速冷凍離心機使用方法

  第三節  細胞破碎技術

  一、細胞壁的組成與結構

  二、常用破碎方法和操作步驟

  三、破碎率的測定

  實驗4.3  酵母細胞的超聲波破碎及破碎率的測定

  實驗4.4  酶法破碎裂殖壺菌提取胞內油脂

  第四節  常規提取技術

  一、萃取

  二、吸附

  實驗4.5  用萃取法從天然植物茶葉中提取茶多酚

  實驗4.6  雙水相萃取分離提取豬心中的細胞色素c

  實驗4.7  CTAB反微團萃取大豆蛋白

  實驗4.8  超臨界CO2萃取茶葉中咖啡堿

  實驗4.9  大孔樹脂吸附柱層析分離葡萄紅色素

  第五節  產品精制技術

  一、發酵產物的精制

  二、發酵產物的成品加工

  實驗4.10  鏈霉素的分離純化

  實驗4.11  離子交換法制備γ?舶被?丁酸

  實驗4.12  發酵法制備維生素B

第五章  典型發酵產品實驗

  實驗5.1  堿性果膠酶的發酵生產

  實驗5.2  異亮氨酸的發酵生產

  實驗5.3  檸檬酸的發酵生產

  實驗5.4  透明質酸的發酵生產

  實驗5.5  啤酒的發酵生產

  實驗5.6  氨基葡萄糖重組大腸杆菌的構建及條件優化

參考文獻

發酵生產自20世紀20年代酒精、甘油等厭氧發酵興起以來，發酵工程又經歷了不斷的發展和完善;相繼興起了青霉素等抗生素發酵生產，有機酸、維生素、激素等大規模發酵法生產。通過研究微生物代謝途徑，利用人工誘變手段獲得優良生產產品的突變菌株。同時，代謝控制發酵技術成功應用到核苷酸、有機酸、抗生素等產品的發酵生產過程中。基因工程、細胞工程等生物工程技術的開發，使發酵工程進入了定向育種的新階段。隨著微生物學、生物化學、遺傳學、生物工程學、機械工程學、數學、化工工程學、計算機技術等學科領域的發展，發酵工業也取得了飛速發展。目前，發酵工業涉及醫藥、食品、輕化工、飼料、環境治理、石油開采、貴重金屬冶煉等多種工業部門，在國民經濟中的地位日趨重要。




發酵工程是一個由多學科交叉、融合而形成的技術性和應用性較強的開放性學科。發酵工程是發酵工業的支撐學科，也是生物技術產業化的關鍵。同時，發酵工程又是一門實踐性學科。與課堂理論教學相比，實驗教學環境不僅是培養學生綜合素質的重要方面，還是培養學生動手能力和創新能力的重要環節，是理論結合實際的根本所在。




本教材以培養學生的基本素質、實踐技能和發酵工程意識為根本目標，在編排上打破實驗分屬各門課的現狀，按學科進行實驗內容分類，以引導學生掌握發酵工程基礎實驗的基本原理、基本知識、基本技能和實驗方法與思路。本教材在保留必要少量傳統發酵工程實驗的基礎上，新增創新設計實驗內容。讓學生真正掌握已有的和的發酵工程實驗技能，並進一步提高學生的綜合動手能力和實驗素質。此外，本教材中有大量的發酵實驗實例，這些實例既有少部分傳統發酵工程實例，又有大部分發酵工程實例，這些發酵實例的合理結合，使得該教材具有更強的實踐性和繫統性。




本教材各章節的主要編寫人員如下：章由劉松編寫；第二章由周景文編寫；第三、五章由劉龍編寫；第四章由張娟編寫。江南大學生物工程學院陳堅教授和堵國成教授對本書的全稿進行了嚴謹、細致的統稿、修改和審定工作。在此表示誠摯的感謝。




特別感謝中國工程院院士、江南大學生物工程學院倫世儀院士的鼓勵和指導，感謝所在研究室的博士、碩士研究生給予的幫助。



本書編寫力求結合理論性和實踐性，突出繫統性和科學性，體現前沿性和創新性，但限於作者的學術功底、研究經驗和寫作能力，書中存有疏漏和不足，敬請讀者批評指正。












編者2012年12月