本書內容包括3部分:緒論、發(fā)酵工程基本實驗和綜合實驗。緒論部分主要介紹發(fā)酵實驗室的基本要求和設備,統(tǒng)計學方法的實驗設計和數據處理;緦嶒灠6部分:1.菌種選育,介紹了4類常用的菌種選育方法:物理誘變、化學誘變、原生質體融合和基因工程方法。2.培養(yǎng)基配制與滅菌,介紹了微生物對營養(yǎng)的要求及常用的營養(yǎng)成分,培養(yǎng)基配制方法和注意事項。3.搖瓶發(fā)酵,介紹了搖瓶發(fā)酵的基本操作,包括接種、移種、種子制備、發(fā)酵的單元操作技術。4. 發(fā)酵生化參數的檢測,介紹了發(fā)酵過程常規(guī)的參數檢測方法,如菌濃、基質、產物濃度的檢測方法,同時還介紹了核酸、酶活、蛋白質等反應代謝的參數。5.儀器分析,介紹了用氣相色譜儀、液相色譜儀等檢測代謝中間物的原理與方法。6.過程工程參數檢測,主要是介紹反應器中KLa、攪拌轉速、氧傳遞速率的檢測方法。綜合實驗是在基本實驗基礎上的提高,實驗既有發(fā)酵全過程的訓練如培養(yǎng)、參數檢測、過程動力學分析的組合,也有內容的拓展,如酶反應、動物細胞培養(yǎng)、代謝物檢測等。
本書是國家精品資源共享課“發(fā)酵工程”的配套實驗教材。第1版自2009年出版以來,得到兄弟院校的充分認可。實驗教材以有氧微生物培養(yǎng)和發(fā)酵過程代謝參數檢測為特色,與輕工、食品等專業(yè)的發(fā)酵工程實驗教材起到了互補的作用。
本書修訂保持了第1版的特色,內容包括緒論、發(fā)酵工程基本技能實驗和綜合實驗三個部分。緒論主要介紹發(fā)酵工程實驗的特點、實驗基本步驟和常用設備;基本技能實驗包括產品發(fā)酵工藝實驗和參數測定實驗,選擇的實驗對象都是一些典型的產品,內容涉及菌種改造、培養(yǎng)基配制與滅菌、搖瓶發(fā)酵、發(fā)酵生化參數的測定、色譜分析和過程工程參數測定;綜合實驗涉及傳統(tǒng)微生物、重組微生物和動物細胞的培養(yǎng),是在基本技能實驗基礎上的提高,既有發(fā)酵全過程的訓練,如微生物培養(yǎng)、參數檢測、過程動力學分析的組合,也有內容的拓展,如酶反應、動物細胞培養(yǎng)等。
所有實驗都是由教師多年的科研積累轉化而來,具有實用性和指導性。目的是培養(yǎng)學生的動手能力、實驗設計能力、科學思維能力和創(chuàng)新能力。從第1版出版至今的8年時間里,發(fā)酵工程技術有了很大進步,教師的科研廣度和深度也有提高,因此教材也要與時俱進。我們在第1版的基礎上,根據近年發(fā)酵工程實驗課程教學內容的調整和改革,對實驗內容進行適當刪減與調整,精簡部分生化參數測定實驗,增加細胞代謝物檢測分析實驗(花強、趙晨)。
在具體實驗撰寫方面,我們將實驗原理部分作為鏈接,讀者可以去配套數字課程網站自學,紙質教材內容精煉為實驗方法和操作步驟,使操作者對方法和操作步驟一目了然。同時,我們拍攝和制作了相關實驗視頻,便于帶教老師的指導和學生的預習。實驗視頻既有培養(yǎng)基的配制、接種操作、搖瓶發(fā)酵、抗生素效價測定等基本技能操作(高淑紅、李友元、彭鈺柯),也包括SL發(fā)酵罐操作(莊英萍、劉玉偉),15L發(fā)酵罐滅菌等綜合性操作視頻。感謝華東理工大學發(fā)酵工程實驗教學中心、國家生化工程技術研究中心、生物反應器工程國家重點實驗室對視頻拍攝工作的支持。
不同學校可以根據各自的實驗條件和要求選做書中部分實驗,研究生和科技人員在課題研究中也可應用書中方法來檢測許多代謝參數。衷心希望使用教材的師生對我們提出寶貴意見、建議和要求,使我們的教材更好地為教學服務。
緒論
一、發(fā)酵工程實驗的特點
二、發(fā)酵工程實驗室的特點與要求
三、發(fā)酵工程實驗設計(方案)的基本 步驟
四、發(fā)酵工程實驗常用的設備
第一部分 基本技能實驗
第一章 菌種改造
實驗一 菌種的分離純化
實驗二 紫外線誘變
實驗三 微波誘變
實驗四 亞硝基胍誘變
實驗五 噬菌體的分離和測定
實驗六 抗噬菌體菌種選育
實驗七 氨基酸抗反饋調節(jié)突變株的選育
實驗八 大腸桿菌營養(yǎng)缺陷型的篩選
實驗九 原生質體制備及再生
實驗十 原生質體融合
實驗十一 基因組改組技術篩選蛋白酶高產菌株
實驗十二 基因組DNA的提取
實驗十三 煮沸法快速提取質粒DNA
實驗十四 堿裂解法抽提質粒DNA與鑒定
實驗十五 DNA的限制性內切酶消化
實驗十六 瓊脂糖電泳檢測DNA
實驗十七 PCR技術擴增枯草桿菌deoD基因
實驗十八 重組T質粒的構建
實驗十九 感受態(tài)的制備和轉化
實驗二十 重組質粒的鑒定——菌落 PCR
第二章 培養(yǎng)基配制與滅菌
實驗二十一 培養(yǎng)基的配制
實驗二十二 高壓滅菌鍋的使用
第三章 搖瓶發(fā)酵
實驗二十三 接種工具的認識與滅菌
實驗二十四 接種和移種
實驗二十五 枯草芽孢桿菌生產腺苷
實驗二十六 重組大腸桿菌羧肽酶的表達
實驗二十七 洛伐他汀發(fā)酵
實驗二十八 林可霉素發(fā)酵
實驗二十九 四環(huán)素類抗生素定向發(fā)酵
實驗三十 β-半乳糖苷酶生成的調節(jié)
實驗三十一 芽孢桿菌發(fā)酵產堿性蛋白酶
第四章 發(fā)酵生化參數的測定
實驗三十二 比濁法測定發(fā)酵液中大腸桿菌濃度
實驗三十三 測定菌體干重
實驗三十四 紫外分光光度法定量測定細胞總核酸
實驗三十五 紅霉素效價的化學法測定(一)
實驗三十六 紅霉素效價的化學法測定(二)
實驗三十七 紅霉素生物效價的測定
實驗三十八 二劑量法測定林可霉素生物效價
實驗三十九 利福霉素化學效價的測定
實驗四十 檸檬酸含量測定(一)
實驗四十一 檸檬酸含量測定(二)
實驗四十二 衣康酸含量測定
實驗四十三 丙酮酸含量測定
實驗四十四 SBA-40C型生物傳感分析儀測定谷氨酸和谷氨酰胺
實驗四十五 華勃氏呼吸儀測定谷氨酸的含量
實驗四十六 雙縮脲法測定蛋白質含量
實驗四十七 Folin-酚法測定蛋白質濃度
實驗四十八 考弓斯亮藍法測定蛋白質濃度
實驗四十九 SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)檢測蛋白質表達和測定蛋白質相對分子質量
實驗五十 發(fā)酵液中糖含量的測定
實驗五十一 DNS法測定還原糖濃度
實驗五十二 酶試劑盒法測定葡萄糖含量
實驗五十三 SBA-40型谷氨酸(乳酸)-葡萄糖雙功能分析儀測定葡萄糖含量
實驗五十四 發(fā)酵液氮含量的測定
實驗五十五 靛酚藍法測定銨離子
實驗五十六 鉬酸銨法測定無機磷
實驗五十七 還原法測定無機磷
實驗五十八 鉬釩法測定無機磷
實驗五十九 無細胞抽提液的制備
實驗六十 葡糖激酶活力測定
實驗六十一 磷酸果糖激酶活力測定
實驗六十二 異檸檬酸脫氫酶活力 測定
實驗六十三 6-磷酸葡糖脫氫酶活力測定
實驗六十四 丙酮酸激酶活力測定
實驗六十五 檸檬酸合成酶活力測定
實驗六十六 堿性磷酸酶活力測定
實驗六十七 脂肪酶活力測定
實驗六十八 堿性蛋白酶活力測定
實驗六十九 酰基激酶活力測定
實驗七十 ;鵆oA合成酶活力測定
第五章 色譜分析在發(fā)酵工程中的應用
實驗七十一 反相HPLC雙檢測器法同時測定發(fā)酵液中的有機酸與葡萄糖
實驗七十二 AQC柱前衍生高效液相色譜法測定發(fā)酵液中21種氨
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第二部分 綜合實驗