本教材是以微生物工程、酶化學、蛋白質分離純化技術等內容為一體的綜合應用型教材。全書共分九章，主要內容包括微生物與酶、微生物酶的篩選、微生物發酵技術及優化、提高酶產量的方法、酶發酵動力學、酶分離純化的原理和方法、酶的固定化、酶的劑型和保存、微生物發酵產酶技術應用。全書通過從自然界中分離純化產酶菌，經生物學鑒定、優化菌株生長條件及產酶的最佳發酵條件，分離純化出該酶，到該酶的固定化和保存，按部就班地講解了發酵產酶技術的實際應用過程。
本教材符合綜合實踐類教學方法的授課要求，旨在培養應用復合型人才，適合理、工、農、林、醫各類綜合院校和師范院校生命科學、生物技術、生物工程、食品工程、環境工程等相關專業本科生學習使用。
第一章 微生物與酶1
1.1 微生物酶的發現與發展 2
1.1.1 酶的發現、發展和特點 2
1.1.2 微生物酶的特點 2
1.2 微生物酶的生產 3
1.2.1 酶的生產菌的篩選 3
1.2.2 常用的產酶微生物 4
1.2.3 極端環境微生物和可培養微生物的新酶種 5
1.2.4 微生物酶的多樣性 6
1.3 新酶開發、篩選的機遇與挑戰 6
1.3.1 新酶開發、篩選的機遇 6
1.3.2 新酶開發、篩選的挑戰 7
思考題 8
推薦讀物 8
參考文獻 8
第二章 微生物酶的篩選9
2.1 微生物酶篩選的一般流程 10
2.2 微生物酶的來源 10
2.2.1 產酶微生物篩選的原則 10
2.2.2 從市場供應的酶庫中篩選 11
2.2.3 從已知菌株中篩選生物催化劑 11
2.2.4 從自然界篩選產酶菌株 13
2.2.5 從基因克隆庫中篩選 15
2.2.6 綜合利用酶資源 16
2.3 菌種篩選的策略 17
2.3.1 傳統的菌種分離篩選策略 17
2.3.2 未培養微生物篩選策略 18
2.4 酶的篩選 19
2.4.1 幾個策略問題 19
2.4.2 不同的篩選方法 20
2.4.3 發現酶的其他途徑 21
思考題 22
推薦讀物 22
參考文獻 22
第三章 微生物發酵技術及優化23
3.1 發酵培養基的選擇 24
3.1.1 發酵培養基的成分 24
3.1.2 發酵培養基的類型 30
3.2 發酵原料的預處理 31
3.3 溫度的控制 31
3.3.1 發酵熱 31
3.3.2 發酵熱的測定及計算 32
3.3.3 溫度對微生物生長的影響 33
3.3.4 溫度對發酵的影響 34
3.3.5 最適溫度的控制 34
3.4 pH的控制 35
3.4.1 發酵過程pH變化的原因 35
3.4.2 pH對微生物生長的影響 36
3.4.3 pH對發酵的影響 36
3.4.4 pH的控制 36
3.5 溶氧的控制 37
3.5.1 臨界氧 38
3.5.2 溶氧作為發酵異常的指示 39
3.5.3 溶氧參數在過程控制方面的應用 39
3.5.4 溶氧的控制 40
3.6 微生物發酵培養基的設計與優化 41
3.6.1 發酵培養基的設計原則 41
3.6.2 發酵培養基的優化方法 43
思考題 65
推薦讀物 65
參考文獻 65
第四章 提高酶產量的方法67
4.1 酶生物合成的基本理論 68
4.1.1 RNA的生物合成—轉錄 68
4.1.2 酶的生物合成—翻譯 73
4.2 酶合成及活性的調節 77
4.2.1 酶生物合成的調節 77
4.2.2 酶活性調節 80
4.2.3 分支生物合成途徑中酶的調節 82
4.3 通過條件控制提高酶產量 84
4.3.1 優化發酵條件 84
4.3.2 添加誘導物 84
4.3.3 降低阻遏物濃度 86
4.3.4 添加表面活性劑 86
4.3.5 添加產酶促進劑 87
4.4 通過遺傳控制提高酶產量 87
4.4.1 自然選育 88
4.4.2 誘變育種 88
4.4.3 雜交育種 89
4.4.4 原生質體融合技術 90
4.4.5 代謝工程育種 91
4.4.6 基因工程育種 93
思考題 93
推薦讀物 94
參考文獻 94
第五章 酶發酵動力學95
5.1 酶生物合成的模式 96
5.1.1 細胞生長規律 96
5.1.2 同步合成型 96
5.1.3 延續合成型 97
5.1.4 中期合成型 98
5.1.5 滯后合成型 98
5.1.6 合成模式的選擇 98
5.2 分批培養動力學 99
5.2.1 酶生產過程中的細胞生長動力學 99
5.2.2 產酶動力學 101
5.2.3 基質消耗動力學 103
5.3 連續培養動力學 104
5.3.1 單級恒化器連續培養的動力學 104
5.3.2 帶有細胞再循環的單級恒化器 107
5.3.3 多級連續培養 108
思考題 109
推薦讀物 109
參考文獻 109
第六章 酶分離純化的原理和方法111
6.1 酶的分離純化策略 112
6.1.1 酶基本生物學特性 112
6.1.2 酶分離純化的一般流程 114
6.2 酶液的制備和初分離 115
6.2.1 發酵液的預處理 115
6.2.2 細胞破碎 120
6.2.3 發酵液的固液分離 122
6.2.4 濃縮 128
6.2.5 干燥 133
6.3 酶的純化方法 134
6.3.1 層析分離技術的一般原理 134
6.3.2 凝膠過濾層析 135
6.3.3 離子交換層析 139
6.3.4 親和層析 141
6.3.5 疏水作用層析 144
思考題 146
推薦讀物 146
參考文獻 146
第七章 酶的固定化147
7.1 酶的固定化簡介 148
7.2 酶的固定化方法 149
7.2.1 吸附法 149
7.2.2 共價結合法 151
7.2.3 交聯法 154
7.2.4 包埋法 154
7.2.5 非傳統的固定化方法 156
7.3 固定化酶的特性 158
7.3.1 固定化酶活力的變化 158
7.3.2 固定化對酶穩定性的影響 158
7.3.3 固定化酶的最適溫度的變化 159
7.3.4 固定化酶的最適pH的變化 159
7.3.5 底物特異性 160
7.3.6 固定化酶的米氏常數(Km)變化 160
7.4 影響固定化酶性能的因素 160
7.5 固定化微生物細胞的方法 160
7.5.1 固定化細胞的分類 161
7.5.2 固定化微生物細胞的特點 161
7.5.3 固定化微生物細胞的制備 162
7.5.4 固定化微生物細胞發酵產酶的工藝條件及其控制 162
7.6 固定化酶及固定化微生物細胞的應用 163
7.6.1 固定化酶及固定化微生物細胞有利于基礎研究 163
7.6.2 利用固定化酶和固定化微生物細胞生產各種產物 163
7.6.3 藥物控釋載體 164
7.7 固定化細胞生長和產酶動力學 165
7.7.1 固定化細胞生長動力學 165
7.7.2 固定化細胞產酶動力學 165
7.7.3 固定化細胞連續產酶動力學 166
思考題 166
推薦讀物 167
參考文獻 167
第八章 酶的劑型和保存169
8.1 酶制劑概況 170
8.1.1 世界酶制劑發展概況 170
8.1.2 我國酶制劑工業發展概況 171
8.2 酶制劑主要劑型及優缺點 173
8.2.1 按形態分類 173
8.2.2 按酶制劑在應用領域上的分類 174
8.2.3 按酶的組成成分分類 178
8.2.4 按酶的來源不同分類 179
8.2.5 按酶的包裝形式分類 180
8.3 酶制劑的保存 181
8.3.1 影響酶制劑穩定性的因素 181
8.3.2 酶的穩定方法 183
8.3.3 酶的保存 184
思考題 185
推薦讀物 185
參考文獻 185
第九章 微生物發酵產酶技術應用187
技能實訓1 α-淀粉酶發酵生產大實驗 188
實驗1-1 枯草芽孢桿菌淀粉酶產生菌的分離和純化 188
實驗1-2 枯草芽孢桿菌淀粉酶產生菌的發酵條件研究 194
實驗1-3 淀粉酶基因工程菌的構建 198
實驗1-4 α-淀粉酶的酶活性質研究 204
實驗1-5 發酵浸提液的固液分離及有效成分的初步提取 208
實驗1-6 淀粉酶的層析分離和純化 211
實驗1-7 α-淀粉酶的固定化及檢測 216
技能實訓2 蛋白酶發酵生產大實驗 218
實驗2-1 枯草芽孢桿菌蛋白酶產生菌的分離和純化 218
實驗2-2 枯草芽孢桿菌蛋白酶產生菌的發酵條件研究 220
實驗2-3 蛋白酶基因工程菌的克隆與表達 223
實驗2-4 蛋白酶的酶活性質研究 225
實驗2-5 發酵浸提液的固液分離及有效成分的初步提取 225
實驗2-6 蛋白酶的層析分離和純化 225
實驗2-7 蛋白酶的固定化及檢測 225
技能實訓3 脂肪酶發酵生產大實驗 228
實驗3-1 脂肪酶產生菌的分離和純化 228
實驗3-2 脂肪酶產生菌的發酵條件研究 230
實驗3-3 脂肪酶基因工程菌的克隆與表達 234
實驗3-4 脂肪酶的酶活性質研究 239
實驗3-5 發酵浸提液的固液分離及有效成分的初步提取 239
實驗3-6 脂肪酶的層析分離和純化 239
實驗3-7 脂肪酶的固定化及檢測 241
推薦讀物 242
參考文獻 242
附錄245
附錄一 硫酸銨飽和度常用表 246
附錄二 限制性內切酶及相應的引物 248
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