生物催化工艺学2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

生物催化工艺学PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

1.1　生物催化的基本概念1

1.1.1 生物催化与生物催化工艺学1

目录1

1　绪论1

1.1.2　生物催化的产生与发展3

11.4.1 固定化生物催化剂的活力及其测定 317

1.1.3　生物催化研究的重要意义7

1.2.1 生物催化的主要方式8

1.2　生物催化的主要内容8

1.2.2　生物催化反应的特点9

1.2.4　生物催化的应用12

1.2.3　生物催化研究的主要内容12

1.3.1　生物催化的研究动态15

1.3　生物催化发展趋势15

1.3.2　生物催化的发展趋势与前景18

1.3.3　我国生物催化产业的发展策略与建议20

参考文献23

2.2.1　微生物的基本特点27

基础篇27

2　微生物学基础27

2.1　生物催化剂与微生物27

2.1.1　生物催化剂27

2.1.2　微生物是生物催化剂的宝库27

2.2　微生物的形态与分类27

2.2.2　微生物的分类与命名29

2.2.3　常用的工业微生物30

2.3.1　原核生物和真核生物34

2.3　微生物细胞的结构及功能34

2.3.2　核糖体36

2.3.3　生物膜与蛋白质的运输37

2.4.1　遗传变异的物质基础38

2.4　微生物的遗传和变异38

2.4.3　微生物的变异41

2.4.2　遗传信息的传递和基因表达41

2.5.1　微生物代谢调控的基本特点42

2.5　代谢工程与微生物代谢的调控42

2.5.2　酶活性的调控43

2.5.3　酶合成的调控46

2.5.4　微生物代谢调控的模式50

2.5.5　代谢的人工调控53

2.5.6　代谢工程55

2.6.1　微生物的营养56

2.6　微生物的生长与环境条件56

2.6.2　微生物的培养方法59

2.6.3　环境条件对微生物生长和代谢的影响60

2.6.4　极端环境与极端微生物61

参考文献63

3.1.1　酶是生物催化剂65

3　应用酶学基础65

3.1　酶的基本概念65

3.1.2　酶的化学本质68

3.1.3　酶的分类和命名69

3.2.1　酶蛋白的结构72

3.2　酶的结构与功能72

3.2.2　酶的活性中心77

3.2.3　酶催化反应机制78

3.3　酶动力学和抑制作用84

3.3.1　单底物酶催化反应动力学85

3.3.2　多底物酶催化反应动力学91

3.3.3　影响酶反应速率的因素93

3.3.4　酶的抑制95

3.4.1　对酶的认识98

3.4　生物催化用酶98

3.4.2　酶作为生物催化剂的优点99

3.4.3　酶作为生物催化剂的缺点101

参考文献102

4.1　手性概念的提出103

4　手性化学基础103

4.2.1　对映体的不同作用行为105

4.2　手性的意义105

4.3.1 异构体106

4.2.2　单一对映体手性化合物的重要意义106

4.3　有机分子的三维结构与手性106

4.3.2　立体异构108

4.3.3　手性与光学活性112

4.3.4　手性与不对称性115

4.4.1　构型的联系117

4.4　构型的联系和测定117

4.4.2　构型的测定119

4.5.1 比旋光度的测量122

4.5　对映体组成的测定122

4.5.3　手性色谱法123

4.5.2　对映体过量123

4.5.4　核磁共振光谱（NMR）法124

4.6.1 生物催化反应的选择性125

4.6　生物催化的手性化学125

4.6.2　对映选择率E126

参考文献128

5.1.1　生物有机化学的发展129

5　生物有机化学与生物催化129

5.1 概述129

5.1.2　生物有机化学的主要研究方向及内容131

5.2　生物体内的有机化学132

5.2.1　生物有机化学中的立体效应133

5.2.2　生物体内发生的基本有机化学反应类型135

5.3.1　生物催化反应与有机化学合成137

5.3　生物催化的有机化学反应137

5.3.2　生物催化的水解反应138

5.3.3　生物催化的氧化还原反应140

5.3.4　生物催化的缩合反应141

5.3.5　生物催化的加成反应142

5.3.7　生物催化的胺化反应143

5.3.6　生物催化的卤化和脱卤反应143

5.3.9　生物催化的降解反应144

5.3.8　生物催化的酯化反应144

参考文献145

6.1.2　生物催化剂来源与多样性146

6　生物催化剂的来源与筛选146

6.1 概述146

6.1.1　生物催化剂的概念146

6.1.3　生物催化剂的寻找和发现149

6.2.1　常规生物催化剂筛选的一般策略150

6.2　微生物酶筛选的策略150

6.2.2　从极端微生物中筛选极端酶的策略156

6.2.3　未培养生物催化剂的发现策略158

6.3.1　从自然界发现产酶微生物159

6.3　微生物和酶的一般筛选方法159

6.3.2　生物催化剂的高效筛选163

6.4　优良菌种选育166

6.4.2　诱变选育167

6.4.1 自然选育167

6.5.1　从土壤和水样中提取DNA171

6.5　从生境中微生物基因组DNA筛选酶的方法171

6.5.2　土壤微生物DNA文库的构建172

参考文献173

7　生物催化剂的修饰与改造175

7.1　生物催化剂的化学修饰176

7.1.2　酶蛋白修饰的方法177

7.1.1　酶蛋白修饰的目的177

7.1.3　酶蛋白修饰的局限性180

7.2.1　生物催化剂的有理设计工具与方法181

7.2　生物催化剂的有理设计改造181

7.2.2　有理设计应用的成功例子183

7.3.1 酶的定向进化的产生及定义185

7.2.3　有理设计的局限性与展望185

7.3　生物催化剂的定向进化185

7.3.2　定向进化方法188

7.3.3　定向进化应用的成功例子192

7.3.4　定向进化的发展概况196

7.4 目的物的检验方法：筛选和选择197

7.4.1 筛选198

7.4.2　选择199

7.5.1　生物催化剂改造的研究概况200

7.5　生物催化剂改造的研究概况与展望200

7.5.3　生物催化剂改造的展望201

7.5.2　生物催化剂的组合改造201

参考文献203

8.1.1　对产酶微生物菌种的要求205

8　生物催化剂的发酵生产205

8.1　微生物产酶菌种205

8.1.2　常用的产酶微生物206

8.1.3　产酶菌种的保藏207

8.1.4　产酶菌种的退化208

8.2　产酶培养基209

8.2.1　微生物发酵与产酶原料210

8.2.2　培养基配制与灭菌213

8.3.2　产酶发酵方法218

8.3　种子培养与发酵产酶218

8.3.1　产酶发酵工艺流程218

8.3.3　种子扩大培养219

8.3.4　无菌操作的接种技术220

8.4.1　微生物的生长繁殖规律221

8.4　微生物生长与发酵产酶动力学221

8.4.2　发酵产酶的模式222

8.4.4　产酶动力学223

8.4.3　细胞生长动力学223

8.5.1　温度224

8.5　发酵条件对产酶的影响224

8.5.3　溶解氧（供氧）225

8.5.2　pH值225

8.5.6　湿度226

8.5.4　搅拌226

8.5.5　泡沫226

8.6.2　杂菌污染的原因及防止措施227

8.6　发酵染菌和防治227

8.6.1　杂菌污染的途径227

8.6.3　噬菌体的危害和防止措施228

8.7.2　商品酶的剂型229

8.7　工业用生物催化剂与酶制剂229

8.7.1　工业用生物催化剂的要求229

参考文献230

9　酶的纯化与表征231

9.1.3　蛋白质的测定232

9.1　酶或蛋白质的分析与检测232

9.1.1　纯度的标准232

9.1.2　酶活的测定232

9.1.4　蛋白质的化学分析234

9.2.1　分离纯化概述235

9.2　酶的分离和纯化235

9.2.2　酶的提取236

9.2.3　分离纯化方法240

9.2.4　结晶253

9.3.1　纯化过程中的稳定性254

9.2.5　选择性变性纯化254

9.3　酶的稳定性254

9.3.2　酶的保存255

9.3.3　酶的修饰对稳定性的作用256

9.4.2　预处理257

9.4　分离纯化过程设计策略257

9.4.1　材料的选择257

9.4.4　制定酶的纯化步骤258

9.4.3　酶性质的初步研究258

参考文献260

9.4.5　提取、分离和纯化方法评价260

10.1 引言262

10　非水相生物催化262

10.2.1　单一的水或缓冲溶液系统265

10.2　典型的生物催化介质系统265

10.2.3　水-有机溶剂两相系统266

10.2.2　水-有机溶剂单相系统266

10.2.4　含有表面活性剂的乳液或微乳液系统267

10.2.6　超临界流体系统268

10.2.5　微水有机溶剂单相系统268

10.2.7　离子液体介质系统269

10.3　非水溶剂的影响及其选择原则270

10.2.8　无溶剂或少溶剂反应系统270

10.3.2　非水溶剂对酶稳定性的影响271

10.3.1　非水溶剂对酶选择性的影响271

10.3.3　非水溶剂的选择原则272

10.4.1　酶的柔性与“必需水”273

10.4　水活度的影响及其控制方法273

10.4.2　水活度与酶的活性274

10.4.3　水活度缓冲体系275

10.5.1　无机盐类添加剂276

10.5　添加剂对非水相生物催化反应的影响276

10.5.4　表面活性剂277

10.5.2　有机助溶剂277

10.5.3　多醇类添加剂277

10.6.1　有机溶剂中酶的活力为何不如水相中高279

10.6　非水介质中酶的活化方法279

10.6.2　如何提高有机相酶的催化活力281

10.7.2　酶在有机溶剂中的稳定性283

10.7　非水相生物催化的主要特征283

10.7.1　酶在有机溶剂中的催化活性283

10.7.3　溶剂对酶选择性的调控作用284

10.7.4　非水相酶催化的其他特征285

10.8　非水相生物催化的典型反应286

10.8.1　酯合成反应287

10.8.2　酰胺化反应292

10.8.3　多肽合成反应293

10.8.4　氧化还原反应294

参考文献296

11.1.1 固定化生物催化剂的定义299

11　固定化生物催化剂299

11.1 固定化生物催化剂概述299

11.1.2 固定化生物催化剂的研究历史与发展300

11.1.3 固定化生物催化剂的优缺点301

11.2.1 固定化生物催化剂的制备原则302

11.2 固定化生物催化剂制备方法302

11.2.2　固定化方法303

11.2.3　各种固定化方法的优缺点比较310

11.3.1 固定化生物催化剂的特征参数311

11.3 固定化生物催化剂的性质311

11.3.3　固定化对生物催化剂稳定性的影响312

11.3.2　固定化后催化活性的变化312

11.3.4　固定化对生物催化反应动力学的影响314

11.4　评价固定化生物催化剂的指标及其测定317

11.4.3　固定化生物催化剂的半衰期318

11.4.4　单位产品的生物催化剂消耗318

11.4.2　偶联率及相对活力的测定318

11.5.2 固定化生物催化剂应用的几个例子319

11.5.1 固定化生物催化剂的应用319

11.5 固定化生物催化剂的应用319

11.6.1　共固定化技术321

11.6　固定化技术研究新进展321

11.6.2　酶的定向固定化技术322

11.6.3　交联酶晶体323

11.6.4　脂质体包埋325

参考文献326

12.1.1　生物催化反应器的基本概念327

12.1　生物催化反应器概述327

12　生物催化反应器327

12.1.3　生物反应器的分类328

12.1.2　生物反应器的特点328

12.1.4　生物反应器的研究内容和发展趋势330

12.2.1　生物反应器设计的生物学基础331

12.2　生物反应器工艺设计基础331

12.2.2　生物反应器中的混合与传热332

12.2.3　理想的生物反应器模型334

12.3.1　机械搅拌式生物反应器338

12.3　几种主要的生物反应器介绍338

12.3.2　鼓泡式生物反应器和气升式生物反应器347

12.3.4　厌氧生物反应器350

12.3.3　自吸式生物反应器350

12.3.5 固态发酵用生物反应器353

12.3.6　固定床、流化床生物反应器354

12.3.7　膜生物反应器356

12.4.1　生物反应器设计359

12.4　生物反应器的设计与放大359

12.4.2　生物反应器的放大368

参考文献376

13.1.1　L-氨基酸的主要用途381

13.1L-氨基酸的研究应用概况381

应用篇381

13　酶法制备L-氨基酸381

13.1.2　L-氨基酸的国内外研究进展382

13.2.2　L-苯丙氨酸的酶法制备路线383

13.2.1　L-苯丙氨酸的性质用途383

13.2　L-苯丙氨酸的酶法制备383

13.3.1　苯丙酮酸的制备方法384

13.3　苯丙酮酸转氨酶法制备L-苯丙氨酸384

13.3.2　转氨酶的产酶发酵工艺385

13.3.3　L-苯丙氨酸的分离提取工艺387

13.4.1　L-丙氨酸的性质与应用389

13.4　L-丙氨酸的酶法制备389

13.3.4　L-苯丙氨酸的分析检验方法和质量标准389

13.4.2　L-丙氨酸的酶法制备路线390

13.4.3　L-天冬氨酸酶法脱羧制备L-丙氨酸391

13.4.5 L-丙氨酸的产品质量标准和分析检验402

13.4.4　L-丙氨酸的分离提取工艺402

参考文献403

14.1.1　D-氨基酸的性质405

14.1　D-氨基酸概述405

14　酶法制备D-氨基酸405

14.1.2　D-氨基酸的应用407

14.2.1　酶催化拆分法411

14.2　D-氨基酸的制备方法及其进展411

14.2.2　酶法转化法413

14.3.1　海因酶简介415

14.3　海因酶法制备D-氨基酸415

14.4.1　D-苯丙氨酸的用途416

14.4　海因酶法制备D-苯丙氨酸416

14.3.2　海因酶法制备D-氨基酸的工艺路线416

14.4.2　前体化合物——苄基海因的制备工艺418

14.4.3　海因酶的发酵产酶工艺419

14.4.4　酶法转化工艺420

14.4.6　D-苯丙氨酸的分析检验和质量标准422

14.4.5　D-苯丙氨酸的分离提取工艺422

14.4.7　其他D-氨基酸的酶法制备工艺423

参考文献424

15.1.1　概述427

15.1 固定化细胞方法生产L-苹果酸427

15 固定化细胞方法生产L-苹果酸与L（＋）酒石酸427

15.1.3　产L-苹果酸的微生物及菌种选育431

15.1.2 固定化细胞方法生产L-苹果酸的技术路线431

15.1.4　产酶发酵工艺433

15.1.5 固定化细胞转化工艺435

15.1.6　L-苹果酸的提取和精制441

15.1.7　半成品化验和成品检验443

15.1.8　L-苹果酸的生理功能与用途446

15.2.1　概述449

15.2 固定化细胞方法生产L（＋）-酒石酸449

15.2.3　产L（十）-酒石酸的微生物及菌种选育452

15.2.2 固定化细胞生产L（＋）-酒石酸的技术路线452

15.2.4　产酶发酵工艺454

15.2.5 固定化细胞转化工艺456

15.2.6 L（＋）-酒石酸的提取459

15.2.7　半成品化验和成品检验460

15.2.8　L（＋）-酒石酸的用途462

参考文献463

16.1.1　2-芳基丙酸类非甾体抗炎药466

16.1　2-芳基丙酸概述466

16　生物催化法制备手性2-芳基丙酸466

16.1.2　酶法拆分工艺468

16.1.3　其他合成方法474

1 6.2.1 （R,S）-萘普生的非水相酶促酯化482

16.2　萘普生482

16.2.2 （R,S）-萘普生酯的选择性水解484

16.3　布洛芬487

16.3.1 （R,S）-布洛芬的非水相酶促酯化488

16.3.2 （R,S）-布洛芬酯的选择性水解489

16.4.1 （R,S）-酮洛芬的非水相酶促酯化492

16.4　酮洛芬492

16.4.2 （R,S）-酮洛芬酯的选择性水解494

16.5.2　舒洛芬497

16.5.1 氟比洛芬497

16.5　其他2-芳基丙酸497

参考文献498

1 7.1.2　L-肉碱的代谢、生理功能和毒理学503

17.1.1　L-肉碱简介503

17　酶法生产L-肉碱503

17.1　概述503

17.1.3　L-肉碱生产与技术的国内外发展情况504

17.2.1　酶法生产L-肉碱的技术路线509

17.2　酶法转化巴豆甜菜碱生产L-肉碱工艺509

17.2.3　产酶发酵工艺510

17.2.2　产L-肉碱水解酶的微生物及菌种选育510

17.2.4　酶转化工艺512

17.2.5　L-肉碱的提取和精制516

17.2.6 L-肉碱生产的半成品和成品的测定方法518

17.2.7　L-肉碱的质量标准和检验方法519

17.3.1　化学合成拆分方法制备L-肉碱520

17.3　L-肉碱的其他生产方法520

17.3.2　γ-丁基甜菜碱为前体的酶转化法522

17.3.3　直接发酵法生产L-肉碱525

17.4　L-肉碱的应用526

17.4.1　L-肉碱在食品工业中的应用527

17.4.2　L-肉碱在饲料工业中的应用528

17.4.3　L-肉碱在医药工业中的应用529

参考文献530

18.1.1 D-泛酸钙与D-泛醇简介533

18.1　概述533

18　微生物酶法拆分制备D-泛解酸内酯533

18.1.2 泛解酸内酯的拆分方法与国内外发展情况534

18.2.2　产D-泛解酸内酯水解酶的微生物及菌种选育539

18.2.1　酶法拆分的技术路线539

18.2　酶法拆分方法生产D-泛解酸内酯工艺539

18.2.3　产酶发酵工艺541

18.2.4　酶转化工艺543

18.2.5　D-泛解酸内酯的提取和精制548

18.2.6　酶法拆分的半成品化验和成品检验549

18.3.1　化学拆分方法制备D-泛解酸内酯552

18.3　D-泛酸的其他生产方法552

18.3.2　诱导结晶法生产D-泛酸钙553

18.3.3　直接发酵法生产D-泛酸钙554

18.4.1 D-泛解酸内酯生产D-泛酸钙及其用途555

18.4 D-泛解酸内酯的应用555

18.4.2　D-泛解酸内酯生产D-泛醇及其用途557

18.4.3　D-泛解酸内酯生产D-泛硫乙胺及其应用558

参考文献560

19.1.1　除虫菊酯的发现562

19.1　拟除虫菊酯简介562

19　酶法生产光学活性拟除虫菊酯562

19.1.2　拟除虫菊酯的发展563

19.1.3　光学活性拟除虫菊酯及研究进展565

19.2.1 拟除虫菊酸中间体的制备566

19.2　光学活性拟除虫菊酯中间体的生产566

19.2.2　手性拟除虫菊醇中间体的制备570

19.3.1　（S）-生物烯丙菊酯577

19.3　光学活性拟除虫菊酯简介577

19.3.3　溴氰菊酯578

19.3.2　生物炔丙菊酯578

19.3.4　氯氰菊酯579

19.3.5　氰戊菊酯580

19.4.1　棉田害虫581

19.4　光学活性拟除虫菊酯的应用581

19.3.6　三氟氯氰菊酯581

19.4.5　烟草害虫582

19.4.4　茶树害虫582

19.4.2　蔬菜害虫582

19.4.3　果树害虫582

19.4.10　白蚁583

19.4.9　卫生害虫583

19.4.6　水稻害虫583

19.4.7　其他农业害虫583

19.4.8　森林害虫583

参考文献584

19.4.12　贮粮害虫584

19.4.11　家畜害虫584

20.1　概述586

20　脂肪酶非水相催化生产短链脂肪酸酯586

20.1.2 国内外发展的情况587

20.1.1　短链脂肪酸酯及其特性587

20.1.3　非水相中脂肪酶催化短链脂肪酸酯合成的特点588

20.2.2　生产短链脂肪酸酯脂肪酶的微生物及菌种选育589

20.2.1 短链脂肪酸酯非水相酶法生产的技术路线589

20.2　非水相中脂肪酶催化短链脂肪酸酯的生产589

20.2.3　脂肪酶发酵生产工艺590

20.2.4　生物转化工艺592

20.2.6　短链脂肪酸酯产品的检验与指标595

20.2.5　短链脂肪酸酯的提取和溶剂回收595

20.4　短链脂肪酸酯的应用596

20.3　短链脂肪酸酯的其他生产方法596

参考文献597

21.1.2　手性环氧化物及邻二醇的合成599

21.1.1 重要的手性中间体——环氧化物及邻二醇599

21　酶法拆分手性环氧化物599

21.1　概述599

21.2.1　环氧水解酶的生理功能600

21.2　环氧水解酶概述600

21.2.2　环氧水解酶的催化机理601

21.2.3　环氧水解酶催化反应的区域选择性602

21.2.4　产环氧水解酶的微生物筛选603

21.2.5　微生物环氧水解酶的纯化及基因克隆表达605

21.2.6　微生物环氧水解酶的发酵生产606

21.3.2　环氧化物水解生物反应器607

21.3.1　催化剂的应用形式607

21.3　环氧水解酶转化工艺607

21.3.3　膜反应器转化609

21.3.4　环氧化物的生物水解611

21.4.2　生物催化合成法619

21.4.1　化学合成法619

21.4　手性环氧化物的其他生产方法619

21.4.3　含环氧乙烷环的消旋底物的拆分624

21.5.2 （R）-（—）-甲羟戊酸内酯的大规模合成625

21.5.1　（S）-布洛芬的合成625

21.5　环氧水解酶在手性药物合成中的应用实例625

21.5.3　（R）-硝苯洛尔合成626

参考文献627

21.5.4　吡咯类抗真菌剂D0870627

22.1.1　香草醛简介633

22.1　概述633

22　微生物转化法生产香草醛633

22.1.2　关于“生物香兰素”635

22.1.3　生物法生产香兰素方法与国内外研究概况636

22.1.4　二步法生物转化阿魏酸生成香草醛641

22.2.2　产酶微生物与产酶菌种选育644

22.2.1　技术路线644

22.2　黑曲霉转化阿魏酸生成香草酸644

22.2.3　产酶发酵工艺645

22.2.4　转化工艺648

22.3.1　技术路线649

22.3　朱红密孔菌转化香草酸生成香草醛的研究649

22.3.3　产酶发酵工艺650

22.3.2　产酶微生物与产酶菌种选育650

22.3.4　转化工艺652

22.4.2　香草醛的提取和精制654

22.4.1　香草酸的提取和精制654

22.4　生物转化香草酸和香草醛的提取和精制654

22.5.1 薄层色谱法（TLC）同时检测阿魏酸、香草酸和香草醛655

22.5　二步法生物转化的半成品化验和成品检验655

22.5.2　高效液相色谱法（HPLC）定量测定阿魏酸、香草酸、香草醛657

22.5.4　香草醛质量标准和检验方法658

22.5.3　硫代巴比妥酸（TBA）比色法定量测定香草醛658

22.6.1　化学合成方法生产香草醛659

22.6　香草醛的其他生产方法659

22.6.2　酶法生产香草醛660

22.6.3　植物提取与细胞培养生产香兰素661

22.7.1　香草醛是重要的化学合成原料662

22.7　香兰素的应用662

参考文献663

22.7.2　香草醛用于食品、饮料、香料、医药领域663