本书内容包括3部分:绪论、发酵工程基本实验和综合实验。绪论部分主要介绍发酵实验室的基本要求和设备,统计学方法的实验设计和数据处理。基本实验包括6部分:1.菌种选育,介绍了4类常用的菌种选育方法:物理诱变、化学诱变、原生质体融合和基因工程方法。2.培养基配制与灭菌,介绍了微生物对营养的要求及常用的营养成分,培养基配制方法和注意事项。3.摇瓶发酵,介绍了摇瓶发酵的基本操作,包括接种、移种、种子制备、发酵的单元操作技术。4. 发酵生化参数的检测,介绍了发酵过程常规的参数检测方法,如菌浓、基质、产物浓度的检测方法,同时还介绍了核酸、酶活、蛋白质等反应代谢的参数。5.仪器分析,介绍了用气相色谱仪、液相色谱仪等检测代谢中间物的原理与方法。6.过程工程参数检测,主要是介绍反应器中KLa、搅拌转速、氧传递速率的检测方法。综合实验是在基本实验基础上的提高,实验既有发酵全过程的训练如培养、参数检测、过程动力学分析的组合,也有内容的拓展,如酶反应、动物细胞培养、代谢物检测等。
本书是国家精品资源共享课“发酵工程”的配套实验教材。第1版自2009年出版以来,得到兄弟院校的充分认可。实验教材以有氧微生物培养和发酵过程代谢参数检测为特色,与轻工、食品等专业的发酵工程实验教材起到了互补的作用。
本书修订保持了第1版的特色,内容包括绪论、发酵工程基本技能实验和综合实验三个部分。绪论主要介绍发酵工程实验的特点、实验基本步骤和常用设备;基本技能实验包括产品发酵工艺实验和参数测定实验,选择的实验对象都是一些典型的产品,内容涉及菌种改造、培养基配制与灭菌、摇瓶发酵、发酵生化参数的测定、色谱分析和过程工程参数测定;综合实验涉及传统微生物、重组微生物和动物细胞的培养,是在基本技能实验基础上的提高,既有发酵全过程的训练,如微生物培养、参数检测、过程动力学分析的组合,也有内容的拓展,如酶反应、动物细胞培养等。
所有实验都是由教师多年的科研积累转化而来,具有实用性和指导性。目的是培养学生的动手能力、实验设计能力、科学思维能力和创新能力。从第1版出版至今的8年时间里,发酵工程技术有了很大进步,教师的科研广度和深度也有提高,因此教材也要与时俱进。我们在第1版的基础上,根据近年发酵工程实验课程教学内容的调整和改革,对实验内容进行适当删减与调整,精简部分生化参数测定实验,增加细胞代谢物检测分析实验(花强、赵晨)。
在具体实验撰写方面,我们将实验原理部分作为链接,读者可以去配套数字课程网站自学,纸质教材内容精炼为实验方法和操作步骤,使操作者对方法和操作步骤一目了然。同时,我们拍摄和制作了相关实验视频,便于带教老师的指导和学生的预习。实验视频既有培养基的配制、接种操作、摇瓶发酵、抗生素效价测定等基本技能操作(高淑红、李友元、彭钰柯),也包括SL发酵罐操作(庄英萍、刘玉伟),15L发酵罐灭菌等综合性操作视频。感谢华东理工大学发酵工程实验教学中心、国家生化工程技术研究中心、生物反应器工程国家重点实验室对视频拍摄工作的支持。
不同学校可以根据各自的实验条件和要求选做书中部分实验,研究生和科技人员在课题研究中也可应用书中方法来检测许多代谢参数。衷心希望使用教材的师生对我们提出宝贵意见、建议和要求,使我们的教材更好地为教学服务。
绪论
一、发酵工程实验的特点
二、发酵工程实验室的特点与要求
三、发酵工程实验设计(方案)的基本 步骤
四、发酵工程实验常用的设备
第一部分 基本技能实验
第一章 菌种改造
实验一 菌种的分离纯化
实验二 紫外线诱变
实验三 微波诱变
实验四 亚硝基胍诱变
实验五 噬菌体的分离和测定
实验六 抗噬菌体菌种选育
实验七 氨基酸抗反馈调节突变株的选育
实验八 大肠杆菌营养缺陷型的筛选
实验九 原生质体制备及再生
实验十 原生质体融合
实验十一 基因组改组技术筛选蛋白酶高产菌株
实验十二 基因组DNA的提取
实验十三 煮沸法快速提取质粒DNA
实验十四 碱裂解法抽提质粒DNA与鉴定
实验十五 DNA的限制性内切酶消化
实验十六 琼脂糖电泳检测DNA
实验十七 PCR技术扩增枯草杆菌deoD基因
实验十八 重组T质粒的构建
实验十九 感受态的制备和转化
实验二十 重组质粒的鉴定——菌落 PCR
第二章 培养基配制与灭菌
实验二十一 培养基的配制
实验二十二 高压灭菌锅的使用
第三章 摇瓶发酵
实验二十三 接种工具的认识与灭菌
实验二十四 接种和移种
实验二十五 枯草芽孢杆菌生产腺苷
实验二十六 重组大肠杆菌羧肽酶的表达
实验二十七 洛伐他汀发酵
实验二十八 林可霉素发酵
实验二十九 四环素类抗生素定向发酵
实验三十 β-半乳糖苷酶生成的调节
实验三十一 芽孢杆菌发酵产碱性蛋白酶
第四章 发酵生化参数的测定
实验三十二 比浊法测定发酵液中大肠杆菌浓度
实验三十三 测定菌体干重
实验三十四 紫外分光光度法定量测定细胞总核酸
实验三十五 红霉素效价的化学法测定(一)
实验三十六 红霉素效价的化学法测定(二)
实验三十七 红霉素生物效价的测定
实验三十八 二剂量法测定林可霉素生物效价
实验三十九 利福霉素化学效价的测定
实验四十 柠檬酸含量测定(一)
实验四十一 柠檬酸含量测定(二)
实验四十二 衣康酸含量测定
实验四十三 丙酮酸含量测定
实验四十四 SBA-40C型生物传感分析仪测定谷氨酸和谷氨酰胺
实验四十五 华勃氏呼吸仪测定谷氨酸的含量
实验四十六 双缩脲法测定蛋白质含量
实验四十七 Folin-酚法测定蛋白质浓度
实验四十八 考弓斯亮蓝法测定蛋白质浓度
实验四十九 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)检测蛋白质表达和测定蛋白质相对分子质量
实验五十 发酵液中糖含量的测定
实验五十一 DNS法测定还原糖浓度
实验五十二 酶试剂盒法测定葡萄糖含量
实验五十三 SBA-40型谷氨酸(乳酸)-葡萄糖双功能分析仪测定葡萄糖含量
实验五十四 发酵液氮含量的测定
实验五十五 靛酚蓝法测定铵离子
实验五十六 钼酸铵法测定无机磷
实验五十七 还原法测定无机磷
实验五十八 钼钒法测定无机磷
实验五十九 无细胞抽提液的制备
实验六十 葡糖激酶活力测定
实验六十一 磷酸果糖激酶活力测定
实验六十二 异柠檬酸脱氢酶活力 测定
实验六十三 6-磷酸葡糖脱氢酶活力测定
实验六十四 丙酮酸激酶活力测定
实验六十五 柠檬酸合成酶活力测定
实验六十六 碱性磷酸酶活力测定
实验六十七 脂肪酶活力测定
实验六十八 碱性蛋白酶活力测定
实验六十九 酰基激酶活力测定
实验七十 酰基CoA合成酶活力测定
第五章 色谱分析在发酵工程中的应用
实验七十一 反相HPLC双检测器法同时测定发酵液中的有机酸与葡萄糖
实验七十二 AQC柱前衍生高效液相色谱法测定发酵液中21种氨
……
第二部分 综合实验