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出版者:化学工业出版社

作者:吴国峰

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:2006-8

价格:29.50元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502589301

丛书系列:

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工业发酵分析：一部透视生物制造前沿的深度探索 在日新月异的生物技术浪潮中，工业发酵作为一种古老而又充满活力的生产方式，正以前所未有的深度和广度渗透于国民经济的各个领域。从我们日常饮用的酸奶、啤酒，到关乎国计民生的抗生素、酶制剂，再到未来新能源和新材料的关键突破，发酵过程的优化与控制始终是实现高效、稳定、经济生产的核心。然而，发酵过程的复杂性、多变性以及其固有的生物学特性，使得对其进行精确的分析和深入的理解成为一项艰巨的挑战。 本书，《工业发酵分析》，正是为应对这一挑战而生。它并非一本枯燥乏味的技术手册，而是一次对现代工业发酵领域最前沿分析技术的系统性梳理与深度解读。本书致力于揭示隐藏在发酵罐内纷繁复杂的生物化学反应背后的规律，探寻那些能够指导我们优化工艺、提升产量、确保产品质量的关键指标。我们旨在为读者构建一个清晰的分析框架，从宏观的发酵过程控制，到微观的代谢通路调控，再到分子层面的基因表达分析，全方位、多角度地解析工业发酵的奥秘。 精析发酵过程：从感官到仪器的全面解析 工业发酵的分析，绝非仅仅依赖于实验室的精密仪器。它是一个从感官判断到仪器量化的完整体系。本书将首先带领读者回归发酵生产最基础的环节。我们将探讨如何通过感官评价，如观察发酵液的颜色、粘度、泡沫情况，嗅闻发酵过程中产生的气味，甚至通过简单的触摸来初步判断发酵的进展和是否存在异常。这些看似原始的方法，在经验丰富的发酵工程师手中，往往能提供宝贵的第一手信息，并为后续的仪器分析指明方向。 然而，感官分析终究有其局限性。本书的重点将落在定量分析技术的应用上。我们将深入剖析一系列在工业发酵中不可或缺的分析手段。 物化参数的监测与控制： 温度、pH、溶解氧（DO）、二氧化碳分压（pCO2）、搅拌速率、通气量等是发酵过程中最基本的物化参数。本书将详细介绍这些参数的测量原理、常用仪器（如温度计、pH计、溶解氧电极、气体分析仪等）的选择、校准与维护，以及它们如何直接影响微生物的生长、代谢和产物的形成。我们将探讨如何通过在线监测技术，实现这些参数的实时反馈与精确调控，从而维持发酵环境的最优状态。 营养成分的分析： 微生物的生长和产物合成离不开充足而适宜的营养。本书将详细介绍如何分析发酵培养基中的关键营养物质，如糖源（葡萄糖、蔗糖、乳糖等）、氮源（氨基酸、蛋白胨、酵母提取物等）、维生素、矿物质等。我们将讨论各种分析方法，包括但不限于高效液相色谱法（HPLC）用于糖类和氨基酸的测定，凯氏定氮法用于总氮的测定，以及各种比色法和原子吸收光谱法用于特定维生素和矿物质的含量分析。这些分析将帮助我们了解底物的消耗速率，为补料策略的制定提供科学依据。 代谢产物的测定： 发酵的最终目标在于获得目标产物，如有机酸、醇类、氨基酸、抗生素、酶、维生素等。本书将系统介绍各种高效、高选择性的产物测定方法。 色谱技术： HPLC、气相色谱法（GC）、离子色谱法（IC）等在产物分离和定量分析中扮演着至关重要的角色。我们将详细讲解不同色谱技术在分离不同类型产物时的原理、柱选择、流动相配置以及检测器（如示差折光检测器、紫外-可见检测器、质谱检测器等）的应用。 光谱技术： 紫外-可见分光光度法（UV-Vis）、荧光分光光度法、近红外光谱法（NIR）等，可以用于某些具有特定发色团或荧光性质产物的快速定量分析。 酶联免疫吸附测定（ELISA）： 对于结构复杂、难以用传统方法直接测定的产物，如某些蛋白类抗体或诊断试剂，ELISA提供了一种高特异性和高灵敏度的分析途径。 生物传感器技术： 随着技术的进步，生物传感器正逐渐应用于发酵过程中关键代谢物的实时在线监测，为过程控制带来革命性的提升。 细胞学分析： 对于生产目标产物的是微生物本身（如酵母、益生菌）或细胞培养产物（如抗体），细胞学分析同样至关重要。本书将涵盖： 细胞计数与活率测定： 使用血细胞计数板、流式细胞仪、显微计数法等技术，精确统计微生物数量，并通过台盼蓝染色法、碘化丙啶（PI）染色法等评估细胞活率。 细胞形态学观察： 利用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等，观察细胞的生长状态、是否存在形态异常，为判断发酵状况提供直观证据。 生物量测定： 通过干重法、比浊法等，间接或直接地评估微生物的生物量，作为发酵过程的另一重要指标。 深入微生物机理：代谢流与基因表达的揭示 如果说物化参数和产物分析是“看”到发酵的结果，那么对发酵机理的深入理解则是“理解”发酵为何如此。本书将超越简单的参数监测，带领读者探索微生物内部的精妙运作。 代谢组学分析（Metabolomics）： 这是一个快速发展的领域，旨在一次性、高通量地分析细胞内所有代谢产物的变化。本书将介绍气相色谱-质谱联用（GC-MS）、液相色谱-质谱联用（LC-MS）等代谢组学平台，以及如何利用这些技术来识别关键的代谢通路，发现潜在的代谢调控点，并理解微生物如何响应环境变化而调整其代谢策略。 转录组学分析（Transcriptomics）： 微生物的基因表达水平直接决定了其合成特定产物的能力。本书将探讨基因芯片（Microarray）和高通量测序（Next-generation sequencing, NGS），特别是RNA测序（RNA-Seq），如何用于全基因组范围内的基因表达水平分析。通过分析在不同发酵阶段或不同培养条件下，哪些基因的表达发生变化，我们可以深入了解基因调控网络，并为基因工程改造提供依据。 同位素稳态分析（Isotope Labeling）： 结合同位素标记的底物（如13C标记的葡萄糖），再配合GC-MS或LC-MS，可以实现对代谢流的定量追踪。本书将介绍如何通过分析标记产物中同位素的分布，来精确地量化各个代谢通路的流量，从而揭示微生物能量和物质转化的真实路径。 智能化分析与未来展望 面对海量的数据和日益复杂的过程，自动化与智能化分析已成为工业发酵发展的重要趋势。 过程分析技术（Process Analytical Technology, PAT）： PAT强调在生产过程中实时、在线地获取和分析过程数据，并基于这些数据对过程进行控制。本书将介绍近红外（NIR）、拉曼光谱（Raman）、超声波等在线分析技术在发酵过程中的应用，以及如何与先进过程控制（APC）算法相结合，实现智能化的发酵过程管理。 大数据与人工智能（AI）： 发酵过程中产生的数据量巨大，如何从中挖掘有价值的信息？本书将探讨机器学习（Machine Learning）、深度学习（Deep Learning）等AI技术在发酵数据分析中的潜力，包括模型预测、异常检测、工艺优化等。我们将展望AI如何赋能发酵工程师，实现更精准、更高效的决策。 本书的价值与读者群体 《工业发酵分析》并非仅限于理论探讨，而是紧密结合工业实践。书中将穿插大量的案例研究，展示各种分析技术在实际工业发酵生产（如抗生素发酵、酶制剂生产、氨基酸发酵、生物基化学品制造等）中的成功应用。我们将分析这些案例如何通过精准的分析，成功解决了生产中的瓶颈问题，实现了产量和质量的双重提升。 本书的读者群体将非常广泛，包括但不限于： 发酵工程师和工艺开发人员： 帮助他们掌握最前沿的分析工具，优化现有工艺，开发新型发酵产品。 生物技术、食品科学、制药工程等专业的学生和研究人员： 为他们提供系统性的知识体系，理解发酵过程的科学原理和分析方法。 企业管理者和决策者： 帮助他们理解技术趋势，为投资和战略规划提供科学依据。 对生物制造和可持续发展感兴趣的读者： 了解现代工业发酵如何成为推动绿色经济和循环经济的重要力量。 《工业发酵分析》是一次深入的发酵世界之旅。我们诚邀您一同探索，拨开迷雾，掌握分析的钥匙，解锁生物制造的无限可能。

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**评价四：** 这本书的特色在于其极强的跨学科融合能力。它巧妙地将微生物生长动力学、流体力学和先进信号处理技术整合在一起，构建了一个全面的质量控制框架。我特别喜欢其中关于“数据可视化叙事”的部分，作者强调，好的分析报告不只是罗列数字，更应该是一个引人入胜的故事，告诉管理者问题的来龙去脉和解决的路径。书中提供的图表案例，都是从实际生产线上截取的真实数据，这些图表结构复杂却逻辑清晰，展示了如何通过多变量协同分析来识别隐藏的耦合效应。对于那些希望将自己的分析报告提升到战略决策层面的专业人士来说，这本书的价值无法估量。它提供了一种全新的思维工具，让分析工作从一个辅助性的技术支持部门，转变为驱动技术创新的核心引擎。

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**评价一：** 这本书的视角真是令人耳目一新，它并没有像市面上那些技术手册那样堆砌晦涩的公式和图表，而是着重于讲述整个分析流程背后的逻辑和哲学思考。作者似乎花了大量精力去梳理那些看似零散的实验数据，试图从中提炼出一种普适性的分析框架。我特别欣赏其中对于“不确定性”的探讨，他并没有试图将所有变量都框死在模型里，而是坦诚地指出，在复杂的生物体系中，预判和修正才是常态。读完后，我感觉自己对传统的数据解读方式有了一种更深层次的反思，不再满足于简单的合格或不合格的判断，而是开始探究数据波动背后的生物学意义。特别是关于如何构建一个既能体现精细操作，又不失宏观洞察力的评估体系，书中给出的案例非常具有启发性。它更像是一部高级方法论的指南，而不是一本操作说明书，对于那些渴望从数据中挖掘更深层价值的研究人员来说，绝对是案头的必备之作。

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**评价三：** 我不得不说，这本书的理论深度远超我的预期。它没有停留在对常见指标的描述上，而是深入挖掘了影响分析准确性的底层物理化学基础。例如，在讨论在线监测技术时，作者没有简单罗列传感器类型，而是花了足足三章的篇幅来解析不同介质对电化学信号的干扰机制，这对于需要进行高精度测量的工程师来说，简直是及时雨。书中对复杂系统建模的章节，更是展现了作者扎实的数理功底，它清晰地阐述了为什么一个完美的数学模型在实际应用中会失效，以及如何通过迭代和降维来适应真实生产环境的动态变化。这本书的阅读体验是“慢热”型的，第一次读可能觉得有些吃力，但每当你在实际工作中遇到瓶颈时，回头翻阅其中的某个小节，总能找到被忽略的关键线索。它真正体现了“知其所以然”的学术精神，而不是浮于表面的“知其所以然”。

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**评价五：** 这本书的语言风格非常个人化，带着一种资深专家的自信和略微的“老派”做派，行文间充满了对当前行业现状的批判性思考。它挑战了许多被奉为圭臬的“标准操作”，认为很多所谓的“标准”是历史遗留下的妥协产物，而非最优解。书中大量的篇幅集中在“故障诊断与溯源”上，作者提供了一套极具条理性的排查清单，从培养基的微量杂质到反应釜的搅拌死角，每一个环节都被细致地剖析了一遍。这种详尽到近乎苛刻的分析方法，让人在合上书本后，对自己的实验环境产生一种前所未有的警惕感。它教导读者，最可靠的分析，是建立在对所有潜在系统误差的全面预判之上的，而不是依赖于一次完美的开局。这是一本能让你重新审视自己工作习惯的“清醒剂”。

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**评价二：** 这本书的装帧和排版简直是一场视觉的灾难，厚重的纸张和略显陈旧的字体，让它看起来像是一本几十年前的旧教材，但内容上的颠覆性却与它的外表形成了强烈的反差。我原以为会是枯燥的流程介绍，结果却发现它暗藏着许多业内资深人士才可能掌握的“潜规则”和“经验之谈”。作者毫不避讳地揭示了标准操作程序（SOP）在实际应用中常常遇到的那些令人抓狂的“灰色地带”——比如如何处理批次间的微小差异，或者如何通过非标准化的指标来提前预警潜在的发酵失控风险。书中关于过程控制的章节，用了很多生动的比喻来解释复杂的反馈回路，这种讲述方式使得那些原本需要反复查阅专业文献才能理解的概念，变得异常清晰易懂。它不是教你怎么做实验，而是教你怎么像一个经验丰富的老技师那样去“感觉”和“判断”你的发酵罐里正在发生什么。

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