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生物反応プロセスシステムハンドブック

コードNO0068
発 刊1985年4月25日
編集委員
遠藤 勲理化学研究所 化学工学研究室 主任研究員
坂口 健二三菱化成工業(株)生命科学研究所 微生物化学研究室 主任研究員
古崎 新太郎東京大学 工学部 教授
安田 武夫味の素(株)中央研究所生産技術研究所 次長
価 格本体35,000円+税
体 裁A4判上製横2段組 720頁
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革新的に展開される生物機能とそれを工業的に応用するプロセスシステムについて、その全貌を明らかにしたバイオテクノロジー・ハンドブック!

主要構成

第1篇 生体触媒
第2篇 生物反応装置
第3篇 生物反応操作
第4篇 分離・精製・抽出プロセスシステム
第5篇 異種プロセスへの応用とハイブリダイゼーション

【発刊のことば】

 本書は、近年革新的に展開される生物機能とそれを工業的に応用するプロセスシステムについて、その全貌を明らかにした本邦初のバイオテクノロジー・ハンドブックである。 また本書は、生物系および化学工学系の気鋭の研究者の熱意と協力により初めて実現したものであり、生物反応操作の実践的な技術指針を目指している。
 上記目的を達成するため、本書は次の5篇により構成されている。
第1篇 生体触媒
第2篇 生物反応装置
第3篇 生物反応操作
第4篇 分離・精製・抽出プロセスシステム
第5篇 異種プロセスへの応用とハイブリダイゼーション
 第1篇では、生物反応操作の主体である酵素、公知工業有用微生物、異常環境微生物など各種生体触媒について、それらの基本的な性質・データを解説する。
 第2篇では、各種バイオリアクター、発酵装置、廃棄物処理装置、動・植物組織細胞用大量培養装置の実際例を解説する。 さらに、開発されつつある2、3の新しい生物反応装置についても紹介する。
 第3篇では、生物反応操作に必要な計測制御、殺菌操作、反応操作および反応システムの評価について、エンジニアリングの視点から解説する。
 第4篇では、生理活性物質、遺伝情報物質、アミノ酸およびペプタイドなど特定物質の分離・精製・抽出を中心とする新しいダウンフロープロセスを紹介する。
 第5篇では、生物機能を各種工業プロセスへ応用する際の可能性と実用化技術を紹介する。
 本書発刊にあたって、上記内容が今日の化学プロセスを初め広汎な諸分野に示唆するところ大いなることを確信し、各位のご叱正を切望する次第である。

遠藤 勲/坂口 健二/古崎 新太郎/安田 武夫

内容目次

第1篇 生体触媒

第1章 酵素

第1節 一般酵素<土佐 哲也>
  1. 酵素発見の歴史
  2. 酵素の種類と分類
  3. 酵素の生産
    3.1 酵素の給源
    3.2 微生物のスクリーニングと酵素の生産
  4. 酵素の分離・精製
    4.1 抽出方法
    4.2 分別・濃縮方法
    4.3 クロマトグラフィ
  5. 酵素の構造と補酵素
    5.1 一次および高次構造
    5.2 アポ酵素とホロ酵素
  6. 酵素の活性
  7. 酵素の性質
    7.1 安定性
    7.2 基質特異性
第2節 シンザイム(人工酵素)<土田 英俊>
  1. シンザイムの意義
  2. 精密合成と反応触媒
  3. シンザイムの設計(Synzyme design)
    3.1 分子認識
    3.2 電子伝達系
  4. シンザイム利用工業の確立
第3節 酵素の人工デザイン<坂口 健二>
  1. 総論
    1.1 化学工業から生化学工業へ
    1.2 遺伝子工学の援用
    1.3 合成DNA技術の発達
  2. 天然界から望ましい性質の酵素の発見
    2.1 好熱性酵素
    2.2 耐圧性酵素
    2.3 耐塩性・好塩性酵素
  3. まとめ

第2章 公知工業有用微生物

第1節 バクテリア<高山 健一郎>
  1. バクテリアとは
  2. バクテリアの分類
  3. 主な工業用バクテリア
    3.1 コリネ型細菌
    3.2 有胞子細菌
    3.3 乳酸菌群
    3.4 グラム陽性球菌
    3.5 通性嫌気性、グラム陰性桿菌
    3.6 グラム陰性の好気性細菌
    3.7 C1バクテリア
    3.8 古細菌
    3.9 独立栄養細菌
    3.10 その他の細菌
  4. 主な生産物と使用細菌
    4.1 直接発酵法によるアミノ酸および核酸関連物質生産細菌
    4.2 直接発酵法による発酵生産物とその生産細菌(アミノ酸、核酸発酵を除く)
    4.3 酵素的製造法による生産物と使用細菌
  5. バクテリアの保存
第2節 酵母・カビ<大西 博>
  1. 工業有用酵母の分類と菌学的諸性質
  2. 酵母の代謝と発酵生産物
    2.1 栄養と生育
    2.2 酵母の代謝
    2.3 発酵生産物
  3. 工業有用カビの分類と菌学的諸性質
  4. 醸造用麹菌の実用的な諸性質
第3節 放線菌<清野 昭雄>
  1. はじめに―放線菌とは?
  2. 有用放線菌の属の特徴
    2.1 有用放線菌の形態
    2.2 有用放線菌の菌体成分による属の分類
    2.3 生理・生化学性状
  3. 有用放線菌の分離と培養
  4. 放線菌の保存菌種をどこから入手できるか
第4節 大腸菌以外の遺伝子工学<坂口 健二>
  1. 遺伝子工学の新技術の開発
    1.1 大腸菌以外の微生物の宿主ベクター系
    1.2 酵母・カビの宿主ベクター系
    1.3 植物の育種改良
    1.4 抗生物質生産微生物の遺伝子工学系
    1.5 鉱業・油井・油母貢岩・オイルサンド関係
  2. 細胞融合の新技術の開発
  3. 特色ある原種植物・原種微生物・動物の自然界からの探索とその保存

第3章 異常環境微生物

第1節 好アルカリ性微生物<堀越 弘毅/北田 牧夫>
  1. 好アルカリ性微生物の分離と分布
  2. 好アルカリ性細菌の生産する酵素
    2.1 プロテアーゼ
    2.2 アルカリアミラーゼ
    2.3 β-1、3グルカナーゼ
    2.4 セルラーゼ
    2.5 ポリアミンオキシダーゼ
  3. 好アルカリ性細菌のエネルギー代謝
    3.1 能動輸送
    3.2 ATP合成
  4. 遺伝子操作への応用
第2節 好熱菌<大島 泰郎>
  1. 好熱菌研究小史
  2. 好熱菌の単離
  3. 好熱菌の酵素
  4. 好熱菌の遺伝生化学的研究
  5. 生体膜

第4章 微生物生態系

第1節 廃液処理<中村 和憲/三上 栄一>
  1. 生物処理の概要
  2. 活性汚泥法の概略
  3. 操作因子と反応速度
    3.1 操作因子
    3.2 反応速度
  4. 完全混合型連続処理装置における物質収支と運転条件の決定
第2節 土壌と土壌微生物<和田 秀徳>
  1. 土壌
    1.1 土壌構成物質
    1.2 土壌集合体、土壌構造
    1.3 土壌断面形態、土壌の種類
    1.4 土壌の地理的分布
  2. 土壌微生物
    2.1 土壌微生物と基質利用の難易
    2.2 微生物遷移
    2.3 土壌微生物の分布状況
    2.4 微生物の微小生息部位
    2.5 土壌微生物の制御技術
第3節 反芻胃内微生物<湊 一>
  1. 反芻胃内発酵とは
  2. 反芻胃内の微生物
    2.1 反芻胃内の細菌
    2.2 反芻胃内のプロトゾア
  3. 反芻胃内発酵の生態的機作
  4. 反芻胃内での微生物の分布
    4.1 反芻胃内での細菌の存在様式
    4.2 反芻胃内でのプロトゾアの分布
  5. 反芻胃内発酵系のモデル化
    5.1 収支決算モデル
    5.2 動的モデル
第4節 腸内細菌叢<辨野 義己/光岡 知足>
  1. はじめに
  2. 腸内細菌叢の形成
  3. 母乳栄養児と人工栄養児の腸内細菌叢
  4. 成人の腸内細菌叢の構成
    4.1 健康成人の消化管各部位の細菌叢
    4.2 腸内細菌叢の個人差および年齢差
    4.3 成人の腸内細菌叢の菌種構成
  5. 腸内細菌叢と宿主の関係

第5章 動物細胞

第1節 無血清培地<村上 浩紀>
  1. 成長因子類添加無血清培地
  2. 無血清培地
  3. 無血清培地の作製法
    3.1 基本合成培地
    3.2 成長因子類
    3.3 細胞接着伸展因子
第2節 有用動物細胞株<小山 秀機>
  1. はじめに
  2. ヒト由来株
  3. サル由来株
  4. マウス由来株
  5. ラット由来株
  6. ハムスター由来株

第6章 植物細胞

第1節 植物細胞培養<桜井 成>
  1. はじめに
  2. 植物細胞培養系とその利用
  3. 培養技術
    3.1 培地
    3.2 培養条件
  4. 増殖と分化
    4.1 植物ホルモンの作用
    4.2 内生植物ホルモン
  5. 培養細胞の選抜
    5.1 コビキノン-10の高生産能を有するタバコ培養細胞の選抜
    5.2 ニンジン培養細胞におけるアントシアニン合成細胞の選抜
第2節 植物培養細胞による物質生産<萩森 学>
  1. 植物の有用成分
  2. 培養細胞による物質生産
  3. 高含量株の選抜
  4. 器官分化株による物質生産
  5. 植物培養細胞による物質変換
    おわりに

第2篇 生物反応装置

第1章 バイオリアクター

第1節 撹拌槽<片岡 広>
  1. 撹拌動力
    1.1 撹拌槽の形式
    1.2 培養液の粘度
    1.3 撹拌動力
  2. 酸素供給特性
  3. 撹拌槽の伝熱特性
    3.1 ニュートン流体
    3.2 非ニュートン流体
第2節 非水系バイオリアクター<山根 恒夫>
  1. 緒言
  2. 非水系バイオリアクターの分類
  3. 充填層型非水系バイオリアクター
  4. 微孔性薄膜型バイオリアクター
  5. 結言
第3節 固定化酵素<中村 厚三>
  1. 固定化法
    1.1 担体結合法
    1.2 包括法
    1.3 架橋法
    1.4 複合法
    1.5 トピックス
  2. 固定化酵素の速度論
    2.1 固定化の速度論
    2.2 固定化酵素反応の速度論
  3. 固定化酵素の性質
    3.1 活性
    3.2 反応の至適条件
    3.3 安定性
    3.4 機械的強度
第4節 固定化微生物<田中 渥男>
  1. はじめに
  2. 歴史的な展望
  3. 固定化植物細胞利用のメリット
    3.1 細胞の遅い成長
    3.2 化学的および物理的環境調節のしやすさ
    3.3 細胞外へ放出された二次代謝産物の分離のしやすさ
  4. 植物細胞の固定化法
  5. 固定化植物細胞による有用物質の生産
    5.1 固定化ジギタリス細胞によるβ-メチルジゴキシンの生産
    5.2 固定化ケシ細胞によるコデインの生産
  6. おわりに

第2章 発酵装置

第1節 酵母の生産<石川 尊>
  1. パン酵母の製造について
  2. 計測と制御
  3. 発酵装置
    3.1 Vogelbush発酵槽
    3.2 Frings Aerator
    3.3 その他の発酵槽
第2節 SCPの生産<宰田 豊安>
  1. SCP生産の概要
  2. SCPの生産プロセス
  3. 発酵装置
    3.1 イントロダクション
    3.2 亜硫酸パルプ廃液酵母の発酵装置
    3.3 n-パラフィンSCPの発酵装置
    3.4 アルコールSCPの発酵装置
    3.5 その他のSCP発酵装置
  4. おわりに
第3節 エタノールの生産<八木 佳明>
  1. まえがき
  2. エタノール生成経路
  3. 槽型発酵槽
    3.1 滅菌、無菌性
    3.2 温度制御
    3.3 通気・撹拌
  4. 種々の発酵方式
    4.1 基質濃度の向上
    4.2 菌体濃度の向上
    4.3 生産物阻害の軽減
  5. むすび
第4節 アミノ酸の生産<安田 武夫>
  1. アミノ酸発酵の特質
  2. 発酵によるアミノ酸の生産
    2.1 発酵槽
    2.2 付帯装置
    2.3 通気撹拌の重要性
  3. 酵素によるアミノ酸の生産

第3章 新しい生物反応装置

第1節 固定化酵母を用いるエタノール生産装置<古崎 新太郎>
  1. 膜型固定化酵母反応器
  2. 流動層型反応器
  3. その他の反応装置
    3.1 固定層型反応器の改良
    3.2 横型固定層
    3.3 ロータリー型反応器
第2節 多孔質管型バイオリアクター<遠藤 勲>
  1. 装置の構成
  2. アルコール発酵への応用例
  3. 動物細胞培養への応用
第3節 新しいバイオリアクターの設計<野田 秀夫>
  1. はじめに
  2. ドラフトチューブと多孔板を有する多段式培養槽
  3. F型バイオリアクターの概要
  4. エタノール生産プラントへの道
  5. おわりに

第4章 廃棄物処理装置

第1節 メタン発酵(1)―汚泥の処理<前田 満雄>
  1. 下水汚泥処理の現状
  2. メタン発酵技術
    2.1 投入汚泥性状、有機物負荷
    2.2 pH、アルカリ度、有機酸
    2.3 温度
  3. メタンガスの有効利用
  4. 今後の課題
    4.1 メタン菌の生理特性
    4.2 投入汚泥の前処理
    4.3 槽内微生物の高濃度培養および最適培養条件
第2節 メタン発酵(2)―家畜排泄物の処理<羽賀 清典>
  1. 家畜排泄物の性質
    1.1 家畜排泄物を取り巻く状況
    1.2 家畜排泄物の量と成分
  2. 発酵条件
    2.1 発酵温度
    2.2 投入有機物負荷
    2.3 投入物のTS濃度
    2.4 投入物のC/N比
    2.5 撹拌
    2.6 種培養
    2.7 発酵阻害物質の混入
  3. 発酵生産物の性質
    3.1 メタンガス
    3.2 液状きゅう肥(発酵処理液)
  4. 発酵装置の実際例
    4.1 農家における事例
    4.2 試験研究から普及へ
第3節 メタン発酵(3)―バイオマスのメタン発酵処理<竹井 尚弘/土井 享>
  1. 概説
    1.1 メタン発酵のメカニズム
    1.2 各相の最適環境条件
    1.3 バイオマスのメタン発酵処理
  2. プロセスフロー
    2.1 プロセスシステム
    2.2 メタン発酵槽の種類
  3. 食品工場廃液への適用例
    3.1 設備概要
    3.2 維持管理
    3.3 運転実績
  4. 今後の課題と展望
    4.1 発酵槽内菌体の高濃度化
    4.2 低温メタン発酵の利用
    4.3 発生ガスの完全利用
    4.4 反応メカニズムの解明とセンサーの開発
    4.5 海洋バイオマスの利用
第4節 排水の脱窒装置<花木 啓祐>
  1. はじめに
  2. 硝化・脱窒の微生物学
    2.1 概略
    2.2 硝化細菌群
    2.3 脱窒細菌群
  3. 硝化・脱窒の動力学と影響因子
    3.1 反応動力学
    3.2 影響因子
  4. プロセスの管理
    4.1 硝化・脱窒反応の物質収支
    4.2 プロセス管理上の問題
  5. プロセスの種類
  6. おわりに
第5節 排水の生物学的脱リンプロセス<松尾 友矩>
  1. はじめに
  2. 排水中のリン除去法の特徴
  3. 生物的なリン除去法の基本フロー
  4. 嫌気-好気活性汚泥法の実施例
    4.1 実験の概要
    4.2 実験結果
    4.3 リン除去に影響を与える因子
    4.4 実施例からのまとめ
  5. リン除去メカニズムに関する諸側面
    5.1 汚泥内リンの蓄積形態
    5.2 リン化合物の挙動とその機能
    5.3 有機物除去とリン除去の関係
    5.4 リン除去に関する微生物相について
  6. フォストリップ法
  7. おわりに
第6節 吸着処理装置<茅原 一之>
  1. 吸着平衡と吸着速度
  2. 吸着装置と操作
  3. 活性炭の再生
  4. 活性炭吸着の実施例

第5章 組織細胞用大量培養装置

第1節 動物組織大量培養<山崎 徹>
  1. 細胞培養の目的
  2. 動物細胞の培養方法
    2.1 培養細胞の性質
    2.2 培養液
    2.3 動物細胞の培養方法
  3. 大量細胞培養の現状
    3.1 株化培養細胞の大量培養
    3.2 単層培養細胞(正常2倍体細胞)の培養
  4. 今後の課題
第2節 高密度培養<佐藤 征二>
  1. 動物細胞大量培養時の問題点
  2. 通気撹拌培養と高密度培養の制限因子
  3. 灌流培養法による高密度培養
    3.1 中空繊維(hollow fiber)培養装置
    3.2 濾過法を用いた灌流培養装置
    3.3 細胞沈殿管型灌流培養装置
    3.4 動物細胞のマイクロビーズ化
第3節 植物組織大量培養<畦地 昭二>
  1. はじめに
  2. 培養槽が具備すべき基本的な条件
    2.1 無菌保持機能
    2.2 培養制御、研究目的に必要な機能
  3. 連続培養の設備
    3.1 20kl培養槽
    3.2 空気供給および除菌フィルター
    3.3 培地の連続滅菌および連続給液設備
    3.4 培養液の連続排出設備
    3.5 計装、配管、付属設備
    3.6 操作手順書の作成と訓練
    3.7 小型実験設備
  4. 通気と撹拌の諸問題
  5. おわりに

第3篇 生物反応操作

第1章 計測と制御

第1節 バイオリアクターの計測と制御<軽部 征夫>
  1. はじめに
  2. バイオセンサーを用いる計測
    2.1 基質用バイオセンサー
    2.2 固定化生体触媒の活性測定センサー
    2.3 生成物用センサー
    2.4 排水用センサー
第2節 発酵プロセスの計測と制御<荒井 崇明/木場 一輔/松岡 成典>
  1. 発酵プロセスの計測と制御
    1.1 計測項目と計算機入力信号
    1.2 信号入力方法
  2. 発酵プロセスにおける計算機制御
    2.1 発酵プロセスにおける制御
    2.2 最適制御のための計算機構成
  3. 発酵プロセスにおけるデータベース
    3.1 特性曲線とデータベース
    3.2 データベース構築手順
    3.3 リレーショナルデータベース
  4. 最適制御へのアプローチ
    4.1 モデル式
    4.2 カルマンフィルタによる最尤推定値決定
    4.3 DP法による最適流加量の決定
    4.4 予測制御
  5. 今後の動向
第3節 異常診断<松山 久義>
  1. はじめに
  2. 異常診断の考え方
    2.1 知識ベース・システムの利用
    2.2 デシジョン・テーブルの利用
  3. 連続プロセスの異常診断
    3.1 原理
    3.2 実験例
  4. バッチプロセスの異常診断
    4.1 原理
    4.2 実験例
  5. おわりに

第2章 殺菌操作

第1節 空気殺菌<刑部 謙一>
  1. 空気殺菌
    1.1 紫外線殺菌
    1.2 薬液殺菌
  2. 空気除菌
    2.1 クリーンルーム殺菌
    2.2 プロセス空気用除菌
第2節 廃液殺菌<安楽城 恵一>
  1. 滅菌法
    1.1 高圧蒸気滅菌法
    1.2 薬液滅菌法
  2. 廃液の排出源
  3. 高圧滅菌器
  4. 廃液の滅菌システム
    4.1 連続滅菌方法
    4.2 バッチ滅菌方式
    4.3 滅菌システムの設計条件
第3節 無菌水の製造<鳴戸 智>
  1. はじめに
  2. 水棲微生物の特性
    2.1 培養条件
    2.2 生育環境
  3. 殺菌処理技術
    3.1 熱殺菌
    3.2 薬剤殺菌
    3.3 紫外線殺菌
    3.4 除菌フィルター
  4. 無菌水製造技術
第4節 培地の殺菌<広谷 精>
  1. 培地細菌概説
  2. 培地の加熱殺菌
  3. 回分殺菌
  4. 連続殺菌
  5. 培地の栄養源低下
  6. 発酵槽中のスケール殺菌および固形物の殺菌
  7. 除菌
  8. 今後の問題点および総括

第3章 反応操作

第1節 回分反応操作<遠藤 勲>
  1. はじめに
  2. 微生物機能の回分操作特性
  3. 回分反応操作線図
  4. 植継ぎ操作の最適化
  5. おわりに
第2節 流加反応操作<長棟 輝行>
  1. はじめに
  2. プロセスシステムの特徴
  3. 微生物機能特性
  4. 逐次流加反応システムの最適化
  5. 回分操作と逐次流加操作の選定指針
  6. おわりに
第3節 連続定常反応操作<遠藤 勲>
  1. プロセスシステムの特徴
  2. 微生物機能特性
  3. スタートアップの最適化
  4. 最適定常操作
  5. おわりに

第4章 反応システムの評価

第1節 微生物反応システムの安定性<塩谷 捨明>
  1. 安定性の定義とその意味
    1.1 はじめに
    1.2 安定性とその意味
  2. 連続撹拌槽型反応器における安定性
    2.1 平衡点の数と安定性
    2.2 ホゥプの分岐
  3. 混合培養系の安定性解析の例―バルキング現象
  4. 回分・半回分反応のダイナミックス
    4.1 回分、くり返し回分操作
    4.2 半回分反応操作
  5. 結び
第2節 最適化<後藤 祐二>
  1. 概要
  2. 最適化手法
    2.1 現代制御理論
    2.2 最大原理
    2.3 動的計画法
  3. 最適化の実例
    3.1 回分培養の最適化(1)
    3.2 回分培養の最適化(2)
    3.3 逐次流加培養の最適化
    3.4 連続的流加培養の場合
    3.5 連続培養の最適化
  4. まとめ

第4篇 分離・精製・抽出プロセスシステム

第1章 生理活性物質

第1節 インターフェロン<米原 伸>
  1. はじめに
  2. IFN精製の歴史
  3. ヒトIFN-αの精製
    3.1 Namalwa細胞IFNの精製
    3.2 他のヒトIFN-αの精製
    3.3 組換えヒトIFN-αの精製
    3.4 ヒトIFN-αの精製のまとめ
    3.5 放射活性IFN-αの調製
  4. ヒトIFN-βの精製
  5. IFN-γの精製
  6. おわりに
第2節 ステロイドホルモン<南原 利夫/後藤 順一>
  1. 抱合体の水解
    1.1 ステロイドホルモンの抱合形式
    1.2 グルクロニドの水解
    1.3 サルフェートの水解
  2. 固相抽出
    2.1 除たん白
    2.2 Amberlite XAD-2による抽出
    2.3 プレパックドカラムによる抽出
  3. Sephadexによる分画
    3.1 親水性Sephadex
    3.2 疎水性Sephadex
    3.3 疎水性イオン交換Sephadex
    3.4 ケトステロイドの分画
  4. クロマトグラフィー
    4.1 セライト分配クロマトグラフィー
    4.2 高速液体クロマトグラフィー
第3節 モノクロナール抗体<勅使河原 計介/増田 徹>
  1. はじめに
  2. 細胞融合の原理
  3. モノクロナール抗体の作製
  4. モノクロナール抗体の産生
  5. モノクロナール抗体のクラスの決定
  6. モノクロナール抗体の精製
    6.1 硫安塩析法
    6.2 ゲル濾過法
    6.3 イオン交換クロマトグラフィ
    6.4 アフィニティクロマトグラフィ

第2章 遺伝情報物質

第1節 DNA・染色体<添田 栄一/軸屋 博之>
  1. はじめに
  2. DNAの抽出
    2.1 DNAの抽出法の概要
  3. 染色体の分離分画
    3.1 染色体の調製
    3.2 セルソーターによる染色体の分離分画の原理
  4. DNAライブラリーの作成
    4.1 クローニングの原理とベクターの選択
    4.2 DNAの断片化とベクターの調製法
    4.3 ベクターの組込みとパッケージング
    4.4 コスミッドベクター
    4.5 DNAライブラリー
  5. 遺伝情報物質の選択
  6. DNAシークエンスと遺伝情報の解析
    6.1 ショットガンDNAシークエンス
  7. おわりに
第2節 制限酵素<安藤 忠彦>
  1. 制限修飾系と制限酵素の発見
  2. 制限酵素の分類と特異性
  3. 制限酵素の活性測定法
  4. 制限酵素の特異性の緩和
  5. 制限酵素の分布と生産性向上
  6. 酵母の新しい部位特異性エンドヌクレアーゼ
  7. 制限酵素の特異性の利用
    7.1 制限地図(restriction map)の作成
    7.2 サウザンブロッティング(Southern blotting)
    7.3 プラスミドDNAの小型化
    7.4 複合プラスミドの作製
    7.5 組換え体の作製
第3節 細胞破砕<高橋 美帆>
  1. 概論
    1.1 温度
    1.2 溶媒
    1.3 破砕効果の検討
  2. 音波処理による方法
    2.1 投入型
    2.2 処理槽方式
    2.3 投入型と処理槽方式の比較
  3. 摩砕による方法
    3.1 ミキサーによる摩砕法
    3.2 Dyno-Millによる摩砕法
  4. その他の方法
    4.1 高圧法
    4.2 生化学的方法

第3章 アミノ酸およびペプタイド

第1節 アミノ酸<川喜田 哲哉/佐伯 賢/金子 哲也>
  1. 生物反応によるアミノ酸生産
  2. アミノ酸の基本的性質
    2.1 アミノ酸の分類
    2.2 両性電解質としてのアミノ酸
    2.3 アミノ酸の溶解性
    2.4 分配定数
    2.5 分子の大きさ
    2.6 分子吸着
    2.7 アミノ酸の反応
  3. 発酵法プロセス
    3.1 発酵法プロセスの特徴
    3.2 リジン
    3.3 グルタミン酸
  4. 酵素法プロセス
    4.1 酵素法プロセスの特徴
    4.2 アスパラギン酸
    4.3 フェニルアラニン
  5. 抽出法
    5.1 抽出法の特徴
    5.2 ロイシン
  6. 新プロセスの展望
    6.1 液体膜
    6.2 その他の未来技術
第2節 ペプタイドの新しい分離分析法<笹川 立/橋本 勉>
  1. ペプタイド分離の基礎的概念
    1.1 理論段数の最適化による分離の改良
    1.2 保持量による分離の改良
    1.3 分離係数の調節による分離の改良
  2. ペプタイドの有効な分離分析例
    2.1 一般的な方法
    2.2 架橋ポリスチレン樹脂を使った分離法
    2.3 選択的精製法
    2.4 大口径カラムによる大規模分離
    2.5 異常アミノ酸を含むペプタイドの検出と同定
  3. 新しい手法によるペプタイド分離の高性能化への試み
    3.1 高分解能分離
    3.2 超高速分離
    3.3 高感度化
第3節 晶析<松岡 正邦>
  1. 晶析現象と相平衡
  2. 結晶核の発生速度(核化速度)
    2.1 核発生の熱力学的検討
    2.2 2次核化
  3. 結晶の成長速度
  4. 粒径分布・結晶成長速度・核化速度の関係
  5. 固溶体結晶の扱い
  6. 結晶の純化と精製法

第4章 化学工業基幹物質

第1節 エタノール<平山 史郎/吉田 衡二/瀬島 俊介>
  1. エタノールの工業生産
  2. 蒸留の理論
    2.1 沸点と組成との関係
    2.2 分縮
    2.3 共沸混合物
    2.4 比揮発度と加水抽出蒸留
    2.5 蒸留の基本装置
    2.6 最小還流比と実際還流比
  3. エタノールの分離、濃縮、精製
    3.1 モロミからのエタノールの分離
    3.2 エタノールの濃縮
    3.3 エタノールの精製
  4. エタノール蒸留装置
    4.1 スーパーアロスパス式
    4.2 無水エタノール
    4.3 最近の省エネルギー技術の動向
第2節 膜と膜分離法<大矢 晴彦>
  1. 膜と膜分離法
    1.1 膜現象―膜と選択透過性
    1.2 膜分離法
    1.3 膜透過の機構
    1.4 いろいろな膜
  2. 濃度分極
    2.1 濃度分極現象
    2.2 濃度分極モデル
    2.3 濃度分極の減少方法
  3. モジュール
    3.1 薄層流型モジュール
    3.2 中空糸型モジュール
    3.3 チューブラー型モジュール
  4. 実用化されている種々の膜分離法
    4.1 精密濾過法
    4.2 透析法
    4.3 限外濾過法
    4.4 逆浸透法
    4.5 電気透析法

第5章 酵素・補酵素

第1節 酵素<加藤 滋雄>
  1. 酵素の分離・精製法
    1.1 酵素の分離・精製法の特徴
    1.2 溶解度差を利用する分離法
    1.3 クロマトグラフィー
    1.4 電気泳動
    1.5 濃縮・結晶化
  2. カラムクロマトグラフィーの理論
    2.1 理論段モデル(プレート理論)
    2.2 物質収支モデル(モーメント法)
  3. 各種クロマトグラフィーの取扱い
    3.1 ゲルクロマトグラフィー
    3.2 イオン交換クロマトグラフィー
    3.3 アフィニティクロマトグラフィー
第2節 補酵素<前田 英勝>
  1. 緒言
  2. 補酵素の構造と機能
  3. 遊離型補酵素の生産方法
  4. 臨床型分析への補酵素の応用
  5. 補酵素再生系を固定化した物質生産用バイオリアクター
第3節 ATP、ADP、AMPの分離、精製<中島 宏>
  1. はじめに
  2. ATP、ADP、AMPの製造法概要
  3. ペーパーおよび薄層クロマトグラフィーによる分離・分析
  4. カラムクロマトグラフィーによる分離、精製
    4.1 通常の液体クロマトグラフィーによる分離
    4.2 高速液体クロマトグラフィーによる分離
  5. その他の分離法
  6. バイオリアクターシステムでの生成物や副成物からのATP、ADPの分離
第4節 細胞分離<片岡 一則>
  1. はじめに
  2. 体積あるいは密度に基づく方法
    2.1 沈降速度法(velocity sedimentation)
    2.2 密度平衡遠心法(isopycinic centrifugation)
    2.3 ゲル濾過法
  3. 電気泳動法
  4. 水性二層分配法
  5. flow cytometry
  6. 細胞の吸着性の差を利用する方法
    6.1 細胞のアフィニティークロマトグラフィー
    6.2 細胞吸着クロマトグラフィー
  7. おわりに

第5篇 異種プロセスへの応用とハイブリダイゼーション

第1章 石油化学工業への応用

第1節 水素生産<軽部 征夫>
  1. はじめに
  2. 微生物による水素生成
  3. 固定化水素産生菌バイオリアクター
  4. 固定化光合成細菌バイオリアクター
  5. 固定化らん藻による水素生産
  6. Eschericha coliのヒドロゲナーゼ系遺伝子のクローニング
  7. Citrobacter freundiiのヒドロゲナーゼ系遺伝子のクローニング
  8. おわりに
第2節 エポキシド<小宮山 宏>
  1. シータスプロセス
  2. 現行プロセス
    2.1 エチレンオキシド
    2.2 プロピレンオキシド
  3. シータスプロセスの特徴と問題点
    3.1 エチレンオキシド
    3.2 プロピレンオキシド
    3.3 その他の問題

第2章 紙パルプ工業への応用<三本 昇/藤井 義紹>
  1. 紙パルプ廃水処理概要
  2. 活性汚泥法
  3. メタン発酵法
  4. その他の廃水処理方法
    4.1 酵母、核酸
    4.2 活性炭吸着
    4.3 限外濾過膜
  5. 今後の微生物利用技術
    5.1 パルプ適木の育種技術
    5.2 バイオパルピング
    5.3 その他

第3章 農産工業への応用

第1節 植物工場<高辻 正基>
  1. 植物工場の意義と特徴
  2. 植物の生長定量化と生長促進
    2.1 生長定量化
    2.2 生長促進
  3. 世界の植物工場の現状
    3.1 概要
    3.2 ゼネラルエレクトリック社(GE)
    3.3 ゼネラルミルズ社(GM)
    3.4 ゼネラルフーズ社(GF)
    3.5 ホイタカー社
    3.6 わが国の状況
  4. 植物工場の技術課題
第2節 異性化糖<石松 義章>
  1. 異性化糖製造の経緯
  2. 固定化酵素法による異性化糖製造
    2.1 概要
    2.2 連続式異性化反応に影響する要因
    2.3 工業的連続式異性化糖製造工程
  3. 高果糖含量異性化糖の製造
第3節 乳製品<石岡 要造>
  1. 乳糖分解乳の製造
    1.1 乳糖分解乳とその酵素
    1.2 乳糖分解乳の必要性
    1.3 乳糖分解乳の製造法
  2. ホエーシロップの製造
    2.1 ホエーの製造
    2.2 シロップの製造法
  3. ヨーグルトの連続製造
  4. チーズの連続製造
    4.1 凝乳酵素
  5. その他乳関連製品の製造
    5.1 ラクターゼの合成作用の利用
    5.2 リパーゼの合成作用の利用
  6. 分析・計測器への利用
    6.1 グルコースの定量
    6.2 乳酸菌数の測定

第4章 鉱工業への応用<今井 和民>
  1. バクテリア・リーチングによる鉱物資源の回収
    1.1 リーチングの方法
    1.2 収銅装置
    1.3 バクテリア・リーチングに用いられる細菌
  2. 鉱工業廃水の処理ならびに無機資源の回収

付属資料<柴田 武彦/安藤 忠彦>
  • Table1 Restriction endonucleases(March 1984)
  • Table2 Restriction endonucleases REFERENCES


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執筆者一覧(敬称略、肩書等は執筆時のものです)
 
■ 編集委員
遠藤 勲理化学研究所 化学工学研究室 主任研究員
坂口 健二三菱化成工業(株)生命科学研究所 微生物化学研究室 主任研究員
古崎 新太郎東京大学 工学部 教授
安田 武夫味の素(株)中央研究所生産技術研究所 次長
 
■ 執筆者(執筆順)
土佐 哲也田辺製薬(株)応用生化学研究所 生化学部長兼化学工学部長
土田 英俊早稲田大学 理工学部 教授
坂口 健二三菱化成工業(株)生命科学研究所 微生物化学研究室 主任研究員
高山 健一郎協和醗酵工業(株)東京研究所 主任研究員
大西 博鹿児島大学 農学部 教授
清野 昭雄理化学研究所 微生物系統保存施設
堀越 弘毅理化学研究所 微生物生態学研究室 主任研究員
北田 牧夫理化学研究所 微生物生態学研究室 研究員
大島 泰郎東京工業大学 理学部附属天然物化学研究施設 教授
三上 栄一通商産業省 工業技術院微生物工業技術研究所 廃水処理研究室長
中村 和憲通商産業省 工業技術院微生物工業技術研究所 廃水処理研究室 主任研究官
和田 秀徳東京大学 農学部 助教授
湊 一農林水産省 家畜衛生試験場飼料安全性研究部 飼料汚染微生物研究室 室長
光岡 知足東京大学 農学部 教授
辨野 義己理化学研究所 動物薬理研究室 研究員
村上 浩紀九州大学 農学部 助教授
小山 秀機横浜市立大学 木原生物学研究所 教授
桜井 成理化学研究所 農薬化学第3研究室 副主任研究員
萩森 学日本たばこ産業(株)中央研究所基本第2研究部 主任研究員
片岡 広筑波大学 応用生物化学系 教授
山根 恒夫名古屋大学 農学部 助教授
中村 厚三東京大学 農学部 助教授
田中 渥夫京都大学 工学部 助教授
古谷 力北里大学 薬学部 教授
麻生 慶一東京理科大学 理工学部 講師
石川 尊オリエンタル酵母工業(株)東京工場 イースト製造課長
宰田 豊安前 東洋エンジニアリング(株)技術研究所 プロセス第1研究室長(現 BWバイオテック(株)副社長)
八木 佳明三楽(株)中央研究所技術研究部 部長
安田 武夫味の素(株)中央研究所 生産技術研究所 次長
古崎 新太郎東京大学 工学部 教授
遠藤 勲理化学研究所 化学工学研究室 主任研究員
野田 秀夫関西化学機械製作(株)開発部長
前田 満雄三菱電機(株)中央研究所基礎研究部 主幹
羽賀 清典農林水産省 畜産試験場 環境整備第1研究室 主任研究官
竹井 尚弘三菱重工業(株)横浜製作所機械部 環境装置設計3課 主任
土井 亨三菱重工業(株)横浜製作所機械部 環境装置設計3課
花木 啓祐東京大学 工学部 助教授
松尾 友矩東京大学 工学部 教授
茅原 一之明治大学 工学部 助教授
山崎 徹東レ(株)三島工場 医薬品製造部 技術課長
佐藤 征二協和醗酵工業(株)東京研究所 主任研究員
畦地 昭二日本たばこ産業(株)中央研究所 第1研究チームリーダー・特別研究員
軽部 征夫東京工業大学 資源化学研究所 教授
荒井 崇明富士ファコム制御(株)第3システム部長
木場 一輔富士ファコム制御(株)第3システム部 第5システム課 課長
松岡 成典富士ファコム制御(株)第3システム部 第5システム課
松山 久義九州大学 工学部 教授
刑部 謙一日揮(株)第1事業本部プロジェクト第3部 主任技師
安楽城 恵一千代田化工建設(株)総合研究所研究3部 主幹補
鳴戸 智オルガノ(株)研究開発推進部 大船研究所 次長
広谷 精協和醗酵工業(株)防府工場工務部 工務課長
長棟 輝行理化学研究所 化学工学研究室
塩谷 捨明京都大学 工学部 助手
後藤 祐二味の素(株)中央研究所 生産技術研究所 主任
米原 伸東京都臨床医学総合研究所 免疫研究室 主事
南原 利夫東北大学 薬学部 教授
後藤 順一東北大学 薬学部 助手
増田 徹京都大学 医学部 助教授
勅使河原 計介京都大学 医学部 免疫研究施設
添田 栄一国立遺伝学研究所 遺伝情報センター 助手
軸屋 博之九州大学大学院 農学研究科 博士課程
安藤 忠彦理化学研究所 研究顧問
高橋 美帆三菱化成工業(株)生命科学研究所 生化学研究室 主任研究員
川喜田 哲哉味の素(株)中央研究所 基礎応用研究所応用研究部 主任研究員
佐伯 賢味の素(株)九州工場技術室 主任
金子 哲也味の素(株)川崎工場
橋本 勉東洋曹達工業(株)東京研究所 科学計測開発部 部長
笹川 立東洋曹達工業(株)東京研究所 科学計測開発部 主事
松岡 正邦東京農工大学 工学部 助教授
平山 史郎三楽(株)八代工場 アルコール製造課長
吉田 衡二三楽(株)八代工場 アルコール製造課
瀬島 俊介三楽(株)八代工場 アルコール製造課
大矢 晴彦横浜国立大学 工学部 教授
加藤 滋雄京都大学 工学部 講師
前田 英勝工業技術院 微生物工業技術研究所 微生物応用部 酵素工学研究室長
中島 宏ユニチカ(株)中央研究所第3研究室 主席研究員
片岡 一則東京女子医科大学 日本心臓血圧研究所 助手
小宮山 宏東京大学 工学部 助教授
藤井 義紹住友重機機械エンバイロテック(株)常務取締役 技術本部長
三本 昇住友重機機械エンバイロテック(株)平塚研究所 主任研究員
高辻 正基(株)日立製作所 基礎研究所 主任研究員
石松 義章電気化学工業(株)中央研究所生化学研究室 主任研究員
石岡 要造雪印乳業(株)技術研究部 主幹
今井 和民岡山大学 農学部 教授
柴田 武彦理化学研究所 微生物学研究室 主任研究員


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