项目一发酵技术的基础概述

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1、《发酵工程》电子教材165项目一发酵技术的基础概述【学习目的】通过本项目学习，明确发酵相关概念、发酵发展史、发酵产物产物类型、发酵工业特点及微生物初级和次级代谢产物合成与调控，为后续内容学习打下基础。【知识要求】1.掌握发酵及发酵技术的定义。2.了解发酵技术的发展史和发展趋势。3.掌握发酵产物的类型及工艺流程。4.熟悉发酵工业的特点和范围。学习目标项目说明本项目主要介绍了发酵技术的相关基础知识,包括:发酵技术的定义、发展史、发展趋势、发酵工业的特点和范围、发酵产物的类型，并且还补充了微生物代谢产物

2、合成及调控的基础知识。旨在对发酵技术的发展、特点、应用等方面能有相对全面的认识，为本课程的学习打下基础。基础知识发酵技术是我国重点发展的高新技术——生物技术的重要组成部分，在生物技术产业化过程中起着关键作用。随着生命科学与生物技术研究的迅速发展，不断为发酵技术注入新的活力，使其为解决人类所面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等重大问题开辟了新的途径，发酵技术必将为我国国民经济的发展作出更大的贡献。一、发酵技术的定义（一）发酵的定义1.早期的“发酵”“发酵”（fermentation）一词最初来

3、自拉丁语“fervere”，意为“发泡”，用来描述作用于果汁或麦芽浸出液时产生的“发泡”现象。这种现象实际上是由于浸出液中糖在缺氧条件下被酵母菌代谢产生CO2所引起的。而真正将发酵现象和微生物生命活动联系起来，揭示发酵原理的是“发酵之父”──巴斯德（Pasteur165），他研究了酒精发酵的生理意义，认为发酵是酵母在无氧状态下的呼吸过程，他将酒精生成过程中产生CO2而发泡的现象称为发酵。2.“发酵”的发展近代生物化学家与工业微生物学家对发酵有不同的理解。生物化学家更关注能量代谢，从能量代谢的角度分

4、析，认为发酵是酵母的无氧呼吸过程，即有机化合物的分解代谢，并产生能量；而工业微生物学家则拓宽了原发酵的定义，指利用微生物代谢形成产物的过程，包括无氧过程和有氧过程，同时涉及分解代谢和合成代谢过程，而且有氧发酵在现代发酵工业中占有相当重要的地位。目前，人们把利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来大量生产或积累微生物细胞、酶类和代谢产物的过程统称为发酵。（二）发酵技术的定义利用微生物的发酵作用，运用一些技术手段控制发酵过程，大规模生产发酵产品的生物技术，称为发酵技术。发酵技术是生物技术中最早发展和应

5、用的食品加工技术之一。传统的发酵食品，如酒、豆豉、酱、酸奶、面包、腌菜、腐乳、干酪等。发酵技术已经从过去简单的生产酒精类饮料、醋酸和发酵面包发展到今天能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵技术阶段。现代发酵技术作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。二、发酵技术的发展历史发酵技术的发展有悠久的历史，从几千年前的凭经验的家庭式作坊到现在的规模化

6、大生产，它经历了从无到有，从现象本质的过程。为了更好的认识发酵技术的现状和把握其未来的发展，有必要来认识和回顾一下发酵理论的演进和发酵技术的发展历程。（一）发酵本质的认识过程1.自然发生说与发酵生命理论的争论自然发生说自古就有，它认为生物随时可以由非生物产生或者由另一些截然不同的物体产生，如中国所谓“肉腐出虫，鱼枯生蠹”，亚里斯多德（Aristotle）的“……有些鱼由淤泥和砂砾发育而成”，自然发生说直到中世纪还为一般学者所公认，推翻这一学说经历了漫长的过程。1688年，意大利物理学家雷迪（Fra

7、ncesco165Redi）率先反对自然发生说，用实验证明腐肉生蛆是蝇类产卵的结果，但由于他未能正确解释虫瘿的来源，他的观点并未得到认可。虽然，列文虎克在1675年发现了微生物，但对微生物的进一步的研究受到许多条件的限制，微生物可以自然发生的信念反而活跃起来，并于18、19世纪达到了顶峰。1745年英国牧师尼达姆（Needham）用各种浸泡液经消毒后，仍有微生物发生，而坚持自然发生说。1775年意大利生理学家斯帕兰札尼（Spallanzani）通过一系列实验，证明尼达姆实验结果是由于加热不够和封盖

8、不严所造成，因而确信微生物是从空气带入的。他的观点在当时已接近胜利，但他的批评者宣称，由于他使浸出液在密闭管内煮沸了45min，杀死了管内空气中的“活力”，因而影响了自然发生。同时，法国化学家盖-吕萨克（Gay-Lussac）证明发酵和腐烂都必需氧，也使反对意见得到支持，使斯帕兰扎尼的观点未能取胜。1837年施万（Schwann）改进了斯帕兰扎尼的实验，通入事前经过加热或“焙烧”的空气，并以青蛙仍能在其中生活，证明并未影响“活力”的存在。但施万的实验由于存在某些技术问题，结果并不稳