发酵工程概况及发展趋势

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1、发酵工程的概况及发展趋势田洪涛（河北农业大学发酵工程研究所所长/博士/教授/博士生导师）Tel：0312-7528423；13126883987；15931206727E-mail：tht631022@163.com2012-10-18提纲第一节发酵、发酵工程技术的定义及特点第二节现代发酵工程技术和现代生物工程技术的关系第三节现代发酵工程技术的研究内容及应用范围第四节现代发酵工程技术的历史和发展趋势第一节发酵、发酵工程技术的定义及特点一.发酵的定义及特点·发酵（fermentation）一词最初来源于拉丁语“发

2、泡、沸涌”（fervere）的派生词，即指酵母菌在无氧条件下利用果汁或麦芽汁中的糖类物质进行酒精发酵产生CO2的现象。·发酵-狭义定义（近代生物化学家）：发酵是微生物在无氧条件下，通过分解代谢，降解有机物，同时积累简单的有机物并产生能量的生物氧化过程。·发酵-广义定义（现代工业微生物学家）：发酵泛指微生物在无氧或有氧条件下，通过分解代谢或合成代谢或次生代谢等微生物代谢活动，大量积累人类所需的微生物体或微生物酶或微生物代谢产物的过程。·发酵有时也称酿造。——在我国，人们习惯把通过微生物纯种或混种作用后，不经过单一

3、成分的分离提取和精制，获得的成分复杂、有较高风味要求的食品生产称为酿造。如：啤酒、葡萄酒、黄酒、白酒等酒类发酵及酱油、食醋、酱品、豆豉、腐乳、盐渍菜、酸泡菜、酸奶等调味和发酵食品的生产，均称为酿造。——而通常把经过微生物纯种作用后，再经分离提取和精制，获得的成分单纯、无风味要求的产品生产称为发酵。如：有机溶剂（酒精、丙酮、丁醇等）生产、抗生素（青霉素、链霉素、庆大霉素等）生产、有机酸（柠檬酸、葡萄糖酸等）生产、酶制剂（淀粉酶、蛋白酶等）生产、氨基酸（谷氨酸、赖氨酸等）生产、核苷酸（鸟苷酸、肌苷酸等）生产、维生素

4、（VB2、VB12等）生产、激素和生长素生产，均称为发酵。二.发酵工程技术的定义及特征1．发酵工程技术的定义·发酵工程技术（fermentationengineering）又称微生物工程技术，系指利用微生物的某种特性，通过现代化工程技术手段进行工业规模化生产的技术。它既是生物工程技术的重要分支学科，又是支撑生物工程技术产业化的重要手段。·发酵工程技术和化学工程技术的最大区别在于：前者是利用生物体或生物体产生的酶进行的化学反应；而后者是利用非生物体进行的化学反应。2．发酵工程技术的特点（1）生产安全，条件简单发酵

5、过程在常温常压下进行，各种设备不必考虑防暴问题，生产过程安全，条件相对简单。（2）原料简单，不需精制主要原料大部分是工农业生产的废弃物和下脚料以及矿产资源和石油产品，而且原料一般不需要精制。（3）自动调节，反应专一生产过程以生物体自动调节方式进行，同一发酵罐中能够连续进行多级酶促反应，而且生物体酶促反应具有高度专一性强，可获得单一的代谢产物。（4）代谢类型多样，容易生产复杂化合物微生物的代谢类型具有多样性，而且生物体酶促反应具有高度选择性，能够高度选择性的进行复杂化合物在特定部位的氧化、还原和官能团的导入反应，

6、因而容易生产复杂的高分子化合物。（5）非牛顿流体性发酵醪发酵醪有固相、液相、气相之分，还含有活性微生物体，其流体力学性质与一般典型溶液性质不同，不服从牛顿力学规律，称为非牛顿流体（属于流变学范畴）。（6）严格无菌操作，防止杂菌污染整个发酵生产过程应在严格无菌的条件下进行，防止杂菌污染。（7）选育优良菌种，开发高新产品通过菌种改造或改良，选育优良菌种，可利用原有的生产设备生产出高质量的新产品。第二节现代发酵工程技术和现代生物工程技术的关系一．现代生物技术与现代生物工程的关系1．现代生物技术的定义·传统生物技术的

7、定义——生物技术（biotechnology），又称生物工艺学，最初由匈牙利工程师KarlEreky于1917年提出。——目前被广泛接受的生物技术的定义是1982年国际合作与发展组织提出的：生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂（biologicalcatalyst），在适宜条件下将物料进行加工，提供有价值的产品或有益于社会服务的技术。·现代生物技术的定义——以DNA重组技术为主要手段，依靠清洁、经济的生物反应器（bioreactor），利用可再生资源加工人类所需产品的可持续发展的技术。——现代生

8、物技术的狭义定义可理解为DNA重组技术，即基因工程技术是现代生物技术的核心。2．生物工程与生物技术的区别·工程是根据科学原理和相关技术，组合出高效合理的具有一定结构的技术系统；而技术泛指根据生产实践和科学原理发展而成的各种工艺操作方法和技能。·根据学科归属，生物工程属于工科范畴；生物技术属于理科范畴。从核心技术上看，生物工程以发酵工程和酶工程为核心；生物技术以基因工程和细胞工程为核心。