導讀發(fā)酵工程的發(fā)展可以追溯到古代的食品和飲料制作過程中，但現(xiàn)代發(fā)酵工程的發(fā)展起源于19世紀的啤酒生產(chǎn)和乳制品加工過程中的技術(shù)改進。20世紀初，發(fā)酵工程成為一個獨立的科學領(lǐng)域，開始應用于制藥、食品、燃料和化學工業(yè)等領(lǐng)域。20世紀40年代，發(fā)酵工程的重要性得到了進一步擴展，新的生產(chǎn)技術(shù)開始被引入，例如深層發(fā)酵、過濾和分離技術(shù)、微生物培養(yǎng)技術(shù)、生物反應器技術(shù)等。到了20世紀70年代，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，發(fā)酵工程得到了進一步推進?，F(xiàn)代發(fā)酵工程涵蓋了微生物分類學、細胞生物學、分子生物學、生物化學、工程學等多個學科，研究內(nèi)容涉及微生物的生長、代謝、調(diào)控、產(chǎn)物分離和純化等方面。

發(fā)酵工程的發(fā)展可以追溯到古代的食品和飲料制作過程中，但現(xiàn)代發(fā)酵工程的發(fā)展起源于19世紀的啤酒生產(chǎn)和乳制品加工過程中的技術(shù)改進。

20世紀初，發(fā)酵工程成為一個獨立的科學領(lǐng)域，開始應用于制藥、食品、燃料和化學工業(yè)等領(lǐng)域。20世紀40年代，發(fā)酵工程的重要性得到了進一步擴展，新的生產(chǎn)技術(shù)開始被引入，例如深層發(fā)酵、過濾和分離技術(shù)、微生物培養(yǎng)技術(shù)、生物反應器技術(shù)等。

到了20世紀70年代，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，發(fā)酵工程得到了進一步推進?，F(xiàn)代發(fā)酵工程涵蓋了微生物分類學、細胞生物學、分子生物學、生物化學、工程學等多個學科，研究內(nèi)容涉及微生物的生長、代謝、調(diào)控、產(chǎn)物分離和純化等方面。

隨著各種新技術(shù)、新方法的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)代發(fā)酵工程在藥品、食品、生物能源和環(huán)境保護等領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用，成為了一個關(guān)鍵的產(chǎn)業(yè)和科學領(lǐng)域。

小編還為您整理了以下內(nèi)容，可能對您也有幫助：

簡述發(fā)酵與釀造技術(shù)的發(fā)展歷史

一、食品發(fā)酵與釀造的歷史

發(fā)酵的英文“fermentation”是從拉丁語“ferver”即“發(fā)泡”、“翻涌”派生而來的，因為發(fā)酵發(fā)生時有鼓泡和類似沸騰翻涌的現(xiàn)象。

如中國黃酒的釀造和歐洲啤酒的發(fā)酵就以起泡現(xiàn)象作為判斷發(fā)酵進程的標志。

可以說，人類利用微生物進行食品發(fā)酵與釀造已有數(shù)千年的歷史，發(fā)酵現(xiàn)象是自古以來就已被人們發(fā)現(xiàn)并掌握的，但由于對發(fā)酵與釀造的主角——微生物缺乏認識，發(fā)酵與釀造的本質(zhì)長時間沒有被揭示，始終充滿神秘色彩。

因而在19世紀中葉以前，發(fā)酵與釀造業(yè)的發(fā)展極其緩慢。

在微生物的發(fā)現(xiàn)上做出重大貢獻的是17世紀后葉的列文虎克(Leewenhoch)，他用自制的手磨透鏡，成功地制成了世界上第一臺顯微鏡，在人類歷史上第一次通過顯微鏡用肉眼發(fā)現(xiàn)了單細胞生命體——微生物。

由于當時“自然發(fā)生說”盛極一時，他的發(fā)現(xiàn)并沒有受到應有的重視。

在隨后的100多年里，對各種各樣微生物的觀察一直沒有間斷，但仍然沒有發(fā)現(xiàn)微生物和發(fā)酵的關(guān)系。

直到19世紀中葉，巴斯德(Pasteur)經(jīng)過長期而細致的研究之后，才有說服力地宣告發(fā)酵是微生物作用的結(jié)果。

巴斯德在巴斯德瓶中加入肉汁，發(fā)現(xiàn)在加熱情況下不發(fā)酵，不加熱則產(chǎn)生發(fā)酵現(xiàn)象，并詳細觀察了發(fā)酵液中許許多多微小生命的生長情況等，由此他得出結(jié)論：發(fā)酵是由微生物進行的一種化學變化。

在連續(xù)對當時的乳酸發(fā)酵、轉(zhuǎn)化糖酒精發(fā)酵、葡萄酒釀造、食醋制造等各種發(fā)酵進行研究之后，巴斯德認識到這些不同類型的發(fā)酵，是由形態(tài)上可以區(qū)別的各種特定的微生物所引起的。

但在巴斯德的研究中，進行的都是自然發(fā)生的混合培養(yǎng)，對微生物的控制技術(shù)還沒有很好掌握。

其后不久，科赫(Koch)建立了單種微生物的分離和純培養(yǎng)技術(shù)，利用這種技術(shù)研究炭疽病時，發(fā)現(xiàn)動物的傳染病是由特定的細菌引起的。

從而得知，微生物也和高等植物一樣，可以根據(jù)它們的種屬關(guān)系明確地加以區(qū)分。

從此以后，各種微生物的純培養(yǎng)技術(shù)獲得成功，人類靠智慧逐漸學會了微生物的控制，把單一微生物菌種應用于各種發(fā)酵產(chǎn)品中，在產(chǎn)品防腐、產(chǎn)量提高和質(zhì)量穩(wěn)定等方面起到了重要作用。

因此，單種微生物分離和純培養(yǎng)技術(shù)的建立，是食品發(fā)酵與釀造技術(shù)發(fā)展的第一個轉(zhuǎn)折點。

這一時期，巴斯德、科赫等為現(xiàn)代發(fā)酵與釀造工業(yè)打下堅實基礎(chǔ)的科學巨匠們，雖然揭示了發(fā)酵的本質(zhì)，但還是沒有認識發(fā)酵的化學本質(zhì)。

直到1897年，布赫納(Buchner)才闡明了微生物的化學反應本質(zhì)。

為了把酵母提取液用于醫(yī)學，他用石英砂磨碎酵母菌細胞制成酵母汁，并加量砂糖防腐，結(jié)果意外地發(fā)現(xiàn)酵母汁也有發(fā)酵現(xiàn)象，產(chǎn)生了二氧化碳和乙醇，這是用無細胞體系進行發(fā)酵的最初例子。

這使人們認識到，任何生物都具有引起發(fā)酵的物質(zhì)——酶。

從此以后，人們用生物細胞的磨碎物研究了種種反應，從而促成了當代生物化學的誕生，也將生物化學和微生物學彼此溝通起來了，大大擴展了發(fā)酵與釀造的范圍，豐富了發(fā)酵與釀造的產(chǎn)品。

但這一時期，發(fā)酵與釀造技術(shù)未見有特別的改進，直到20世紀40年代，借助于抗生素工業(yè)的興起，建立了通風攪拌培養(yǎng)技術(shù)。

因為當時正值第二次世界大戰(zhàn)，由于戰(zhàn)爭需要，人們迫切需要大規(guī)模生產(chǎn)青霉素，于是借鑒丙酮丁醇的純種厭氧發(fā)酵技術(shù)，成功建立起深層通氣培養(yǎng)法和一整套培養(yǎng)工藝，包括向發(fā)酵罐中通量無菌空氣、通過攪拌使空氣均勻分布、培養(yǎng)基的滅菌和無菌接種等，使微生物在培養(yǎng)過程中的溫度、pH、通氣量、培養(yǎng)物的供給都受到嚴格的控制。

這些技術(shù)極大地促進了食品發(fā)酵與釀造工業(yè)，各種有機酸、酶制劑、維生素、激素都可以借助于好氣性發(fā)酵進行大規(guī)模生產(chǎn)，因而，好氣性發(fā)酵工程技術(shù)成為發(fā)酵與釀造技術(shù)發(fā)展的第二個轉(zhuǎn)折點。

但是，這一時期的發(fā)酵與釀造技術(shù)主要還是依賴對外界環(huán)境因素的控制來達到目的的，這已遠遠不能滿足人們對發(fā)酵產(chǎn)品的需求，于是，一種新的技術(shù)——人工誘變育種和代謝控制發(fā)酵工程技術(shù)應運而生。

人們以動態(tài)生物化學和微生物遺傳學為基礎(chǔ)，將微生物進行人工誘變，得到適合于生產(chǎn)某種產(chǎn)品的突變株，再在人工控制的條件下培養(yǎng)，有選擇地大量生產(chǎn)人們所需要的物質(zhì)。

這一新技術(shù)首先在氨基酸生產(chǎn)上獲得成功，而后在核苷酸、有機酸、抗生素等其他產(chǎn)品得到應用。

可以說，人工誘變育種和代謝控制發(fā)酵工程技術(shù)是發(fā)酵與釀造技術(shù)發(fā)展的第三個轉(zhuǎn)折點。

隨著礦產(chǎn)物的開發(fā)和石油化工的迅速發(fā)展，微生物發(fā)酵產(chǎn)品不可避免地與化學合成產(chǎn)品產(chǎn)生了競爭。

礦產(chǎn)資源和石油為化學合成法提供了豐富而低廉的原料，這對利用這些原料生產(chǎn)一些低分子有機化合物非常有利。

同時，世界糧食的生產(chǎn)又非常有限，價格昂貴。

因此，有一階段，發(fā)達國家有相當一部分發(fā)酵產(chǎn)品改用合成法生產(chǎn)。

但是由于對化工產(chǎn)品的毒性有顧慮，化學合成食品類的產(chǎn)品，消費者是無法接受的，也是難以擁有廣闊的市場的；另外，對一些復雜物質(zhì)，化學合成法也是為力的。

而生產(chǎn)的廠家既想利用化學合成法降低生產(chǎn)成本，又想使產(chǎn)品擁有較高的質(zhì)量，于是就采用化學合成結(jié)合微生物發(fā)酵的方法。

如生產(chǎn)某些有機酸，先采用化學合成法合成其前體物質(zhì)，然后用微生物轉(zhuǎn)化法得到最終產(chǎn)品。

這樣，將化學合成與微生物發(fā)酵有機地結(jié)合起來的工程技術(shù)就建立起來了，這形成了發(fā)酵與釀造技術(shù)發(fā)展的第四個轉(zhuǎn)折點。

這一時期的微生物發(fā)酵除了采用常規(guī)的微生物菌體發(fā)酵，很多產(chǎn)品還采用一步酶法轉(zhuǎn)化法，即僅僅利用微生物生產(chǎn)的酶進行單一的化學反應。

例如，果葡糖漿的生產(chǎn)，就是利用葡萄糖異構(gòu)酶將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖的。

所以，準確地說，這一時期是微生物酶反應生物合成與化學合成相結(jié)合的應用時期。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，這一時期食品發(fā)酵與釀造工程技術(shù)也得到了迅猛的發(fā)展，主要在發(fā)酵罐的大型化、多樣化、連續(xù)化和自動化方面有了極大的發(fā)展。

發(fā)酵過程全部基本參數(shù)，包括溫度、pH、罐壓、溶解氧、氧化還原電位、空氣流量、二氧化碳含量等均可自動記錄并自動控制的大型全自動連續(xù)發(fā)酵罐已付諸應用。

發(fā)酵過程的連續(xù)化、自動化也成為這一時期重點發(fā)展的內(nèi)容。

20世紀70年代發(fā)展起來的DNA重組技術(shù)，又大大推動了發(fā)酵與釀造技術(shù)的發(fā)展。

先是細胞融合技術(shù)，得到了許多具有特殊功能和多功能的新菌株，再通過常規(guī)發(fā)酵得到了許多新的有用物質(zhì)。

如植物細胞的融合，可以得到多功能的植物細胞，通過植物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)保健和藥品。

近年來得到迅猛發(fā)展的基因工程技術(shù)，可以在體外重組生物細胞的基因，并克隆到微生物細胞中去構(gòu)成工程菌，利用工程菌生產(chǎn)原來微生物不能生產(chǎn)的產(chǎn)物，如胰島素、干擾素等，使微生物的發(fā)酵產(chǎn)品大大增加。

可以說，發(fā)酵和釀造技術(shù)已經(jīng)不再是單純的微生物的發(fā)酵，已擴展到植物和動物細胞領(lǐng)域，包括天然微生物、人工重組工程菌、動植物細胞等生物細胞的培養(yǎng)。

隨著轉(zhuǎn)基因動植物的問世，發(fā)酵設備——生物反應器也不再是傳統(tǒng)意義上的鋼鐵設備，昆蟲的軀體、動物細胞的乳腺、植物細胞的根莖果實都可以看做是一種生物反應器。

因此，隨著基因工程、細胞工程、酶工程和生化工程的發(fā)展，傳統(tǒng)的發(fā)酵與釀造工業(yè)已經(jīng)被賦予嶄新的內(nèi)容，現(xiàn)代發(fā)酵與釀造已開辟了一片嶄新的領(lǐng)域。

發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展史

一、國外發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展概況

發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展史，可以劃分成五個階段。

在19世紀以前是第一個階段。

當時只限于含酒精飲料和醋的生產(chǎn)。

雖然在古埃及已經(jīng)能釀造啤酒，但一直到17世紀才能在容量為1500桶（一桶相當于110升）的木質(zhì)大桶中進行第一次真正的大規(guī)模釀造。

即使在早期的釀造中，也嘗試對過程的控制。

歷史記載，在1757年已應用溫度計；在1801年就有了原始的熱交換器。

在18世紀中期，Cagniard-Latour, Schwann和Kutzing分別證實了酒精發(fā)酵中的酵母活動規(guī)律。

Paster最終使科學界信服在發(fā)酵過程中酵母所遵循的規(guī)律。

在18世紀后期，Hansen在Cal *** erg釀造廠中開始其開拓工作。

他建立了酵母單細胞分離和繁殖，提供純種培養(yǎng)技術(shù)，并為生產(chǎn)的初始培養(yǎng)形成一套復雜的技術(shù)。

在英國麥酒釀造中并未運用純種培養(yǎng)。

確切地說，許多小型的傳統(tǒng)麥酒釀造過程，至盡仍在使用混合酵母。

醋的生產(chǎn)，原先是在淺層容器中進行，或是在未充滿啤酒的木桶中，將殘留的酒經(jīng)緩慢氧化而生產(chǎn)醋，并散發(fā)出一種天然香味。

認識了空氣在制醋過程中重要性后，終于發(fā)明了“發(fā)生器”。

在發(fā)生器中，填充惰性物質(zhì)（如焦碳、煤和各種木刨花），酒從上面緩慢滴下。

可以將醋發(fā)生器視作第一個需氧發(fā)生器。

在18世紀末到19世紀初，基礎(chǔ)培養(yǎng)基是用巴氏滅菌法處理，然后接種10%優(yōu)質(zhì)醋使呈酸性，可防治染菌污染。

這樣就成為一個良好的接種材料。

在20世紀初，在釀酒和制醋工業(yè)中已建立起過程控制的概念。

在1900年到1940年間，主要的新產(chǎn)品是酵母、甘油、檸檬酸、乳酸、丁醇和丙酮。

其中面包酵母和有機熔劑的發(fā)酵有十分重大進展。

面包酵母的生產(chǎn)是需氧過程。

酵母在豐富養(yǎng)料中快速生長，使培養(yǎng)液中的氧耗盡。

在減少菌體生長的同時形成乙醇。

營養(yǎng)物的初始濃度，使細胞生長寧可受到碳源的，而不使受到缺氧的影響；然后在培養(yǎng)過程中加入少量養(yǎng)料。

這個技術(shù)現(xiàn)在成為分批補料培養(yǎng)法，已廣泛應用于發(fā)酵工業(yè)中，以防止出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象；并且還將早期使用的向酵母培養(yǎng)液中通入空氣的方法，改進為經(jīng)由空氣分布管進入培養(yǎng)液。

空氣分布管可以用蒸汽進行沖刷。

在第一次世界大戰(zhàn)時，Weizmann開拓了丁醇丙酮發(fā)酵，并建立了真正的無雜菌發(fā)酵。

所用的過程，至今還可以認為是一個在較少的染菌機會下提供良好接種材料和符合衛(wèi)生標準的方法。

雖然丁醇丙酮發(fā)酵是厭氧的，但在發(fā)酵早期還是容易受到需氧菌的污染；而在后期的厭氧條件下，也會受到產(chǎn)酸的厭氧菌的污染。

發(fā)酵器是由低碳鋼制成的具有半圓形的頂和底的圓桶。

它可以在壓力下進行蒸汽滅菌而使雜菌污染減少到最低限度。

但是，使用200M3容積的發(fā)酵器，使得在接種物的擴大和保持無雜菌狀態(tài)都帶來困難。

1940年代的有機溶劑發(fā)酵技術(shù)發(fā)展，是發(fā)酵技術(shù)的主要進展。

同時，也為成功地進行無雜菌需氧過程鋪平道路。

第三期發(fā)酵工業(yè)的進展，是按戰(zhàn)時的需要，在純種培養(yǎng)技術(shù)下，以深層培養(yǎng)生產(chǎn)青霉素。

青霉素的生產(chǎn)是在需氧過程中進行，它極易受到雜菌的污染。

雖然已從溶劑發(fā)酵中獲得很有價值的知識，然而還要解決向培養(yǎng)基中通入大量無菌空氣和高粘度培養(yǎng)液的攪拌問題。

早期青霉素生產(chǎn)與溶劑發(fā)酵的不同點還在于青霉素生產(chǎn)能力極低，因而促進了菌株改良的進程，并對以后的工業(yè)起著重要的作用。

由于實驗工廠的崛起，使發(fā)酵工業(yè)得到進一步的發(fā)展，它可以在半生產(chǎn)規(guī)模中試驗新技術(shù)。

與此同時，大規(guī)模回收青霉素的萃取過程，也是另一大進展。

在這一時期中，發(fā)酵技術(shù)有重大的變化，因而有可能建立許多新的過程，包括其他抗生素、赤霉素、氨基酸、酶和甾體的轉(zhuǎn)化。

在60年代初期，許多公司決定研究生產(chǎn)微生物細胞作為飼料蛋白質(zhì)的來源，推動了技術(shù)進展。

這一時期，可視作發(fā)酵工業(yè)的第四階段。

最大的有機械攪拌發(fā)酵罐的容積，已經(jīng)從第三階段時的80M3擴大到150M3。

由于微生物蛋白質(zhì)的售價較低，所以必需比其他發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模更大些。

如以烴為碳源，則在發(fā)酵時對氧的需求量增加，因而不需要機械攪拌的高壓噴射和強制循環(huán)的發(fā)酵罐應運而生。

這種過程如果進行連續(xù)操作，則更為經(jīng)濟。

這個階段中，工業(yè)上普遍采用分批培養(yǎng)和分批補料培養(yǎng)法。

連續(xù)發(fā)酵是向發(fā)酵罐中連續(xù)注入新鮮培養(yǎng)基，以促使微生物連續(xù)生長，并不斷從中取出部分培養(yǎng)液，它在大工業(yè)中的應用極為有限。

與此同時，釀造業(yè)中也研究連續(xù)發(fā)酵的潛力，但在工業(yè)中應用的時間極短。

如ICI公司還在使用3000M3規(guī)模連續(xù)強制循環(huán)發(fā)酵罐。

超大型的連續(xù)發(fā)酵的操作周期已可超過100天，其問題是染菌。

嚴重性已大大超過1940年代的抗生素生產(chǎn)。

這類發(fā)酵罐的滅菌，是通過下列手段而達到的：即高度標準化的發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)、料液的連續(xù)滅菌和利用電腦控制滅菌和操作周期，以最大限度地減少人工操作的差錯。

發(fā)酵工業(yè)發(fā)展史中的第五階段，是以在體外完成微生物基因操作，即通常稱為基因工程而開始的。

基因工程不僅能在不相關(guān)的生物間轉(zhuǎn)移基因，而且還可以很精確地對一個生物的基因組進行交換。

因而可以賦予微生物細胞具有生產(chǎn)較高等生物細胞所產(chǎn)生的化合物的能力。

由此形成新型的發(fā)酵過程，如胰島素和干擾素的生產(chǎn)，使工業(yè)微生物所產(chǎn)生的化合物超出了原有微生物的范圍。

為了進一步提高工業(yè)微生物常規(guī)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，也可采用基因操作技術(shù)。

確信基因操作技術(shù)將引起發(fā)酵工業(yè)的，并出現(xiàn)大量新型過程。

但是要開拓新的過程，還是要依靠大量細胞培養(yǎng)技術(shù)，它曾經(jīng)從酵母和熔劑發(fā)酵開始，經(jīng)由抗生素發(fā)酵，而到大規(guī)模連續(xù)菌體培養(yǎng)。

發(fā)酵工程技術(shù)發(fā)展史可分為（）。

發(fā)酵工程技術(shù)發(fā)展史可分為（）。

A.自然發(fā)酵階段

B.純培養(yǎng)技術(shù)階段

C.深層攪拌通風式發(fā)酵階段

D.基因工程菌改造菌種階段

正確答案：自然發(fā)酵階段；純培養(yǎng)技術(shù)階段；深層攪拌通風式發(fā)酵階段

生物工程的發(fā)展歷史是怎樣的？

（1）創(chuàng)建發(fā)酵原理：微生物學奠基人巴斯德在1857年提出的“在化學上不同的發(fā)酵是由生理上不同的生物所引起的”重要論斷，為發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展提供了堅實的理論基礎(chǔ)；

（2）發(fā)明純種培養(yǎng)技術(shù)：1881年，德國細菌學家科赫發(fā)明了營養(yǎng)明膠上劃線以分離細菌純種的方法，后在助手夫人的建議下改用更實用的瓊脂來取代明膠，有力地推動了純種分離技術(shù)的發(fā)展；1882年，丹麥的漢遜純化了酵母菌，并把它廣泛應用于釀酒行業(yè)上；

（3）發(fā)現(xiàn)酶及其催化功能：1897年，德國化學家布赫納用磨碎酵母菌的細胞汁對葡萄糖進行酒精發(fā)酵獲得成功，并由此開創(chuàng)了微生物生物化學和酶學研究的新紀元。

（4）建立深層通氣培養(yǎng)技術(shù)：1942年，由于第二次世界大戰(zhàn)中救護傷員的迫切需要，推動了青霉素深層液體發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，并導致在發(fā)酵工程中建立具有性和普遍意義的生物反應器技術(shù)；

（5）體外基因重組技術(shù)的問世：1973年，美國斯坦福大學醫(yī)學院的科恩等人和舊金山大學醫(yī)學院的博耶等人將大腸桿菌中兩種不同特性的質(zhì)粒片段用內(nèi)切酶和連接酶進行剪切和拼接，獲得了第一個重組質(zhì)粒，然后通過轉(zhuǎn)化技術(shù)將它引入大腸桿菌細胞中進行復制，并發(fā)現(xiàn)它能表達原先兩個親本質(zhì)粒的遺傳信息，從而開創(chuàng)了遺傳工程的新紀元；

（6）固定化酶和固定化細胞技術(shù)的出現(xiàn)：日本的千畑一郎等于1969年首先將固定化氨基?；笐糜贒L氨基酸的拆分工作，1973年，他又進一步利用固定化細胞連續(xù)生產(chǎn)L天冬氨酸，開創(chuàng)了固定化酶和固定化細胞工業(yè)應用的新局面；

（7）細胞和原生質(zhì)體融合技術(shù)的建立：1962年，日本的岡田善雄利用仙臺病毒的促融作用，首次誘導了艾氏腹水瘤細胞的融合，1974年，高國楠利用OEG（聚乙二醇）完成了植物細胞原生質(zhì)體融合的實驗，1979年，生達利用操作簡便、快速和無毒的電脈沖技術(shù)完成了植物細胞原生質(zhì)體的融合，從此，這類新興的細胞融合技術(shù)就在動、植物和各種微生物新種的培育過程中發(fā)揮著越來越重要的作用。

近代生物工程是采用什么樣的發(fā)酵工藝

近代發(fā)酵工程是指采用工程技術(shù)手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的離體酶的某些功能，為人類生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品，或直接用微生物參與控制某些工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術(shù)。人們熟知的利用酵母菌發(fā)酵制造啤酒、果酒、工業(yè)酒精，乳酸菌發(fā)酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大規(guī)模生產(chǎn)青霉素等都是這方面的例子。隨著科學技術(shù)的進步，發(fā)酵技術(shù)也有了很大的發(fā)展，并且已經(jīng)進入能夠人為控制和改造微生物，使這些微生物為人類生產(chǎn)產(chǎn)品的現(xiàn)代發(fā)酵工程階段?，F(xiàn)代發(fā)酵工程作為現(xiàn)代生物技術(shù)的一個重要組成部分，具有廣闊的應用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌種并且提高其產(chǎn)量；利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)藥品，如人的胰島素、干擾素和生長激素等。

近代生物工程是采用的發(fā)酵工藝有：厭氧固體發(fā)酵、厭氧液體深層發(fā)酵、好氧固態(tài)發(fā)酵、好氧液體深層發(fā)酵和耐氧液體深層發(fā)酵。

發(fā)酵工程發(fā)展歷程第一個轉(zhuǎn)折點的代表人物是誰?

發(fā)酵工程主要是來自于對于牛奶的處理過程，他的轉(zhuǎn)折任務是一個法國工程師

天然發(fā)酵階段在發(fā)酵工程發(fā)展史中的意義?

啟迪的意義。天然發(fā)酵的歷史在世界上是非常悠久的，從古代的使用的醬料、奶類制品和酒都是用天然發(fā)酵的方法釀造的，直到1900年才出現(xiàn)了其他的釀造方法，因此天然發(fā)酵階段在整個發(fā)酵史上都是重要的啟迪作用。

傳統(tǒng)發(fā)酵工藝與現(xiàn)代發(fā)酵工藝區(qū)別與發(fā)展

現(xiàn)代比傳統(tǒng)拓寬了領(lǐng)域，增加了一些手段和產(chǎn)品范圍，例如基因工程育種、抗生素、氨基酸、酶的生產(chǎn)等等。傳統(tǒng)發(fā)酵工程現(xiàn)在成了一個分支叫釀造技術(shù)。

發(fā)酵現(xiàn)象早已被人們認識，但了解它的本質(zhì)確是在200年來的事。英語中發(fā)酵一詞是從拉丁語派生而來原意為翻騰。它描述酵母作用于果汁或麥芽浸出時現(xiàn)象。沸騰現(xiàn)象是由浸出液中的糖在缺氧條件下降解而產(chǎn)生的二氧化碳引起的?，F(xiàn)在是工業(yè)發(fā)酵，主要是糖降解，呼吸作用。糖、醇類、二氧化碳加能量就實際反應生化而言。是降解糖的作用。

微生物的發(fā)展史上5個時期的特點和代表人物

是按 時期，代表人物，特點 來答的。

1、史前期（約8000年前—1676），各國勞動人民，①未見細菌等微生物的個體；②憑實踐經(jīng)驗利用微生物是有益活動（如釀酒、發(fā)面、制醬、娘醋、漚肥、輪作、治病等）

2、初創(chuàng)期（1676—1861年），列文虎克，①自制單式顯微鏡，觀察到細菌等微生物的個體；②出于個人愛好對一些微生物進行形態(tài)描述；

3、奠基期（1861—1897年），巴斯德， ①微生物學開始建立；②創(chuàng)立了一整套獨特的微生物學基本研究方法；③開始運用“實踐——理論——實踐”的思想方法開展研究；④建立了許多應用性分支學科；⑤進入尋找人類動物病原菌的黃金時期；

4、發(fā)展期（1897—1953年），e.buchner，①對無細胞酵母菌“酒化酶”進行生化研究；②發(fā)現(xiàn)微生物的代謝統(tǒng)一性；③普通微生物學開始形成；④開展廣泛尋找微生物的有益代謝產(chǎn)物；⑤青霉素的發(fā)現(xiàn)推動了微生物工業(yè)化培養(yǎng)技術(shù)的猛進；

5、成熟期（1953—至今）j.watson和f.crick，①廣泛運用分子生物學理論好現(xiàn)代研究方法，深刻揭示微生物的各種生命活動規(guī)律；②以基因工程為主導，把傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)酵提高到發(fā)酵工程新水平；③大量理論性、交叉性、應用性和實驗性分支學科飛速發(fā)展；④微生物學的基礎(chǔ)理論和獨特實驗技術(shù)推動了生命科學個領(lǐng)域飛速發(fā)展；⑤微生物基因組的研究促進了生物信息學時代的到來。

什么是生化工程?請簡述生化工程發(fā)展的簡史。

生物化學工程是生物化學反應的工程應用，主要包括代謝工程、發(fā)酵工程和生物化學傳感器等，生物化學工程和生物醫(yī)學工程是最初的生物工程學概念，基因重組、發(fā)酵工程、細胞工程、生化工程等在21世紀整合而形成了系統(tǒng)生物工程。 全書共分十章，主要介紹了培養(yǎng)基滅菌，空氣除菌，通氣與攪拌，發(fā)酵罐的比擬放大，固定化酶、固定化細胞，典型發(fā)酵過程動力學及模型，發(fā)酵過程參數(shù)的在線測量及儀表，微生物生化反應過程的質(zhì)量和能量衡算，發(fā)酵過程的計算機在線控制以及發(fā)酵工程下游技術(shù)。

生物化學工程的發(fā)展分成三個時期:①傳統(tǒng)生物技術(shù)時期;②近代生物工程的形成和發(fā)展時 期;③現(xiàn)代生物工程時期。

發(fā)酵工業(yè)現(xiàn)狀和前景

發(fā)酵工業(yè) （化學工程技術(shù)術(shù)語）外文名 Fermentation instry

發(fā)酵工業(yè)是傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代DNA重組、細胞融合等新技術(shù)相結(jié)合并發(fā)展起來的現(xiàn)代生物技術(shù)，并通過現(xiàn)代化學工程技術(shù)，生產(chǎn)有用物質(zhì)或直接用于工業(yè)化生產(chǎn)的一種大工業(yè)體系。

【簡介】

按照發(fā)酵的特點，可以對發(fā)酵工業(yè)做不同的類別劃分。

（1）、根據(jù)微生物種類不同分為：好氧性發(fā)酵和厭氧性發(fā)酵，其中通過厭氧發(fā)酵來獲得食品稱為釀造工業(yè)。

（2）、根據(jù)培養(yǎng)基狀態(tài)不同分為：固體發(fā)酵和液體發(fā)酵。

（3）、根據(jù)發(fā)酵設備分：敞口發(fā)酵、密閉發(fā)酵、淺盤發(fā)酵、深層發(fā)酵。

（4）、根據(jù)微生物發(fā)酵操作方式的不同分為：分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵、補料分批發(fā)酵。

（5）、根據(jù)微生物發(fā)酵產(chǎn)物的不同分為：微生物菌體發(fā)酵、微生物酶發(fā)酵、微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵、微生物的轉(zhuǎn)化發(fā)酵、生物工程細胞發(fā)酵。

發(fā)酵產(chǎn)物決定發(fā)酵工藝，工藝決定設備，所以發(fā)酵工廠基本對應以下五種類型：

微生物菌體發(fā)酵

這是以獲得具有某種用途的菌體為目的的發(fā)酵。傳統(tǒng)的菌體發(fā)酵工業(yè)包括用于制作面包的酵母發(fā)酵及用于人或動物食品的微生物菌體蛋白（單細胞蛋白）的生產(chǎn)。新的菌體發(fā)酵可用來生產(chǎn)一些藥用真菌，如香菇類、冬蟲夏草、靈芝等。有的微生物菌體還可以用作生物防治劑，如蘇云金桿菌、白僵菌。

微生物酶發(fā)酵

微生物具有種類多、產(chǎn)酶的品種多、生產(chǎn)容易和成本低等特點，因而工業(yè)應用的酶大多來自微生物發(fā)酵。微生物酶制劑在食品、輕工業(yè)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)中有廣泛的用途。

微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵

微生物代謝產(chǎn)物的種類很多，已知的有37個大類，其中16類屬于藥物。根據(jù)菌體生長與產(chǎn)物形成時期之間的關(guān)系，可以將發(fā)酵產(chǎn)物分為兩類。在微生物對數(shù)生長期所產(chǎn)生的產(chǎn)物，如氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)、核酸、糖類等，是菌體生長繁殖所必需的。這些產(chǎn)物叫初級代謝產(chǎn)物。在菌體生長靜止期，某些菌體能合成在生長期中不能合成的、具有一些特定功能的產(chǎn)物，如抗生素、生物堿、細菌毒素、植物生長因子等。這些產(chǎn)物與菌體生長繁殖無明顯關(guān)系，稱為次級代謝產(chǎn)物。

微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵

微生物轉(zhuǎn)化就是利用微生物細胞的一種或多種酶，把一種化合物轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相關(guān)的更有經(jīng)濟價值的產(chǎn)物?？蛇M行的轉(zhuǎn)化反應包括：脫氫反應、氧化反應、脫水反應、縮合反應、脫羧反應、氨化反應、脫氨反應和異構(gòu)化反應等。最突出的微生物轉(zhuǎn)化是甾類轉(zhuǎn)化，甾類激素包括醋酸可的松等皮質(zhì)激素和黃體酮等性激素，是用途很廣的一大類藥物。

生物工程細胞的發(fā)酵

這是指利用生物工程技術(shù)所獲得的細胞，如DNA重組的"工程菌"，細胞融合所得的"雜交"細胞等進行培養(yǎng)的新型發(fā)酵，其產(chǎn)物多種多樣。如用基因工程菌產(chǎn)胰島素、干擾素、青霉素?；傅?，用雜交瘤細胞生產(chǎn)用于治療和診斷的各種單克隆抗體。

【發(fā)展簡史】

20世紀20年代的酒精、甘油和丙酮等發(fā)酵工業(yè)，屬于厭氧發(fā)酵。

20世紀40年代初，隨著青霉素的發(fā)現(xiàn)，抗生素發(fā)酵工業(yè)逐漸興起。由于青霉素產(chǎn)生菌是需氧型的，微生物學家就在厭氧發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上，成功地引進了通氣攪拌和一整套無菌技術(shù)，建立了深層通氣發(fā)酵技術(shù)。這使有機酸、維生素、激素等都可以用發(fā)酵法大規(guī)模生產(chǎn)。

1957年，日本用微生物生產(chǎn)谷氨酸成功，如今20種氨基酸都可以用發(fā)酵法生產(chǎn)。氨基酸發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展，是建立在代謝控制發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上的。90年代，代謝控制發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)用于核苷酸、有機酸和部分抗生素的生產(chǎn)中。

20世紀70年代以后，基因工程、細胞工程等生物工程技術(shù)的開發(fā)，使發(fā)酵工程進入了定向育種的階段。

20世紀80年代以來，隨著學科之間的滲透和交叉，數(shù)學、動力學、化學工程原理和計算機技術(shù)開始被用于發(fā)酵過程的研究。

90年代以來，自動記錄和自動控制發(fā)酵過程的全部參數(shù)已經(jīng)被應用于生產(chǎn)。

【應用領(lǐng)域】

1,在醫(yī)藥工業(yè)上的應用

傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品包括抗生素、維生素、動物激素、藥用氨基酸、核苷酸（如肌苷）等。

90年代以來，常用的抗生素已達100多種，如青霉素類、頭孢菌素類、紅霉素類和四環(huán)素類。

另應用發(fā)酵工程大量生產(chǎn)的基因工程藥品有人生長激素、重組乙肝疫苗、某些種類的單克隆抗體、白細胞介素-2、抗血友病因子等。

2,在食品工業(yè)上的應用

主要包括：

第一、生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品，如白酒、啤酒、黃酒、果酒、食醋、醬油等，

第二、生產(chǎn)食品添加劑，防腐劑，色素，香料，營養(yǎng)強化劑。如L-蘋果酸、檸檬酸、谷氨酸、紅曲素、高果糖漿，黃原膠，結(jié)冷膠，赤蘚糖醇等。

第三、單細胞蛋白的生產(chǎn)。

3,在環(huán)境科學領(lǐng)域的應用：污水處理用微生物 。

4,在化工能源領(lǐng)域的應用，包括各種有機酸，長鏈二元酸，聚合有機物，生物材料，生物塑料，生物多糖，生物氫，燃料乙醇，酒精，丙酮，丁醇，總?cè)軇?/p>

5,在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用：

各種農(nóng)用，獸用抗生素，維生素，激素，氨基酸，食用菌，酶制劑，微生態(tài)制劑，微生物肥料，發(fā)酵床，發(fā)酵豆粕等

6,主要的酶制劑產(chǎn)品均為發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)，包括糖化酶，淀粉酶，蛋白酶，纖維素酶，脂肪酶，植酸酶，葡萄糖異構(gòu)酶，葡聚糖酶，轉(zhuǎn)苷酶等。

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