發(fā)酵工業(yè)簡(jiǎn)介

1、發(fā)酵工業(yè)簡(jiǎn)介發(fā)酵工業(yè)是生物工程的重要組成部分，是生物工程產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。發(fā)酵工 業(yè)指人們利用微生物的發(fā)酵作用，運(yùn)用一些技術(shù)手段控制發(fā)酵過程，大規(guī)模生產(chǎn) 發(fā)酵產(chǎn)品的一門傳統(tǒng)工業(yè)。至今，我國(guó)已形成了一個(gè)品種繁多，門類齊全，具有 相當(dāng)規(guī)模的獨(dú)立工業(yè)體系，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，其產(chǎn)品應(yīng)用覆蓋醫(yī)藥、 衛(wèi)生、輕工、農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)保等諸多行業(yè)，某些產(chǎn)品如味精、檸檬酸年產(chǎn)量已 躍居世界首位。如今，人們把利用生物細(xì)胞（指微生物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì) 胞、微藻）在 有氧或無氧條件下的生命來大量生產(chǎn)或積累生物細(xì)胞、酶類和代 謝產(chǎn)物的過程成為發(fā)酵。關(guān)鍵詞：發(fā)酵工業(yè)、歷史、現(xiàn)狀、展望很早以前，人們就利用發(fā)酵技術(shù)來生產(chǎn)

2、產(chǎn)品，直到近代才發(fā)現(xiàn)發(fā)酵時(shí)由微生 物一引起的。發(fā)酵工業(yè)自 20世紀(jì) 60 年代以來迅猛發(fā)展，所涵蓋的產(chǎn)品呢也從原 來的抗生素、食品等幾個(gè)方面滲透到人們生活的各個(gè)方面如醫(yī)藥、保健、農(nóng)業(yè)、 環(huán)境、能源、材料等。發(fā)酵工業(yè)是一種以高科技含量為特征的新興工業(yè)，近年來 特別是20 世紀(jì) 90 年代以來，行業(yè)的迅速發(fā)展已經(jīng)使其在食品工業(yè)中占有重要地 位。發(fā)酵工業(yè)的迅速發(fā)展不僅帶動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，而且對(duì)節(jié)約糧食、增加食 品花色品種、提高產(chǎn)品質(zhì)量及改善環(huán)境等發(fā)揮了重要作用。1、發(fā)酵工程發(fā)展簡(jiǎn)史1、1 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)人類利用自然發(fā)酵現(xiàn)象生產(chǎn)食品已有幾千年的歷史。你愛過就是最傳統(tǒng)的發(fā) 酵技術(shù)之一。大約在 9000

3、年前，具有人們用谷物釀造啤酒。在 4000 年前的龍山 文化時(shí)期，我國(guó)就出現(xiàn)了黃酒釀造技術(shù)。都將、醋、豆腐乳、泡菜、奶酪等傳統(tǒng) 食品的生產(chǎn)也均在 2000 年以上。這些產(chǎn)品都是數(shù)千年來人們憑借智慧和經(jīng)驗(yàn)， 在沒有親眼見到微生物的情況下巧妙地利用微生物所獲得的。當(dāng)時(shí)，人們不知道 發(fā)酵的本質(zhì)，也就不會(huì)人為地控制發(fā)酵過程，生產(chǎn)職能憑經(jīng)驗(yàn)，因此這個(gè)時(shí)期也 成為天然發(fā)酵時(shí)期?，F(xiàn)在，傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)仍然廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)。1、2 近代發(fā)酵技術(shù)1、2、1 微生物純培養(yǎng)技術(shù)期間1680 年，荷蘭商人、博物學(xué)家列文虎克用自己發(fā)明創(chuàng)造的顯微鏡發(fā)現(xiàn)了微 生物世界，這是人類第一次看到了微生物。19 世紀(jì)中葉，巴斯德通過實(shí)

4、驗(yàn)證明 了酒精發(fā)酵現(xiàn)象是由活酵母引起的，并指出發(fā)酵現(xiàn)象是微生物進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。 1872 年，布雷菲爾得創(chuàng)建了霉菌純培養(yǎng)法，科赫完成細(xì)菌純粹培養(yǎng)技術(shù)，從而 確立了但中威武的純培養(yǎng)技術(shù)，是發(fā)酵技術(shù)從先進(jìn)的憑借經(jīng)驗(yàn)的天然發(fā)酵轉(zhuǎn)變?yōu)?可以人類控制和調(diào)節(jié)的純培養(yǎng)發(fā)酵。1、2、2 深層發(fā)酵技術(shù)時(shí)期1928 年，弗萊明發(fā)現(xiàn)了青霉菌能抑制其菌落周圍的細(xì)菌生長(zhǎng)的現(xiàn)象，并證 明了青霉素的存在。20 世紀(jì) 40年代，第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，由于前線對(duì)抗生素 的需求量非常大，從而推動(dòng)了青霉菌的研究進(jìn)展。青霉素發(fā)酵技術(shù)的血凝素發(fā)展 推動(dòng)了抗生素工業(yè)乃至整個(gè)發(fā)酵工業(yè)的快速發(fā)展。1944 年，人們發(fā)現(xiàn)了用于治 療結(jié)核桿菌引起

5、的感染的鏈霉素，隨后，又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)金霉素、土霉素等抗生素。 此階段的發(fā)酵工程表現(xiàn)出的主要特征是微生物液態(tài)深層發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用。1、3 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)1、3、1 代謝調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用隨著基礎(chǔ)生物科學(xué)如生物化學(xué)、酶學(xué)、微生物遺傳學(xué)等學(xué)科的飛速發(fā)展，再 加上新型分型方法和分離方法的發(fā)展，發(fā)酵工程領(lǐng)域的應(yīng)用及應(yīng)用有了顯著的進(jìn) 步，特別是在微生物酶轉(zhuǎn)化技術(shù)、微生物人工誘變育種以及微生物代謝調(diào)控技術(shù) 等方面取得了可喜成果。如采用微生物進(jìn)行甾體化合物的轉(zhuǎn)化技術(shù)，成功地將甾 體轉(zhuǎn)化成副腎上腺皮質(zhì)激素、性激素等。如利用代謝調(diào)控為基礎(chǔ)的新的發(fā)酵技術(shù)， 使野生的生理缺陷型菌株代謝產(chǎn)生谷氨酸。又通過人工誘變育種技術(shù)，選育獲得

6、 谷氨酸高產(chǎn)菌株，從而大大提高了谷氨酸產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了谷氨酸的工業(yè)化生產(chǎn)。由 此也促進(jìn)了代謝調(diào)控理論的研究，推動(dòng)了其他氨基酸的工業(yè)化生產(chǎn)步伐。由氨基 酸發(fā)酵而開始的代謝空竹發(fā)酵，使發(fā)酵工業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。隨后，核苷酸、 抗生素以及有機(jī)酸等也可通過代謝調(diào)控技術(shù)進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。1、3、2 基因工程技術(shù)的應(yīng)用1953 年，沃森與克里克提出了 DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，為基因重組奠定了 基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代，人們成功實(shí)現(xiàn)了基因的重組和轉(zhuǎn)移。隨著重組DNA技術(shù) 的發(fā)展，人們可以按預(yù)定方案把外援目的基因克隆到榮故意大規(guī)模培養(yǎng)的微生物 細(xì)胞中，人為制造了我們需要的“工程菌”，通過“工程菌”的大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)，

7、 可得到原先只要?jiǎng)游锘蛑参锊拍苌a(chǎn)的物質(zhì)，如胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素和 多種細(xì)胞生長(zhǎng)因子等。維生素菌種從過去繁瑣的隨機(jī)選育朝著定向育種轉(zhuǎn)變，從 而達(dá)到定向改變生物性狀與功能的目的，通過發(fā)酵工業(yè)能夠生產(chǎn)出自然界微生物 所不能合成的產(chǎn)物，大大地豐富了發(fā)酵工業(yè)的范圍，使發(fā)酵技術(shù)發(fā)生了革命性的 變化。2、我國(guó)發(fā)酵工程現(xiàn)狀據(jù)了解，中國(guó)發(fā)酵工業(yè)中味精、檸檬酸、酶制劑、酵母、淀粉糖等產(chǎn)量 1980 年為 25.3 萬噸，1990年為 68.63萬噸，1995 年為133.1 萬噸，1996 年為 141.76 萬噸，1997 年 為 151萬噸，1998年為 166.3萬噸。從 1990年至 1998 年

8、共增長(zhǎng) 了 2.4 倍。 1998 年發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)值達(dá) 122.01 億元。為 1990 年發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)值 42.4 億元的 2.78 倍， 年均增長(zhǎng) 22，為全國(guó) 1998 年食品工業(yè)總產(chǎn)值 5900 億元的 2，成為食品工業(yè)中發(fā)展 速度較快的新的增長(zhǎng)點(diǎn)。發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)品的增長(zhǎng)，不僅豐富了人民的生活，而且使我國(guó)的發(fā)酵工業(yè)在國(guó) 際上 具有了舉足輕重的地位。全國(guó)世界年消費(fèi)味精 120 多萬噸，我國(guó)占一半以 上。全世界 消費(fèi)檸檬酸 80 萬噸，我國(guó)生產(chǎn)20 萬噸，占1/4?！熬盼濉逼陂g發(fā)酵 工業(yè)成為食品工業(yè)中重要的出口行業(yè)，味精、酵母、檸檬酸及 鹽三類產(chǎn)品 1998 年共出口產(chǎn)品 16.56萬噸，創(chuàng)匯 1

9、5716萬美元。其中檸檬酸及鹽出口 15.82萬 噸，創(chuàng)匯13521 萬美元，成為出口加工食品中新興的創(chuàng)匯億美元的單項(xiàng)產(chǎn)品。發(fā)酵工業(yè)出口創(chuàng)匯值占當(dāng)年輕工產(chǎn)品出口值的 0.33，占食品飲料出口值 的 8.79, 發(fā)酵工業(yè)靠自身的發(fā)展取得經(jīng)濟(jì)效益外，更重要的是作為一種生物技 術(shù)，能對(duì)相 關(guān)行業(yè)的發(fā)展有重要的促進(jìn)作用，對(duì)節(jié)約國(guó)家糧食的消耗、增加花 色品種、提高產(chǎn)品 質(zhì)量以及改善環(huán)境等均有重要作用。例如：味精工業(yè)的酸法 糖化改為雙酶法糖化，使 轉(zhuǎn)化率從 90左右提高到 97-98，味精總收率提 高 4 ，全行業(yè)年增產(chǎn)味精 2 萬多 噸，年節(jié)糧 8 萬噸。白酒、酒精工業(yè)采用酶 制劑和釀酒用活性干酵母，提

10、高出酒率， 節(jié)約糧食 20 多萬噸。發(fā)酵行業(yè)年產(chǎn)洗滌劑用堿性蛋白酶 4.8 萬噸，使全國(guó)約有 30的洗衣粉產(chǎn) 品了酶 制劑。在改善環(huán)境方面，檸檬酸鈉作為無磷洗衣粉的配料生產(chǎn)的洗衣粉 已在國(guó)內(nèi)開始上市。木聚糖酶應(yīng)用于制漿工業(yè)中段，代替了部分漂粉、減輕氯離 子的污染，已在工業(yè) 試驗(yàn)中獲得成功?？傊?，九十年代我國(guó)發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展已 經(jīng)在食品工業(yè)中、在輕工業(yè)中占有一席之地，并在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要的作用。3、我國(guó)發(fā)酵工業(yè)展望我國(guó)已加入WTO,我們要千方百計(jì)做好工作，為趕超國(guó)際先進(jìn)水平打好基礎(chǔ)。發(fā)酵工業(yè)發(fā)展的總體思路是：以科技為先導(dǎo)，開發(fā)高新技術(shù)含量的產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品， 增長(zhǎng)速度控制在810；在合理利用資源、提

11、高綜合效益的基礎(chǔ)上穩(wěn)步發(fā)展； 以調(diào)整企業(yè)結(jié)構(gòu)、原料結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵制品用現(xiàn)代生物技術(shù) （基因工程、蛋白質(zhì)工程選育高產(chǎn)菌種）進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)水平。大力推行 清潔生產(chǎn)工藝，使全行業(yè)走上良性循環(huán)的發(fā)展軌道。（一）調(diào)整結(jié)構(gòu)調(diào)整企業(yè)結(jié)構(gòu)，對(duì)規(guī)模?。ㄎ毒?、檸檬酸企業(yè)1萬噸以下，淀粉糖 企業(yè)3萬噸以下）、能耗高、沒有治理廢水或治理不力的企業(yè)，按照國(guó)家的有關(guān)政 策，實(shí)行關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)；抓住國(guó)家支持農(nóng)產(chǎn)品綜合深加工、精加工的機(jī)遇，利 用我國(guó)豐富的淀粉質(zhì)原料資源，借助酶制劑工業(yè)，配套設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化、膜分離技 術(shù)等支撐行業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)。重點(diǎn)發(fā)展具有特殊性質(zhì)、在食品、醫(yī)療保健、飼料等 領(lǐng)域有廣泛用途

12、的淀粉糖工業(yè)，支持中西部地區(qū)原料資源充足、有發(fā)展?jié)摿Φ男?興發(fā)酵企業(yè)；幫助一些因環(huán)境和城市規(guī)劃的需要而搬遷的企業(yè)搞好規(guī)劃設(shè)計(jì)，使 全行業(yè)向規(guī)模、環(huán)保、效益方面轉(zhuǎn)化。目前我國(guó)酶制劑的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)很不合理，淀粉酶類占到酶制劑總產(chǎn)量的80， 其它酶種很少，滿足不了食品、醫(yī)藥、保健、紡織、造紙等行業(yè)的迫切需要，因 此要調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，積極研究開發(fā)提供各行業(yè)的酶制劑和復(fù)合酶制劑。根據(jù)市場(chǎng) 需求開發(fā)高新技術(shù)產(chǎn)品和高附加值產(chǎn)品，不斷增加花色品種。（二）推行清潔生產(chǎn)在具備一定條件的企業(yè)，逐步實(shí)現(xiàn)由末端治理向生產(chǎn)過程控 制的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，采用膜分離、色譜分離等高新分離技術(shù)，分離高濃度有機(jī)廢水中 附加值高的副產(chǎn)品，使廢棄物

13、產(chǎn)生量和排放量最小化，最終達(dá)到生產(chǎn)過程的封閉 循環(huán)。加快科學(xué)研究成果向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，消化吸收國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，推 廣先進(jìn)適用技術(shù)，限制和淘汰糖轉(zhuǎn)化率低、資源浪費(fèi)嚴(yán)重的技術(shù)和設(shè)備。（三）進(jìn)一步推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步發(fā)酵行業(yè)是科技含量較高的行業(yè)之一，要積極組織推 廣對(duì)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步有重大作用的科研成果，使其最大限度地提高生產(chǎn)技術(shù)。如應(yīng) 用于谷氨酸菌體分離的不銹鋼膜技術(shù)、陶瓷膜技術(shù)、檸檬酸色譜分離技術(shù)、淀粉 糖連續(xù)結(jié)晶技術(shù)。綜合利用和清潔生產(chǎn)技術(shù)（味精清潔生產(chǎn)示范工程、高濃度有 機(jī)廢液濃縮、噴霧干燥制顆粒肥料）等。從而提高全行業(yè)的科技含量和生產(chǎn)技術(shù) 水平。（四）參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)我國(guó)已加入WTO,這就為我們提供了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。中國(guó)發(fā) 酵行業(yè)要下大力氣，積極開展市場(chǎng)調(diào)研