发酵工程论文 -.docx

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1、发酵工程的探讨进展【前言】发酵工程是泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程。它包括厌氧发酵的生产过程（如酒精、乳酸、丙酮丁醇等）和有氧发酵的生产过程（如氨基酸、柠檬酸、抗生素等）。广义的概念：生物学（微生物学、生物化学）和工程学（化学工程）结合O狭义的发酵概念:微生物培育和代谢过程。发酵技术是人类最早通过实践驾驭的生产技术之一，产品也许多,以传统食品来说，东方有酱、酱油、醋、白酒、黄酒等，西方有啤酒、葡萄酒、奶酪等。这些发酵食品都是数千年来凭借人类的才智和阅历,在没有亲眼看到微生物的状况下，奇异地利用微生物生产的产品。【关键词】发酵发展应用1、发酵工程的内容1.1定义发酵工程是指接受工程技术手

2、段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或干脆用微生物参与限制某些工业生产过程的一种技术。1.2现代发酵工程人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为限制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广袤的应用前景。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。已经从过去简

3、洁的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今日成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产自然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。1. 3组成从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。1.1.1 上游工程：包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和养分组成）的确定，养分物的准备等。1

4、.1.2 中游工程：主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培育细胞和生产代谢产物的工艺技术。这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵起从前接受高温高压对发酵原料和发酵罐以与各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中依据细胞生长要求限制加料速度的计算机限制技术；还有种子培育和生产培育的不同的工艺技术。此外，依据不同的须要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加确定量的养分，使细胞进一步的生长，或得到更多的代谢产物；连续发酵：不断地流加养分，并不断地取动身酵液。在进行任何大规模工业发酵前，必需在试验室

5、规模的小发酵罐进行大量的试验，得到产物形成的动力学模型，并依据这个模型设计中试的发酵要求，最终从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。由于生物反应的困难性，在从试验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。1.1.3 下游工程：指从发酵液中分别和纯化产品的技术：包括固液分别技术（离心分别，过滤分别，沉淀分别等工艺），细胞破壁技术（超声、高压剪切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶等），蛋白质纯化技术（沉淀法、色谱分别法和超滤法等），最终还有产品的包装处理技术（真空干燥和冰冻干事燥等）。此外，在生产药物和食品的发酵工业中，须要严格遵守美国联邦食品和药物管理局所公布的

6、CGMPS的规定，并要定时接受有关当局的检查监督。2.发酵工程技术的发展发酵技术的发展阅历了如下几个阶段：2. 1自然发酵阶段这个阶段为从史前到19世纪末，主要特征为人类利用自然接种的方法进行传统酿造食品的生产。2. 2纯培育厌氧发酵技术的建立这个阶段始于19世纪末，20世纪初，主要特征为人类在显微镜的帮助下，把单一的微生物进行纯培育，在密闭容器中进行氧发酵生产酒精等工业产品。3. 3通气搅拌发酵技术的建立这个阶段始于20世纪40年头，其技术特征为，成功地建立起深层通气进行微生物发酵的一整套技术，有效地限制了微生物有氧发酵的通气量、温度、PH和养分物质的供应，使得抗生素、柠檬酸、酶制剂等好氧发

7、酵产品的生产成为可能，是现代发酵工业的开端。2.4代谢调控发酵技术的建立这个阶段始于20世纪60年头，其技术特征为，以生物化学和遗传学为基础，探讨代谢产物的生物合成途径和代谢调整机制，选择奇异的技术路途，人为地限制目的代谢产物的大量合成，从而得到所需产品。2. 5现代发酵工程技术的建立这个阶段始于20世纪70年头，其主要技术特征表现在如下几个方面：2 .5.1原生质体融合技术、基因工程技术的发展和在微生物菌种选育方面的应用，为发酵工程技术带来了方法上、手段上的重大变更和革命。3 .5.2计算机限制发酵技术，固定化细胞技术，发酵工程优化限制技术，先进的提取、分别、纯化技术以与现代化的发酵与提取设

8、备的应用，使发酵工业得到了快速的发展，并呈现了广袤的前景。3.发酵工程的应用领域3. 1轻工业轻工业是发酵工程技术应用最早和最多的领域，这个领域的特点是大量利用农副产品（产要是淀粉类产品）进行深加工，其生产的产品种类有：1. 1.1酒和溶剂类：如啤酒、白酒、果酒、酒精、丙酮、丁醇等；2. 1.2有机酸类：如柠檬酸、乳酸、苹果酸、衣康酸等；3. 1.3氨基酸类：如谷氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸等；4. 1.4酶制剂类：如食品工业用酶、纺织工业用酶、饲料工业用酶等；功能性蛋白质、功能性脂类、功能性糖类。5. 2生物医药工业通过发酵工程技术，可以生产多种抗生素、疫苗、以与一些基因工程药物（如干扰素

9、、白细胞介素系列等）。3 .3农牧业通过发酵工程技术，可以生产生物农药、生物肥料、植物生长调整剂、饲料蛋白、饲料工业用酶等。3.4 环境爱惜发酵工程技术，可用于污水处理，有毒物质的降解、固体垃圾处理、土壤污染的修复。3.5 能源开发通过发酵工程技术可利用可再生原料生产燃料酒精，生产沼气，进行微生物冶金等。4 .现代发酵工程技术的发展方向展望由于发酵工业生产具有反应条件温顺，生产原料来源广泛，价格低廉，以与与其它工业相比投资少、见效快，经济与社会效益显著等诸多优点。而且，通过发酵工程技术生产的产品种类多、应用面广。因此，发酵工程具有广袤的发展应用前景。近年来，生物技术的快速发展有力地推动了发酵工

10、程技术的发展。而发酵工程技术的应用，则是干脆将生物技术转化为生产力，用于生产人类所需的各种产品，以与为社会服务的重要手段。因此，基因工程、细胞工程、酶工程技术的最终实施，主要是依靠发酵工程技术来完成的。所以现代发酵工程是生物技术的重要内容之一，是生物技术实现产业化的必由之路，是将来经济社会发展过程中富有朝气和活力的一个重要产业群体。目前发酵工程技术的探讨主要集中在如下几个方面:4.4 接受基因工程、细胞工程技术与常规微生物育种方法相结合,辅之以激光、离子束、丫一射线等物理诱变方法，致力于选育发酵工业所需的各种优良生产菌种。4.5 开发研制社会须要、附加值高的新型发酵产品。4.6 接受发酵工程技

11、术取代部分传统化工产品的生产，降低原材料消耗和能源消耗，削减污染物的排放。4.7 探讨开发发酵和提取新技术、新工艺、新设备，提高产品收率、节能降耗。4.8 大规模工业化发酵生产技术。5 .学术思想发酵工程探讨：获得应用价值的微生物，反应器与过程放大，发酵产物分别提取，发酵过程优化和限制。探讨一些重要的工业微生物的抗胁迫因子与其抗胁迫机制，考察环境胁迫条件下特定微生物蛋白转录和代谢途径变更，接受不同环境胁迫手段或措施对微生物的生长或代谢进行调控，促进微生物生长或大量合成目的产物。探讨辅因子形式与其浓度在物质代谢和信号传递途径中限制代谢流方向和流量支配的作用机制、物质流和辅因子流的变更规律，对微生

12、物的生长或代谢进行调控，促进微生物合成目的产物的代谢流的最大化和快速化。参考文献:1张星元发酵原理科学出版社20052 .李寅，高海军陈坚高细胞密度发酵技术化学工业出版社20063 .陈驹声中国微生物工业发展史北京轻工业出版社19794 .胡之璧刘涤生物技术生产传统药材的探究厦门高校出版社19985 .李艳发酵工程的可持续发展教化学论坛20126 .潘禧蕾中国食品发酵工业现状与发展方向食品与药品19997 .赵发发酵促进剂面临巨大发展机遇酿酒科技20118 .朱克庆我国发酵面食机械装备的发展与对策粮食与食品工业20099 .王荫宇发酵乳制品的市场发展趋势中国乳业200810 .王钢开发信息我国酸奶制品的发展趋势中国食品工业2011