Question

什么是发酵工程？

Answer 1

“发酵工程”是个新词，但用发酵方法来酿酒、制酱、做醋、做奶酪，却是几千年前人类就掌握了的生物技术。直到今天人们还在继续做这些事。但传统方法的发酵过程非常繁琐，费时费力。比如用小麦、大豆等原料做酱油需要半年到一年的时间，而且还要准备好大大小小、许许多多的容器。现代“发酵工程”的做法可就大不一样了。以日本的一家制酱油的公司为例，他们的做法是，将一种耐乳酸细菌和一种酵母菌一起固定在海藻酸钙凝胶上，再装入制造酱油的发酵罐。将各种营养物和水从罐顶慢慢地注入，产品酱油就不停地从罐底流出来，形成一个连续生产的过程。从原料到成品的周期不到3天。这里提到的发酵罐是现代发酵工程的重要标志。目前世界上最大的发酵罐高度超过100米，容量可达4000立方米。

发酵工程的主角是微生物。微生物是一种通称，它包括了所有形状微小、结构简单的低等生物。一提到微生物，有些人就会皱起眉头，感到憎恶。因为他们想到的是微生物带来了人类的疾病，带来了植物的病害和食物的变质。其实，这种感觉是不太公正的。对人类而言，大多数微生物有益无害的，会造成损害的微生物只是少数。就总体来说，微生物是功大于过的，而且是功远远大于过。近年来迅速崛起的发酵工程，正是这些微生物在忙忙碌碌，工作不息，甚至不惜粉身碎骨，才使得五光十色的产品能一一面世。从酸奶到乳酸菌饮料，再到比黄金还贵的干扰毒等药品，都是微生物对人类的无私奉献。

微生物在发酵过程里充当着生产者的角色，这与它的特性是分不开的。它们具有孙悟空式的生存本领、猪八戒式的好胃口，还组成了天下第一的“超生游击队”。孙悟空是怎么折腾也不会死的英雄。微生物的生存本领也好生了得。它们对周围环境的温度、压强、酸碱度、干湿条件都有极强的适应力，在10千米深的海底，人会被压成一张纸，而有些细菌仍逍遥自在地生活。在零下250度的超低温下，有些微生物仍不死去，只是处于“冬眠”状态而已。如果条件适宜，微生物会不断繁衍生长，从没有见过它们自行死亡。而这帮不死的小家伙还极为贪吃，甚至饥不择食。好吃的食品自不必说，连石油、塑料、金属氧化物、工业垃圾和DDT、砒霜等毒药，都会成为某些微生物竞相吞吃的美味。吃得多，长得快，繁殖速度自然十分惊人。如果一个大肠杆菌能顺利无阻地繁殖，两天后其重量等于地球重量的4倍！正是微生物的这些特点使它们成为发酵工程中的主将和功臣。发酵罐是微生物在发酵过程中生长、繁殖和形成产品的外部环境装置。它取代了传统的发酵容器—形形色色的培养瓶、酱生物发酵黄豆粉缸和酒窖。与传统的容器相比，发酵罐最明显的优势在于：它能进行严格的灭菌，能使空气按需要流通，从而提供良好的发酵环境；它能实施搅拌、震荡以促进微生物生长；它能对温度、压力、空气流量实行自动控制；它能通过各种生物传感器测定发酵罐内菌体浓度、营养成分、产品浓度等，并用电脑随时调节发酵进程。所以，发酵罐能实现大规模连续生产，最大限度地利用原料和设备，获得高产量和高效率。这样，人们就可以充分利用发酵方法来生产所需的食品或其他产品。可以简单地说，发酵工程就是通过研究改造发酵作用的菌种，并应用现代技术手段控制发酵过程来大规模工业化地生产发酵产品。

蛋白质是构成人体组织的主要材料，而又是地球上十分缺乏的食品。用发酵工程来大量快速地生产单细胞蛋白，就补充了自然产品的不足。因为在发酵罐内，每一个微生物就是一座蛋白质合成工厂。每一个微生物体重的50%～70％都是蛋白质。这样人们就可以利用许多“废料”，来生产高质量的食品。所以，生产单细胞蛋白是发酵工程对人类的杰出贡献之一。

此外，发酵工程还可以制造人体不可缺少的赖氨酸以及许多种医药产品。我们常用的抗菌素几乎都是发酵工程的产品。

发酵工程不仅生产食品和药品，还是解决能源危机的有力武器。石油、煤、天然气这些传统能源终将消耗殆尽，人类怎样才能继续生活下去，科学家们为此耗尽心血。20世纪80年代，人们终于看到了希望：一方面是核能、风能、太阳能利用取得巨大进展；另一方面，发酵工程的出现，可使地球上每年生产的大量纤维物质——稻草麦秆、玉米秸秆、灌木、干草、树叶等等，经“发酵工程”转化，成为人类新能源。

在开发生物新能源的同时，发酵工程还可以完成另一个重要使命，即处理废物，净化环境，减少以至基本消除环境污染。

总之，现代发酵工程能够帮助人们制造食品，制造药品，开发能源，净化环境。古老的生物发酵法，一旦用现代高科技方法加以改进，就千百倍地提高了生产效率，使老技术焕发了青春，为人类做出了巨大贡献。