Question

发酵工业现状和前景

Answer 1

发酵工业 （化学工程技术术语）外文名 Fermentation industry
发酵工业是传统发酵技术和现代DNA重组、细胞融合等新技术相结合并发展起来的现代生物技术，并通过现代化学工程技术，生产有用物质或直接用于工业化生产的一种大工业体系。
【简介】
按照发酵的特点，可以对发酵工业做不同的类别划分。
（1）、根据微生物种类不同分为：好氧性发酵和厌氧性发酵，其中通过厌氧发酵来获得食品称为酿造工业。
（2）、根据培养基状态不同分为：固体发酵和液体发酵。
（3）、根据发酵设备分：敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵、深层发酵。
（4）、根据微生物发酵操作方式的不同分为：分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。
（5）、根据微生物发酵产物的不同分为：微生物菌体发酵、微生物酶发酵、微生物代谢产物发酵、微生物的转化发酵、生物工程细胞发酵。
发酵产物决定发酵工艺，工艺决定设备，所以发酵工厂基本对应以下五种类型：
微生物菌体发酵
这是以获得具有某种用途的菌体为目的的发酵。传统的菌体发酵工业包括用于制作面包的酵母发酵及用于人或动物食品的微生物菌体蛋白（单细胞蛋白）的生产。新的菌体发酵可用来生产一些药用真菌，如香菇类、冬虫夏草、灵芝等。有的微生物菌体还可以用作生物防治剂，如苏云金杆菌、白僵菌。
微生物酶发酵
微生物具有种类多、产酶的品种多、生产容易和成本低等特点，因而工业应用的酶大多来自微生物发酵。微生物酶制剂在食品、轻工业、医药、农业中有广泛的用途。
微生物代谢产物发酵
微生物代谢产物的种类很多，已知的有37个大类，其中16类属于药物。根据菌体生长与产物形成时期之间的关系，可以将发酵产物分为两类。在微生物对数生长期所产生的产物，如氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、糖类等，是菌体生长繁殖所必需的。这些产物叫初级代谢产物。在菌体生长静止期，某些菌体能合成在生长期中不能合成的、具有一些特定功能的产物，如抗生素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子等。这些产物与菌体生长繁殖无明显关系，称为次级代谢产物。
微生物转化发酵
微生物转化就是利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物。可进行的转化反应包括：脱氢反应、氧化反应、脱水反应、缩合反应、脱羧反应、氨化反应、脱氨反应和异构化反应等。最突出的微生物转化是甾类转化，甾类激素包括醋酸可的松等皮质激素和黄体酮等性激素，是用途很广的一大类药物。
生物工程细胞的发酵
这是指利用生物工程技术所获得的细胞，如DNA重组的"工程菌"，细胞融合所得的"杂交"细胞等进行培养的新型发酵，其产物多种多样。如用基因工程菌产胰岛素、干扰素、青霉素酰化酶等，用杂交瘤细胞生产用于治疗和诊断的各种单克隆抗体。
【发展简史】
20世纪20年代的酒精、甘油和丙酮等发酵工业，属于厌氧发酵。
20世纪40年代初，随着青霉素的发现，抗生素发酵工业逐渐兴起。由于青霉素产生菌是需氧型的，微生物学家就在厌氧发酵技术的基础上，成功地引进了通气搅拌和一整套无菌技术，建立了深层通气发酵技术。这使有机酸、维生素、激素等都可以用发酵法大规模生产。
1957年，日本用微生物生产谷氨酸成功，如今20种氨基酸都可以用发酵法生产。氨基酸发酵工业的发展，是建立在代谢控制发酵技术的基础上的。90年代，代谢控制发酵技术已经用于核苷酸、有机酸和部分抗生素的生产中。
20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等生物工程技术的开发，使发酵工程进入了定向育种的阶段。
20世纪80年代以来，随着学科之间的渗透和交叉，数学、动力学、化学工程原理和计算机技术开始被用于发酵过程的研究。
90年代以来，自动记录和自动控制发酵过程的全部参数已经被应用于生产。
【应用领域】
1,在医药工业上的应用
传统发酵产品包括抗生素、维生素、动物激素、药用氨基酸、核苷酸（如肌苷）等。
90年代以来，常用的抗生素已达100多种，如青霉素类、头孢菌素类、红霉素类和四环素类。
另应用发酵工程大量生产的基因工程药品有人生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素-2、抗血友病因子等。
2,在食品工业上的应用
主要包括：
第一、生产传统的发酵产品，如白酒、啤酒、黄酒、果酒、食醋、酱油等，
第二、生产食品添加剂，防腐剂，色素，香料，营养强化剂。如L-苹果酸、柠檬酸、谷氨酸、红曲素、高果糖浆，黄原胶，结冷胶，赤藓糖醇等。
第三、单细胞蛋白的生产。
3,在环境科学领域的应用：污水处理用微生物 。
4,在化工能源领域的应用，包括各种有机酸，长链二元酸，聚合有机物，生物材料，生物塑料，生物多糖，生物氢，燃料乙醇，酒精，丙酮，丁醇，总溶剂。
5,在农业领域的应用：
各种农用，兽用抗生素，维生素，激素，氨基酸，食用菌，酶制剂，微生态制剂，微生物肥料，发酵床，发酵豆粕等
6,主要的酶制剂产品均为发酵工业生产，包括糖化酶，淀粉酶，蛋白酶，纤维素酶，脂肪酶，植酸酶，葡萄糖异构酶，葡聚糖酶，转苷酶等。