工业发酵

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发酵工程是指采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,为人类生产有用的产品,或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育培养基的配置、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯(生物分离工程)等方面。发酵产品具有应用例如食品,以及在一般的工业。一些化学物质的商品,如乙酸柠檬酸,和乙醇是由发酵制成。[1]

应用[编辑]

发酵工程以其生产条件温和,原料来源丰富且价格低廉,产物专一,废弃物对环境污染小和容易处理等特点,而在医药工业、食品工业、农业、冶金工业、环境保护等许多领域得到了广泛的应用,逐步形成了规模庞大的发酵工业。在一些发达国家,发酵工业的总产值占到国民生产总值的5%左右。

在医药工业上的应用[编辑]

发酵工程在医药工业上的应用,成效十分显著,生产出了如抗生素维生素、动物激素、药用氨基酸核苷酸(如肌苷)等。目前,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。

在食品工业上的应用[编辑]

发酵工程在食品工业上的应用十分广泛,主要包括:
第一、生产传统的发酵产品,如啤酒果酒食醋等,使产品的质量和产量得到明显提高。
第二、生产食品添加剂。如L-苹果酸柠檬酸谷氨酸红曲素高果糖浆等。
第三单细胞蛋白的生产。

污水处理[编辑]

在污水处理的过程中,污水通过由细菌分泌的酶被消化。固体有机物被分解成无害的,水溶性物质和二氧化碳。所产生液体被消毒处理,在排入河流或海中之前除去病原体,或者可以被用作液体肥料。被消化的固体也被称为污泥,被干燥并用作肥料。气态副产物如甲烷,可以被用作发电机的沼气燃料。细菌消化的一个优点是它减少了和污水的气味和批量,从而减少了所需的倾倒空间。细菌消化在污水处理的主要缺点是,它是一个非常缓慢的过程。

发展简史[编辑]

20世纪20年代的酒精甘油丙酮等发酵工业,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。目前,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。目前,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。

参见[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ Yusuf Chisti. Robinson, Richard K., 编. Encyclopedia of Food Microbiology. London: Academic Press. 1999: 663–674. ISBN 978-0-12-227070-3.