發(fā)酵工程論文-

發(fā)酵工程的研究進展【前言】發(fā)酵工程是泛指利用微生物制造或生產(chǎn)某些產(chǎn)品的過程。它包括厭氧發(fā)酵的生產(chǎn)過程（如酒精、乳酸、丙酮丁醇等）和有氧發(fā)酵的生產(chǎn)過程（如氨基酸、檸檬酸、抗生素等）。廣義的概念：生物學(微生物學、生物化學)和工程學(化學工程)結合。狹義的發(fā)酵概念：微生物培養(yǎng)和代謝過程。發(fā)酵技術是人類最早通過實踐掌握的生產(chǎn)技術之一，產(chǎn)品也很多，以傳統(tǒng)食品來說，東方有醬、醬油、醋、白酒、黃酒等，西方有啤酒、葡萄酒、奶酪等。這些發(fā)酵食品都是數(shù)千年來憑借人類的智慧和經(jīng)驗，在沒有親眼看到微生物的情況下，巧妙地利用微生物生產(chǎn)的產(chǎn)品?！娟P鍵詞】發(fā)酵發(fā)展應用1、發(fā)酵工程的內(nèi)容1.1定義發(fā)酵工程是指采用工程技術手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的離體酶的某些功能，為人類生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品，或直接用微生物參與控制某些工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術。1.2現(xiàn)代發(fā)酵工程人們熟知的利用酵母菌發(fā)酵制造啤酒、果酒、工業(yè)酒精，乳酸菌發(fā)酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大規(guī)模生產(chǎn)青霉素等都是這方面的例子。隨著科學技術的進步，發(fā)酵技術也有了很大的發(fā)展，并且已經(jīng)進入能夠人為控制和改造微生物，使這些微生物為人類生產(chǎn)產(chǎn)品的現(xiàn)代發(fā)酵工程階段?，F(xiàn)代發(fā)酵工程作為現(xiàn)代生物技術的一個重要組成部分，具有廣闊的應用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌種并且提高其產(chǎn)量；利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)藥品，如人的胰島素、干擾素和生長激素等。已經(jīng)從過去簡單的生產(chǎn)酒精類飲料、生產(chǎn)醋酸和發(fā)酵面包發(fā)展到今天成為生物工程的一個極其重要的分支，成為一個包括了微生物學、化學工程、基因工程、細胞工程、機械工程和計算機軟硬件工程的一個多學科工程?，F(xiàn)代發(fā)酵工程不但生產(chǎn)酒精類飲料、醋酸和面包，而且生產(chǎn)胰島素、干擾素、生長激素、抗生素和疫苗等多種醫(yī)療保健藥物，生產(chǎn)天然殺蟲劑、細菌肥料和微生物除草劑等農(nóng)用生產(chǎn)資料，在化學工業(yè)上生產(chǎn)氨基酸、香料、生物高分子、酶、維生素和單細胞蛋白等。1.3組成從廣義上講，發(fā)酵工程由三部分組成：是上游工程，中游工程和下游工程。1.3.1上游工程：包括優(yōu)良種株的選育，最適發(fā)酵條件（pH、溫度、溶氧和營養(yǎng)組成）的確定，營養(yǎng)物的準備等。1.3.2中游工程：主要指在最適發(fā)酵條件下，發(fā)酵罐中大量培養(yǎng)細胞和生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的工藝技術。這里要有嚴格的無菌生長環(huán)境，包括發(fā)酵開始前采用高溫高壓對發(fā)酵原料和發(fā)酵罐以及各種連接管道進行滅菌的技術；在發(fā)酵過程中不斷向發(fā)酵罐中通入干燥無菌空氣的空氣過濾技術；在發(fā)酵過程中根據(jù)細胞生長要求控制加料速度的計算機控制技術；還有種子培養(yǎng)和生產(chǎn)培養(yǎng)的不同的工藝技術。此外，根據(jù)不同的需要，發(fā)酵工藝上還分類批量發(fā)酵：即一次投料發(fā)酵；流加批量發(fā)酵：即在一次投料發(fā)酵的基礎上，流加一定量的營養(yǎng)，使細胞進一步的生長，或得到更多的代謝產(chǎn)物；連續(xù)發(fā)酵：不斷地流加營養(yǎng)，并不斷地取出發(fā)酵液。在進行任何大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵前，必須在實驗室規(guī)模的小發(fā)酵罐進行大量的實驗，得到產(chǎn)物形成的動力學模型，并根據(jù)這個模型設計中試的發(fā)酵要求，最后從中試數(shù)據(jù)再設計更大規(guī)模生產(chǎn)的動力學模型。由于生物反應的復雜性，在從實驗室到中試，從中試到大規(guī)模生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)許多問題，這就是發(fā)酵工程工藝放大問題。1.3.3下游工程：指從發(fā)酵液中分離和純化產(chǎn)品的技術：包括固液分離技術（離心分離，過濾分離，沉淀分離等工藝），細胞破壁技術（超聲、高壓剪切、滲透壓、表面活性劑和溶壁酶等），蛋白質(zhì)純化技術（沉淀法、色譜分離法和超濾法等），最后還有產(chǎn)品的包裝處理技術（真空干燥和冰凍干事燥等）。②此外，在生產(chǎn)藥物和食品的發(fā)酵工業(yè)中，需要嚴格遵守美國聯(lián)邦食品和藥物管理局所公布的cGMPs的規(guī)定，并要定時接受有關當局的檢查監(jiān)督。2.發(fā)酵工程技術的發(fā)展發(fā)酵技術的發(fā)展經(jīng)