發酵工業(化學工程技術術語)

發酵工業是傳統發酵技術和現代DNA重組、細胞融合等新技術相結合併發展起來的現代生物技術，並通過現代化學工程技術，生產有用物質或直接用於工業化生產的一種大工業體系。

基本介紹

• 中文名：發酵工業
• 外文名：Fermentation industry
• 類型：化學工程技術術語
• 分類：五種類型微生物菌體發酵等

簡介

按照發酵的特點，可以對發酵工業做不同的類別劃分。

（1）、根據微生物種類不同分為：好氧性發酵和厭氧性發酵，其中通過厭氧發酵來獲得食品稱為釀造工業。
（2）、根據培養基狀態不同分為：固體發酵和液體發酵。
（3）、根據發酵設備分：敞口發酵、密閉發酵、淺盤發酵、深層發酵。
（4）、根據微生物發酵操作方式的不同分為：分批發酵、連續發酵、補料分批發酵。
（5）、根據微生物發酵產物的不同分為：微生物菌體發酵、微生物酶發酵、微生物代謝產物發酵、微生物的轉化發酵、生物工程細胞發酵。

發酵產物決定發酵工藝，工藝決定設備，所以發酵工廠基本對應以下五種類型：

1. 微生物菌體發酵
   這是以獲得具有某種用途的菌體為目的的發酵。傳統的菌體發酵工業包括用於製作麵包的酵母發酵及用於人或動物食品的微生物菌體蛋白（單細胞蛋白）的生產。新的菌體發酵可用來生產一些藥用真菌，如香菇類、冬蟲夏草、靈芝等。有的微生物菌體還可以用作生物防治劑，如蘇雲金桿菌、白僵菌。
2. 微生物酶發酵
   微生物具有種類多、產酶的品種多、生產容易和成本低等特點，因而工業套用的酶大多來自微生物發酵。微生物酶製劑在食品、輕工業、醫藥、農業中有廣泛的用途。
3. 微生物代謝產物發酵
   微生物代謝產物的種類很多，已知的有37個大類，其中16類屬於藥物。根據菌體生長與產物形成時期之間的關係，可以將發酵產物分為兩類。在微生物對數生長期所產生的產物，如胺基酸、核苷酸、蛋白質、核酸、糖類等，是菌體生長繁殖所必需的。這些產物叫初級代謝產物。在菌體生長靜止期，某些菌體能合成在生長期中不能合成的、具有一些特定功能的產物，如抗生素、生物鹼、細菌毒素、植物生長因子等。這些產物與菌體生長繁殖無明顯關係，稱為次級代謝產物。
4. 微生物轉化發酵
   微生物轉化就是利用微生物細胞的一種或多種酶，把一種化合物轉變成結構相關的更有經濟價值的產物。可進行的轉化反應包括：脫氫反應、氧化反應、脫水反應、縮合反應、脫羧反應、氨化反應、脫氨反應和異構化反應等。最突出的微生物轉化是甾類轉化，甾類激素包括醋酸可的松等皮質激素和黃體酮等性激素，是用途很廣的一大類藥物。
5. 生物工程細胞的發酵
   這是指利用生物工程技術所獲得的細胞，如DNA重組的"工程菌"，細胞融合所得的"雜交"細胞等進行培養的新型發酵，其產物多種多樣。如用基因工程菌產胰島素、干擾素、青黴素醯化酶等，用雜交瘤細胞生產用於治療和診斷的各種單克隆抗體。

發展簡史

20世紀20年代的酒精、甘油和丙酮等發酵工業，屬於厭氧發酵。
20世紀40年代初，隨著青黴素的發現，抗生素髮酵工業逐漸興起。由於青黴素產生菌是需氧型的，微生物學家就在厭氧發酵技術的基礎上，成功地引進了通氣攪拌和一整套無菌技術，建立了深層通氣發酵技術。這使有機酸、維生素、激素等都可以用發酵法大規模生產。
1957年，日本用微生物生產谷氨酸成功，如今20種胺基酸都可以用發酵法生產。胺基酸發酵工業的發展，是建立在代謝控制發酵技術的基礎上的。90年代，代謝控制發酵技術已經用於核苷酸、有機酸和部分抗生素的生產中。
20世紀70年代以後，基因工程、細胞工程等生物工程技術的開發，使發酵工程進入了定向育種的階段。
20世紀80年代以來，隨著學科之間的滲透和交叉，數學、動力學、化學工程原理和計算機技術開始被用於發酵過程的研究。

90年代以來，自動記錄和自動控制發酵過程的全部參數已經被套用於生產。

套用領域

1,在醫藥工業上的套用
傳統發酵產品包括抗生素、維生素、動物激素、藥用胺基酸、核苷酸（如肌苷）等。
90年代以來，常用的抗生素已達100多種，如青黴素類、頭孢菌素類、紅黴素類和四環素類。

另套用發酵工程大量生產的基因工程藥品有人生長激素、重組B肝疫苗、某些種類的單克隆抗體、白細胞介素-2、抗血友病因子等。

2,在食品工業上的套用
主要包括：
第一、生產傳統的發酵產品，如白酒、啤酒、黃酒、果酒、食醋、醬油等，
第二、生產食品添加劑，防腐劑，色素，香料，營養強化劑。如L-蘋果酸、檸檬酸、谷氨酸、紅曲素、高果糖漿，黃原膠，結冷膠，赤蘚糖醇等。
第三、單細胞蛋白的生產。

3,在環境科學領域的套用：污水處理用微生物 。

4,在化工能源領域的套用，包括各種有機酸，長鏈二元酸，聚合有機物，生物材料，生物塑膠，生物多糖，生物氫，燃料乙醇，酒精，丙酮，丁醇，總溶劑。

5,在農業領域的套用：
各種農用，獸用抗生素，維生素，激素，胺基酸，食用菌，酶製劑，微生態製劑，微生物肥料，發酵床，發酵豆粕等

6,主要的酶製劑產品均為發酵工業生產，包括糖化酶，澱粉酶，蛋白酶，纖維素酶，脂肪酶，植酸酶，葡萄糖異構酶，葡聚糖酶，轉苷酶等。