发酵工业简介

1、发酵工业简介发酵工业是生物工程的重要组成部分，是生物工程产业化的基础。发酵工 业指人们利用微生物的发酵作用，运用一些技术手段控制发酵过程，大规模生产 发酵产品的一门传统工业。至今，我国已形成了一个品种繁多，门类齐全，具有 相当规模的独立工业体系，在国民经济中占有重要地位，其产品应用覆盖医药、 卫生、轻工、农业、能源、环保等诸多行业，某些产品如味精、柠檬酸年产量已 跃居世界首位。如今，人们把利用生物细胞（指微生物细胞、动物细胞、植物细 胞、微藻）在 有氧或无氧条件下的生命来大量生产或积累生物细胞、酶类和代 谢产物的过程成为发酵。关键词：发酵工业、历史、现状、展望很早以前，人们就利用发酵技术来生产

2、产品，直到近代才发现发酵时由微生 物一引起的。发酵工业自 20世纪 60 年代以来迅猛发展，所涵盖的产品呢也从原 来的抗生素、食品等几个方面渗透到人们生活的各个方面如医药、保健、农业、 环境、能源、材料等。发酵工业是一种以高科技含量为特征的新兴工业，近年来 特别是20 世纪 90 年代以来，行业的迅速发展已经使其在食品工业中占有重要地 位。发酵工业的迅速发展不仅带动了相关行业的发展，而且对节约粮食、增加食 品花色品种、提高产品质量及改善环境等发挥了重要作用。1、发酵工程发展简史1、1 传统发酵技术人类利用自然发酵现象生产食品已有几千年的历史。你爱过就是最传统的发 酵技术之一。大约在 9000

3、年前，具有人们用谷物酿造啤酒。在 4000 年前的龙山 文化时期，我国就出现了黄酒酿造技术。都将、醋、豆腐乳、泡菜、奶酪等传统 食品的生产也均在 2000 年以上。这些产品都是数千年来人们凭借智慧和经验， 在没有亲眼见到微生物的情况下巧妙地利用微生物所获得的。当时，人们不知道 发酵的本质，也就不会人为地控制发酵过程，生产职能凭经验，因此这个时期也 成为天然发酵时期。现在，传统发酵技术仍然广泛应用于食品生产。1、2 近代发酵技术1、2、1 微生物纯培养技术期间1680 年，荷兰商人、博物学家列文虎克用自己发明创造的显微镜发现了微 生物世界，这是人类第一次看到了微生物。19 世纪中叶，巴斯德通过实

4、验证明 了酒精发酵现象是由活酵母引起的，并指出发酵现象是微生物进行的化学反应。 1872 年，布雷菲尔得创建了霉菌纯培养法，科赫完成细菌纯粹培养技术，从而 确立了但中威武的纯培养技术，是发酵技术从先进的凭借经验的天然发酵转变为 可以人类控制和调节的纯培养发酵。1、2、2 深层发酵技术时期1928 年，弗莱明发现了青霉菌能抑制其菌落周围的细菌生长的现象，并证 明了青霉素的存在。20 世纪 40年代，第二次世界大战爆发，由于前线对抗生素 的需求量非常大，从而推动了青霉菌的研究进展。青霉素发酵技术的血凝素发展 推动了抗生素工业乃至整个发酵工业的快速发展。1944 年，人们发现了用于治 疗结核杆菌引起

5、的感染的链霉素，随后，又陆续发现金霉素、土霉素等抗生素。 此阶段的发酵工程表现出的主要特征是微生物液态深层发酵技术的应用。1、3 现代发酵技术1、3、1 代谢调控技术的应用随着基础生物科学如生物化学、酶学、微生物遗传学等学科的飞速发展，再 加上新型分型方法和分离方法的发展，发酵工程领域的应用及应用有了显著的进 步，特别是在微生物酶转化技术、微生物人工诱变育种以及微生物代谢调控技术 等方面取得了可喜成果。如采用微生物进行甾体化合物的转化技术，成功地将甾 体转化成副肾上腺皮质激素、性激素等。如利用代谢调控为基础的新的发酵技术， 使野生的生理缺陷型菌株代谢产生谷氨酸。又通过人工诱变育种技术，选育获得

6、 谷氨酸高产菌株，从而大大提高了谷氨酸产量，实现了谷氨酸的工业化生产。由 此也促进了代谢调控理论的研究，推动了其他氨基酸的工业化生产步伐。由氨基 酸发酵而开始的代谢空竹发酵，使发酵工业进入了一个新的阶段。随后，核苷酸、 抗生素以及有机酸等也可通过代谢调控技术进行发酵生产。1、3、2 基因工程技术的应用1953 年，沃森与克里克提出了 DNA 的双螺旋结构模型，为基因重组奠定了 基础。20世纪70年代，人们成功实现了基因的重组和转移。随着重组DNA技术 的发展，人们可以按预定方案把外援目的基因克隆到荣故意大规模培养的微生物 细胞中，人为制造了我们需要的“工程菌”，通过“工程菌”的大规模发酵生产，

7、 可得到原先只要动物或植物才能生产的物质，如胰岛素、干扰素、白细胞介素和 多种细胞生长因子等。维生素菌种从过去繁琐的随机选育朝着定向育种转变，从 而达到定向改变生物性状与功能的目的，通过发酵工业能够生产出自然界微生物 所不能合成的产物，大大地丰富了发酵工业的范围，使发酵技术发生了革命性的 变化。2、我国发酵工程现状据了解，中国发酵工业中味精、柠檬酸、酶制剂、酵母、淀粉糖等产量 1980 年为 25.3 万吨，1990年为 68.63万吨，1995 年为133.1 万吨，1996 年为 141.76 万吨，1997 年 为 151万吨，1998年为 166.3万吨。从 1990年至 1998 年

8、共增长 了 2.4 倍。 1998 年发酵工业产值达 122.01 亿元。为 1990 年发酵工业产值 42.4 亿元的 2.78 倍， 年均增长 22，为全国 1998 年食品工业总产值 5900 亿元的 2，成为食品工业中发展 速度较快的新的增长点。发酵工业产品的增长，不仅丰富了人民的生活，而且使我国的发酵工业在国 际上 具有了举足轻重的地位。全国世界年消费味精 120 多万吨，我国占一半以 上。全世界 消费柠檬酸 80 万吨，我国生产20 万吨，占1/4。“九五”期间发酵 工业成为食品工业中重要的出口行业，味精、酵母、柠檬酸及 盐三类产品 1998 年共出口产品 16.56万吨，创汇 1

9、5716万美元。其中柠檬酸及盐出口 15.82万 吨，创汇13521 万美元，成为出口加工食品中新兴的创汇亿美元的单项产品。发酵工业出口创汇值占当年轻工产品出口值的 0.33，占食品饮料出口值 的 8.79, 发酵工业靠自身的发展取得经济效益外，更重要的是作为一种生物技 术，能对相 关行业的发展有重要的促进作用，对节约国家粮食的消耗、增加花 色品种、提高产品 质量以及改善环境等均有重要作用。例如：味精工业的酸法 糖化改为双酶法糖化，使 转化率从 90左右提高到 97-98，味精总收率提 高 4 ，全行业年增产味精 2 万多 吨，年节粮 8 万吨。白酒、酒精工业采用酶 制剂和酿酒用活性干酵母，提

10、高出酒率， 节约粮食 20 多万吨。发酵行业年产洗涤剂用碱性蛋白酶 4.8 万吨，使全国约有 30的洗衣粉产 品了酶 制剂。在改善环境方面，柠檬酸钠作为无磷洗衣粉的配料生产的洗衣粉 已在国内开始上市。木聚糖酶应用于制浆工业中段，代替了部分漂粉、减轻氯离 子的污染，已在工业 试验中获得成功。总之，九十年代我国发酵工业的发展已 经在食品工业中、在轻工业中占有一席之地，并在国内经济中发挥着重要的作用。3、我国发酵工业展望我国已加入WTO,我们要千方百计做好工作，为赶超国际先进水平打好基础。发酵工业发展的总体思路是：以科技为先导，开发高新技术含量的产业和产品， 增长速度控制在810；在合理利用资源、提

11、高综合效益的基础上稳步发展； 以调整企业结构、原料结构和产品结构为重点，对传统发酵制品用现代生物技术 （基因工程、蛋白质工程选育高产菌种）进行技术改造，提高生产水平。大力推行 清洁生产工艺，使全行业走上良性循环的发展轨道。（一）调整结构调整企业结构，对规模小（味精、柠檬酸企业1万吨以下，淀粉糖 企业3万吨以下）、能耗高、没有治理废水或治理不力的企业，按照国家的有关政 策，实行关、停、并、转；抓住国家支持农产品综合深加工、精加工的机遇，利 用我国丰富的淀粉质原料资源，借助酶制剂工业，配套设备的国产化、膜分离技 术等支撑行业的技术基础。重点发展具有特殊性质、在食品、医疗保健、饲料等 领域有广泛用途

12、的淀粉糖工业，支持中西部地区原料资源充足、有发展潜力的新 兴发酵企业；帮助一些因环境和城市规划的需要而搬迁的企业搞好规划设计，使 全行业向规模、环保、效益方面转化。目前我国酶制剂的产品结构很不合理，淀粉酶类占到酶制剂总产量的80， 其它酶种很少，满足不了食品、医药、保健、纺织、造纸等行业的迫切需要，因 此要调整产品结构，积极研究开发提供各行业的酶制剂和复合酶制剂。根据市场 需求开发高新技术产品和高附加值产品，不断增加花色品种。（二）推行清洁生产在具备一定条件的企业，逐步实现由末端治理向生产过程控 制的战略转移，采用膜分离、色谱分离等高新分离技术，分离高浓度有机废水中 附加值高的副产品，使废弃物

13、产生量和排放量最小化，最终达到生产过程的封闭 循环。加快科学研究成果向生产力转化，消化吸收国内外的先进技术和设备，推 广先进适用技术，限制和淘汰糖转化率低、资源浪费严重的技术和设备。（三）进一步推动技术进步发酵行业是科技含量较高的行业之一，要积极组织推 广对行业技术进步有重大作用的科研成果，使其最大限度地提高生产技术。如应 用于谷氨酸菌体分离的不锈钢膜技术、陶瓷膜技术、柠檬酸色谱分离技术、淀粉 糖连续结晶技术。综合利用和清洁生产技术（味精清洁生产示范工程、高浓度有 机废液浓缩、喷雾干燥制颗粒肥料）等。从而提高全行业的科技含量和生产技术 水平。（四）参与国际竞争我国已加入WTO,这就为我们提供了新的机遇与挑战。中国发 酵行业要下大力气，积极开展市场调研