第一篇：發(fā)酵工程論文發(fā)酵過程論文

發(fā)酵工程論文發(fā)酵過程論文

生物工程技術(shù)下的發(fā)酵床養(yǎng)豬法

摘要: 在我國,工業(yè)式養(yǎng)豬的缺點(diǎn)逐漸顯露,而“發(fā)酵床養(yǎng)豬法”的提出在解決養(yǎng)豬業(yè)環(huán)境污染、養(yǎng)殖效益、質(zhì)量安全方面都表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢(shì),受到養(yǎng)豬者的歡迎和行業(yè)部門的重視。因此,具有巨大的推廣價(jià)值。但在應(yīng)用這一技術(shù)時(shí),也存在一些問題,影響、制約“發(fā)酵床養(yǎng)豬法”的應(yīng)用發(fā)展,我們應(yīng)該對(duì)其有一個(gè)客觀的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞: 發(fā)酵床養(yǎng)豬;優(yōu)勢(shì);問題;制約;客觀

近年來,養(yǎng)豬業(yè)面對(duì)的挑戰(zhàn)日漸增多,除了豬病與市場風(fēng)險(xiǎn)外,排污與環(huán)保的壓力可能是最令養(yǎng)豬人頭痛的難題。在環(huán)保聲浪日漸高漲的背景下,以厚墊料為主要特征、以“零排放”為主要賣點(diǎn)的“發(fā)酵床”養(yǎng)豬法,在強(qiáng)大的商業(yè)宣傳攻勢(shì)及各級(jí)政府部門的推動(dòng)下,大有星火燎原之勢(shì)。我認(rèn)為,一項(xiàng)飼養(yǎng)工藝的重大變革不但需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)論證,更需要對(duì)實(shí)際效果進(jìn)行實(shí)事求是的經(jīng)得起時(shí)空考驗(yàn)的客觀評(píng)估。

發(fā)酵床技術(shù)的概括

1.1 發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)的原理

發(fā)酵床養(yǎng)豬的原理是在養(yǎng)豬圈舍內(nèi)利用一些高效有益微生物與墊料建造發(fā)酵床,豬將排泄物直接排在發(fā)酵床上,利用生豬的拱掘習(xí)性,加上人工輔助翻耙,使豬糞、尿和墊料充分混合,通過有益發(fā)酵微生物菌落的分解發(fā)酵,使豬糞、尿有機(jī)物質(zhì)得到充分的分解和轉(zhuǎn)化。發(fā)酵床養(yǎng)豬的技術(shù)原理與農(nóng)田有機(jī)肥被分解的原理基本一致,關(guān)鍵是墊料碳氮比與發(fā)酵微生物的選擇。其技術(shù)核心在于“發(fā),可以說,“發(fā)酵床”效率的高低決定了該養(yǎng)豬法經(jīng)濟(jì)效益的高低。

1.2 發(fā)酵床中的有益微生物

發(fā)酵床中所使用的高效有益微生物主要有芽孢桿菌屬、乳酸桿菌屬(厭氧型)、放線菌群(好氣型)和酵母菌群(好氧型)。

1.3 發(fā)酵床養(yǎng)豬的注意事項(xiàng)

1.3.1 豬舍:一般要求豬舍呈東西走向,座北朝南,這樣的圈舍采光好,利于發(fā)酵;而且南北可以敞開,適合通風(fēng)良好,不臭也沒蚊蠅。

1.3.2 陽光:屋頂需要設(shè)置透明亮瓦,要讓陽光照進(jìn)來,這個(gè)對(duì)圈底微生物發(fā)酵床菌種營養(yǎng)搭檔伴侶和糞便秸稈發(fā)酵劑的發(fā)酵非常重要,亮瓦的多少以陽光自東向西移動(dòng)時(shí)可照到豬圈全部為最佳,盡量做到陽光普照。

1.3.3 養(yǎng)豬密度:根據(jù)豬的大小來分,考慮豬的數(shù)目,每個(gè)豬大概1平方米左右,如果養(yǎng)的密度太小,微生物營養(yǎng)不夠,發(fā)酵不好,就失去效果了,但是可以補(bǔ)充。密度過大絕對(duì)不行,對(duì)圈地造成很大的影響,豬的活動(dòng)空間也不夠,微生物吸收不了這么多豬糞,導(dǎo)致圈底潮濕。

1.3.4 墊料:墊料一般選擇:秸稈、樹葉雜草、稻谷殼粉、鋸末屑、糞便,發(fā)酵床菌種之一糞便秸稈發(fā)酵劑等,有條件加入少量的米糠、酒糟等糟渣飼料發(fā)酵效果更好。其厚度一般在80cm左右,以確保發(fā)酵床有較高的溫度。

1.3.5 墊料管理:正常運(yùn)行的墊料,其中心部無臭味,濕度45%～50%,溫度45℃左右,PH值7～8。為了保證墊料的正常發(fā)酵,應(yīng)每周翻動(dòng)2～3次,翻動(dòng)深度30厘米以上。打散結(jié)塊墊料保證通透性。每批豬出欄后將墊料徹底翻一遍。

對(duì)發(fā)酵床的客觀看待

2.1 發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.1.1 減輕對(duì)環(huán)境的污染:豬糞尿可長期留存豬舍內(nèi),不向外排放,不向周圍流淌,利用墊料里含有的相當(dāng)活性的土壤微生生物的發(fā)酵原理,能夠迅速有效的降解、消化豬的排泄物,不需要再對(duì)豬糞尿采用清掃排放,也不會(huì)形成大量的沖圈污水,從而變成沒有任何廢棄物排放的養(yǎng)豬場,真正達(dá)到養(yǎng)豬零排放的目的。

2.1.2 節(jié)約能源:豬糞尿與鋸末墊料的混合物在微生物的作用下迅速發(fā)酵分解,產(chǎn)生熱量,中心溫度可達(dá)40～50℃或更高,表層溫度長期維持在25～30℃。在零度以下的冬天,不管南方北方(北方更有優(yōu)勢(shì)),這個(gè)升溫的優(yōu)點(diǎn)是很具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的,省了電、煤等取暖費(fèi)。尤其是改善了豬的腹感溫度,降低了豬舍溫度變化幅度,相比其他取暖方式,更具優(yōu)勢(shì)。同樣,在夏季,由于幾乎全敞開窗戶,形成了掃地風(fēng)、穿堂風(fēng)等類似涼亭子的效果,結(jié)合墊料管理,豬只感覺非常涼爽。

2.1.3 增加安全性:利用有益菌占位原理,增強(qiáng)豬只抗病力,提高了飼養(yǎng)效率和豬肉品質(zhì)病原菌致病的基礎(chǔ)是病原菌達(dá)到一定的濃度,由于發(fā)酵微生物等有益菌的大量繁殖,在墊床上、空氣中甚至豬舍的各個(gè)角落都彌漫著有益菌,使有益菌成為優(yōu)勢(shì)菌群,形成阻擋病原菌的天然屏障。即使有極少量病原菌的刺激,也只能使豬只產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng),從而使豬只形成堅(jiān)強(qiáng)的保護(hù)力。

2.1.4 提高豬肉品質(zhì):豬飼養(yǎng)在墊料上,顯得十分舒適,豬活動(dòng)量較大。豬生長發(fā)育健康,幾乎沒有豬病發(fā)生,幾乎不用抗生藥物,提高了豬肉品質(zhì),生產(chǎn)出真正意義上的有機(jī)豬肉。

2.2 發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)的缺點(diǎn)

2.2.1 發(fā)酵床造價(jià)比較高:不適合小型用戶,適合規(guī)模養(yǎng)殖場。

2.2.2 飼養(yǎng)密度與排泄物承載能力:由于豬群的排泄物全部匯集在“發(fā)酵床”上,有效單位面積的飼養(yǎng)密度與排泄物的承載能力呈正相關(guān),發(fā)酵床面積太小導(dǎo)致功能微生物因面積不夠而超負(fù)荷工作,導(dǎo)致發(fā)酵床降解糞便、除臭、促生長的作用就不明顯或基本喪失殆盡。

2.2.3 疫病的控制問題:雖然危害養(yǎng)豬業(yè)的主要細(xì)菌、病毒無法在50℃的環(huán)境下長期存活,但不能帶豬消毒始終是這一養(yǎng)豬法的缺陷,發(fā)酵床養(yǎng)的豬也會(huì)得病,發(fā)酵的益生菌也不可能完全抑制病毒,同時(shí)發(fā)酵床是靠木屑、米糠等粉狀物吸收豬的排泄物,而豬有拱食的習(xí)慣,木屑、米糠等粉狀物會(huì)因?yàn)樨i拱食進(jìn)入呼吸道,有造成呼吸道疾病的潛在威脅,濕度過高時(shí)會(huì)使寄生蟲病危害嚴(yán)重。

總結(jié)

總之,任何一種技術(shù)都會(huì)存在優(yōu)缺點(diǎn),也有一定的應(yīng)用條件,發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)也不例外,因此發(fā)酵床的功能作用不是萬能的,辦法是否總會(huì)比問題多,也不一定,關(guān)鍵需要從各個(gè)方面綜合考慮。在推廣過程中,我們根據(jù)其他怕什么不怕什么,對(duì)一些技術(shù)進(jìn)行了完善改良并積極做好維護(hù)和管理工作使發(fā)酵床長期正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn):

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第二篇：發(fā)酵工程論文 -

發(fā)酵工程的研究進(jìn)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(xué)(微生物學(xué)、生物化學(xué))和工程學(xué)(化學(xué)工程)結(jié)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(shù)是人類最早通過實(shí)踐掌握的生產(chǎn)技術(shù)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(yàn)，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。【關(guān)鍵詞】 發(fā)酵 發(fā)展 應(yīng)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(shù)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(shù)。

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(xué)技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)酵技術(shù)也有了很大的發(fā)展，并且已經(jīng)進(jìn)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。

現(xiàn)代發(fā)酵工程作為現(xiàn)代生物技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，具有廣闊的應(yīng)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(gè)極其重要的分支，成為一個(gè)包括了微生物學(xué)、化學(xué)工程、基因工程、細(xì)胞工程、機(jī)械工程和計(jì)算機(jī)軟硬件工程的一個(gè)多學(xué)科工程。

現(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(xì)菌肥料和微生物除草劑等農(nóng)用生產(chǎn)資料，在化學(xué)工業(yè)上生產(chǎn)氨基酸、香料、生物高分子、酶、維生素和單細(xì)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(zhǔn)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(xì)胞和生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的工藝技術(shù)。這里要有嚴(yán)格的無菌生長環(huán)境，包括發(fā)酵開始前采用高溫高壓對(duì)發(fā)酵原料和發(fā)酵罐以及各種連接管道進(jìn)行滅菌的技術(shù)；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(shù)；在發(fā)酵過程中根據(jù)細(xì)胞生長要求控制加料速度的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；還有種子培養(yǎng)和生產(chǎn)培養(yǎng)的不同的工藝技術(shù)。

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(chǔ)上，流加一定量的營養(yǎng)，使細(xì)胞進(jìn)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(jìn)行任何大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵前，必須在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的小發(fā)酵罐進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，得到產(chǎn)物形成的動(dòng)力學(xué)模型，并根據(jù)這個(gè)模型設(shè)計(jì)中試的發(fā)酵要求，最后從中試數(shù)據(jù)再設(shè)計(jì)更大規(guī)模生產(chǎn)的動(dòng)力學(xué)模型。由于生物反應(yīng)的復(fù)雜性，在從實(shí)驗(yàn)室到中試，從中試到大規(guī)模生產(chǎn)過程中會(huì)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(shù)：包括固液分離技術(shù)（離心分離，過濾分離，沉淀分離等工藝），細(xì)胞破壁技術(shù)（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(shù)（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(shù)（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(yán)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(shí)接受有關(guān)當(dāng)局的檢查監(jiān)督。2.發(fā)酵工程技術(shù)的發(fā)展

發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了如下幾個(gè)階段： 2.1 自然發(fā)酵階段

這個(gè)階段為從史前到19世紀(jì)末，主要特征為人類利用自然接種的方法進(jìn)行傳統(tǒng)釀造食品的生產(chǎn)。

2.2 純培養(yǎng)厭氧發(fā)酵技術(shù)的建立 這個(gè)階段始于19世紀(jì)末，20世紀(jì)初，主要特征為人類在顯微鏡的幫助下，把單一的微生物進(jìn)行純培養(yǎng)，在密閉容器中進(jìn)行氧發(fā)酵生產(chǎn)酒精等工業(yè)產(chǎn)品。2.3 通氣攪拌發(fā)酵技術(shù)的建立

這個(gè)階段始于20世紀(jì)40年代，其技術(shù)特征為，成功地建立起深層通氣進(jìn)行微生物發(fā)酵的一整套技術(shù)，有效地控制了微生物有氧發(fā)酵的通氣量、溫度、pH和營養(yǎng)物質(zhì)的供給，使得抗生素、檸檬酸、酶制劑等好氧發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)成為可能，是現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的開端。2.4 代謝調(diào)控發(fā)酵技術(shù)的建立

這個(gè)階段始于20世紀(jì)60年代，其技術(shù)特征為，以生物化學(xué)和遺傳學(xué)為基礎(chǔ)，研究代謝產(chǎn)物的生物合成途徑和代謝調(diào)節(jié)機(jī)制，選擇巧妙的技術(shù)路線，人為地控制目的代謝產(chǎn)物的大量合成，從而得到所需產(chǎn)品。2.5 現(xiàn)代發(fā)酵工程技術(shù)的建立

這個(gè)階段始于20世紀(jì)70年代，其主要技術(shù)特征表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面： 2.5.1 原生質(zhì)體融合技術(shù)、基因工程技術(shù)的發(fā)展和在微生物菌種選育方面的應(yīng)用，為發(fā)酵工程技術(shù)帶來了方法上、手段上的重大變化和革命。

2.5.2 計(jì)算機(jī)控制發(fā)酵技術(shù)，固定化細(xì)胞技術(shù)，發(fā)酵工程優(yōu)化控制技術(shù)，先進(jìn)的提取、分離、純化技術(shù)以及現(xiàn)代化的發(fā)酵與提取設(shè)備的應(yīng)用，使發(fā)酵工業(yè)得到了迅速的發(fā)展，并展現(xiàn)了廣闊的前景。3.發(fā)酵工程的應(yīng)用領(lǐng)域 3.1輕工業(yè)

輕工業(yè)是發(fā)酵工程技術(shù)應(yīng)用最早和最多的領(lǐng)域，這個(gè)領(lǐng)域的特點(diǎn)是大量利用農(nóng)副產(chǎn)品（產(chǎn)要是淀粉類產(chǎn)品）進(jìn)行深加工，其生產(chǎn)的產(chǎn)品種類有：

3.1.1 酒和溶劑類： 如啤酒、白酒、果酒、酒精、丙酮、丁醇等； 3.1.2 有機(jī)酸類：如檸檬酸、乳酸、蘋果酸、衣康酸等； 3.1.3 氨基酸類：如谷氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸等；

3.1.4 酶制劑類：如食品工業(yè)用酶、紡織工業(yè)用酶、飼料工業(yè)用酶等； 3.1.5功能性蛋白質(zhì)、功能性脂類、功能性糖類。3.2 生物醫(yī)藥工業(yè) 通過發(fā)酵工程技術(shù)，可以生產(chǎn)多種抗生素、疫苗、以及一些基因工程藥物（如干擾素、白細(xì)胞介素系列等）。3.3 農(nóng)牧業(yè)

通過發(fā)酵工程技術(shù)，可以生產(chǎn)生物農(nóng)藥、生物肥料、植物生長調(diào)節(jié)劑、飼料蛋白、飼料工業(yè)用酶等。3.4 環(huán)境保護(hù)

發(fā)酵工程技術(shù)，可用于污水處理，有毒物質(zhì)的降解、固體垃圾處理、土壤污染的修復(fù)。3.5 能源開發(fā)

通過發(fā)酵工程技術(shù)可利用可再生原料生產(chǎn)燃料酒精，生產(chǎn)沼氣，進(jìn)行微生物冶金等。

4.現(xiàn)代發(fā)酵工程技術(shù)的發(fā)展方向展望

由于發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)具有反應(yīng)條件溫和，生產(chǎn)原料來源廣泛，價(jià)格低廉，以及與其它工業(yè)相比投資少、見效快，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著等諸多優(yōu)點(diǎn)。而且，通過發(fā)酵工程技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品種類多、應(yīng)用面廣。因此，發(fā)酵工程具有廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。

近年來，生物技術(shù)的迅速發(fā)展有力地推動(dòng)了發(fā)酵工程技術(shù)的發(fā)展。而發(fā)酵工程技術(shù)的應(yīng)用，則是直接將生物技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，用于生產(chǎn)人類所需的各種產(chǎn)品，以及為社會(huì)服務(wù)的重要手段。因此，基因工程、細(xì)胞工程、酶工程技術(shù)的最終實(shí)施，主要是依靠發(fā)酵工程技術(shù)來完成的。所以現(xiàn)代發(fā)酵工程是生物技術(shù)的重要內(nèi)容之一，是生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的必由之路，是未來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過程中富有生機(jī)和活力的一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)群體。

目前發(fā)酵工程技術(shù)的研究主要集中在如下幾個(gè)方面：

4.1采用基因工程、細(xì)胞工程技術(shù)與常規(guī)微生物育種方法相結(jié)合，輔之以激光、離子束、γ－射線等物理誘變方法，致力于選育發(fā)酵工業(yè)所需的各種優(yōu)良生產(chǎn)菌種。

4.2 開發(fā)研制社會(huì)需要、附加值高的新型發(fā)酵產(chǎn)品。

4.3 采用發(fā)酵工程技術(shù)取代部分傳統(tǒng)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，降低原材料消耗和能源消耗，減少污染物的排放。4.4 研究開發(fā)發(fā)酵和提取新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，提高產(chǎn)品收率、節(jié)能降耗。

4.5 大規(guī)模工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)。

5.學(xué)術(shù)思想

發(fā)酵工程研究：獲得應(yīng)用價(jià)值的微生物，反應(yīng)器及過程放大，發(fā)酵產(chǎn)物分離提取，發(fā)酵過程優(yōu)化和控制。

研究一些重要的工業(yè)微生物的抗脅迫因子及其抗脅迫機(jī)制，考察環(huán)境脅迫條件下特定微生物蛋白轉(zhuǎn)錄和代謝途徑變化，采用不同環(huán)境脅迫手段或措施對(duì)微生物的生長或代謝進(jìn)行調(diào)控，促進(jìn)微生物生長或大量合成目的產(chǎn)物。

研究輔因子形式及其濃度在物質(zhì)代謝和信號(hào)傳遞途徑中控制代謝流方向和流量分配的作用機(jī)制、物質(zhì)流和輔因子流的變化規(guī)律，對(duì)微生物的生長或代謝進(jìn)行調(diào)控，促進(jìn)微生物合成目的產(chǎn)物的代謝流的最大化和快速化。

參考文獻(xiàn) ：

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第三篇：發(fā)酵食品論文

簡述乳酸菌在食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：乳酸菌、發(fā)酵、食品工業(yè)、應(yīng)用

摘要：乳酸菌發(fā)酵劑是在食品加工工業(yè)中廣泛使用的一類發(fā)酵菌種，其在感官、技術(shù)、營養(yǎng)或健康方面的各種優(yōu)勢(shì)使之在食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用潛力巨大: 它可用于食品防腐、提高食品安全性, 改善食品質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味, 加速奶酪成熟, 可產(chǎn)生功能因子、去除毒副因子從而使食品具有保健功效;某些抗噬菌體發(fā)酵劑還可解決乳品工業(yè)中的噬菌體污染問題。它使人們可以更好地控制發(fā)酵過程, 為消費(fèi)者提供新型健康食品, 此外還有利于食品企業(yè)的多樣化生產(chǎn)。

正文：中國發(fā)酵食品的歷史源遠(yuǎn)流長, 是中華民族食文化的象征。無論是發(fā)酵食品的種類、風(fēng)味，營養(yǎng)價(jià)值，等等都有其獨(dú)到的特色。其中發(fā)酵面食更是國民餐桌不可或缺的食品,在我國消費(fèi)量很大,是幾乎半數(shù)人口的主要營養(yǎng)來源,在我國居民生活中占重要地位。

而作為面食中的主要食物——饅頭，是我國北方地區(qū)人們的主食。承擔(dān)著為人們提供身體營養(yǎng)和能量需求的重任。因而，饅頭制作質(zhì)量的好壞直接影響著我國北方居民的日常生活。然而，一個(gè)饅頭制作的好壞，首先取決于饅頭的發(fā)酵質(zhì)量。

中國傳統(tǒng)饅頭發(fā)酵劑主要有老酵頭和酵子，在天然發(fā)酵劑菌群中，除主要含有酵母菌外，還含有一定數(shù)量和種類的其他微生物群，其共同發(fā)酵產(chǎn)生二氧化碳、乙醇、乳酸、醋酸等物質(zhì)以及少量的風(fēng)味輔助物質(zhì)。經(jīng)加堿中和后，制品產(chǎn)生出特有的口感和風(fēng)味。其中野生乳酸菌、醋酸菌等微生物群也在面團(tuán)中發(fā)生著乳酸發(fā)酵和醋酸發(fā)酵等生命代謝過程，由此而產(chǎn)生出乳酸、醋酸等幾種有機(jī)酸。并且乙醇和有機(jī)酸之間又進(jìn)一步發(fā)生酯化反應(yīng)，生成一定數(shù)量的芳香類物質(zhì)—酯類，還會(huì)形成極少量的醛類、酮類等化合物，它們也是重要的風(fēng)味物質(zhì)和風(fēng)味輔助物質(zhì)。

傳統(tǒng)發(fā)酵劑發(fā)酵的饅頭由于特有的口感和風(fēng)味，很多中國人都喜食這種饅頭，但其在饅頭生產(chǎn)應(yīng)用中存在缺陷：菌種質(zhì)量不穩(wěn)定，因是自行接種，除含有酵母菌和一些產(chǎn)風(fēng)味酶的細(xì)菌和霉菌外，還含有一些有害的雜菌；制作工藝落后、培養(yǎng)條件不穩(wěn)定；貯存過程品質(zhì)變化明顯等。由此導(dǎo)致使用時(shí)難以控制，難以應(yīng)用于饅頭的工業(yè)化生產(chǎn)。因此，缺乏優(yōu)良的發(fā)酵菌種是制約我國饅頭規(guī)模化生產(chǎn)的一個(gè)瓶頸。

乳酸菌是人體的正常菌群 ,也是食品加工和保藏的重要菌種 ,廣泛應(yīng)用于發(fā)酵酸乳、乳酸菌飲料、干酪、發(fā)酵豆乳、肉類、腌漬物等的加工制造。而且乳酸菌是食品工業(yè)中應(yīng)用最廣的微生物，發(fā)酵食品分為9類，每一類發(fā)酵食品中都有乳酸發(fā)酵食品的代表，而其他任何一種微生物的發(fā)酵食品都不能與之相比。乳酸菌是一類革蘭氏陽性桿菌或球菌、不形成芽孢、不運(yùn)動(dòng)、過氧化氫酶陰性、對(duì)葡萄糖發(fā)酵能產(chǎn)生50%以上乳酸的細(xì)菌總稱。

乳酸菌利用可發(fā)酵性糖產(chǎn)生乳酸，乳酸本身酸味柔和，不僅常作為食品的酸味劑，而且還有助消化的作用。除主要產(chǎn)生乳酸外，還可生成醋酸、丙酸等有機(jī)酸，它們?cè)谫x予食品以酸味的同時(shí)還可與乳酸發(fā)酵中產(chǎn)生的醇、醛、酮等物質(zhì)相互作用，形成多種新的呈味物質(zhì)；乳酸菌在代謝作用中產(chǎn)生多種氨基酸、維生素和酶，提高了營養(yǎng)價(jià)值；除乳酸菌代謝的主要產(chǎn)物乳酸外，乳酸發(fā)酵過程中還形成一些抑菌物質(zhì)如細(xì)菌素和類細(xì)菌素，對(duì)病原菌和腐敗菌有抑制作用，因而提高了產(chǎn)品的保存性，延長了貨架期；乳酸菌產(chǎn)生的胞外多糖（EPS）具有增稠、穩(wěn)定、乳化、保濕和膠凝作用，可以改變食品的流變特性，還能促進(jìn)乳酸菌對(duì)腸道黏膜的吸附，抗腫瘤，促進(jìn)免疫作用。EPS可作為食品添加劑，增加食品的質(zhì)地與流變特性，增加食品的口感和風(fēng)味。

除了在面食工業(yè)制作過程中乳酸菌具有重要作用外，在其他食品生產(chǎn)中乳酸菌同樣占據(jù)著重要的地位，其中最重要的莫過于乳酸菌在牛奶發(fā)酵中的應(yīng)用了。

乳酸菌可使發(fā)酵食品具有獨(dú)特的風(fēng)味, 它們將食物酸化, 產(chǎn)生乳酸味, 分解蛋白質(zhì)和脂肪產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì), 控制乳酸菌所產(chǎn)肽的活性在奶酪成熟中十分重要, 例如, 增加L.lac tis subsp.c remoris的某些肽的表達(dá)可提高奶酪的感官質(zhì)量。同型發(fā)酵的乳酸菌通過丙酮酸將可利用的能源糖幾乎全部轉(zhuǎn)化為乳酸, 產(chǎn)生能量并使氧化還原平衡。此外, 丙酮酸還會(huì)導(dǎo)致很多其它代謝物的產(chǎn)生(如乙酸、乙醇、丁二酮和乙醛), 乳酸菌所產(chǎn)的這些揮發(fā)性物質(zhì)有助于形成某些發(fā)酵食品的典型風(fēng)味,如酸性面團(tuán)(由乳酸/乙酸之比決定), Kefir和koumiss(乙醇), 黃油和酪乳(丁二酮)以及酸奶(乙醛)。控制發(fā)酵條件可增加某些揮發(fā)性物質(zhì)的產(chǎn)生, 通過基因工程也可操控代謝產(chǎn)物。例如在酪乳中L.lac tis subsp.lac tisbiovar diac etylac tis通過丙酮酸的分解代謝可使丁二酮產(chǎn)量增加，而S.thermophilus可增加發(fā)酵乳制品中乙醛的產(chǎn)量。

此外, 將一些新的酶促活性引入乳酸菌, 可使細(xì)胞從碳源開始進(jìn)行人們所期望的代謝。例如增加L.lac tis細(xì)胞中丙氨酸脫氫酶可從丙酮酸起引發(fā)同型發(fā)酵的、特殊立體構(gòu)型的L-丙氨酸的產(chǎn)生。L-丙氨酸在食品工業(yè)中作為一種甜味劑使用, 原位產(chǎn)生該物質(zhì)可使乳制品本身帶有甜味。

人們對(duì)乳酸菌的新陳代謝有了新的認(rèn)識(shí)和了解,這使我們看到了新一代發(fā)酵劑更為廣闊的應(yīng)用前景。功能性乳酸菌發(fā)酵劑具有保健、市場和技術(shù)優(yōu)勢(shì), 通過基因工程或野生型微生物的篩選可以獲得, 人們從中可以獲取各種生物信息, 在基因組中尋找所需的基因, 基因簇或功能因子。盡管如此, 仍然需要進(jìn)行基礎(chǔ)性和應(yīng)用性研究, 以便在現(xiàn)有的加工技術(shù)條件下更好的應(yīng)用功能性發(fā)酵劑和獲取相關(guān)定量信息。對(duì)功能性發(fā)酵劑的生物動(dòng)力學(xué)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析可以了解食品環(huán)境和微生物功能性之間的關(guān)系, 還將有助于菌株篩選和加工設(shè)計(jì)。這樣可對(duì)加工進(jìn)行更好的控制, 提高食品安全性和質(zhì)量并可減少經(jīng)濟(jì)損失, 同時(shí)還將有助于食品企業(yè)的多樣化生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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第四篇：長春理工大學(xué)選修論文 - 發(fā)酵工程1

編號(hào)

本科生選修論文

淺談發(fā)酵工程

Introduction to Fermentation Engineering

學(xué) 生 姓 名 專 業(yè) 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 學(xué) 院

闞海慧

探測制導(dǎo)與控制技術(shù)

110222233 葛淑敏

光電工程學(xué)院

二〇一三年十一月

淺談發(fā)酵工程

摘要:發(fā)酵工程是指采用工程技術(shù)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(shù)。發(fā)酵技術(shù)有著悠久的歷史，早在幾千年前，人們就開始從事釀酒、制醬、制奶酪等生產(chǎn)。作為現(xiàn)代科學(xué)概念的微生物發(fā)酵工業(yè)，是在20世紀(jì)40年代隨著抗生素工業(yè)的興起而得到迅速發(fā)展的，而現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)又是在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了現(xiàn)代的基因工程、細(xì)胞工程、分子修飾和改造等新技術(shù)。由于微生物發(fā)酵工業(yè)具有投資少、見效快、污染小、外源目的基因易在微生物菌體中高效表達(dá)等特點(diǎn)，日益成為全球經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。本文主要介紹發(fā)酵工程及其發(fā)展?fàn)顩r與前景。

關(guān)鍵詞:歷史 發(fā)展 狀況 前景 發(fā)酵工程

一、發(fā)酵工程的發(fā)展歷史 20世紀(jì)20年代的酒精、甘油和丙酮等發(fā)酵工程，屬于厭氧發(fā)酵。從那時(shí)起，發(fā)酵工程又經(jīng)歷了幾次重大的轉(zhuǎn)折，在不斷地發(fā)展和完善。

20世紀(jì)40年代初，隨著青霉素的發(fā)現(xiàn)，抗生素發(fā)酵工業(yè)逐漸興起。

1957年，日本用微生物生產(chǎn)谷氨酸成功，如今20種氨基酸都可以用發(fā)酵法生產(chǎn)。氨基酸發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展，是建立在代謝控制發(fā)酵新技術(shù)的基礎(chǔ)上的。目前，代謝控制發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)與核苷酸、有機(jī)酸和部分抗生素等的生產(chǎn)中。

20世紀(jì)70年代以后，基因工程、細(xì)胞工程等生物工程技術(shù)的開發(fā)，使發(fā)酵工程進(jìn)入了定向育種的新階段，新產(chǎn)品層出不窮。

20世紀(jì)80年代以來，微生物學(xué)家開始用數(shù)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、化工工程原理、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)發(fā)酵過程進(jìn)行綜合研究，使得對(duì)發(fā)酵過程的控制更為合理。在一些國家，已經(jīng)能夠自動(dòng)記錄和自動(dòng)控制發(fā)酵過程的全部參數(shù)，明顯提高了生產(chǎn)效率。

二、發(fā)酵技術(shù)的類型及特點(diǎn)(一)微生物菌體發(fā)酵

這是以獲得具有某種用途的菌體為目的的發(fā)酵。比較傳統(tǒng)的菌體發(fā)酵工業(yè)，有用于面包制作的酵母發(fā)酵及用于人類食品或動(dòng)物飼料的微生物菌體蛋白發(fā)酵兩種類型。新的菌體發(fā)酵可用來生產(chǎn)一些藥用真菌，如香菇類、依賴蟲蛹而生存的冬蟲夏草菌、與天麻共生的密環(huán)菌、以及從多孔菌科的茯苓菌獲得的名貴中藥茯苓和擔(dān)子菌的靈芝等。這些藥用真菌可以通過發(fā)酵培養(yǎng)的手段來產(chǎn)生與天然產(chǎn)品具有同等療效的產(chǎn)物。有的微生物菌體還可用作生物防治劑，可制成新型的微生物殺蟲劑，并用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。因此菌體發(fā)酵工業(yè)還包括微生物殺蟲劑的發(fā)酵。(二)微生物酶發(fā)酵

酶普遍存在于動(dòng)物、植物和微生物中。目前工業(yè)應(yīng)用的酶大多來自微生物發(fā)酵，因?yàn)槲⑸锞哂蟹N類多、產(chǎn)酶品種多、生產(chǎn)容易和成本低等特點(diǎn)。微生物酶制劑有廣泛的用途，多用于食品工業(yè)和輕工業(yè)中，如微生物生產(chǎn)的淀粉酶和糖化酶用于生產(chǎn)葡萄糖，氨基酰化酶用于拆分D、L-氨基酸等。(三)微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵

微生物代謝產(chǎn)物的種類很多，已知的有37個(gè)大類。在菌體對(duì)數(shù)生長期所產(chǎn)生的產(chǎn)物，如氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)、核酸、糖類等，是菌體生長繁殖所必需的，這些產(chǎn)物叫做初級(jí)代謝產(chǎn)物。在菌體生長靜止期，某些菌體能合成一些具有特定功能的產(chǎn)物，如抗生素、生物堿、細(xì)菌毒素、植物生長因子等。這些產(chǎn)物與菌體生長繁殖無明顯關(guān)系，叫做次級(jí)代謝產(chǎn)物。次級(jí)代謝產(chǎn)物多為低分子量化合物，但其化學(xué)結(jié)構(gòu)類型多種多樣，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)多達(dá)47類。其中抗生素按其結(jié)構(gòu)類型相似性，可分為14類。由于抗生素不僅具有廣泛的抗菌作用，而且還有抗病毒、抗癌和其他生理活性，因而得到了大力發(fā)展，已成為發(fā)酵工業(yè)的重要支柱。(四)微生物的轉(zhuǎn)化發(fā)酵

微生物轉(zhuǎn)化是利用微生物細(xì)胞的一種或多種酶，把一種化合物轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相關(guān)的更有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)物。可進(jìn)行的轉(zhuǎn)化反應(yīng)包括：脫氫反應(yīng)、氧化反應(yīng)、脫水反應(yīng)、縮合反應(yīng)、脫羧反應(yīng)、氨化反應(yīng)、脫氨反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)等。生物轉(zhuǎn)化還可用于把異丙醇轉(zhuǎn)化成丙醇；甘油轉(zhuǎn)化成二羥基丙酮；葡萄糖轉(zhuǎn)化成葡萄糖酸，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成2—酮基葡萄糖酸或5—酮基葡萄糖酸；及將山梨醇轉(zhuǎn)變成L—山梨糖等。此外，微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵還包括甾類轉(zhuǎn)化。

(五)生物工程細(xì)胞的發(fā)酵

這是指利用生物工程技術(shù)所獲得的細(xì)胞，如DNA重組的“工程菌”以及細(xì)胞融合所得的“雜交”細(xì)胞等進(jìn)行培養(yǎng)的新型發(fā)酵，其產(chǎn)物多種多樣。用基因工程菌生產(chǎn)的有胰島素、干擾素、青霉素酰化酶等，用雜交瘤細(xì)胞生產(chǎn)的用于治療和診斷的各種單克隆抗體等。

三、現(xiàn)代發(fā)酵工程的過程

(一)利用現(xiàn)代化的手段對(duì)微生物加以篩選和改造，以形成更符合工業(yè)生產(chǎn)需要 的新菌種的工業(yè)微生物育種技術(shù)、其中滲透了基因工程、細(xì)胞工程的一些內(nèi)容，經(jīng)過改造的、滿足人們需要的微生物菌種通常被稱之為工程菌；的手段對(duì)微生物加以篩選和改造，以形成更符合工業(yè)生產(chǎn)需要的新菌種的工業(yè)微生物育種技術(shù)、其中滲透了基因工程、細(xì)胞工程的一些內(nèi)容，經(jīng)過改造的、滿足人們需要的微生物菌種通常被稱之為工程菌；

(二)微生物菌體的生產(chǎn)，即利用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝高速的對(duì)某種微生物進(jìn)行大量的純培養(yǎng)，即工程菌的克隆；

(三)從微生物中分離有用物質(zhì)；微生物菌體的生產(chǎn)；(四)微生物初級(jí)和次級(jí)代謝產(chǎn)物的發(fā)酵生產(chǎn)；(五)發(fā)酵產(chǎn)物的分離純化和加工后處理；

(六)利用微生物控制或參與工業(yè)生產(chǎn)，如采礦、冶金等；

(七)微生物生物反應(yīng)器的研究開發(fā)，新型發(fā)酵裝置、生物傳感器和使用電子計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化連續(xù)發(fā)酵的技術(shù)等等。

四、發(fā)酵工程的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用

(一)發(fā)展現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的釀造食品，都是用微生物將自然食品發(fā)酵成易消化的可口食品。現(xiàn)代提倡的添加氨基酸、維生素的強(qiáng)化食品都是生物工程，特別是發(fā)酵工程帶來的成果。國際上用發(fā)酵工程法或酶法已經(jīng)開發(fā)并生產(chǎn)出了18種氨基酸，年產(chǎn)量接近百萬噸。用淀粉酶，糖化酶和異構(gòu)酶生產(chǎn)的高果糖漿已都進(jìn)入規(guī)模化生產(chǎn)階段。

我國自20世紀(jì)50代以來，在發(fā)酵工程的研究和應(yīng)用方面取得了一大批矚目的成果。如使醬油、醋、酒等傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)得到了改革和更新。還從無到有建立了抗生素、氨基酸、檸檬酸、維生素、核苷酸，微生物多糖等一系列發(fā)酵工程，并形成了完整的工業(yè)體系。我國在世界范圍內(nèi)首創(chuàng)的二步發(fā)酵生產(chǎn)維生素C新工藝，已在國內(nèi)全面推廣，并已向國外轉(zhuǎn)讓專利技術(shù)。我國研究開發(fā)的發(fā)酵工程產(chǎn)品核苷酸用于醫(yī)藥以及微生物無害農(nóng)藥，殺蟲效果好，無污染。利用微生物及其代謝產(chǎn)物提高了石油的采收率。開發(fā)沼氣發(fā)酵新工藝，為合理利用有機(jī)廢棄物，變廢為寶，改善環(huán)境，提高再生能源起到了重要的作用。

作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)酵工程，是20世紀(jì)40年代隨著抗生素發(fā)酵工業(yè)的建立而興起的。目前，由于細(xì)胞融合，細(xì)胞固定化以及基因工程的建立，是發(fā)酵工程進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展階段，它已經(jīng)涉及到醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)、化工、能源、冶金和環(huán)境保護(hù)等廣泛的領(lǐng)域。

(二)應(yīng)用 1.醫(yī)藥行業(yè)

微生物發(fā)酵是生物轉(zhuǎn)化法之一,在中藥中早有應(yīng)用。真菌是發(fā)酵中藥的主要功能菌。發(fā)酵時(shí)大都采用單一菌種純種發(fā)酵法。現(xiàn)代中藥發(fā)酵技術(shù)分為液體發(fā)酵和固體發(fā)酵。中藥發(fā)酵技術(shù)按應(yīng)用方式可分為無渣式和去渣式,前者可直接用藥,后者要提取和制劑用藥。發(fā)展發(fā)酵中藥可進(jìn)一步推進(jìn)中藥現(xiàn)代化和國際化進(jìn)程,提高中藥行業(yè)的競爭力,為中藥走向世界、造福人類作出新的貢獻(xiàn)。2.食品工業(yè)

現(xiàn)代化生物技術(shù)的突飛猛進(jìn)，改寫了食品發(fā)酵工藝的歷史。據(jù)報(bào)道，由發(fā)酵工程貢獻(xiàn)的產(chǎn)品可占食品工業(yè)總銷售額的15%以上。目前利用微生物發(fā)酵法可以生產(chǎn)近20種氨基酸。該法較蛋白質(zhì)水解和化學(xué)合成法生產(chǎn)成本低，工藝簡單，且全部具有光學(xué)活性。3.能源工業(yè)

乙醇作為一種生產(chǎn)工藝成熟，生產(chǎn)原料來源廣泛的替代能源越來越受到人們的關(guān)注。燃料酒精不僅可以緩解能源短缺的問題，從長遠(yuǎn)的利益和能源的可再生性來看，燃料酒精又是一種潛力巨大的物能源。酒精發(fā)酵的方式有間歇式發(fā)酵、半連續(xù)式發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵。4.農(nóng)業(yè)

近年來，固態(tài)發(fā)酵工藝在生物農(nóng)藥工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用取得了進(jìn)展。固態(tài)發(fā)酵是沒有或只有少量游離水存在，在具有可以滿足微生物生長代謝的一定濕度的固態(tài)營養(yǎng)基質(zhì)中進(jìn)行的微生物發(fā)酵過程。5.環(huán)境保護(hù)

近年來，利用現(xiàn)代發(fā)酵及分離技術(shù)對(duì)大量的農(nóng)作物麩皮，、殼和秸桿以及各種果渣等有機(jī)廢渣資源進(jìn)行深層次的研究開發(fā)，從而獲得高活性、高附加值的天然功能產(chǎn)品，引起了各國學(xué)者的廣泛重視，其中以有機(jī)廢渣為基本培養(yǎng)基，選擇合適的微生物菌株(酵母、真菌或細(xì)菌)進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，以獲得高附加值的微生物代謝物。

五、發(fā)酵工程的發(fā)展趨勢(shì)和前景

(一)發(fā)酵工程未來的發(fā)展趨向主要有以下幾個(gè)大方面 ①基因工程的發(fā)展為發(fā)酵工程帶來新的活力。②新型發(fā)酵設(shè)備的研制為發(fā)酵工程提供先進(jìn)工具。

③大型化、連續(xù)化、自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用為發(fā)酵工程的發(fā)展拓展了新空間。④強(qiáng)調(diào)代謝機(jī)理與調(diào)控研究，使微生物的發(fā)酵機(jī)能得到進(jìn)一步開發(fā)。⑤生態(tài)型發(fā)酵工業(yè)的興起開拓了發(fā)酵的新領(lǐng)域。⑥再生資源的利用給人們帶來了希望。

(二)發(fā)酵工程的發(fā)展前景

發(fā)酵工程在工業(yè)上的應(yīng)用具有投資少、見效快、污染小的特點(diǎn)，開展此項(xiàng)工程的應(yīng)用往往是一舉多得。它是未來社會(huì)經(jīng)濟(jì)的支柱——生物工程的重要組成部分。隨著當(dāng)代基因組測序國際聯(lián)合行動(dòng)的開展，發(fā)酵工程定會(huì)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。進(jìn)入21世紀(jì)以來，在一些發(fā)達(dá)國家，發(fā)酵工程已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱。我國地域遼闊，農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物很多，發(fā)酵工程研究開發(fā)已取得一定的成果，加上我們已經(jīng)培養(yǎng)出一批專業(yè)的技術(shù)隊(duì)伍，因此發(fā)酵工程將會(huì)有一個(gè)新的飛躍。

參考文獻(xiàn)

［1］ 孫毅.發(fā)酵工程研究的新進(jìn)展［J］.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，TQ92，2007。［2］ 施明宇.發(fā)酵工程綜述［J］.百度文庫，2012。

［3］ 王福源.現(xiàn)代食品發(fā)酵技術(shù)［M］.北京:中國輕工業(yè)出版社，1998。［4］ 陳 琳, 趙 婷, 侯恩太, 賴智捷, 路 鋒, 鞏江, 倪士峰.發(fā)酵中藥研究概況,Journal of Anhui Agri.Sci.2010,38(15):8274-8275 ［5］ 陳萬里，趙明星，燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜述，河南化工，2010，27。

第五篇：發(fā)酵工程教學(xué)大綱

發(fā)酵工程（Fermentation Engineering）

一、課程概況 課程編號(hào)：

課程總學(xué)時(shí)：56（其中，講課：40，實(shí)驗(yàn)：16）課程學(xué)分：課程分類：開設(shè)學(xué)期：開課單位：適用專業(yè)：所需先修課：微生物學(xué)、生物化學(xué)課程負(fù)責(zé)人：韓北忠、劉萍

二、內(nèi)容簡介是工業(yè)微生物實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室與工廠化生產(chǎn)的具體操作，方法的一部分，工程》工業(yè)化應(yīng)用都具有深遠(yuǎn)的意義。另外，通過《發(fā)酵工程》實(shí)驗(yàn)及發(fā)酵工程各論的了解，不僅能夠掌握發(fā)酵工藝操作從小試到放大的具體過程及反應(yīng)過程控制方法，前發(fā)酵行業(yè)的具體產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，進(jìn)行指導(dǎo)與分析。程的基本原理，發(fā)酵工藝及過程控制方法；程各論簡介。

三、教學(xué)大綱1放線菌、酵母的分離方法；常用工業(yè)菌種育種的方法；誘變、基因轉(zhuǎn)移、基因重組的原理及

必修

三（2）

食品學(xué)院

生物技術(shù)系

生物工程、食品科學(xué)與工程

是生物工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課。是基因工程及酶工程等生物技術(shù)工業(yè)化的過程與方法。不僅掌握發(fā)酵工程原理及發(fā)酵優(yōu)化控制過程，（1）發(fā)酵工程上游技術(shù)：菌種選育的基本理論與方法；

緒論（2學(xué)時(shí)）

工業(yè)微生物菌種的選育與保藏（由于發(fā)酵工程是整個(gè)生物技術(shù)的核心，是生物技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的原理及因此，通過對(duì)《發(fā)酵而且對(duì)系統(tǒng)了解生物技術(shù)及其而且進(jìn)一步了解了目對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)能夠（3）發(fā)酵工程設(shè)備及發(fā)酵中試放大；40學(xué)時(shí)）

4學(xué)時(shí)）

2）發(fā)酵工4）發(fā)酵工 《發(fā)酵工程》的學(xué)習(xí)，從理論到方法學(xué)會(huì)發(fā)酵工程這一門技術(shù)，本課程主要內(nèi)容為：（（、課堂講授部分教學(xué)內(nèi)容與要求（第一章本章要點(diǎn)：掌握發(fā)酵工程的基本知識(shí)；了解發(fā)酵工程的一般工藝過程和工藝發(fā)展趨勢(shì)。第二章工業(yè)菌種篩選思路、程序及注意事項(xiàng)；培養(yǎng)分離中要解決的問題，自然界細(xì)菌、真菌、操作方法；不同微生物菌種保藏原理、方法及各自的應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)。本章重點(diǎn)了解工業(yè)微生物菌種選育常用方法及過程，掌握菌種的保藏方式。

第三章 發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化（4學(xué)時(shí)）

不同營養(yǎng)因素對(duì)微生物生長及代謝的影響，不同用途培養(yǎng)基的確定依據(jù)和方法；不同培養(yǎng)條件對(duì)微生物生長及代謝的影響，發(fā)酵條件的確定方法；發(fā)酵終點(diǎn)的判斷原理及方法；工業(yè)微生物菌種培養(yǎng)的類型、主要培養(yǎng)方法及擴(kuò)大的特點(diǎn)。本章重點(diǎn)掌握發(fā)酵工藝的基本原理，熟悉發(fā)酵工藝確定的參數(shù)要求，掌握發(fā)酵工廠化生產(chǎn)放大對(duì)發(fā)酵工藝不同要求。

第四章 發(fā)酵機(jī)制（4學(xué)時(shí)）

微生物的能量及物質(zhì)代謝及微生物合成與分解代謝對(duì)發(fā)酵目標(biāo)產(chǎn)物的影響；微生物的代謝調(diào)節(jié)調(diào)控與發(fā)酵生產(chǎn)。本章重點(diǎn)了解微生物代謝的機(jī)理，掌握調(diào)節(jié)代謝的常規(guī)方法。

第五章 發(fā)酵工程動(dòng)力學(xué)（4學(xué)時(shí)）

微生物反應(yīng)過程的主要特征、微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的描述方法，研究發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的步驟與方法；發(fā)酵動(dòng)力學(xué)分類、各類特點(diǎn)及在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用；分批發(fā)酵、補(bǔ)料發(fā)酵及連續(xù)發(fā)酵動(dòng)力學(xué)、特點(diǎn)。本章重點(diǎn)掌握發(fā)酵過程中優(yōu)化控制的理論和方法。

第六章 發(fā)酵工程單元操作（4學(xué)時(shí)）

滅菌的方法及各方法的原理及其操作控制；空氣凈化原理，空氣除菌方法及發(fā)酵生產(chǎn)過程中制備無菌空氣的流程。微生物細(xì)胞對(duì)氧的需求，對(duì)微生物供氧的傳遞過程，增加溶氧的措施及溶氧異常分析。本章重點(diǎn)熟悉發(fā)酵工藝的控制過程，掌握發(fā)酵流程的具體操作方法。

第七章 發(fā)酵生產(chǎn)的設(shè)備（6學(xué)時(shí)）

嫌氣發(fā)酵設(shè)備種類，設(shè)計(jì)要求及操作要點(diǎn)；通風(fēng)發(fā)酵罐種類、結(jié)構(gòu)組成、工作原理及操作、控制；發(fā)酵反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和自動(dòng)控制。本章重點(diǎn)了解發(fā)酵罐的組成及操作，并掌握發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的方法。

第八章 發(fā)酵中試的比擬放大（2學(xué)時(shí)）

發(fā)酵中試比擬放大的原理，內(nèi)容及計(jì)算依據(jù)；中試放大的設(shè)備要求；比擬放大的基本方法。本章重點(diǎn)掌握發(fā)酵中試放大的理論依據(jù)及方法

第九章 發(fā)酵工程各論（10學(xué)時(shí)）

酒精生產(chǎn)工藝學(xué)、氨基酸生產(chǎn)工藝學(xué)、抗生素生產(chǎn)工藝學(xué)、微生物酶制劑生產(chǎn)工藝、污水生化處理技術(shù)。對(duì)每個(gè)工藝介紹概況、工藝操作要點(diǎn)、對(duì)產(chǎn)物影響的主要因素及控制，產(chǎn)物分離提純主要方法，工藝發(fā)展趨勢(shì)。本章重點(diǎn)了解目前發(fā)酵行業(yè)中各種工藝的具體操作過程。

2、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)部分教學(xué)內(nèi)容與要求（共16學(xué)時(shí)）

（1）特定產(chǎn)物工業(yè)生產(chǎn)菌種的篩選 4學(xué)時(shí) 目的：加深對(duì)發(fā)酵工程上游技術(shù)中菌種選育的認(rèn)識(shí)；學(xué)會(huì)常規(guī)選種和育種的方法，樹立科學(xué)認(rèn)真仔細(xì)的態(tài)度，培養(yǎng)科研協(xié)作精神。

內(nèi)容簡介：根據(jù)一定的生產(chǎn)目的如抗生素或酶類的生產(chǎn)，建立不同的篩選模型，并從特定的樣品如土壤中篩選出高產(chǎn)適宜的菌株。

要求：全班每個(gè)同學(xué)都要親自動(dòng)手，以目標(biāo)產(chǎn)物從土壤中分離高產(chǎn)菌株，每人寫1份研究報(bào)告。

（2）搖床培養(yǎng)確定菌體培養(yǎng)和營養(yǎng)條件 4學(xué)時(shí)

目的：掌握微生物斜面培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基及發(fā)酵培養(yǎng)基確定方法，學(xué)會(huì)對(duì)已確定菌種確定實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵工藝。內(nèi)容簡介：發(fā)酵的工藝參數(shù)。要求：全班分成養(yǎng)條件，每組交（3）小型發(fā)酵罐中進(jìn)行產(chǎn)品的分批發(fā)酵目的：掌握發(fā)酵罐的操作方法，發(fā)解在罐上進(jìn)行工藝放大的發(fā)酵過程。內(nèi)容簡介：菌種在罐上的分批發(fā)酵過程。掌握目前發(fā)酵行業(yè)基礎(chǔ)罐上發(fā)酵方法和操作流程。要求：全班分成時(shí)間的基質(zhì)消耗、產(chǎn)物形成及細(xì)胞生長的變化，每組交究報(bào)告。

（4）流加發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究目的：加深對(duì)微生物培養(yǎng)方法的認(rèn)識(shí)，了解流加發(fā)酵過程控制方法。內(nèi)容簡介：添加，觀察菌體生長和產(chǎn)物形成及菌種代謝之間的關(guān)系，式。

要求：全班分成基質(zhì)消耗、產(chǎn)物形成及細(xì)胞生長的變化，每組交 說明

為使學(xué)生既能發(fā)揮主觀能動(dòng)性，個(gè)人作業(yè)及試驗(yàn)出勤、動(dòng)手能力等占

3、教材及主要參考書教材：俞俊棠，唐效宣主要參考書：（1）李艷（2）曹軍衛(wèi)篩選微生物最適生長及產(chǎn)物形成的營養(yǎng)條件和培養(yǎng)條件，5組，1 份實(shí)驗(yàn)記錄，每人寫在搖床確定工藝條件的基礎(chǔ)上，5組，在分批發(fā)酵工藝的基礎(chǔ)上，5組，.生物工藝學(xué)

.發(fā)酵工業(yè)概論, 馬輝文.1份研究報(bào)告。4學(xué)時(shí)進(jìn)行小型發(fā)酵罐的放大研究，學(xué)時(shí)

進(jìn)行不同營養(yǎng)物質(zhì)在不同時(shí)間和不同濃度的又具有科研協(xié)作精神，60%。

.華東化工學(xué)院出版社.中國輕工業(yè)出版社.科學(xué)出版社確定特定產(chǎn)物研究確定菌種發(fā)酵最適培養(yǎng)基及培

同時(shí)監(jiān)測

各組分別測定發(fā)酵過程中每隔一段1 份實(shí)驗(yàn)記錄，每人寫1份研

以獲得最佳的發(fā)酵代謝調(diào)控方各組分別測定1種流加發(fā)酵程序?qū)Ψ輰?shí)驗(yàn)記錄，每人寫1份研究報(bào)告。暫定考核成績中小組記錄占40%，.1991..1999..2002.每個(gè)同學(xué)都要親自動(dòng)手，每個(gè)同學(xué)都要親自動(dòng)手，4每個(gè)同學(xué)都要親自動(dòng)手，1 微生物工程（3）P.F.斯坦伯里, A 惠特克.發(fā)酵工藝學(xué)原理.中國醫(yī)藥科技出版社.1992.（4）賀小賢.生物工藝原理.化學(xué)工業(yè)出版社.2003.（5）尹光琳, 戰(zhàn)立克, 趙根楠.發(fā)酵工業(yè)全書.中國醫(yī)藥科技出版社.1992.4、習(xí)題作業(yè)安排

各章均有1-2個(gè)習(xí)題，要求學(xué)生獨(dú)立完成。

四、教學(xué)大綱說明

1、教學(xué)目的與課程的性質(zhì)和任務(wù)通過對(duì)《發(fā)酵工程》的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生進(jìn)一步系統(tǒng)了解發(fā)酵工程從培養(yǎng)基配制到發(fā)酵罐生產(chǎn)，直至產(chǎn)品分離等一系列的操作原理及過程。由于發(fā)酵工程是整個(gè)生物技術(shù)的核心，是工業(yè)微生物實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室與工廠化生產(chǎn)的具體操作，是生物技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的原理及方法的一部分，術(shù)工業(yè)化的過程與方法。因此，通過對(duì)《發(fā)酵工程》的學(xué)習(xí)，不僅掌握發(fā)酵工程原理及發(fā)酵優(yōu)化控制過程，而且對(duì)系統(tǒng)了解生物技術(shù)及其工業(yè)化應(yīng)用都具有深遠(yuǎn)的意義。另外，通過《發(fā)酵工程》實(shí)驗(yàn)及發(fā)酵工程各論的了解，不僅能夠掌握發(fā)酵工藝操作從小試到放大的具體過程及反應(yīng)過程控制方法，產(chǎn)工藝，從理論到方法學(xué)會(huì)發(fā)酵工程這一門技術(shù)，對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)能夠進(jìn)行指導(dǎo)與分析。

2、課程主要內(nèi)容、重點(diǎn)及深度課程重點(diǎn)為發(fā)酵機(jī)制、程動(dòng)力學(xué)與發(fā)酵工藝控制為本課程難點(diǎn)。

3、教學(xué)要求與主要環(huán)節(jié)掌握發(fā)酵工程的基本原理，發(fā)酵反應(yīng)器的操作、方法和流程，了解從小試到放大所需測定參數(shù)及過程控制方法。的原理與流程。

相關(guān)課程有生物反應(yīng)工程、應(yīng)用微生物學(xué)，生物分離技術(shù)。

1、本課程以授課為主，教學(xué)方法采用多媒體教學(xué)、討論等多種方式進(jìn)行。

2、本課程考核方式：開卷或閉卷考試。

執(zhí)筆人：劉萍審定人：

而且進(jìn)一步了解了目前發(fā)酵行業(yè)的具體產(chǎn)品生

發(fā)酵工程動(dòng)力學(xué)、發(fā)酵工藝控制和發(fā)酵生產(chǎn)的設(shè)備，熟悉發(fā)酵工藝及過程控制方法，明晰發(fā)酵產(chǎn)品的提取精制過程。, 韓北忠

是基因工程及酶工程等生物技

其中發(fā)酵工了解從實(shí)驗(yàn)室操作到工廠化掌握發(fā)酵工藝操作的基本熟悉現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品

2004年3月 制定 控制及設(shè)計(jì)，