第一章发酵工程概述第一节：发酵工程的概念一、发酵的定义传统概念:发酵（fermentation）最初来自拉丁语“发泡”（fervere）这个词，是指酵母作用于果汁或发芽谷物产生co2的现象。巴斯德研究了酒精发酵的生理意义，认为发酵是酵母在无氧条件下的呼吸过程，是“生物获得能量的一种形式”。也就是说，发酵是在厌氧条件下，糖在酵母菌等生物细胞的作用下进行分解代谢，向菌体提供能量，从而得到产物酒精和co2的过程。然而，发酵对不同的对象具有不同意义。对生物化学家来说，关于发酵的定义是指微生物在无氧条件下分解代谢有机物释放能量的过程。现代概念:生物学家把利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程统称为发酵。二、发酵工程的概念及特点1、发酵工程的概念发酵工程是利用微生物特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统发酵与现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的发酵技术。即发酵工程渗透有工程学的微生物学，是发酵技术工程化的发展。由于发酵工程主要利用的是微生物发酵过程来生产产品，故也可称为微生物工程。发酵工程包括从投入原料到获得最终产品的整个过程，基本本上可分为发酵和提取两大部分，发酵部分是微生物反应过程，提取部分也称为后处理或下游加工过程。发酵工程是研究和解决整个过程的工艺和设备问题，将实验室和中试成果迅速扩大到工业化生产中。发酵工程组成:由上游工程、发酵工程和下游工程三部分组成上游工程与发酵工程发酵工程与下游工程2、微生物工业发酵的基本过程（1）发酵工程主体微生物的特点种类多、繁殖速度快、代谢能力强，容易通过人工诱变获得有益的突变株；产生酶的种类多，能催化各种生物化学反应；能够利用无机物、有机物等各种营养源；可以用简易的设备来生产多种多样的产品；不受气候、季节等自然条件的限制等优点。（2）发酵工程技术的特点与传统酿造技术相比，源于酒类、酱类、醋类等酿造技术的发酵工程技术发展非常迅速，并具有以下特点发酵过程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应过程能够在发酵设备中一次完成；反应通常在常温常压下进行，条件温和，消耗少，设备较简单；原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，可以是农副产品、工业废水或可再利用资源（植物秸秆等），微生物本身能有选择地摄取所需的物质；容易产生复杂的高分子化合物，能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行氧化、还原、官能团引入或去处等反应；发酵过程中需要防止杂菌污染，大多情况下设备需要进行严格的冲洗、灭菌、空气需要过滤等。（3）发酵工程反应过程的特点与化学工程相比，发酵工程反应过程有以下特点：生物化学反应，通常在温和的条件（如常温、常压、弱酸、弱碱等）下进行；原料来源广泛，通常以糖、淀粉等碳水化合物为主；反应以生命体的自动调节方式进行，若干个反应过程能够像单个反应一样，在单一反应器内很容易地进行；发酵产品大多为小分子产品，但也能很容易地生产出复杂的高分子化合物，如酶、核苷酸的生产等；由于生命体特有的反应机制，能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位的氧化、还原、官能团导入等反应；生产发酵产物的微生物菌体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质。除特殊情况外，发酵液一般对生物体无害；要特别注意防止发酵生产操作中的杂菌污染，一旦发生杂菌污染，一般都会遭受损失；通过微生物菌种的改良，能够利用原有设备较大幅度地提高生产水平。三、发酵工程的产品类型最初，微生物的应用仅限于食品与酿酒发酵。随着近代微生物工程或发酵工程的发展，应用领域逐渐扩展到医药、轻工、化工、能源、环境保护及冶金等多个行业。特别是基因工程和细胞工程等现代生物技术的发展和结合，人们通过细胞水平和分子水平改良或创建微生物新的菌体，使发酵工程的发酵水平大幅度提高，发酵产品的种类和范围不断增加，其中包括许多动、植物细胞产品。发酵工程16种常见产品类型:酿酒［发酵酒（葡萄酒、啤酒、果酒、黄酒和青酒等）和蒸馏酒（白酒、白兰地、威士忌酒、俄德克、金酒、老姆酒等）...
