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工業發酵

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發酵工程是指採用現代工程技術手段,利用微生物的某些特定功能,為人類生產有用的產品,或直接把微生物應用於工業生產過程的一種技術。發酵工程的內容包括菌種選育培養基的配置、滅菌、種子擴大培養和接種、發酵過程和產品的分離提純(生物分離工程)等方面。發酵產品具有應用例如食品,以及在一般的工業。一些化學物質的商品,如乙酸檸檬酸,和乙醇是由發酵製成。[1]

應用

發酵工程以其生產條件溫和,原料來源豐富且價格低廉,產物專一,廢棄物對環境污染小和容易處理等特點,而在醫藥工業、食品工業、農業、冶金工業、環境保護等許多領域得到了廣泛的應用,逐步形成了規模龐大的發酵工業。在一些發達國家,發酵工業的總產值佔到國民生產總值的5%左右。

在醫藥工業上的應用

發酵工程在醫藥工業上的應用,成效十分顯著,生產出了如抗生素維生素、動物激素、藥用氨基酸核苷酸(如肌苷)等。目前,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。另應用發酵工程大量生產的基因工程藥品有人生長激素、重組乙肝疫苗、某些種類的單株抗體白細胞介素-2、抗血友病因子等。

在食品工業上的應用

發酵工程在食品工業上的應用十分廣泛,主要包括:
第一、生產傳統的發酵產品,如啤酒果酒食醋等,使產品的品質和產量得到明顯提高。
第二、生產食品添加劑。如L-蘋果酸檸檬酸穀氨酸紅曲素高果糖漿等。
第三單細胞蛋白的生產。

污水處理

在污水處理的過程中,污水通過由細菌分泌的酶被消化。固體有機物被分解成無害的,水溶性物質和二氧化碳。所產生液體被消毒處理,在排入河流或海中之前除去病原體,或者可以被用作液體肥料。被消化的固體也被稱為污泥,被乾燥並用作肥料。氣態副產物如甲烷,可以被用作發電機的沼氣燃料。細菌消化的一個優點是它減少了和污水的氣味和批量,從而減少了所需的傾倒空間。細菌消化在污水處理的主要缺點是,它是一個非常緩慢的過程。

發展簡史

20世紀20年代的酒精甘油丙酮等發酵工業,屬於厭氧發酵。
20世紀40年代初,隨着青黴素的發現,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,日本用微生物生產穀氨酸成功,如今20種氨基酸都可以用發酵法生產。氨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。目前,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,隨着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。目前,自動記錄和自動控制發酵過程的全部參數已經被應用於生產。

參見

參考資料

  1. ^ Yusuf Chisti. Robinson, Richard K. , 編. Encyclopedia of Food Microbiology (PDF). London: Academic Press. 1999: 663–674 [2015-04-05]. ISBN 978-0-12-227070-3. (原始內容存檔 (PDF)於2016-03-07).