发酵工程 发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离 体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工 业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精 ,乳酸茵发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例 子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为 控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发 酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用 基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量：利用微生物发酵生产 药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等 已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生 物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、 细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程不但 生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和 疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生 产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋 白等。 从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。 其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件(pH、温度、溶氧和营养组 成)的确定，营养物的准备等。中游工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大 量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。这里要有严格的无茵生长环境，包括发 酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术： 在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术：在发酵过程中 根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术：还有种子培养和生产培养的 不同的工艺技术。此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次 投料发酵：流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使 细胞进一步的生长，或得到更多的代谢产物：连续发酵：不断地流加营养，并不
断地取出发酵液。在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐 进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵 要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。由于生物反应的复杂 性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发 酵工程工艺放大问题。下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括同液 分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），细胞破壁技术（超声、高 压剪切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶等)，蛋白质纯化技术（沉淀法、色谱分 离法和超滤法等)，最后还有产品的包装处理技术（真空干燥和冰冻干事燥等）