张星元:发酵原理电子讲义附录1-2 2 follows: O the hypothesis of bioenergy support, the hypothesis of metabolic network, o the hypothesis of cell economy. If those hypotheses are true, then the results of metabolic guidance for industrial fermentation should be predicted. The theory of industrial fermentation put forward in this paper consists of the three descriptive hypotheses and three predictions Key words: the hypothesis of bioenergy support; the hypothesis of metabolic network; the hypothesis of cell economy biological principles of Industrial fermentation: metabolic engineering microbial biotechnol 0引言 随着生物化学、细胞生物学、应用分子生物学、遗传工程和 代谢工程的发展,工业发酵正在发生一个从技艺到科学的重大变 化,正在向微生物生物工程过渡。在生物工程受到广泛重视的今 天,有必要把微生物(菌种选育)、工业微生物学过程(发酵工 艺)和工业微生物学体系(生物反应器)作为一个整体,在科学 的水平上对工业发酵进行重新审视 1工业发酵的基本模式 1.1工业发酵理论研究的起点 认真观察当今发酵工业的现状,可知:①大多数的发酵法工 业生产的生产菌种一般均属于化能异养型微生物山,②工业发酵 产品大多数是从发酵液中提取的微生物细胞的胞外产物,③工业 发酵的目的产物和主要原料一般是有机化合物。工业发酵原理的 研究是从这个基础水平上开始的。 1.2工业发酵的基本模式 为了研究的方便,必须对 工业发酵的基本模式 复杂而多样的工业发酵进行合 理的简化。假定工业发酵依靠 化能异养型微生物的代谢来获 得微生物代谢的胞外产物,把 研究的重点放在含碳架的化合 物的代谢(碳代谢)上,经抽 象思维,则可为工业发酵建立 以微生物活细胞为中心的基本图1工业发酵的基本模式 模式:①培养基中的有机营养物质跨膜进入微生物活细胞,②微 生物细胞的代谢促成工业发酵的目的产物在细胞内生成,③在细 胞内生成的目的产物跨膜排放到培养介质中。也就是说,能源化 无锡轻工大学 2 生物工程学院 http:/www.wxulie http://biotech.wxuli.edu.cn张星元：发酵原理电子讲义 附录 1-2 无锡轻工大学 生物工程学院 http://www.wxuli.edu.cn http://biotech.wxuli.edu.cn 2 2 follows: ○1 the hypothesis of bioenergy support, ○2 the hypothesis of metabolic network, ○3 the hypothesis of cell economy. If those hypotheses are true, then the results of metabolic guidance for industrial fermentation should be predicted. The theory of industrial fermentation put forward in this paper consists of the three descriptive hypotheses and three predictions. Key words: the hypothesis of bioenergy support； the hypothesis of metabolic network；the hypothesis of cell economy； biological principles of Industrial fermentation ； metabolic engineering ； microbial biotechnology 0 引言： 随着生物化学、细胞生物学、应用分子生物学、遗传工程和 代谢工程的发展，工业发酵正在发生一个从技艺到科学的重大变 化，正在向微生物生物工程过渡。在生物工程受到广泛重视的今 天，有必要把微生物（菌种选育）、工业微生物学过程（发酵工 艺）和工业微生物学体系（生物反应器）作为一个整体，在科学 的水平上对工业发酵进行重新审视。 1 工业发酵的基本模式 1．1 工业发酵理论研究的起点 认真观察当今发酵工业的现状，可知：○1 大多数的发酵法工 业生产的生产菌种一般均属于化能异养型微生物 [1]，○2 工业发酵 产品大多数是从发酵液中提取的微生物细胞的胞外产物，○3 工业 发酵的目的产物和主要原料一般是有机化合物。工业发酵原理的 研究是从这个基础水平上开始的。 1．2 工业发酵的基本模式 为了研究的方便，必须对 复杂而多样的工业发酵进行合 理的简化。假定工业发酵依靠 化能异养型微生物的代谢来获 得微生物代谢的胞外产物，把 研究的重点放在含碳架的化合 物的代谢（碳代谢）上，经抽 象思维，则可为工业发酵建立 以微生物活细胞为中心的基本 模式：○1 培养基中的有机营养物质跨膜进入微生物活细胞，○2 微 生物细胞的代谢促成工业发酵的目的产物在细胞内生成，○3 在细 胞内生成的目的产物跨膜排放到培养介质中。也就是说，能源化 工业发酵的基本模式 Basic pattern of industrial fermentation 图 1 工业发酵的基本模式