星元:發酵工程理論創新和發酵原理課程系列的創建 創建時間:20026/1 5:59:00PM 筆者1983年開始爲硏究生開微生物生理學課。爲補充對發酵工程來說排常重要 的微生物異常生理的內容’從1988年開始對硏究生増設了代謝控制發酵課程。八十 年代末設想在發酵專業本科生中開設工業發酵的生物學原理課程υ進亼九十年代初發 表了相關的教學研究論文n,還在學術年會上徵求同行專家及校友的意見。193 年的訪日硏究’深切感受到發酵理論教學和硏究的重要性和迫切性’進一步苛定了自 己在進入九十年代以來的科學硏究方向。經過進一步的實驗室研究和哲學思辨 切認識到發酵工程作爲生物科學的一個工程學分支有它自己獨有的運行規律’這些 規律歸屬於生物學範疇·因此發酵工程應歸屬於生物工程’發酵工程的根本原理就是 其生物學原理·發酵工程的生物學原理就是發酵原理。發酵學科發展到今天’應該有 它的核心理論課程’而理論課程的開岀在某種意義上也將成爲發酵學科成熟的一個重 要標誌。 經過對兩屆本科生的試講’1997年正式向本科生開設《發酵原理》課程1 並在香港回歸前夕·內部出版了《發酵原理》教材。此教材已在本科生和硏究生(含 博士生)兩個不同層次的學生中以不同的深度和教學方法施教五年。《發酵原理》原 先推岀的關於工業發酵的3個基本觀點’經過五年來的教學實踐及毎學期舉行的硏討 會的辯論和討論’以及晢學的思辨’正在逐步完善之中’目前已形成論遽微生物生命 運動的客觀規律的3個基本觀點和針對發酵工業的7個應用性推理。在課堂教學中教 學相長’在討論和辯論的基礎上取得如下一致的認識∶生物能支撐的觀點是工業發酵 運行的立足點·它規定了工業發酵的生物學屬性和微生物在發酵工程的中心地位∴代 謝網路的觀點表叇了工業發酵的內涵’它給岀了發酵工程的潛力和發酵工業產品開發 的大致範圍;細胞經濟的觀點從生物學的甪度評估發酵工程的基本矛盾和發酵工業生 產中人的主觀能動作用’爲微生物生物機器的製造和運行做岀基本的規範。《發酵原 理》課程以發酵工業技衠學爲赶點·抓仼物質代謝和能量代謝這兩條主線動態地描 工業發酵中微生物生命活動的過程和原理·把發酵工程技術上升到發酵科學的髙度 《發酵原理》把典型的發酵工業過程抽象爲以微生物細胞爲中心的從發酵原料到發酵 產品的代謝流動過程’並在此基礎上提岀了代謝設計育種和發酵過程的代謝控制的策 略。以細胞經濟學的觀念分析工業生產中微生物的生長與發酵產物(代謝中間產物) 的形成之間的矛盾·以及代謝設計育種的目標與微生物固有的自動調節機制的矛盾 從而導岀“關於過量合成特定代謝產物的代謝設計思路”在Σ000年的國際學術交 流會上已就這個問題用英語作了專題發言間。發酵工程的3個基本觀點已於2001年 在無錫輕工大學學報正式發表。 目前’《發酵原理〉已發展成面向本科生丶研究生的發酵原理系列課程,它們分 別是①《發酵原理》;②硏究生學位課程《微生物生理》的升級課程發酵原理(上) 〈工業微生物代謝學》;以及③硏究生專業課程《代謝控制發酵》旳升級課程發酵原 理(下):代謝工程導論》。學生層次有本科生丶碩士生丶博士生等’在校學生的專 業分佈爲發酵工程丶環保工程丶食品工程丶食品科學等。 Tel.0510-3193176 E-mail: biozhang@163張星元：發酵工程理論創新和發酵原理課程系列的創建 創建時間：2002/6/1 5:59:00 PM Tel. 0510-3193176 E-mail: biozhang@163.com 4 筆者 1983 年開始爲研究生開微生物生理學課。爲補充對發酵工程來說非常重要 的微生物異常生理的內容，從 1988 年開始對研究生增設了代謝控制發酵課程。八十 年代末設想在發酵專業本科生中開設工業發酵的生物學原理課程。進入九十年代初發 表了相關的教學研究論文[6，7]，還在學術年會上徵求同行專家及校友的意見[8]。1993 年的訪日研究，深切感受到發酵理論教學和研究的重要性和迫切性，進一步肯定了自 己在進入九十年代以來的科學研究方向。經過進一步的實驗室研究[9-11]和哲學思辨， 深切認識到發酵工程作爲生物科學的一個工程學分支有它自己獨有的運行規律，這些 規律歸屬於生物學範疇，因此發酵工程應歸屬於生物工程，發酵工程的根本原理就是 其生物學原理，發酵工程的生物學原理就是發酵原理。發酵學科發展到今天，應該有 它的核心理論課程，而理論課程的開出在某種意義上也將成爲發酵學科成熟的一個重 要標誌。 經過對兩屆本科生的試講，1997 年正式向本科生開設《發酵原理》課程[12，13]， 並在香港回歸前夕，內部出版了《發酵原理》教材[14]。此教材已在本科生和研究生（含 博士生）兩個不同層次的學生中以不同的深度和教學方法施教五年。《發酵原理》原 先推出的關於工業發酵的 3 個基本觀點，經過五年來的教學實踐及每學期舉行的研討 會的辯論和討論，以及哲學的思辨，正在逐步完善之中，目前已形成論述微生物生命 運動的客觀規律的 3 個基本觀點和針對發酵工業的 7 個應用性推理。在課堂教學中教 學相長，在討論和辯論的基礎上取得如下一致的認識：生物能支撐的觀點是工業發酵 運行的立足點，它規定了工業發酵的生物學屬性和微生物在發酵工程的中心地位；代 謝網路的觀點表述了工業發酵的內涵，它給出了發酵工程的潛力和發酵工業産品開發 的大致範圍；細胞經濟的觀點從生物學的角度評估發酵工程的基本矛盾和發酵工業生 産中人的主觀能動作用，爲微生物生物機器的製造和運行做出基本的規範。《發酵原 理》課程以發酵工業技術學爲起點，抓住物質代謝和能量代謝這兩條主線動態地描述 工業發酵中微生物生命活動的過程和原理，把發酵工程技術上升到發酵科學的高度。 《發酵原理》把典型的發酵工業過程抽象爲以微生物細胞爲中心的從發酵原料到發酵 産品的代謝流動過程，並在此基礎上提出了代謝設計育種和發酵過程的代謝控制的策 略。以細胞經濟學的觀念分析工業生産中微生物的生長與發酵産物（代謝中間産物） 的形成之間的矛盾，以及代謝設計育種的目標與微生物固有的自動調節機制的矛盾， 從而導出“關於過量合成特定代謝産物的代謝設計思路”。在 2000 年的國際學術交 流會上已就這個問題用英語作了專題發言[15]。發酵工程的 3 個基本觀點已於 2001 年 在無錫輕工大學學報正式發表[2]。 目前，《發酵原理》已發展成面向本科生、研究生的發酵原理系列課程，它們分 別是①《發酵原理》；②研究生學位課程《微生物生理》的升級課程發酵原理（上）： 《工業微生物代謝學》；以及③研究生專業課程《代謝控制發酵》的升級課程發酵原 理（下）：《代謝工程導論》。學生層次有本科生、碩士生、博士生等，在校學生的專 業分佈爲發酵工程、環保工程、食品工程、食品科學等