微生物發(fā)酵緒論--發(fā)酵工程的前世今生1

工業(yè)發(fā)酵是利用微生物的生長(cháng)和代謝活動(dòng)來(lái)生產(chǎn)各種有用物質(zhì)的一門(mén)現代工業(yè)，而現代發(fā)酵工程則是指直接把微生物(或動(dòng)植物細胞)應用于工業(yè)生產(chǎn)的一種技術(shù)體系，是在化學(xué)工程中結合了微生物特點(diǎn)的一門(mén)學(xué)科。因而發(fā)酵工程有時(shí)也稱(chēng)作微生物工程。在本文中，我們將對發(fā)酵的基本概念，工業(yè)上常用的微生物及其生長(cháng)代謝特性，以及發(fā)酵工程原理作—簡(jiǎn)單介紹。

一、基本概念（一）發(fā)酵一詞的來(lái)源

發(fā)酵現象早巳被人們所認識，但了解它的本質(zhì)卻是近200年來(lái)的事。英語(yǔ)中發(fā)酵一詞fermentation是從拉丁語(yǔ)fervere派生而來(lái)的，原意為“翻騰”，它描述酵母作用于果汁或麥芽浸出液時(shí)的現象。沸騰現象是由浸出液中的糖在缺氧條件下降解而產(chǎn)生的二氧化碳所引起的。

在生物化學(xué)中把酵母的無(wú)氧呼吸過(guò)程稱(chēng)作發(fā)酵。我們現在所指的發(fā)酵早已賦予了不同的含義。發(fā)酵是生命體所進(jìn)行的化學(xué)反應和生理變化，是多種多樣的生物化學(xué)反應根據生命體本身所具有的遺傳信息去不斷分解合成，以取得能量來(lái)維持生命活動(dòng)的過(guò)程。

發(fā)酵產(chǎn)物是指在反應過(guò)程當中或反應到達終點(diǎn)時(shí)所產(chǎn)生的能夠調節代謝使之達到平衡的物質(zhì)。實(shí)際上，發(fā)酵也是呼吸作用的一種，只不過(guò)呼吸作用最終生成CO₂和水，而發(fā)酵最終是獲得各種不同的代謝產(chǎn)物。因而，現代對發(fā)酵的定義應該是：通過(guò)微生物（或動(dòng)植物細胞）的生長(cháng)培養和化學(xué)變化，大量產(chǎn)生和積累專(zhuān)門(mén)的代謝產(chǎn)物的反應過(guò)程。

（二）發(fā)酵的定義

（1）狹義 “發(fā)酵”的定義在生物化學(xué)或生理學(xué)上發(fā)酵是指微生物在無(wú)氧條件下，分解各種有機物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式，或者更嚴格地說(shuō)，發(fā)酵是以有機物作為電子受體的氧化還原產(chǎn)能反應。如葡萄糖在無(wú)氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒精并放出二氧化碳。同時(shí)獲得能量，丙酮酸被還原為乳酸而獲得能量等等。

（2）廣義 “發(fā)酵”的定義工業(yè)上所稱(chēng)的發(fā)酵是泛指利用生物細胞制造某些產(chǎn)品或凈化環(huán)境的過(guò)程，它包括厭氧培養的生產(chǎn)過(guò)程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等，以及通氣（有氧）培養的生產(chǎn)過(guò)程，如抗生素、氨基酸、酶制劑等的生產(chǎn)。產(chǎn)品即有細胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細胞、酶等。