发酵工程研究新进展

摘要：发酵工程是现代生物工程的重要组成部分。它由早期的酿造工艺衍化至今，至今已进入高科技领域，是生物工程技术走向产业化的关键技术。随着对发酵技术的研究的深入，比如发酵工程中运用的基因工程技术，使得发酵越来越向我们期望的方向发展，从而使得发酵工程与我们的生活之间的联系越来越密切。 正文：

发酵工程，顾名思义，是发酵原理与工程学的结合，是研究生物细胞（包括微生物，动植物细胞）参与的工艺过程的原理和科学，是研究利用生物材料生产有用物质，服务于人类的一门综合科学技术。生物材料包括来自于自然界的微生物，基因重组微生物，各种来源的动植物细胞。因此，发酵工程是生物工程的基础和支柱。是采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。

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。这里要有严格的无菌生长环境，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；下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（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）。

深层了解了发酵工程之后，我们应该继续研究发酵工程的进展

１ 国际上的研究进展情况

传统的酿造食品，如奶类、豆类、酒类都是用微生物把自然食品发酵成味美、易消化的可口食品。现代提倡的添加氨基酸、维生素的强化食品都是生物工程，特别是发酵工程带来的新成果。国际上用发酵工程法或酶法已开发并生产出了１８种氨基酸，年产量接近百万吨。用淀粉酶、糖化酶和异构酶生产的高果糖浆已都进入规模化生产阶段。

日本协和发酵工业公司运用生物工程技术，制得了苯基丙氨酸。苯基丙氨酸是甜味物质不可缺少的氨基酸。协和发酵工业公司使用微生物体内存在的一种被称为“构架淀粉酶”的物质，把苯基丙酮酸成功地转化为苯基丙氨酸。

英国的科学工作者运用遗传工程技术，对单细胞蛋白质生产菌——甲基养嗜甲基杆菌进行了基因工程改造。他们切除了这种蛋白质生产菌的谷氨酸合成酶基因，把它与大肠杆菌的谷氨酸脱氢酶基因进行重组。结果使重组后的新菌种转化效率提高了

７％，从而提高了单细胞蛋白的产量，使英国帝国化学工业公司单细胞蛋白产量突破了７００万ｔ，行销到３０多个国家和地区

俄罗斯的科学工作者运用遗传工程培育出一种新的工程菌，它既能制造动物蛋白，又富含维生素。将这种新培育的工程菌培养在固体培养基上，使其大量繁殖，最终就用这种固体培养物（包括已被部分转化的培养基和重组基因工程菌菌体）来加工成富含营养的食品。用此培养物加工成香肠取得了可观的经济效益。 据新近国际权威杂志报道，现在已有科学研究工作者成功地将鸡卵清蛋白基因导入大肠杆菌，经过发酵培养，结果每个重组基因工程菌能产出１０万个蛋白分子。如果应用这种转基因工程菌经过发酵工程再生产蛋白质，那就比饲养母鸡下蛋生产蛋白质快了许多倍。

俄罗斯科学家运用发酵工程将棉花下脚料转化为葡萄糖和果糖的生产工艺取得了成功。这项研究成果不仅有明显的经济效益，促进了食品工业的变革，而且具有巨大的环境效益。

．２ 我国在发酵工程研究领域取得的成就

我国自２０世纪５０年代以来，在发酵工程领域的研究与应用方面取得了一大批举世瞩目的成果，使酱油、醋、酒等传统发酵工业得到了改革和更新。还从无到有地建立起了抗生素、氨基酸、柠檬酸、维生素、甾体激素、核苷酸、微生物多糖等一系列发酵工程，并形成了完整的工业体系。

我国在世界范围内首创的二步发酵生产维生素Ｃ新工艺，已在国

内全面推广，并已向国外转让专利技术。转基因糖化霉新菌种及其生产新工艺在全国推广后，每年仅此一项为国家节约粮食３０多万ｔ，节约资金达１亿元以上。其他如单细胞蛋白、长链二元酸等的研究方面也都获得了重要成果。

我国研究开发的发酵工程产品核苷酸用于医药以及微生物无害农药，杀虫效果好，无污染。利用微生物及其代谢产物提高了石油的采收率。利用发酵工程新工艺生产酒精、保健品不断取得新进展。开发沼气发酵新工艺，为合理利用有机废弃物，变废为宝，改善环境，提高再生能源量起了重要作用。

3发酵工程的发展前景

发酵工程在工业上的应用具有投资少、见效快、污染小的优点，开展此项工程的应用往往是一举多得。它是未来社会经济的支柱——生物工程的重要组成部分。随着当代基因组测序国际联合行动的开展，发酵工程定会进入一个新的发展阶段。进入２１世纪以来，在一些发达国家，发酵工程已成为国民经济的重要支柱。我国地域辽阔，农副产品废弃物很多，发酵工程研究开发已取得一定的成果，加上我们已培养出了一批专业技术队伍，因此发酵工程研究将会有一个新的飞跃。 参考文献

［１］ 孙毅．生物技术应用于环境保护的新进展［Ｊ］．环境保护，１９９７（１０）：３９－４１．

［２］ 王福源．现代食品发酵技术［Ｍ］．北京：中国轻工业出

版社，１９９８．

［３］ 阎隆飞，张玉麟．分子生物学［Ｍ］．北京：中国农业大学出版社，１９９７． （责任编辑：邱娅男）