发酵工程的内容

发酵工程的内容

发酵工程主要包括菌种的培养和选育，发酵条件的优化，发酵反应器的设计和自动控制，产品的分离纯化和精制等。除食品工业外，化工、医药、冶金、能源开发、污水处理、防腐、防霉等开发，给发酵工程带来新的发展前景。目前已知具有生产价值的发酵类型有以下五种：

微生物菌体发酵是以获得具有某种用途的菌体为目的的发酵。传统的菌体发酵工业用于面包制作的酵母发酵，及用于人类或动物食品的微生物菌体蛋白发酵。新的菌体发酵可用来生产一些药用真菌，如香菇类、天麻共生的蜜环菌以及茯苓菌（多孔菌科，用来生产名贵中药茯苓）和担子菌（用来生产灵芝）等药用菌，这些药用真菌可以通过发酵培养的手段来生产出与天然产品具有同等疗效的产物。

微生物酶发酵。酶普遍存在于动物、植物和微生物中。最初，人们都是从动、植物组织中提取酶，但目前工业应用的酶大多来自微生物发酵，因为微生物具有种类多、产酶的品种多、生产容易和成本低等特点。

微生物酶制剂有广泛的用途，多用于食品和轻工业中，如微生物生产的淀粉酶和糖化酶用于生产葡萄糖，氨基酰化酶用于拆分DL－氨基酸等。酶也用于医药生产和医疗检测中，如青霉素酰化酶用来生产半合成青霉素所用的中间体6－氨基青霉烷酸，胆固醇氧化酶用于检查血清中胆固醇的含量，葡萄糖氧化酶用于检查血中葡萄糖的含量等等。

微生物代谢产物发酵。微生物代谢产物的种类很多，已知的有37个大类，其中16类属于药物。在菌体对数生长期所产生的产物，如氨基酸、核并酸、蛋白质、核酸、糖类等，是菌体生长繁殖所必需的。这些产物叫做初级代谢产物，许多初级代谢产物在经济上具有相当的重要性，分别形成了各种不同的发酵工业。

在菌体生长静止期，某些菌体能合成一些具有特定功能的产物，如抗生素。生物碱、细菌毒素、植物生长因子等。这些产物与菌体生长繁殖无明显关系，叫做次级代谢产物。次级代谢产物多为低分子量化合物，但其化学结构类型多种多样，据不完全统计多达47类，其中抗生素的结构类型，按相似性来分，也有14类。由于抗生素不仅具有广泛的抗菌作用，而且还有抗病毒、抗癌和其他生理活性，因而得到了大力地发展，已成为发酵工业的重要支柱。

微生物的转化发酵。微生物转化是利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物。可进行的转化反应包括：脱氢反应、氧化反应、脱水反应、缩合反应、脱羧反应、氨化反应、脱氨反应和异构化反应等。

最古老的生物转化，就是利菌体将乙醇转化成乙酸的醋酸发酵。生物转化还可用于把异丙醇转化成丙醇甘油转化成二羟基丙酮、葡萄糖转化成葡萄糖酸，进而转化成2－酮基葡萄糖酸或5－酮基葡萄糖酸，以及将山梨醇转变成L－山梨糖等。此外，微生物转化发酵还包括甾类转化和抗生素的生物转化等等。

生物工程细胞的发酵是指利用生物工程技术所获得的细胞，如DNA重组的“工程菌”，细胞融合所得的“杂交”细胞等进行培养的新型发酵，其产物多种多样。如用基因工程菌生产胰岛素、干扰素、青霉素酚化酶等，用杂交瘤细胞生产用于治疗和诊断的各种单克隆抗体等。