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发酵工程，是指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。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩
大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。


发酵工程内容简介


它是一级学科“轻工技术与工程”中的一个重要分支和重点发展的二级学科，
在生物技术产业化过程中起着关键作用。

1）“发酵”有“微生物生理学严格定义的发酵”和“工业发酵”，词条“发酵工程”中的“发酵”应该
是“工业发酵”。

2）工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称
为“发酵工艺”。为实现工业化生产，就必须解决实现这些工艺（发酵工艺）的工业生
产环境、设备和过程控制的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程”。

3）发酵工程是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。发酵工
程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵和提炼（包括
废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称
为发酵工程的上游、中游和下游工程。


4）微生物是发酵工程的灵魂。近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明
朗化，发酵工程正在走近科学。

5）发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。

发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶
的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生
产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳
酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。
随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制
和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工
程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因
工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，
如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。


已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工
程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细
胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程不但生
产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫
苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产
资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白
等。

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；在发酵
过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细
胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的
工艺技术。此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发
酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使细胞进
一步的生长，或得到更多的代谢产物；连续发酵：不断地流加营养，并不断地取
出发酵液。在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大
量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，
最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。由于生物反应的复杂性，在
从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程
工艺放大问题。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）。

此外，在生产药物和食品的发酵工业中，需要严格遵守美国联邦食品和药物管理
局所公布的cGMPs的规定，并要定时接受有关当局的检查监督

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