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工业微生物 chap10 微生物与现代发酵工业第十章微生物与现代发酵工业发酵现象，具有与地球上生命体的诞生同样长的历史，有史以来就被人类所认识。
几千年来，微生物一直被用来生产面包、啤酒和葡萄酒等产品。
第二阶段的传统发酵技术开始于第一次世界大战期间，发展了丙酮-丁醇和甘油发酵技术。
随着生物化学的进展以及对发酵机理和代谢调控理论研究的深入，发酵产品扩展到柠檬酸、苹果酸等有机酸、氨基酸、核苷酸等食品添加剂、酶制剂、维生素和抗生素等药品。
在20世纪70年代初期，传统的工业微生物学与分子生物学结合起来，制造出40多种生物制药产品，例如红细胞生成素、人体生长激素、干扰素等。
今天，微生物学在全球工业中扮演重要的角色，尤其在制药、食品和化学工业中，微生物是主要的参与者。
第一节微生物发酵生产酒精一、发酵法酒精生产的传统技术酒精发酵是最重要的发酵工业之一。
酒精是由多糖降解成可发酵性的糖后，酿酒酵母或假单胞菌属细菌再将六碳糖，或是脆壁克鲁维酵母、假丝酵母等将乳糖或戊糖酵解而得到的。
如果是由淀粉质原料制造酒精，先将原料蒸煮后，冷至60℃左右，加麸曲或液曲进行糖化制成糖化醪，送入发酵槽加酒母醪进行发酵，再行蒸馏出酒精。
而由糖蜜发酵生产酒精时，用制备酵母醪的稀糖蜜在纯粹培养器中进行灭菌、冷却，再接种酵母菌进行发酵，最后经蒸馏产出酒精。
1. 与酒精发酵有关的微生物由淀粉质原料发酵生产酒精，第一步将淀粉通过糖化剂的作用，转变为可发酵糖。
糖化剂所用霉菌有曲霉与根霉两大类。
第二步将发酵糖通过酵母菌或细菌的作用转变为酒精。
曲霉属中用于酿酒的种属主要有：米曲霉、泡盛曲霉、甘薯曲霉、宇佐美曲霉、黑曲霉NRRL330、NRRL337、臭曲霉、海枣曲霉和黑曲霉AS3.4309。
常用的根霉有鲁氏毛霉、日本根霉、东京根霉及爪哇根霉。
国外酒精工厂常用的酵母菌，以德国Lindner氏发现的RasseⅡ及RasseⅫ最为著名。
我国使用淀粉质原料制造酒精的工厂所用的酵母菌多为酿酒酵母K。
微生物发酵技术在工业中的应用微生物发酵技术是利用微生物在适宜条件下生长繁殖并产生有用代谢产物的过程。
这种技术已经在工业生产中得到广泛应用，为各行各业带来了巨大的经济效益和社会效益。
本文将就微生物发酵技术在工业中的应用进行探讨。
一、食品工业中的应用微生物发酵技术在食品工业中有着广泛的应用。
比如，酵母菌发酵面团可以使面包蓬松可口；乳酸菌发酵牛奶可以制成酸奶，不仅增加了产品的口感和营养，还有益于人体健康；大豆发酵可以制成豆豉、豆酱等调味品，丰富了人们的餐桌。
此外，酿酒、酿醋、酿酱油等传统工艺也是利用了微生物发酵技术。
可以说，食品工业离不开微生物发酵技术的支持。
二、医药工业中的应用微生物发酵技术在医药工业中也有着重要的应用。
许多药物的生产都是通过微生物发酵来实现的，比如青霉素、链霉素等抗生素的生产就是利用了微生物发酵技术。
此外，一些生物制剂、酶制剂等也是通过微生物发酵技术来生产的。
微生物发酵技术不仅提高了药物的生产效率，还降低了生产成本，为医药工业的发展做出了重要贡献。
三、化工工业中的应用在化工工业中，微生物发酵技术也有着广泛的应用。
比如，利用微生物发酵生产乙醇、丙酮、乳酸等化工产品，不仅可以替代传统的化工生产方法，减少对化石能源的依赖，还可以减少环境污染，实现绿色生产。
此外，利用微生物发酵技术生产生物柴油、生物乙醇等生物燃料，也是当前绿色能源发展的重要方向。
四、环保工业中的应用微生物发酵技术在环保工业中也有着重要的应用。
比如，利用微生物发酵技术处理工业废水、废气，可以将有害物质转化为无害物质，达到净化环境的目的。
此外，利用微生物发酵技术处理有机固体废弃物，可以实现资源化利用，减少对自然资源的消耗，保护生态环境。
五、其他领域中的应用除了食品工业、医药工业、化工工业和环保工业，微生物发酵技术还在其他领域有着广泛的应用。
比如，利用微生物发酵技术生产生物肥料、生物农药，可以提高农业生产效率，减少化肥、农药的使用，保护农田生态环境。
生物发酵工程在工业生产中的应用随着生物技术的发展，生物发酵工程也逐渐成为各个领域中不可或缺的一部分。
生物发酵工程是利用微生物、酶等生物体中某些代谢活动而使其达到生物转化、转录和转移等目的的一种工程技术，被广泛应用于食品、药品、化工等行业。
在食品行业中，生物发酵工程广泛应用于酸奶、面包、啤酒等产品的生产中。
其中最具代表性的就是酸奶的生产，酸奶的生产离不开乳酸菌的发酵作用。
乳酸菌发酵过程是将乳糖转化为乳酸，同时释放出丰富的营养成分，如乳酸蛋白、维生素等，为人体健康带来很多好处。
在药品行业中，生物发酵工程在抗体、生物制品等领域也有广泛应用。
例如，利用细菌、真菌等生物体生产大量抗生素，为临床治疗提供了重要的药物支持。
在化工行业中，生物发酵工程也被广泛应用。
例如生产乙醇、生物柴油、酒精等。
其中最具代表性的就是生物柴油的生产，生物柴油使用生物酶催化，将花生油、植物油等农产品作为原料，经过酯化和脱水步骤，得到液体燃料，具有环保、可再生能源的特点，是未来能源领域的重要发展方向之一。
虽然生物发酵工程在工业生产中应用广泛，但也存在一些问题。
生物发酵工程是一个非常复杂多变的过程，需要严格的环境控制和配备专业的仪器设备。
同时，生物发酵工程也面临着生物体积过大、操作难度大等问题。
针对这些问题，工程技术人员正在不断研究探索，不断改进和优化生物发酵工艺和设备，以满足市场的需求。
总之，生物发酵工程在工业生产中的应用非常广泛，为人们的生产和生活带来了极大的便利和生产力的提高。
虽然在实践过程中还存在一些问题，但随着科技的不断进步和技术的不断优化，生物发酵工程必将在未来的工业领域中发挥更加重要的作用。
生物发酵的工业应用生物发酵是指利用微生物生长代谢产生生物化学变化，从而制造各种化学产品的技术。
这种技术在不断发展并越来越广泛地应用于许多工业领域，如食品、医药、化工和农业等。
本文将着重介绍生物发酵在工业中的应用。
1. 食品工业发酵技术已成为食品工业中不可或缺的一部分，从酸奶、酒到面包、酱汁，大多数食品都需要发酵。
其中最著名的产品之一是酸奶，通过将乳酸菌添加到牛奶中，产生了酸度，从而加速牛奶蛋白的凝固，形成了酸奶。
另一个例子是酱油，在这个发酵过程中，微生物会将大豆中的蛋白质、脂肪和碳水化合物分解为氨基酸、脂肪酸和糖，从而产生酱油的独特味道和香气。
利用发酵技术，食品工业可以生产各种各样的食品，并将其卖给全世界。
同时，通过对微生物生长条件和反应条件的控制和优化可以用更经济的方法制造出更高质量的食品。
2. 医药工业生物制药是指利用发酵微生物生长和代谢产物制造药物，其产品包括抗生素、激素和疫苗等。
其中，抗生素是使用最广泛的生物制药之一，它可以杀死或抑制细菌生长，以使感染病情得到改善。
在生产过程中，优化发酵条件可以更高效地生产更多的药品，并且生产的质量更优。
与传统药物相比，生物制剂可以更准确地识别目标，并给予更好的治疗，因此是一种非常重要的制剂类型。
同时，生物制剂的生产过程需要更大的投资和更长的周期，这也导致了这种制剂的成本较高。
3. 化学工业发酵技术可以廉价和可持续地制造各种生物化学物质。
通过操纵微生物代谢产物，可以产生各种不同的中间体和终端产品，包括乙醇、醋酸、丙酮和单宁酸。
其中丙酮可以用作溶剂、塑料和化学中间体；单宁酸可以作为木材颜色增强剂、清漆和染料使用。
可持续发酵过程产生的溶液可以在没有污染的情况下被处理。
与化学合成相比，生物发酵可以降低环境成本，因为这些生物材料是可再生的，减少毒性和放射性废料的风险。
4. 农业工业利用发酵技术，农业工业可以使人们更加高效地生产食物或增加家畜的体重。
例如，发酵的干草可以帮助动物更有效地消化食物，并更好地吸收营养，从而增加体重。
生物发酵技术在工业中的应用生物发酵技术是指利用微生物、酵母、真菌等生物体，将某些物质进行发酵、代谢和转化，从而得到需要的产品或者产生新的特性。
生物发酵技术广泛应用于食品、药物、化工等众多领域。
其中，在工业领域中，生物发酵技术的应用也愈发受到人们的关注和重视。
一、工业中最常见的生物发酵技术发酵技术在工业中有着广泛的应用领域，主要包括食品发酵、药品制造及化学工业等。
其中最常见的生物发酵技术包括酶制剂、乳酸菌、酿酒、酸奶等。
这些技术都运用了一定的微生物文化技术，将其用于加工食品和生产化学品。
二、酶制剂酶制剂是利用微生物、真菌等生物体分别产生的各种酶，在生产过程中对物质进行转化和代谢的生物制剂。
例如木聚糖酶、糖化酶、脂肪酶等等。
酶制剂一般可广泛用于制药、食品、纺织、漂白等工业领域。
三、乳酸菌乳酸菌是广泛用于食品加工中的一类微生物。
乳酸菌发酵库，在一些发酵类型的饮品中起着重要的作用。
例如酸奶、芝士、奶酪等等。
乳酸菌是一类灰白色或者透明的革兰氏阳性菌，因分泌乳酸而得名。
它在酸奶中发酵代谢，才能使牛奶凝结，呈现出酸奶这种特殊风味和口感。
另外也广泛应用于制造酸酐、药物、饲料等工业领域。
四、酿酒酿酒是酒类加工的一种重要生物发酵技术。
通过陈化、发酵等过程，使得葡萄、蔬菜等原材料在加工过程中发生了变化，生成了新的产物，如红白葡萄酒、啤酒、苹果酒等。
五、酸奶酸奶是利用牛奶等原材料的添加乳酸菌，经过一定的发酵和提纯过程而制成的。
乳酸菌是一类灰白色或者透明的革兰氏阳性菌。
它可以分解牛奶中的蛋白质和糖分，代谢产生乳酸。
乳酸的存在使得牛奶凝结，呈现出酸奶的特殊风味和口感。
酸奶的生产工艺主要取决于用于发酵的菌种、发酵的条件和时间等。
整个过程需要严格控制温度和浓度等因素，确保酸奶的质量和口感。
六、结语生物发酵技术的应用在工业领域中愈发广泛，已经成为一种常见的加工技术和工艺。
无论从食品、药物还是化学工业等领域来看，生物发酵技术的应用都是不可或缺的。
第1课时 传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用 课标要求 1.举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。
2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。
3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。
考点一 传统发酵技术的应用一、发酵与传统发酵技术1．发酵的概念 发酵是人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。
2．传统发酵技术二、传统发酵食品的制作1．腐乳制作(1)原理：蛋白质―――→蛋白酶小分子的肽和氨基酸。
脂肪―――→脂肪酶甘油和脂肪酸。
(2)腐乳制作过程中参与的微生物：毛霉是一种丝状真菌，其繁殖方式为孢子生殖，代谢类型是异养需氧型。
2．泡菜的制作(1)乳酸菌发酵制作泡菜的原理：C 6H 12O 6――→酶2C 3H 6O 3(乳酸)＋能量。
(2)制作泡菜的方法步骤(3)泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少(有O2，乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(乳酸抑制其他菌活动)积累、增多、pH下降下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)发酵后期减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动)继续增多，pH继续下降下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)变化曲线注意亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的深度思考①在泡菜制作过程中营造“无氧环境”的3项措施是什么？提示a．选择的泡菜坛要密封性好。
b.加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料。
c.盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。
②为什么泡菜坛只能装八成满？提示在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中有较多的CO2，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出坛外。
另外，泡菜坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。
生物发酵技术的发展及其在食品工业中的应用生物发酵技术已经成为了现代工业制备过程中必不可少的一项技术。
这种技术所带来的好处是显而易见的，深远而广泛，应用领域也越来越广泛。
这篇文章将会探讨生物发酵技术的发展，并着重于其在食品工业中的应用。
1. 发酵技术的发展发酵技术是从人类最开始生活的时候就产生的。
但是随着时间的推移，这种技术也在不断发展和进化。
如今的发酵技术具有了更高的效率和更大的规模，使得它可以在现代工业中添加更多的功能。
当我们想到发酵技术时，第一个需要想到的就是制造酒或是醋。
可是这种技术所能做的事情远不止这些。
发酵技术可以制造出很多不同的产品，包括药品、食品以及化妆品等。
实际上，如果没有发酵技术，我们很难想象古代人会有那么多常见的食品，如酸奶、豆腐、咸菜，还有酒和醋之类的东西。
随着时间的推移，发酵技术得到了更多的关注和研究。
以前，制造小规模的食品和饮料是通过本地工艺而完成的，而如今这一切已转向现代的科学和技术。
随着创新的不断推出，生物发酵技术的能力也在不断增强。
2. 生物发酵技术在食品工业中的应用在食品工业中，生物发酵技术有着广泛的应用。
这种技术所提供的好处是可以在大规模生产中生产更安全、更经济和更高效的产品。
发酵技术创造了一种相对比较环保的制造方法，这一方法无需大量的化学物质。
在食品工业中，生物发酵技术已经普及到了很多领域。
其中最受到人们欢迎的包括糖和淀粉制品、乳制品、肉制品、调味品以及饮料。
* 糖和淀粉制品利用发酵技术可以制造出多种糖和淀粉制品，例如糖浆、葡萄糖以及纺织品(用做织布剂)等等。
对于这些产品来说，使用生物发酵技术的好处是在制造过程中可以充分利用原材料，还可以省去多余的步骤，最终降低成本。
* 乳制品在制作奶油、芝士以及酸奶等乳制品时，生物发酵技术是至关重要的。
它可以为乳制品提供独特的味道和结构，使得产品更具有个性。
此外，生物发酵技术还可以提高乳制品的保质期，减少生产成本。
* 肉制品像腊肠、香肠这些熟食品，会将肉泥挤压进肠衣内，加一些盐、调味料、糖等等加工而成。
生物发酵技术在食品工业中的应用生物发酵技术是利用微生物、植物或动物细胞或其代谢产物在特定条件下进行代谢反应的一项技术。
它在食品工业中的应用非常广泛，例如酒类、酸奶、酱油、味精等，不仅可以提高食品的营养价值，还可以改善口感、味道及延长食品的保质期。
1. 生物发酵技术在酒类中的应用发酵酿造酒类的历史可以追溯到几千年前，现代的酿酒业已经采用了大量高科技手段来提高生产效率和产品质量。
采用食品级微生物可让厂家进行精细控制，避免酿酒遇水或生灰的情况，从而保证产品的卫生质量。
同时，通过调整酒的成分比例，可以很好地控制颜色、香味、口感和酒精含量等多种参数，能大幅提高产品的品质及工艺上的准确性。
此外，现代酿酒已经采用了许多新型的技术，例如投料焕发技术、自动控制技术等等，使得酒的口感、营养价值和外观都得到了很好地改观。
2. 生物发酵技术在酱油中的应用酱油是中国传统的调味品之一，是由大豆、小麦、麸皮等原料经微生物发酵制成的。
在发酵的过程中，微生物会分解原料中的蛋白质，产生多种氨基酸和酶，提高酱油的营养价值和口感。
而且，发酵过程中产生的酶分解出来的异味物质渗入酱油内，形成了特殊的调味剂香，唯一无法复制的味道。
采用生物发酵技术可以使得酱油中的咸味、鲜味、香味更为突出，品质更高，也更好地保持了传统的味道和特色。
生物技术的应用不仅大大提高了酱油的质量还能保证了食品安全，同时还减少了对天然资源的过度消耗和污染。
3. 生物发酵技术在酸奶中的应用酸奶是一种含有活性乳酸菌的发酵乳制品，不仅有良好的口感和营养价值，还对维护人体健康起到了很好的作用。
通过发酵，在牛奶中添加益生菌能使乳酸菌在体内生长繁殖，从而保证了生命活力的存在。
酸奶含有丰富的蛋白质、乳酸等有益物质，对促进人体的钙吸收和肠道的健康非常有益。
利用生物技术可以更加精细地调配原料、控制发酵的温度和时间，制造出更加高品质和稳定性的酸奶产品。
比如目前市场主流的果汁酸奶，采用了果蔬与研发新品相结合的方式，用生物技术让酸奶拥有水果鲜香味道。
生物发酵技术在工业生产中的应用生物发酵技术是指利用微生物、动植物等生物体或其代谢产物进行化学反应的技术。
这种技术具有高效、环保、可持续性等优点，被广泛应用于食品、医药、化工、环保、能源等领域。
本文将重点介绍生物发酵技术在工业生产中的应用。
一、食品工业1. 面包生产面包是一种广受欢迎的食品，其制作过程中需要使用酵母菌进行发酵。
酵母菌可以利用面粉中的糖类、蛋白质等营养物质进行代谢，产生二氧化碳等气体，使面团膨胀变松软。
同时，酵母菌代谢产生的酒精和香气物质为面包赋予了特殊的风味。
2. 酸奶生产酸奶是一种由乳酸菌发酵牛奶得到的食品。
乳酸菌可以将牛奶中的乳糖转化为乳酸，使牛奶变酸变稠。
同时，乳酸菌还可以产生一些对人体有益的物质，如维生素B、乳酸蛋白等。
3. 多种酸奶的生产除了传统的酸奶外，现在市场上还可以找到各种口味的酸奶，如草莓口味、蓝莓口味等。
这些酸奶的生产过程也是利用不同种类的乳酸菌对牛奶进行发酵得到的。
二、医药工业1. 抗生素的生产抗生素是一种广泛应用于医疗领域的药物。
生产抗生素的关键是发酵生产菌株的筛选。
通过选择合适的菌株、优化培养条件等方式，可以提高抗生素的产率和纯度，降低生产成本。
2. 疫苗的生产疫苗是一种预防传染病的药物。
疫苗的生产过程中需要使用克隆技术、基因工程技术等手段，利用不同种类的细菌、病毒等微生物进行发酵，得到合适的抗原物质进行疫苗制备。
3. 生物制剂的生产生物制剂是一种以生物体或其代谢产物为原料制备的药物。
例如，胰岛素就是一种利用大肠杆菌进行发酵生产的生物制剂。
三、化工工业1. 乙酸的生产乙酸是一种广泛应用于化工领域的化合物。
乙酸的生产主要是通过利用乙酸菌进行发酵反应得到的。
在这一过程中，乙醇和氧气被转化为乙酸和水，实现了对乙酸的高效生产。
2. 丙酮的生产丙酮是一种广泛应用于化工领域的化合物。
丙酮的生产也是通过利用生物发酵技术得到的。
生产过程中需要使用到丙酮菌等微生物，利用丙酮菌代谢产物制备丙酮。
生物发酵技术的应用生物发酵技术是一种利用微生物代谢产物的过程，广泛应用于生产工业、医药和食品等领域。
近年来，随着生物技术的不断发展和成熟，生物发酵技术在各个领域的应用越来越广泛，成为推动生产和经济发展的重要手段。
一、生物发酵技术在工业中的应用生物发酵技术在工业中的应用范围十分广泛。
例如，利用大肠杆菌或酿酒酵母等微生物，可以生产大量的生物质能源，如乙醇、丁醇等。
此外，生物发酵技术还可以用于制造酸奶、酸豆腐等食品、合成抗生素、酶及肽等生物制剂，并被广泛应用于生产生物柴油、环保酶、纤维素等。
二、生物发酵技术在医药中的应用生物发酵技术在医药领域的应用也十分广泛。
例如，许多生物制药就需要利用生物发酵技术来生产。
通过人工改造大肠杆菌、酵母菌等微生物，可以生产大量的人类蛋白质药物，如胰岛素、生长激素等。
此外，生物发酵技术还被广泛用于生产血液制品、疫苗等生物制品。
同时，生物技术还可以被应用于疾病的诊断，如利用聚合酶链反应（PCR）技术，可以快速检测出病毒和细菌感染。
三、生物发酵技术在食品中的应用生物发酵技术在食品领域的应用也十分广泛。
例如，利用大肠杆菌、乳酸菌等微生物，可以生产各种酸奶、酸豆奶、酵素、发酵剂等食品。
这些食品不仅美味可口，而且还富含营养成分，对人体健康有很好的保健作用。
此外，生物发酵技术还可以用于生产各种面包、饮料、酒类等食品，这些食品在制作过程中大量使用微生物发酵技术，可以更好地保存食品的新鲜度和口感，提高了这些食品的品质和产量。
四、生物发酵技术的未来发展生物发酵技术的未来发展方向主要包括三个方面：创新发酵技术、发展新型微生物和维持微生物群落平衡。
创新发酵技术是指利用现代化技术手段，如机器学习、人工智能等技术，优化发酵过程，提高发酵效率和产量。
发展新型微生物是指通过利用生物高新技术手段改良既有微生物，或开发新型微生物，实现对微生物的遗传改造，增强它们的特异功能，生产更加优质、高效、安全的产品。
维持微生物群落平衡是指通过维护微生物群落稳定性，保持微生物多样性和丰度，提高发酵过程中微生物的鲁棒性和适应性，降低风险和成本，从而实现更加可持续和环保的生产。
生物发酵工艺在工业生产中的应用生物发酵工艺是指利用微生物、酶或细胞等生物体代谢反应的系统，以产生有用产物为目的的技术。
这种技术已被广泛应用于食品、化妆品、制药、化学、纺织、环保等领域。
生物发酵工艺在工业生产中的应用范围越来越广泛、越来越深入。
下文将从不同领域的工业生产中，举例说明生物发酵工艺的应用。
1、食品工业面包、酸奶、啤酒、酱油、味精、醋、酒酿等食品制品中，很多都是利用发酵产生的。
以酸奶生产为例，首先将鲜牛奶加热至80-85℃，然后降温至43℃左右，加入乳酸杆菌和乳酸球菌，经过8-12小时发酵，就可以制成酸奶。
酸奶中富含乳酸，促进胃肠蠕动，对肠道有益。
此外，因为食品添加剂对人体不利，制造酸奶的过程中不使用添加剂，因此是良心之选。
类似的生物发酵技术在食品生产中有着广泛应用。
2、制药工业制药工业是生物发酵技术最广泛应用的领域之一。
利用大肠杆菌、酵母、真菌、埃里希氏菌等微生物或细胞代谢反应，制造抗生素、激素、酶、维生素等药品。
制药工业的特点在于，对产品的纯度要求非常高。
生物反应器的清洗、杂质的去除、分离提取等关键步骤都是需要技术含量的。
3、环保工业生物发酵技术在环保工业中的应用也很广泛。
例如利用微生物进行有机废物的处理，将有机废物转化为无害的气体、水和有机肥料。
又例如生态污染修复领域，可利用生物药剂修复受到破坏的自然环境。
生物发酵工艺的应用可以降低对环境的污染，保护环境，符合可持续发展的理念。
4、纺织工业现代纺织工业中，利用生物发酵技术生产的酵素已经广泛应用。
比如，脱色酵素、催化剂、氧化还原酶等，被用于增强染料的亲和力，促进染料的分散、扩散和固定，从而提高纺织品的染色质量。
总结生物发酵技术在不同领域的工业生产中起着极为重要的作用。
本文仅是浅谈，生物发酵技术更广泛、更深入的应用正在不断探索和创造。
生物造福于人类，工业生产让我们的生活更加美好。
生物发酵技术在现代工业中的应用生物发酵技术是指利用微生物及其代谢产物，进行物质代谢的一种生物工艺。
它已成为现代工业领域的一个独特分支，其应用无处不在。
本文将介绍生物发酵技术在现代工业中的应用，分为以下几个方面。
一、食品工业生物发酵技术在食品工业中应用广泛，如面制品、发酵饮料、熟肉制品、酱油、腐乳、醋等。
其中发酵酒精的过程是最为广泛应用的发酵技术，主要用于酿造啤酒、葡萄酒等。
二、医药工业生物发酵技术在制药工业中应用广泛，如抗菌素、维生素、酶制剂、生物碱、激素、肝素等。
其中，抗菌素、维生素是生物制剂中常见且广泛应用的。
三、石油和化工工业生物发酵技术在石油和化工工业中的应用也越来越广泛，主要包括发酵醋酸菌、生产抗生素和有机酸、制备单质和糖醇。
四、日化工业生物发酵技术在日化工业中应用较为广泛，可以生产护肤品、口服清洁剂、口腔清洁液等品种。
其中，乳酸菌发酵技术在化妆品和护肤品制造中的应用相当广泛。
五、环境工程生物发酵技术在环境工程领域中也有广泛的应用，其中包括单亲发酵（SOFC）、BioXcelerator技术等。
这些工艺技术可以将废水、废料等生物质分解，减轻环境污染。
六、农业生物发酵技术在农业领域中也有很多的应用，如饲料发酵、微生物制剂、生物有机肥料等。
发酵饲料技术可以将农业废弃物转变为高蛋白饲料，以便畜牧业的发展。
七、其他生物发酵技术在其他领域中也有不少的应用，如发酵造纸、清洗污泥、固化废物等。
总的来说，生物发酵技术在现代工业中的应用范围广泛，主要包括食品工业、医药工业、石油和化工工业、日化工业、环境工程、农业和其他领域。
随着生物技术的不断发展，生物发酵技术的应用也越来越广泛，为现代工业领域的发展做出了重要的贡献。
现代生物技术在发酵食品生产中的应用摘要：生物技术是以生命科学为基础，利用生物机体、生物系统创造新物种，并与工程原理相结合，加工生产生物制品的综合性科学技术。
现代生物技术则包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程、蛋白质工程等领域。
在我国的工业食品中，生物技术工业化产品占有相当大的比重。
近年来，酒类和新型发酵产品以及酿造产品的产值占工业食品总产值的17%。
在食品发酵生产中应用生物技术可以提高发酵剂的性能，缩短发酵周期，丰富发酵制品的种类。
现代生物技术在发酵食品领域中有广阔市场和发展前景，本文阐述了基因工程、细胞工程、酶工程等现代生物技术在食品发酵生产中的应用。
关键词：生物技术；基因工程；细胞工程；酶工程；发酵食品一．前言现代生物技术的迅猛发展，成就斐然，推动着科学技术的进步，促进着社会经济的发展，改变着人类的生活与思维方式，影响着人类社会的发展进程。
现代生物技术的成果越来越广泛地应用于医药、食品能源、化工、轻工和环境保护等诸多领域。
生物技术是21世纪高新技术革命的核心内容，具有巨大的经济效益及潜在的生产力。
专家预测到2020年，生物技术产业将成为世界经济体系的支柱产业之一。
生物技术是以生命科学为基础，利用生物机体、生物系统创造新物种，并与工程原理结合，加工生产生物制品的综合性科学技术。
现代生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程、蛋白质工程等领域[1-3]。
在我国的工业食品中，生物技术工业化产品占有相当大的比重。
近年来，酒类和新型发酵产品以及酿造产品的产值占工业食品总产值的17%。
现代生物技术在发酵食品领域中有广阔市场和发展前景，本文主要阐述现代生物技术在发酵食品生产中的应用。
二．现代生物技术在发酵食品生产中的应用1 基因工程技术在发酵食品生产中的应用基因工程技术是现代生食品物技术的核心内容，采用类似工程设计的方法，按照人类的特殊需要，将具有遗传性的目的基因在离体条件下进行剪切、组合、拼接，再将人工重组的基因通过载体导入受体细胞，进行无性繁殖，并使目的基因在受体细胞中快速表达，产生出人类所需要的产品或组建成新的生物类型。
生物发酵技术在工业生产中的应用生物发酵是一种独特的生物化学反应过程，在这个过程中细胞内的酶作用下，有机物质被转化为有机酸或气体等产物。
这种反应过程被广泛应用于工业生产中，而且随着科学技术的不断发展，其应用范围和效果也得到了极大的拓展和提升。
一、生物发酵技术的背景生物发酵技术最早利用的是酵母菌发酵，主要用于食品和饮料的生产。
在历史上，酵母菌发酵被广泛应用于制作葡萄酒、啤酒和面包等食品。
在19世纪，培养和利用细菌发酵的技术得到了发展。
最早的应用是利用乳酸杆菌发酵牛奶，制造酸奶和奶酪等乳类产品。
今天，在工业生产中，生物发酵技术已经成为生产生物制品和生物资源的主要方法。
二、生物发酵技术在生物制品生产中的应用1.生产抗生素生物发酵技术已经被广泛地应用于生产各种抗生素，例如青霉素、链霉素、酵母菌素等。
利用细菌或霉菌的胞内代谢能力，制造能够破坏细菌细胞壁的药物，已经成为主流的生产方式。
2.生产酒精生物发酵技术也被广泛应用于生产酒精。
在啤酒、葡萄酒等酒类生产中，酵母菌和细菌是必不可少的生产原料。
随着科学技术不断的提升，生物发酵技术也不断的改进和升级，从而提高生产效率和产品质量。
3.生产酶酶是一种天然的生物催化剂，在医学、工业和环境等领域都有着广泛的应用。
利用生物发酵技术，可以生产大量的酶。
细菌、真菌等微生物都可以用于酶的生产。
例如，生产纤维素酶的菌株、含淀粉酶的菌株、含蛋白酶的菌株、含葡萄糖酸盐酶的菌株等等，这些酶都是由微生物胞内合成出来的。
4.生产食品添加剂生物发酵技术在食品添加剂的生产中也有着重要的应用。
例如，利用发酵技术生产出来的菌种可以用于酿造酱油、味噌，提取植物蛋白、发酵酵母等食品添加剂。
三、生物发酵技术在生物资源的开发中的应用生物发酵技术在生物资源的开发中也有着广泛的应用。
例如，在能源领域中，生物发酵技术被应用于微生物发酵产生生物燃料，产生出的能量可以用于发电、制造生物柴油、生产纤维素等。
同时，生物发酵技术还被用于处理各种生物废弃物、污泥等有机物，提高资源循环利用效果。
第十章现代生物技术在发酵工业中的应用
以现代前沿技术来说，一般认为生物技术有四个方面：基因操作技术；细胞融合技术；细胞大量培养技术和生物反应器技术。
也可概括为：基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和生化工程。
一、工程菌的发酵
一）工程菌的来源：通过基因工程所得的重组体菌株即是工程菌。
基因工程的关键问题：目的基因在宿主细胞中能否表达，即外源DNA在宿主细胞中能否转录和翻译，表达形成的产物在胞内不被分解，并能分泌到胞外。
二）工程菌的培养
（一）基因重组细胞的种类
宿主细胞可以采用原核大肠杆菌和枯草杆菌、真核细胞的酵母菌和哺乳动物细胞等（二）工程菌的培养
从培养过程来看，其主要因素有：营养源（碳源、氮源、氨基酸、溶解氧等）浓度的控制和有毒代谢产物的排除。
在生物学上还应考虑：质粒的稳定性、质粒拷贝数的控制、转录效率的提高与控制、翻译效率的提高以及菌体向外分泌产物等因素。
1、培养装置
工程菌的基础实验仍使用常规的培养皿、试管、玻璃瓶等培养器。
以大肠杆菌为宿主的培养多使用一般的通气搅拌罐。
工程菌的培养装置与沿用的通气搅拌式培养罐的区别：工程菌的培养装置既要防止外界微生物侵入罐内污染杂菌，又必须不使重组体外漏。
2、培养基和高密度发酵
工程菌发酵有两条基本要求：首先是要使菌体生长良好，获得高浓度菌体（即高密度发酵），这样才能得到最多的产物；其次是发酵所用培养基的成分必须保持尽可能的简单，以便分离产物。
从安全性来考虑菌体营养源的问题，培养工程菌的外界条件至少要遵守物理密封（P1~P4）方法中的P1级规定。
从生物安全性来考虑，常采用维生素或氨基酸营养缺陷型的工程菌。
3、菌株和质粒的稳定性
在工业发酵运行中，菌株必须具有很好的稳定性。
对工程菌发酵来说，细胞中的质粒的稳定性和质粒内在的稳定性同样也是很重要的。
三）安全问题
（一）重组DNA实验准则
这些准则是采用物理密封（P1~P4）和生物学密封（B1和B2）两种方法。
物理密封是将重组菌密封于设备内，以防传染给实验人员和向外界扩散。
生物学密封要求只有在特殊培养条件下才能生存的宿主，同时用不能转移至其它活细胞的载体，通过这样组合的宿主载体系统，可以防止重组菌向外扩散。
按密封程度分为B1和B2级。
（二）防止基因重组菌外漏的措施
在普通通气搅拌培养罐培养菌体时，可能发生外漏的部分和操作有：1）排气；2）机械密封；3）取样；4）培养后的灭菌；5）接种；6）放罐。
这些部分和操作均应采取措施，以防重组体外漏。
二、动植物细胞的组织培养
一）动物细胞培养
动物细胞培养是指在体外培养动物细胞的技术，即在无菌条件下，从机体中取出组织或细
胞，或利用已经建立的动物细胞系，模拟机体内的正常生理状态下生存的基本条件，让细胞在培养容器中生存、生长和繁殖的方法。
（一）动物细胞培养的特性
1 、细胞生长缓慢，易污染，培养需用抗生素
2 、细胞大，无细胞壁，机械强度低，环境适应性差
3 、需氧少，不耐受强力通风与搅拌
4 、群体生长效应，贴壁生长（锚地依赖性）
5 、培养过程产品分布细胞内外，成本高
6 、原代培养细胞一般繁殖50代即退化死亡
（二）细胞培养基的基本组成
（1）水
通常细胞培养用水的污染物标准可参考医药上注射用水标准，但原则上应高于注射用水标准。
（2）低相对分子质量营养物
(A)能源和碳源物质
主要是糖及糖酵解的产物和谷氨酰胺。
(B)氮源(氨基酸) (C)维生素(D)无机离子(E)脂类和磷脂前体(F)核酸前体
（3）非营养性物质
(A) 抗生素细胞培养中，常使用抗生素抑制微生物的污染。
(B) pH缓冲剂最常用的pH缓冲剂是碳酸氢钠,常用浓度26mmol/L。
(C) 酚红酚红普遍作为培养基的pH指示剂。
(D) 保护剂细胞保护剂指保护细胞免受由渗透压变化、剪切、毒性金属和氧化所引起的损伤的物质。
(E) 还原剂某些还原剂在细胞培养中有特殊作用。
β巯基乙醇在杂交瘤细胞培养中能刺激抗体分泌，并促进半胱氨酸利用。
（4）血清
在动物细胞培养中，常用的血清是小牛血清、胎牛血清、马血清和人血清。
最常用的是小牛血清，胎牛血清次之，用于要求更高的细胞系。
人血清用于一些人细胞系。
血清是极复杂的混合物，含有食物物质、代谢物、激素、血浆蛋白、破碎细胞释放物质(如血红蛋白和血小板的生长因子)、采血中引入的污染物。
（三）动物细胞大量培养技术
由于细胞类型不同，故有下列几种培养技术：
1）悬浮培养
悬浮培养指细胞在培养容器中自由悬浮生长的过程，主要用于非贴壁依赖性细胞的培养，如杂交瘤细胞等。
2）贴壁附着培养
为了增大附着面积，过去常用扁瓶和转瓶简单装置来进行单层静置培养。
现已开发出各种形式的培养装置，如旋转瓶和多段式托盘培养装置等，已用于β-干扰素的生产。
3）微载体培养
微载体是指直径在60－250nm、适合于动物细胞贴附和生长的微珠。
（四）生物反应器中的细胞培养模式
无论是贴壁细胞还是悬浮细胞，就操作方式而言，深层培养可分为：
1）分批培养2）流加培养3）半连续培养4）连续培养
5）灌注培养
灌注培养是指细胞接种后进行培养，一方面新鲜培养基不断加入反应器，另一方面又将反应液连续不断地取出，但细胞留在反应器内，使细胞处于一种不断的营养状态。
二）植物组织细胞培养
切取植物的叶、茎、根等组织的一部分，将其表面进行杀菌后，放入具有营养成分的培养基中进行培养，这种培养技术称为组织培养，或称之为愈伤组织培养。
植物细胞培养包括植物器官、组织、细胞、原生质体、胚和植株的培养。
它是在植物组织技术基础上发展起来的，是指在离体条件下培养植物细胞的方法。
从当前的研究状况来看，植物细胞培养的应用领域主要涉及以下三个方面：
1）有用代谢物质的生产；2）珍贵植物和名贵花卉等种苗的快速繁殖；
3）进行植物细胞遗传、生理、生化和病毒方面的研究。
1、基本培养技术
植物组织培养最基本的是要无菌操作。
无菌培养的组织有植物细胞、生长点、叶、根、子房、胚珠、花丝、花柱、花瓣、花药和花粉等。
在进行细胞大量培养时，其主要技术分为愈伤组织的固体培养和细胞或组织的液体悬浮培养。
对于工业化生产有用植物代谢物来说，采用液体悬浮培养较为有利。
2、培养植物细胞的反应器操作策略：
1）连续培养2）两段培养3）细胞固定化
4）两相培养与过程的耦合5）高密度培养
三、固定化细胞发酵
在发酵工程中，使用固定化细胞代替正常分批生长细胞，如同固定化酶代替游离酶一样，具有如下的优点：1）分批发酵可用固定化细胞进行连续反应来代替；2）可以利用高密度的固定化细胞集合体进行发酵，反应效率大大提高；3）可以人为地控制固定化细胞的生理状态，因为许多代谢产物（或酶）仅仅在细胞的静止期才能形成，所以有利于产物的形成，发酵液的体积也大大减少。
1、酶和细胞的固定化方法
酶的本质是蛋白质。
酶和细胞的固定化实际上是具有催化活性的蛋白质的固定化。
1）吸附法
吸附法是一种最古老的固定化方法，也是一种最简便、最经济的方法。
只要将酶溶液与吸附剂表面接触就能达到吸附结合。
各种矿物质和其他无机载体可以用作酶的吸附剂。
目前最常用的吸附剂是离子交换剂。
2）包埋法
将酶包裹于凝胶格子或聚合物半透膜微胶囊中的方法称为包埋法。
酶被包埋后应该不再扩散到周围介质中去而底物和产物却能自由扩散。
包埋法的优点在于它的普适性。
常用的格子型包埋法载体有：海藻酸盐、K－角叉菜、琼脂、三醋酸纤维素和聚丙烯酰胺凝胶等。
3）交联法
交联法是利用双功能基团试剂或多功能基团试剂使酶发生分子间交联因而得到固定的方法。
常用的试剂有戊二醛、1,6－亚己基二异氰酸酯、双重氮联苯胺和乙烯－马来酸酐共聚物等。
4）化学共价法
共价法就是使非水溶性载体与酶以共价键的形式结合。
用共价法固定酶，载体与酶的结合牢固、半衰期较长。
但由于化学共价法结合时反应剧烈，常常引起酶蛋白高级结构发生变化，因此一般活性回收较低。
共价法的主要方法有酰化反应、芳化和烷基化反应、溴化氰法、重氮化反应以及硅烷基化法等。
2、固定化生物反应器
现有的常用固定化细胞生物反应器有：连续搅拌罐反应器、填充床反应器、流化床反应器、
膜反应器、转盘式生物反应器和其他类型反应器等。
但迄今为止没，尚没有一种通用的、理想的反应器。
本章小结
1、了解工程菌的来源和培养过程；认识工程菌培养中的安全问题。
2、了解动物细胞培养的特性和培养基组分；掌握动物细胞大量培养技术；了解生物反应器中的动物细胞培养模式。
3、了解植物细胞的培养特性和基本培养技术；掌握培养植物细胞的反应器操作策略。
4、了解固定化细胞发酵的优点；掌握酶和细胞的固定化方法；了解固定化生物反应器的种类。
