第四章 发酵工程在食品工业中应用
发酵工程在食品中的应用
微生物油脂的生产
低的 含油率2％-3％，高的60％-70％，且大多数微生物 油脂富含多不饱和脂肪酸
许多微生物中都含有油脂
开发新糖源
金针菇多糖、银耳多糖、香菇多糖、 灵芝多糖等
甜度高、 甜度高、热量低
展望
随着现代发酵工程技术在食品领域的 广泛应用，食品工业将不再是传统农业食 品的概念，工业食品将在人们日常生活中 占据重要的地位。
领 域 的 应 用
发 程
发酵工程又称为 微生物工程，是 指 传统的发酵 技术与DNA重组、 细胞融合、分子 修饰和改造等技 术结合并发展起 来的现代发酵技 术。
发酵的流程
空气 空气净化处理 保藏菌种 斜面活化 扩大培养 种子罐 主发酵 灭菌 碳源、氮源、 碳源、氮源、 无机盐等营养 物质
现代发酵工程在食品工业中的发展
自20世纪70年代以来，随着基因工程为核心内容， 包括细胞工程、酶工程和发酵工程的现代生物技术 广泛应用于食品生产与开发，食品工业也有了飞速 的发展。 现代发酵工程对食品工业的影响主要表现在利用现 利用现 代发酵技术改造传统发酵食品以及加速开发高附加 值的现代发酵产品。涉及到新食品配料、食品加工 值的现代发酵产品 催化剂、饮料稳定剂、D-氨基酸及其衍生物制造等 诸多食品工业领域。
发酵工程在食品工业中的应用
改造传统的食品加工工艺 生产单细胞蛋白 开发功能性食品 微生物油脂的生产 开发新糖源
改造传统的食品加工工艺
改造传统发酵食品
双酶法糖化工艺 味精生产 固定化酵母的连续发酵工艺 啤酒
用于生产天然食品添加剂 用于生产天然食品添加剂
甜味剂中的木糖醇、酸味剂中的苹果酸、氨 基酸中各种必需氨基酸、增稠剂中的黄原胶、 风味剂中的多种核苷酸、芳香剂中的脂肪酸 酯、色素中的番茄红素、维生素中的维生素C、 生物活性添加剂中的各种保键活菌等
发酵工程在食品工业中的应用
发酵工程在食品工业中的应用作者：张栩来源：《食品安全导刊·中旬刊》2018年第05期微生物对有机物的氧化降解并释放能量的过程称之为氧化。
生物的氧化过程分为呼吸和发酵，因此发酵对于生物氧化而言是一种比较重要的方式。
在工业的生产过程中，我们通常将以依赖于微生物生命活动来进行工业生产的活动称为发酵活动。
基于此，我们对于发酵工程的解读，即可以认定为，其是通过利用微生物的生命活动来完成相应生产的一种生物技术工程。
对于发酵工程而言，其主要包括菌种选培、培养基配制、接种、发酵这几个步骤。
发酵工程在食品中应用上十分的广泛。
比如我们日常生活中啤酒、醋、果酒等都是通过发酵来产生的。
此外，在目前的食品工业中常见的食品添加剂也多为发酵所制得，比较常见的有果酱、果汁、罐头等。
除以上两种以外，还有一些更为微妙的发酵工程，这些发酵工程常常以发酵作为途径，然后利用微生物来形成单细胞蛋白。
在许多国家中都有应用发酵来进行单细胞蛋白菌体的制备研究。
通常，在我国其应用于一些制糖、淀粉水解液等废液来作为原料制备一些家禽的饲料，据相关资料显示，采用单细胞蛋白所制备的饲料，能够有效提高家禽增重并且有助于家禽的产蛋。
传统食品加工工艺中的应用在现代发酵技术的推动下，能够有效地对传统发酵食品加工工艺进行改良。
目前比较典型的现代发酵技术为双酶法糖化工艺，其发酵的效率和食品的品质都远超过传统的发酵工艺。
在我国的传统酿造食品工业中，通过利用现代发酵工程技术，能够使得原料的利用率大幅提升，并且能够有效地缩短发酵周期，并改良食品的风味和品质。
可以说在发酵工程应用下，传统食品加工工艺得到了较好的优化和改良，为我国的传统食品加工工业发展提供了充足的推动力。
新糖原的开发和利用食品工业中，糖原的开发和应用具有十分重要的意义。
随着目前社会人群的糖尿病、肥胖症、肝肾病等问题的不断提高，对于低糖食品的要求不断提升，在这种情况下，如何开发有效的甜味剂对于食品工业发展而言有着十分重要的意义。
发酵工程在食品工业中的应用
一
２ 发酵 工 程在食 品工 业 中的应 用
２ ． １ 传统 的食 品加工 工艺 的改造 在 现代发 酵技术 改造 传统 发酵食 品 中 ，最典 型 的是使
陷 ，如种 子的产 量和 含油量 很不 稳定 、受气 候和产 地 等条 件影 响较 大 、生产周 期较 长 、精 炼成本 高等 。所 以开 始利
２ ． ２ 单细胞蛋白的生产 单 细胞 蛋 白 （ Ｓ ｏ ｌ ｅ Ｃ ｅ ｌ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ ，Ｓ Ｃ Ｐ ）主要 指酵母 、
细菌 、真菌 等微 生 物蛋 白质 资 源 。人 们 已公 认 Ｓ Ｃ Ｐ是 最 具应用 前景 的蛋 白质新 资源 之一 ，是 因为微 生物菌 体 的蛋 白质 含量 高 ，同时还含 有 多种维生 素 。这对 于解决 世界 蛋 白质 资源不 足 问题 方 面将发 挥重要 作用 。同时也有 一些 是 采用 细菌 、丝状 真菌 和放线 菌等 菌种 。现在 许多 国家都 在 积极 进行球 藻及 螺旋 藻 Ｓ Ｃ Ｐ的 开发 ，走 在 前 列 的是 美 国 、 日 本 、墨西哥等 国 ， 他 们所 生产 的螺旋 藻食 品既 是高级 营
用 双酶法 糖化 工艺取 代传 统 的酸法水 解工 艺 。例 如在 国外
的啤酒 生产 中 ，大 多 数 采 用 了 固定 化 酵 母 的连 续 发 酵 工
艺 ，它 可 将 啤 酒 的 发 酵 时 间 缩 短 至 １ ｄ ，甚 至 更 低 的
９ ０ ｒ ａ ｉ ｎ 。在 我 国 的传 统 酿 造 制 品 黄 酒 、酱 类 、豆 腐 乳 等 ， 均 利用 优选 的菌种 发酵 ，不仅 提高 了原料 的利 用率 ，缩 短 了发酵 周期 ，而且 改 良了风 味品质 。与此 同时 ，利用 发 酵
食品生物技术概论廖威第四章发酵工程及其在食品工业
。
本世纪50年代以后，乍得把螺旋藻制成食品其商品 名为“Dihe”；
1964年，比利时植物学家Jean Lenoard从食用螺旋 藻和出售的“Dihe”中，分离出螺旋藻，在实验室进 行培养试验， 1967年3月首次发表了实验结果，为螺 旋藻的人工养殖开创了先例
螺旋藻的形态
螺旋藻的形态、分类及生态
螺旋藻有两种类型： 钝顶螺旋藻：主要特征是藻丝末端细胞钝圆，
藻丝宽约6~8µm，螺旋直径为28~36µ m ，螺距 约为43-57µm；
极大螺旋藻：其特征为藻丝末端细胞略粗，藻 丝约为3.4~15µm，螺旋直径约为40-67µm，螺距 为33~76µm。
螺旋藻的生态 螺旋藻可以在土壤、沼泽、淡水、盐水、
矿物质
lOOg螺旋藻干粉中含钾高达1 500-2000mg，含 镁200 ~ 300mg，含铁50-100mg，而钠的含量甚 微。钾能促进人体内钠的排泄，可预防高血压； 镁具有保护人体循环器官、预防心脏病等功能； 铁具有造血功能。另外，螺旋藻还含有微量元 素硒、锌、锰等
螺旋藻的营养类型
1、光合自养型：
1、烷烃类和石油化工产品 如甲烷、甲醇、乙醇、石蜡烃等。 2、各种有机废料和一些糖类物质 有机废料：如食品厂、酿造厂、造纸厂等废弃物 以及农作物秸杆等。 糖类物质：如糖蜜、淀粉类物质等。
(2) SCP的发酵生产工艺
一般SCP生产的概略流程图
(3) SCP的分离和纯化
SCP的发酵产品为菌体本身，分离工艺较 简单，过滤得到的菌体再用冷水洗涤，再过滤 得到酵母浓缩物，以30℃的热风干燥，并制成 块状或粒状。
(2)温度：螺旋藻的最适生长温度为35 ~ 37℃。 (3)氮源：螺旋藻除能利用无机氮外，还能利 用尿素。 (4)光照：当营养和温度正常的情况下，光照 就成为影响螺旋藻生长的一个重要因素。
发酵工程在食品工业中的应用
发酵工程在食品工业中的应用随着人类对食品安全和健康越来越重视，食品工业需要寻求使其食品更加安全和健康的新方案。
发酵工程是食品工业中提高食品安全和营养的一种重要的技术，它采用分子生物学、生物化学、微生物学等科学技术及手段，利用微生物发酵技术产生有益的生物产物，调控环境因子，使微生物受到良好的促进，实现对特定有机物的高效生物转化，以达到食品加工方面的理想效果，是食品工业中获得食品安全和改善营养成分的重要手段之一。
一、发酵产物合成。
利用发酵技术，可以制备出一些特殊的发酵产物，如乳酸、乳酸菌、胆固醇、糖精、醋酸钠等。
这些产物在食品中有着重要的应用，可以使食品拥有更优质的口感和风味，增加食品的营养价值和提升食品的可食用安全性。
二、发酵作物减缓发酵。
利用发酵技术，可以抑制有害的微生物的生长，从而延缓食物的变质。
比如，葡萄酒发酵可以抑制酢酸乙酯的生长，从而阻止糖分过度发酵；面包发酵可以抑制有毒物质产生，从而延缓食物降解；乳品发酵能够在乳制品表面形成乳头菌拮抗肽，抑制乳腺炎之类的细胞群体病原菌。
三、发酵变性技术，改变食品的口感和风味。
食物发酵过程中还可以产生多种抗氧化成份，使食品拥有独特的口感和风味。
比如，大豆酱的发酵可以改变它的口感和风味，使之更加好吃；白酒、黄酒发酵可以增加酒精浓度，使酒有更好的口感和风味；酱油发酵也可以产生抗氧化成分，改善酱油的口感和风味。
四、发酵技术和其他食品加工方法的结合应用。
发酵技术可以利用抗酸剂和热处理防止食品的降解，使食品的营养价值得到锁定；可以运用抗氧化剂预防发酵过程中的氧化反应。
例如，金锣酱发酵前先用热油炸，抑制酪胺酸类的游离形式，防止发酵过程中胡萝卜素等营养物质失去；牛奶发酵前先用抗酸剂进行pH调节，使微生物得以增殖。
以上就是发酵工程在食品加工中的应用。
发酵工程被越来越多地应用于食品加工过程中，为改善食品营养素含量，提高食品安全性和口味，提供了有效和可靠的手段。
发酵工程在食品工业中的应用
发酵工程在食品工业中的应用本文从传统微生物发酵在食品工业中的历史及现代发酵工程的发展，提出了发酵工程在生物工程中占有重要地位。
只有通过发酵工程，才能使由基因工程或细胞工程获得的具有某种需性状的目的菌株实现工业化生产，最终达到基因克隆或细胞融合，获得生产效益和经济效益，发酵工程是生物技术产业化的基础。
简要综述了现代发酵工程技术在食品领域的应用及其进展，包括改造传统的食品加工工艺、单细胞蛋白(SCP)的生产、开发功能性食品和微生物油脂的生产等。
关键词：发酵工程食品工业应用微生物广泛存在于自然界中，以微生物供应或制造食品并不是什么新的概念。
现在发酵品已经成为食品王业中的重要分支，就广义而言，凡是利用微生物的作用制取的食品都可称为发酵食品。
现代科技中利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类需要的产品称为发酵工程，亦称微生物工程。
微生物在食品中的应用有三种方式：(1)微生物菌体发酵是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞为目的的产品，包括用于面包工业的酵母发酵，单细胞蛋白，活性乳酸菌剂等。
(2)微生物酶发酵，利用发酵法制备微生物酶是当今发酵工业的重要组成部分，包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶、脂肪酶、凝乳酶等。
(3)微生物代谢产物，包括初级代谢产物一供菌体利用、中级和级次产物如酒类、食醋、有机酸、维生素供人们利用。
近几年基因工程和细胞工程等现代生物技术为发酵工程的发展提供了新技术。
重组DNA技术和细胞融合技术，使微生物从来不能产生的一些物质变成了发酵产品，为发酵工程开辟了新的领域。
本文简要介绍发酵工程在食品工业中的应用。
一、传统发酵在食品工业中的历史发酵技术起源干古老的酿造食品工业，如：清酒、啤酒、葡萄酒、黄酒、白酒、酱油、醋、腐乳以及干酪等的制造。
我们的祖先为了生存和发展，很早就发现了利用微生物的发酵作用（古代虽然不清楚微生物的知识）可以提高食物的消化性、保藏性、嗜好性，创造了一系列的发酵工艺和发酵食品。
发酵工程在食品工业上的应用
发酵工程在食品工业上的应用苏宝泉，生物工程专业1314班，学号201321042112 【摘要】发酵工程是指运用现代工程技术并通过生物（只要是微生物）的某些特定功能或直接应用于工业生产，替人类进行产品生产的一种新技术，它是现代生物技术的核心技术之一，无论是传统发酵产品还是现代基因技术产品都离不开他的支持。
本文主要论述了发酵工程的形成与发展，并介绍了发酵工程的现状已经发酵工程的广阔前景，本文还列举了现代发酵工程相较传统发酵技术的一些难以弥补的优点，意在说明发酵工程的先进性和重要性，于此同时，本文也详细介绍了现代发酵工程在食品工业上的应用，例如对传统食品的改善以及利用发酵法生产新性食品。
关键词：发酵工程；食品工业；应用The application in food industry offermentation engineering Su Baoquan, class biological engineering 1314,Student number 201321042112[Abstract] Fermentation engineering refers to using the modern engineering technology and through biological (microbial) as long as it is of certain features or directly applied to industrial production and for human beings to a new technology of production, it is one of the core technology of modern biological technology, both in traditional fermentation products and modern genetic technology products without his support.This paper mainly discusses the formation and development of fermentation engineering, and introduces the current situation of fermentation engineering has the broad prospects of fermentation engineering, this paper also enumerates the modern fermentation engineering than some difficult to make up for the advantages of the traditional fermentation technology, to the advanced nature and importance of the fermentation engineering, at the same time, this paper also introduces in detail the application of modern fermentation engineering in food industry, such as on the improvement of the traditional food and the use of fermentation to produce new products. Key words: fermentation engineering; The food industry；application0 引言发酵具有悠久的历史，在几千年前，人们就开始运用发酵技术生产奶酪，酱油，以及酿酒。
食品行业中发酵工程的应用
食品行业中发酵工程的应用发酵工程是指利用微生物或酶等生物体系，通过调控相关文化条件（如温度、Ph值、适宜的营养物质等）使其在一定程度上实现产生目标物质的过程。
发酵工程在食品业中的应用广泛，其主要作用为：1. 酸奶/乳酪/乳饮料类食品的制备发酵工程在乳制品生产中具有广泛的应用。
用做酸奶乳饮料的牛乳，必须经过发酵后才能达到相应的口感和营养成分。
在酸奶乳饮料生产过程中，发酵工程通过制备为乳中酸奶菌所需要的培养基并且维护恰当的发酵条件，使乳中的乳糖发酵成乳酸并产生气泡，生成口感酸甜、醇厚香型的酸奶乳饮料。
2. 酿酒类饮品的制造发酵工艺在酿酒类食品中扮演着至关重要的角色。
用于酿造葡萄酒、啤酒的原料花酵母菌，通过调节不同的糖化酵素，水解葡萄糖生成酒精然后形成相应风味的物质。
黑啤就是典型的例子。
通过对大麦麦芽发酵，使得啤酒中增加了酵母和酒精，预先添加一些特定酵母菌，并且调控合适的温度和压力，brewly啤酒此时就圆润甜美而不失苦涩。
3. 酱油/醋等调味品的制造酱油、醋等调味料的制备与微生物的生长及其代谢具有密切的联系。
不同的酱油或醋品种，需要不同的微生物，而不同的微生物在分解不同的底料时所产生的芳香物质、风味物质也是不同的。
因此，在发酵工程中，需要精细调控适宜的pH、适宜的气候条件和合适的转速、发酵时间等参数以使醋和酱油产生好的口感和香气。
4. 革兰氏染色和结构解析在生物化学的研究领域中，发酵工程也有着广泛的应用。
通过调节生菌的生长条件（如种类、培养基组成、生长温度等），可以利用发酵过程来提高相关的蛋白质、酶、药物等生产。
革兰染色也是应用发酵工程进行细胞结构解析等研究的重要领域之一。
总之发酵工程的应用在食品行业中得到了广泛的接纳与重视。
其实是可以显著提高食品制造效率和产品的品质。
同时也为我们的日常生活，提供更加高质量健康的食品提供了充分的保障。
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（三）SCP的分离和纯化
如发酵后不及时分离，则可使酵母菌发生自溶，不仅影响产量，也影响产品质 量，一般最好在１h 内就要进行分离。SCP 的发酵产品为菌体本身，分离工艺比 较简单，只需过滤就可以得到菌体。经第一次过滤，酵母菌体上还会带有培养 基中的物质，需用冷水洗涤，再过滤。得到的酵母浓缩物，以 30℃的热风干燥， 并制成块状或粒状。
（二）培养基的配制
确定菌种之后，就要根据培养基的配制原则，选择原料制备培养基。由于培养 基的组成对菌种、工艺和经济等方面有影响，因此，培养基的配方要经过反复 的试验并综合考虑之后才能确定适宜的培养基。
（三）种子扩大培养
在大规模的发酵生产中，菌种要达到一定数量才能够满足接种的需要。种子扩 大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管或冰箱中处于休眠状态的生产菌种， 接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质 量的纯种的过程。这些纯种培养物称为种子。发酵产物的产量与成品的质量， 与菌种性能以及种子的制备情况密切相关。
四、发酵工程有关设备与技术
（一）生物反应器
（二）微生物发酵技术 （三）发酵工程控制技术 （四）下游处理技术
（一）生物反应器
生物反应器是完成生物催化反应的核心设备。微生物在培养及产生代谢产物的 生产过程中，需要对其提供合适的条件，才能保证细胞能更快更好地生长，得 到更多的生物量或代谢产物。这些条件包括：温度、pH、溶氧量、水分、适宜 的营养物质的浓度、细胞与营养物合适的混合强度等等。生物反应器就是提供 并可控制这些条件的一类装置。目前常用的生物反应器主要包括以下几种类型： （1）搅拌釜生物反应器 （2）气泡柱式生物反应器 （3）气升式生物反应器 气体经加压喷雾进入培养基，搅拌器的搅拌使气泡 气体由反应器底部高压泵入，利用气泡上升的动 适合于培养需要高密度或粘稠度较大培养基的微生 分散于培养基中，并可延长气泡在生物反应器中停留的时间。 力带动生物反应器中的液体搅动，使反应液混合均匀。 物，与气泡柱式生物反应器相比，其混合程度更均匀，气泡更分散。
体，可放低温下贮存，也直接干燥成产品。 （5）干燥 采用真空转鼓吸滤机除水，干燥器热风干燥成含水量约为 4%～4.5%的干酵
母。由于干燥温度低，速度快，因此成品酵母活性高，损失少。
2. 高活性干酵母的应用
在食品行业中，高活性干酵母作为优质的生物膨松剂和发酵剂被广泛用于糕点， 面包，苏打饼干等食品的加工。高活性干酵母的作用时间短、方便、发酵力强， 发酵后不需要用碱中和。在酿酒行业中，高活性干酵母被用于酒精和白酒的生 产，用高活性干酵母制酒，提高了发酵的安全性和稳定性，并且节约能耗，提 高了出酒率。
（二）微生物发酵技术
微生物发酵技术是指各种微生物技术在发酵工程中的应用。微生物发酵技术在 食品、医药、农业等领域被越来越多地运用。微生物发酵技术具有如此的特点： （1）反应耗能少，反应条件温和，通常在常温常压下进行； （2）能有效利用工 业废水、生产辅料等作为发酵原料，有利于生产的综合利用； （3）产物专一， 副反应少，污染小； （4）对于复杂化合物的发酵生产具有高度选择性。
（二）SCP的发酵生产
大多数 SCP 生产过程是在无菌条件下进行的，生产过程中不能有杂菌污染，尤 其是人体病原菌的污染。在工业生产中由于设备投资大，操作费用高，为获得 最优的经济效益，尽量采用连续培养技术进行生产。 SCP 的生产可综合利用淀粉厂、豆制品厂、味精生产厂等工业生产废水。但是 对于不同来源的工业废水， 原料处理的方式有所不同。 用酵母作为菌种生产 SCP， 则所用的工业废水需先经过淀粉水解，然后加入一定比例的营养盐，灭菌后配 制成培养基。酵母的培养有种子的扩大培养和发酵两个阶段，前者的培养基一 般采用麦芽汁，而后者则需采用上述的原料，培养基接种前要进行空消和实消。 在发酵过程中需液体深层通气，一般的发酵条件为：pH 为 4.0～4.5，温度为 26 ℃～30℃，发酵时间为 13～15h。发酵结束后及早将酵母从培养基中分离出来。
2. SCP生产的原料
用于单细胞蛋白生产的原料来源有：有机工业废水，城市废弃物，农畜牧业废 弃物等等，这些废弃物中含有大量残余的淀粉、糖、纤维素水解物等营养物质。 利用这些废物进行 SCP 蛋白生产，不仅可获得优质的蛋白质，还可以减轻环境 污染的压力。目前工业中常用于生产酵母 SCP 的原料主要有：糖蜜、纤维素水 解物、淀粉、工业生产的发酵废液。
二、发酵工程的发展历史
（三）深层培养技术的建立时期 随着发酵技术的不断提高，人们发现对于发酵的不同时期，改变发酵条件可以改变代谢工艺和提高发 酵效率。20 世纪 40 年代，弗莱明发现了青霉素，由于需求量的不断增大，开始采用深层发酵法大量生 产。 该法使用用液体深层发酵罐从底部送入无菌空气并由搅拌浆使之分散成微小气泡以促进氧的溶解。 这种由罐底部通气搅拌的培养方法称为深层培养法。 （四）微生物工程时期 1953 年，美国的 Watson 和 Crick 发现了 DNA 双螺旋结构，为基因工程的理论和实际应用奠定了基础。 70 年代，基因重组技术、细胞融合等生物工程技术的飞速发展，为人类定向培育微生物开辟了新途径， 微生物工程应运而生。通过 DNA 的重组或细胞工程手段，能按照人类的设计创造出具有新能够的“工 程菌”和超级菌，然后通过发酵生产出目的产品。传统的发酵技术，与现代生物工程中的基因工程、 细胞工程、蛋白质工程和酶工程等相结合，使发酵工业进入到微生物工程的阶段。微生物工程，是大 规模发酵生产工艺的总称。
第四章 发酵工程在食品工业中 应用
第一节 发酵工程的概述
一、发酵工程的概念
二、发酵工程的四个阶段 三、发酵工程的研究内容 四、发酵工程有关设备与技术
一、发酵工程的概念
• 发酵工程也称微生物工程，是指利用微生 物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们 所需要的产品的技术，它主要包括菌种选 育、微生物代谢产物的发酵和分离纯化等 环节，同时也包括微生物生理功能的工业 化利用等。
（四）发酵条件的控制
在发酵过程中，菌株的生长和产物代谢与细胞所处的环境息息相关。因此，除 了取样检测培养液中的细菌数目、产物浓度等，还要及时添加必需的培养基组 分，严格控制温度、pH、溶氧、通气量与搅拌速度等发酵条件。随时检测影响 发酵过程的各种环境条件，并予以控制，才能保持发酵的正常进行。
（五）发酵产物的分离提纯
二、发酵工程的发展历史
（一）天然发酵时期 人类利用微生物的代谢产物作为食品和药品，已有几千年的历史。如先民用蘖 制造饴糖，用散曲中的黄曲霉制造酱和酿醋，用盐水制作泡菜等等。在这一时 期，人们还没有对微生物有深入的研究，并不知道微生物与发酵的关系，很难 人为控制发酵过程。生产也只能凭经验，所以被称为天然发酵时期。 （二）纯培养技术的建立时期 1680 年，荷兰人列文虎克发明显微镜后，人类用显微镜观察到了微生物。生物 学家巴斯德用巴氏瓶证明了发酵是由微生物引起的。之后，德国人柯赫发明了 固体培养基，建立了微生物的纯培养技术，第一次分离得到了微生物纯种。由 此人类开始人为地控制发酵过程。
第二节 发酵工程在食品工业中运用
一、发酵法生产单细胞蛋白
二、发酵工程法生产微藻 三、法生产有机酸
一、发酵法生产单细胞蛋白
（一）SCP的生产菌种和原料
（二）SCP的发酵生产 （三）SCP的分离和纯化 （四）高活性干酵母的生产实例
（一）SCP的生产菌种和原料
五、发酵工程在食品工业中的应用
（1）生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等，并在不断改进发酵技术的 同时，使产品的产量和质量得到明显的提高。 （2）生产各种各样的食品添加剂，改善了食品的品质及色、香、味。例如，由 红发夫酵母发酵后分离、提取制得的虾青素，它有极强的抗氧化性能，具有抑 制肿瘤、增强免疫力等保健功能。 （3）生产可食用的蛋白质，粮食短缺已成为严重的社会问题之一，而发酵工程 的发展将为根本解决这一问题开辟新的途径。例如，用酵母菌等生产的单细胞 蛋白可作为食品添加剂，甚至制成“人造肉”供人们直接食用。单细胞蛋白用 作饲料，还能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。
（三）发酵工程控制技术
在发酵过程中，为了对生产过程进行必要的控制，需要对有关工艺参数（如： 温度、压力、转速、发酵液粘度、pH 等）进行检测和控制。发酵工程控制技术 就是将计算机、传感器等现代监测手段运用于发酵工程之中，实现对发酵过程 中实时数据的监控。如：发酵温度控制，可通过温度探头或电信转换进行检测。 同样，可通过自动控制向发酵罐的夹套或蛇形管中通入冷水、热水或蒸汽；可 用复膜氧电极来检测发酵液中的溶解氧浓度并加以控制；可通过溶氧探头及其 控制元件调节搅拌转速或通气速率来控制溶氧量等。
应用发酵工程生产的产品有两类：一类是代谢产物，另一类是菌体本身，如酵 母菌和细菌等。产品不同，分离提纯的方法也不同。如果产品是菌体，可采用 过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；如果产品是代谢产物，可采用 蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。目前分离提纯是整个发酵生产中成本 最高的一部分，开发出高效经济的分离提纯技术对降低成本至关重要。
养时间长，因此对杂菌的控制要求较高。用于扩大培养的种子罐要采用全封闭的发酵罐， 培养基和空罐都要严格灭菌，通入发酵罐的空气是无菌空气。待培养至一定量的酵母后， 可作为种子接入发酵罐的培养基中。 （3）接种发酵 （4）分离洗涤 接种后，严格监控温度、酸碱度及培养基的流加量等影响因素。 将发酵醪进行固液分离，然后反复洗涤酵母中的夹带废液直至为白色液
三、发酵工程的研究内容
（一）菌种的选育
（二）培养基的配制 （三）种子扩大培养 （四）发酵条件的控制
（五）发酵产物的分离提纯
（一）菌种的选育
要通过发酵工程获得令人满意的产品，首先要有优良的菌种。最初，人们是从 自然界寻找所需要的菌种，工作量极大，且不能完全满足工业上大规模生产的 需要。随后，人类开始用人工诱变的方法，从突变菌株中筛选出符合要求的优 良菌种。这一方法已在氨基酸、核苷酸、某些抗生素等的菌株筛选中获得成功。 随着生物技术的发展，现在生物学家开始用细胞工程、基因工程等方法，构建 工程细胞或工程菌，再用它们进行发酵，不但可以提高产品的产量和品质，还 能针对性地生产出人们需要生产的产品。