第十一章 现代发酵技术 —现代生物技术在发酵工业中应用(1)
微生物发酵技术在工业中的应用
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
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。
现代发酵工程技术
现代发酵工程技术随着科技的进步和工业化的发展，发酵工程技术在许多领域发挥着重要的作用。
发酵工程技术利用微生物的代谢过程，将天然有机物转化为有用的产物，广泛应用于食品、制药、化工等行业。
本文将从发酵工程的基本原理、发酵工程技术的应用和发展趋势等方面进行介绍。
一、发酵工程的基本原理发酵工程是利用微生物在特定条件下生长繁殖和代谢产物的过程。
微生物通过代谢过程中的酶作用，将有机物质转化为其他有用的物质。
发酵过程需要控制温度、pH值、氧气供应等条件，以保证微生物的生长和代谢活动。
发酵工程中常用的微生物有酵母菌、细菌、真菌等。
发酵工程技术的发展主要集中在优化微生物的生长条件、提高产物的得率和纯度等方面。
二、发酵工程技术的应用1. 食品工业：发酵技术在食品工业中得到广泛应用。
例如，酵母菌发酵面团可以产生二氧化碳，使面包蓬松可口；乳酸菌发酵牛奶可以制成酸奶，具有益生菌功效；大豆发酵可以制成豆腐、豆浆等食品。
发酵技术不仅提高了食品的口感和品质，还增加了食品的营养价值。
2. 制药工业：发酵工程在制药工业中起到了关键的作用。
通过发酵技术，可以生产出许多重要的药物，如抗生素、酶类制剂和维生素等。
这些药物的生产通常需要大规模发酵罐和精确的控制系统，以保证微生物的生长和产物的纯度。
3. 化工工业：发酵工程技术在化工工业中也有广泛的应用。
例如，利用微生物发酵产生的有机酸可以用作化学合成的原料；利用微生物发酵产生的有机溶剂可以替代传统的化学溶剂，减少对环境的污染。
发酵工程技术的应用使得化工工业更加环保和可持续发展。
三、发酵工程技术的发展趋势1. 微生物基因工程：利用基因工程技术可以改造微生物的代谢途径，增加产物的得率和纯度。
通过改造微生物的基因组，可以实现对微生物的精确控制和调控，提高发酵过程的效率和产物的质量。
2. 发酵过程的在线监测与控制：发酵过程中的温度、pH值、氧气供应等参数对微生物的生长和产物的得率有着重要的影响。
通过在线监测和控制系统，可以实时调整这些参数，提高发酵过程的效率和稳定性。
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。
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。
生物发酵技术在工业生产中的应用
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。
生物发酵工艺在工业生产中的应用
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。
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3.市场竞争环境 国外：市场竞争激烈，但秩序较好，市场份额
多为大公司所垄断 国内：仿制与重复建设、重复生产现象非常严
3) 现代生物技术与发酵工程技术：
（1）现代生物技术70％以上的集中在生物制药 领 域 。 2000 年 全 世 界 生 物 技 术 药 物 产 值 达 1000亿美元。
（2）各国对生物技术的投资80%以上集中在医 学生物技术领域；
（3）生物技术研究开发的60～80%的力量主要 集中在医学领域
（4）总销售额超过10亿美元的生物技术产品主要 为医药生物制品；
重，出现了一哄而上的过热现象，市场恶性竞 争，无法实现规模效益。 4.产品信誉 国外：产品信誉较好 国内：产品信誉低，“出现信洋不信中，买洋 不买中”现象
5.创新与知识产权
国外：创新意识高，特别注重知识产权（主要是专 利、商标）保护
国内：创新意识低，严重缺乏自主知识产权产品， 当前，我国已产业化的几十种基因工程药物和疫 苗中只有几种拥有自主知识产权，其他均为仿制 产品。
中国生物技术药物
国产α－干扰素市场占有率已经超过进口 产品，我国首创的γ－干扰素已具备向国外 技术转让能力，新一代干扰素正在研制之中。
据有关部门预测，未来我国生物技术药物， 年增长率不低于25％，年总产值将超过30亿元 人民币以上，发展前景十分广阔。
中国生物技术药物存在的问题
1.研发投入 国外：2－3亿美元/基因药物 国内：10多年来，对生物制药的总投入仅有40 多亿元
二、现代生物技术（modern Biotechnology)
又称生物工程或生物工艺学:
现代生命科学基础
工程技术手段
按预先设计改造
其他基础学科科学原理
生物体或加工生物
原料生产出所需产品或达到某种目的
工程技术。
三、生物技术与发酵工业
1) 天然发酵与传统酿造业 酿酒、制酱、制醋、奶酪 由于传统酿造业是和当地的风土相适应而
大肠杆菌 (Escherichia coli):遗传背景清楚， 基因工程操作方便，商品化表达载体种类 齐全，表达效率高；
Current products from E. Coli
生物新药数量 400来种 26种 100多种 25种 19种 16种 14种 200多种
全球生物技术药品销售额
增长情况 450
500
300
130
亿美元
0 1998 2001 2006 年
生物技术药物的获得主要是通过基因工 程菌的发酵及动植物细胞培养来获得的,因 此生物技术的产业化离不开发酵工程技术。
常年累月慢慢发展起来的，此领域对技术进步 有顽固拒绝的倾向。
2) 生物技术与经典发酵
（1) 微生物发现、无菌操作技术与纯培养： 厌氧发酵：
甘油、酒精、丙酮-丁醇发酵生产； （2) 化学工程进步与深层培养发酵技术： 液态深层发酵：
抗生素、有机酸、氨基酸、酶制剂的生产；
(3) 生物化学、微生物生理学和遗传学的发 展与代谢调控发酵技术： 氨基酸、核苷酸生产 (4) 酶化学进步与微生物转换技术： 可的松、黄体酮等甾体类激素的生产
第十一章 现代发酵技术
—现代生物技术在发酵工业中应用
第一节 生物技术概述
一、生物技术的概念（Biotechnology):
1917年匈牙利工程师 Karl Ereby首先提出 1982年国际合作与发展组织（ICDO）重 新对生物技术进行了定义，生物技术就是应用 自然科学及工程学原理，依靠微生物、动、植 物（细胞）体作为生物发应器，将原料加工以 提供产品，为社会服务。
（5）美国1300多家生物技术公司的60%以上， 欧洲800多家生物技术公司中近80%集中在医药 领域；
（6）生物制药市场资本总额达3500亿美元，主要 生物技术药品有红细胞生成素、胰岛素、干扰素 等，年销售额均在10亿美元左右。2004年生物 药物销售额达400亿美元。
（7）美国FDA正式批准上市的已有117种生物技术 药物用于治疗各种疑难病和常见病，仅2001年上 半年就批准了27种；
（8）处于临床研究阶段的有1000多种； （9）近20年来，生物技术制药占国际药物和生物
制品的份额逐年递增，到2002年已达到13%； （10）目前，有200多种生物医药在临床三期试验，
几年内将有近90种以上的新药产生，相当于过去 20年新药上市的总和。
（11）正在研制的1000多种新药分布
主治病症 癌症 阿尔茨海默症 心脏病、心肌梗塞、AIDS和精神病 糖尿病 关节炎 帕金毒氏病 骨质疏松症 儿童治疗使用
第二节 基因工程菌的发酵
一、基因工程菌的概念
基因工程是指将一种或多种生物体（供体） 的 基因在体外进行剪切和组合，然后与载体连接，并 通过载体转入到另一种生物体（受体）内，使其按 照人们的意愿遗传并表达出新的性状。 基因工程的三大要素： ☆：供体； ☆：载体； ☆：受体 基因工程的三大技术： ☆：剪切； ☆：连接 ； ☆：转入
将人体目的基因克隆到大肠杆菌的操作步骤
基因工程的六大基本步骤：
一. 目的基因的获得； 二. 载体的制备； 三. 基因和载体的体外连接（重组）； 四. 重组基因的导入受体细胞和重组子的检测； 五. 克隆基因的表达； 六. 基因工程产物的检测或分离
Genetic engineering of Recombinant Expressi物药物发展的主要瓶颈： 1、上游构建： 1）停留在细胞因子的构建 2）表达系统停留在细菌
2、下游技术的落后。 所谓下游技术是在构建了稳定高效表达的
工程细胞(或菌种)之后,进行大规模细胞培养 (或工程菌发酵)、分离纯化、制剂、质量控 制等一系列工艺技术。
生物药物下游技术发展缓慢的原因： 生物制药下游过程工艺十分复杂，需要较 高的技术和进的设备条件，同时，又无固定模 式可以借鉴，主要靠自己实践摸索。 要解决这一问题，只有通过多学科技术合 作，增加人力和财力投入,提供先进工艺设备。