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保兴生物:发酵工程的发展简史

时间: 2019-09-27来源: 作者:

20世纪20年代的酒精、甘油和丙酮等发酵工程,属于厌氧发酵。从那时起,发酵工程又经历了几次重大的转折,在不断地发展和完善。

  20世纪40年代初,随着青霉素的发现,抗生素发酵工业逐渐兴起。由于青霉素产生菌是需氧型的,微生物学家就在厌氧发酵技术的基础上,成功地引进了通气搅拌和一整套无菌技术,建立了深层通气发酵技术。它大大促进了发酵工业的发展,使有机酸、微生素、激素等都可以用发酵法大规模生产。

  1957年,日本用微生物生产谷氨酸成功,如今20种氨基酸都可以用发酵法生产。氨基酸发酵工业的发展,是建立在代谢控制发酵新技术的基础上的。科学家在深入研究微生物代谢途径的基础上,通过对微生物进行人工诱变,先得到适合于生产某种产品的突变类型,再在人工控制的条件下培养,就大量产生人们所需要的物质。目前,代谢控制发酵技术已经与核苷酸、有机酸和部分抗生素等的生产中。

  20世纪70年代以后,基因工程、细胞工程等生物工程技术的开发,使发酵工程进入了定向育种的新阶段,新产品层出不穷。

20世纪80年代以来,随着学科之间的不断交叉和渗透,微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机技术对发酵过程进行综合研究,使得对发酵过程的控制更为合理。在一些国家,已经能够自动记录和自动控制发酵过程的全部参数,明显提高了生产效率。

发酵工程的三大过程要素

(1)温度 
温度能影响酶的活性,也能影响生物合成的途径。温度还会影响发酵液的物理性质,以及菌种对营养物质的分解吸收等。
(2)pH 
pH能够影响酶的活性,以及细胞膜的带电荷状况。还会影响培养基中营养物质的分解等
(3)溶解氧 
在发酵过程中菌种只能利用溶解氧。因此,必须向发酵液中连续补充大量的氧,并要不断地进行搅拌,以提高氧在发酵液中的溶解度。
(4)泡沫 
发酵过程中,通气、搅拌、微生物的代谢过程及培养基中某些成分的分解等,都有可能产生泡沫。过多的持久性泡沫对发酵是不利的。
(5)营养物质的浓度 
发酵液中各种营养物质的浓度,特别是碳氮比、无机盐和维生素的浓度,会直接影响菌体的生长和代谢产物的积累。

发酵工程的应用

1、在医药工业上的应用:基于发酵工程技术,开发了种类繁多的药品,如人类生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素-2、抗血友病因子等。


2、在食品工业上的应用:主要有三大类产品,一是生产传统的发酵产品,如啤酒、果酒、食醋等;二是生产食品添加剂;三是帮助解决粮食问题。


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