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生物發(fā)酵作為新材料、新技術(shù)越來越貼近我們的日常生活，應(yīng)用在人們生活的諸多領(lǐng)域。從歷史發(fā)展脈絡(luò)看，生物發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用了很長(zhǎng)時(shí)間，公元前 3000 年，古埃及人最先掌握了制作發(fā)酵面包的技術(shù)，古巴比倫人使用啤酒和酵母來幫助傷口愈合，中國(guó)發(fā)酵歷史最早也是最典型的就是饅頭,據(jù)傳是三國(guó)時(shí)期諸葛亮發(fā)明的。
從食品、藥品、化工、化妝品、生活用品等等都和生物發(fā)酵技術(shù)息息相關(guān)。具不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)生物發(fā)酵相關(guān)企業(yè)超1.8萬家，生物發(fā)酵行業(yè)產(chǎn)學(xué)研用的合作日益密切，在輕工業(yè)、食品等領(lǐng)域科技成果數(shù)量快速提升，我國(guó)在許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用方面已走在世界前列。
問
發(fā)酵是什么？？
發(fā)酵就是將微生物接種到合適的培養(yǎng)基中，通過控制其生長(zhǎng)和代謝環(huán)境，來使微生物發(fā)揮起獨(dú)特功能的過程。其主要內(nèi)容包括菌種的選育，種子的擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)基的配制與滅菌，接種及發(fā)酵控制等。
從不同的角度可將發(fā)酵分成不同的類型。根據(jù)是否需要氧氣可分為厭氧發(fā)酵（靜置發(fā)酵）和好氧發(fā)酵（通氣發(fā)酵）；根據(jù)發(fā)酵培養(yǎng)基的性質(zhì)可分為固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵；根據(jù)發(fā)酵方式的不同可分為分批發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵及連續(xù)發(fā)酵等。下面我們主要以發(fā)酵培養(yǎng)基的性質(zhì)分類為例。
固態(tài)發(fā)酵
指沒有或幾乎沒有自由水存在下，在有一定濕度的水溶性固態(tài)基質(zhì)中，用一種或多種微生物的一個(gè)生物反應(yīng)過程。從生物反應(yīng)過程中的本質(zhì)考慮，固態(tài)發(fā)酵是以氣相為連續(xù)相的生物反應(yīng)過程。固體發(fā)酵具有操作簡(jiǎn)便、能耗低、發(fā)酵過程容易控制、對(duì)無菌要求相對(duì)較低、不易發(fā)生大面積的污染等優(yōu)點(diǎn)。
液態(tài)發(fā)酵
指發(fā)酵培養(yǎng)基的狀態(tài)為液體。絕大多數(shù)純種發(fā)酵都為液態(tài)發(fā)酵，如青霉素發(fā)酵。早期的青霉素發(fā)酵在液體淺盤上進(jìn)行，由于該法存在產(chǎn)量低、易污染且勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)，現(xiàn)已被深層液體通風(fēng)發(fā)酵法取代。深層液體通風(fēng)發(fā)酵在密閉通風(fēng)發(fā)酵罐中進(jìn)行，將種子接入滅菌的發(fā)酵培養(yǎng)基中，然后在適宜的溫度、溶氧下發(fā)酵，發(fā)酵罐中有蛇管或夾套可以控溫，溶解氧的濃度可以通過調(diào)節(jié)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速或通入的無菌空氣的風(fēng)量來控制。
在食品工業(yè)領(lǐng)域，食品發(fā)酵工藝不斷革新，發(fā)酵工程產(chǎn)品可占食品工業(yè)總銷售額的15%以上。目前，利用微生物發(fā)酵法可以生產(chǎn)近20種氨基酸，該法與蛋白質(zhì)水解和化學(xué)合成法相比，具有生產(chǎn)成本低，工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，且全部具有光學(xué)活性。健康食品中的營(yíng)養(yǎng)素生產(chǎn)也有賴微生物發(fā)酵技術(shù)，但微生物發(fā)酵法對(duì)技術(shù)要求較高，不但需要特定的優(yōu)質(zhì)菌種，而且發(fā)酵過程需要嚴(yán)格控制工藝條件。此外某些食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑也可采用微生物發(fā)酵，具有產(chǎn)品效率高、單位能耗低、對(duì)環(huán)境的污染小等優(yōu)勢(shì)。
在制藥領(lǐng)域，通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)的藥物有氨基酸、核酸、抗生素、酶及部分多肽等。根據(jù)不同的發(fā)酵菌種，可將微生物發(fā)酵制藥分為好氧發(fā)酵、厭氧發(fā)酵和兼性厭氧發(fā)酵三類。根據(jù)使用的不同發(fā)酵工具，微生物發(fā)酵又可分為密閉發(fā)酵、敞口發(fā)酵、淺盤發(fā)酵及深層發(fā)酵等。其中深層發(fā)酵的技術(shù)門檻較高，需要專業(yè)的培養(yǎng)液，富含利于細(xì)菌發(fā)酵所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和原料。深層發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)是便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作及大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)，青霉素的生產(chǎn)就曾借助于深層發(fā)酵技術(shù)。此外，合適的培養(yǎng)基也是取得良好轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的必要條件。人工培養(yǎng)基包括固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基、脫水培養(yǎng)基這四種。
在環(huán)保工業(yè)領(lǐng)域，發(fā)酵工程技術(shù)也展示出廣闊的應(yīng)用前景。數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)每年由于固體廢棄物造成的經(jīng)濟(jì)損失累計(jì)約80億元，而這些廢棄物中有大量的有機(jī)物，利用微生物發(fā)酵技術(shù)可以對(duì)廢棄物進(jìn)行無害化、資源化、減量化處理，變廢為寶。比如有機(jī)廢物經(jīng)堆肥化處理后能變成優(yōu)良的土壤改良劑和優(yōu)質(zhì)肥料。還有針對(duì)食品加工產(chǎn)生的廢水，利用酵母循環(huán)系統(tǒng)可有效處理，處理后產(chǎn)生的污泥也可作為飼料或肥料而加以利用。相比細(xì)菌的活性污泥法，酵母循環(huán)系統(tǒng)處理能力是細(xì)菌法的5至7倍，能高效地利用資源。
未來，生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)還會(huì)催生出更多創(chuàng)新，融入更多領(lǐng)域，要將科學(xué)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換成技術(shù)的支撐，通過技術(shù)保障好產(chǎn)品的品質(zhì)。舜甫科技集團(tuán)與國(guó)內(nèi)頂尖科研院所合作，通過產(chǎn)學(xué)研用的整體思路為發(fā)酵產(chǎn)業(yè)進(jìn)行生態(tài)賦能，幫助企業(yè)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、助您突破技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展、共享共贏！
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