论文：发酵工业现状与发展前景

我国发酵工业现状与发展前景

摘要：我国的发酵工业经过了几十年的发展过程，产品从原来的抗生素、食品等几个方面渗透到医药、农业、环保、能源、材料等各个方面，产业结构也逐渐转向能够提高人们生活质量的新一代发酵产品的生产。20 世纪60年代以来，我国的发酵工业迅猛发展，年产值逐年攀升。本综述介绍了我国发酵工业的总体状况以及最新进展，并对其发展前景进行了展望。

关键词：我国；发酵工业；总体状况；最新进展；发展前景。

发酵技术是人类最早通过实践掌握的生产技术之一，许多传统产品的生产都应用了发酵技术，在东方有酱油、醋、白酒、黄酒等，而西方有啤酒、葡萄酒、奶酪等。随着社会经济与科技的发展，由发酵技术支撑起的发酵产业开始诞生与兴起。20世纪60年代以来，我国的发酵工业迅猛发展，所涵盖的产品也从原来的抗生素、食品等几个方面渗透到人民生活的各方面如医药、保健、农业、环境、能源、材料等。发酵工业是一种以高科技含量为特征的新型工业，自20世纪90年代以来，行业的迅速发展已经使其在食品工业中占有重要地位。发酵工业的迅速发展不仅带动了相关行业的发展，而且对节约粮食、增加食品花色品种、提高产品质量及改善环境等，发挥了重要作用。

1.发酵工业的总体状况

1.1我国发酵工业的应用领域

我国在生物发酵行业经过一段时间的发展，积累了相当丰富的经验，特别是在21 世纪后，生物发酵渗透入了医药，保健，农业，食品，能源，环保等各个领域。

轻工业是发酵工程技术应用最早和最多的领域，其生产的产品类型与应用广泛，主要包括酒和溶剂类、有机酸类、氨基酸类、酶制剂类、功能性蛋白质、功能性脂类、功能性糖类等。这个领域的特点是大量利用淀粉等农副产品进行进一步的发酵与深加工。生物医药工业中，通过发酵工程技术生产多种抗生素、疫苗、以及一些基因工程药物如干扰素、白细胞介素等产品。微生物发酵是常用的生物转化法之一，并在中药制作中早有应用。现代中药发酵技术分为液体发酵和固体发酵。中药发酵技术按应用方式可分为无渣式和去渣式,前者可直接用药, 后者要提取和制剂用药【1】。发展发酵中药可进一步推进中药现代化和国际化进程, 提高中药行业的竞争力,为中药走向世界、造福人类作出新的贡献。同时发酵工业技术的迅猛发展逐渐改写了食品发酵工艺的历史。据报道，每年由发酵工程贡献的产品可占食品工业总销售额的15%以上。在农牧业中，通过发酵工程技术，可以生产生物农药、生物肥料、植物生长调节剂、饲料蛋白、饲料工业用酶等。最近固态发酵工艺也开始应用于生物农药工业生产中。在能源工业领域，乙醇作为一种生产工艺成熟，生产原料来源广泛的替代能源越来越受到人们的关注。目前工业上主要通过通过间歇式发酵、半连续式发酵和连续发酵来生产乙醇。发酵技术还在工业上用来生产沼气，进行微生物冶金等。近年来，关于环保方面的研

究越来越受到大家的关注。发酵工程技术也可应用于污水处理、有毒物质降解、固体垃圾处理、土壤污染修复等。目前利用现代发酵及分离技术对大量的农作物麸皮、壳和秸杆以及各种果渣等有机废渣资源进行深层次的研究开发，从而获得高活性、高附加值的天然功能产品，引起了各国学者的广泛重视。此过程是以有机废渣为基本培养基，选择合适的微生物菌株进行固态发酵，以获得高附加值的微生物产品【2】。

1.2 我国发酵工业近年来的生产与发展

“十五”期间,我国发酵工业产值比“九五”末增长58.5%，产品产量增长102%，出口创汇增长 67.5%。进入“十一五”以来，在国家产业政策的指导下，随着科技创新和技术进步的推进，科技推广应用和产业化步伐的加快，发酵产业产品空间进一步拓展、产业链不断延伸，发展前景更加广阔。发酵产业的技术科技含量较高，已经形成了具有科学研究、生产设计、设备制造等完整的工业体系【3】。据统计，2000至2011年间我国发酵产业产品产量从260万吨增长到1300万吨左右,年均增长率达到22.4%，2011年主要产品出口额约34亿美元，同比增长36.6%，显示出强大的活力。味精、柠檬酸、山梨醇的产量均居世界第一，淀粉糖的产量在美国之后，居世界第二位。产品结构方面，以味精为代表的老一代发酵产品在行业中的比重逐步下降，而能够改善人们生活质量，提高生活水平的淀粉糖等产品则异军突起，年均增长达到33.6%，在整个发酵产品中的比例也逐年增高，为推动食品工业的发展和促进以生物科技带动农业产业化发展作出了重要贡献。

2.发酵工业的最新进展

2.1 功能发酵制品

功能发酵制品具有增强抵抗力、调节生理功能、预防疾病、延年益寿等功能，适宜特定人群食用的天然或经加工的制品。功能制品以其特殊的保健功能，备受中老年、妇女、少年和亚健康等特定人群的青睐，逐渐成为本世纪食品加工业发展的主流。

在我国，利用生物技术生产的“功能发酵制品”主要包括膳食纤维、活性多糖、功能性寡糖、多元醇、活性肽与氨基酸、维生素、不饱和脂肪酸、类胡萝卜素、酵母和乳酸菌制品、小球藻和红曲等。我国市场上，增强免疫力、缓解疲劳和辅助降血脂这三类功能发酵制品是市场上份额最高的产品。

近年来，功能制品产业在全球大规模兴起，产业规模不断扩大。其中，发展最快的国家和地区主要有美国、日本及欧洲。美国的功能制品生产企业约4000家，产品约1万多种，包括天然有机食品、膳食补充剂以及形形色色的功能制品。从产品形态上看，美国市场上主要的功能制品有三类：奶制品、烧烤食品和饮料。从功能上可分为维生素、矿物元素、氨基酸、油类补充剂、益生菌、助消化剂、天然激素、绿色食品、生物类黄酮、分泌腺、抗氧化剂、蜂产品以及其他营养物质等13大类。日本和欧洲市场上占统治地位的功能制品是肠道健康类产品，特别是益生菌类。而功能性饮料是另外一种重要的功能制品，2009年欧洲功能性饮料的销售可能达到51亿美元。

美国消费者主要偏重于降低患病风险的功能制品，产品功能主要集中在降低肥胖、糖尿

病、癌症等疾病的风险。此外，增强免疫、延缓衰老及增进胃肠功能等也受到关注。由于生活水平的提高以及饮食结构的不合理，肥胖病比例逐年上升，所以控制体重类功能制品市场逐年扩大。2007年，全球无糖产品的销售额已经突破360亿元，年增长速度超过10%。而在欧盟一些国家和地区，具有能够降低心血管疾病风险、降低癌症、肥胖、骨质疏松风险以及提高免疫等功能制品的市场占有率较高。在日本，提供能量的功能制品市场份额最高，其次是改善胃肠道和强健骨骼等类的产品。

2.2 新型生物材料—细菌纤维素

细菌纤维素又称微生物纤维素，为一种高纯度、高结晶度、高拉伸度、高生物相容性的高聚物【4-7】，是一种主要由细菌产生的具有生物可降解性的天然纳米结构高分子材料。它作为一种新型生物材料受到科学和工业界的广泛关注，在多个领域得到了广泛研究和应用。在食品行业，细菌纤维素通常作为膳食纤维【8-9】、食品增稠剂、成型剂和添加剂【10】。在造纸工业，细菌纤维能很好地与植物纤维结合，具有良好的抄造特性【11】，可用于纸张增强剂及特种纸制造。在纺织工业可以用于生产仿皮服装，为纺织工业的低碳可持续发展提供原料保障。在生物医药领域，由于细菌纤维素具有超微结构、独特的生物相容性及良好的机械韧性，因此在组织工程支架、人工血管、人工皮肤和抗菌敷料【12-13】等方面具有诱人的应用前景，是当前国际生物医用材料研究的热点，有部分研究成果已经应用于临床并取得成功【14-16】。

能够产生纤维素的微生物主要【17-18】有醋酸菌属、根瘤菌属、八叠球菌属、假单胞菌属、无色杆菌属、产碱菌属、气杆菌属、固氮菌属和土壤杆菌属九个属。但只有醋酸菌属中的几个种能够大批量地生产细菌纤维素。细菌纤维素发酵培养基的成本是现今制约细菌纤维素推广应用的主要因素之一【19】。甘露醇、果糖和葡萄糖等合成培养基所用碳源因其价格较高仅适用于实验室研究和小型发酵生产，规模化生产细菌纤维素的潜在原料应是一些量大价低的天然原料，包括水果类原料、糖质原料、低值淀粉类原料和废弃纤维素类原料等。木质纤维素原料是最具发展潜力的细菌纤维素碳源，也是细菌纤维素产业的根本出路。

3.发酵工业的发展前景

随着人们生活水平的提高，对发酵行业生产的产品需求也日益增加。从发酵各行业来看，味精行业、柠檬酸行业、酶制剂行业、酵母行业、淀粉糖行业，都已经是相当成熟。作为发酵化工产品的重要组成，近年来我国酶制剂工业发展很快，酶制剂品种也越来越多，但大部分为酿酒、淀粉糖、发酵制品的淀粉糖化服务的品种，其它工业用的酶制剂所占比例很小。随着国外酶制剂进入中国，酶制剂在应用领域越来越广，品种逐渐丰富，带动了我国酶制剂向高档次，高活力，多品种的方向发展，使中国的酶制剂成为生物发酵行业中一个重要的领域。

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。功能发酵制品已成为当今世界最具有活力的食品加工新领域。我国的功能发酵制品在发展的过程中将重点关注抗氧化产品，功能多糖制品，功能性糖醇与低聚糖，活性多肽与氨基酸与降酯类产品五大领域。