发酵工程在生物技术领域的重要地位及教学心得

发酵 工 程在 生 物技 术 领 域 的重 要 地 位及 教 学 心得
吕红 英
（ 吉林农业科 技学 院生物工程学 院， 吉林 １ １１ ３ ０） ２
摘
要： 发酵工程 作为生物技 术专业的重点 学科 ， 生物技 术产 品生产最主要 的生产手段 ， 生物技 术专业人 才培养 是 在
过程 中 占有重要地位 ， 文就 当前发酵工程在生物技 术领域发展 中的重要地位做 了重 点分析 ， 出其广 阔的发展 前景 ， 本 提 就 其教 学特点提 出相应教 学手段 的改进措施 。
Ｋｅ ｏｄ ： ｒ ｅｔｔｎｅ舀 ｎ ； ｉ ｏｙｔ ｈ ｏ ｇ ； ｅｃｉｇｍ ｔ ｄ ｙｗ ｒ ｓｆ ｍ ｎ ｉ ｎ ｎ ｅ ａｏ ｇ ｂｏ ｇ ｃｎ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ｏ ｓ ｌ ｅ ｏ ａ ｎ ｈ
１ 发酵工程简介
发酵（ ｒｅｔｉ ） ｆ ｍ ａｏ 最初是来 自拉 丁语“ ｅ ｎ ｔｎ 发泡” （ ｅ ） ｆ ｒｅ这个词 ， ｔ ｒ 是指酵母作用 于果汁或发芽谷物 时产生二氧化碳的现象… 。这是最早对于发酵学 １ 的描述。发酵学之父 巴斯德研讨 了酒精发酵的生
工程 、 发酵 工厂设计 等重 要学 科 ， 交叉性 强 。
３ １ ３ 实践性 强 ， 生产 生 活联 系密切 ．． 与 发 酵工
模植物细胞 培养 ， 将用 于生产一些 昂贵的植物化 学品 ； 而动物细胞培养 所生产的一些蛋 白质和多
肽类产品将作为医用激素及抗癌与抗艾滋病 的新 药物Ｉ 。 ６ ＿ 首先通过菌种 和工艺 的改进 ， 界微生物工 世 程产品税业在整个 世界经济中争 得了一 席之地 ， 总产量较传统产业提高了五倍 以上， 其中重要的 医药产品—抗生素 的产量增加达 １ 倍 以上 ， Ｏ 饲料 酵母达十几倍 。现代微生物发酵工程首先给制药 业带来了可喜 的变化 ， 重要药 品的产量大 幅度增
ｉ ｄ ｎ ｔ ｅ ｃ ｉ ｇ ｅ ｐ ｒｅ ｃ ｆ ｌ ｓ ａ ｄ ｈｅ ｔａ ｈ ｎ ｘ ｅ ｉｎ ｅ ｅ
Ｌ ｏ ｇ ｉｇ Ｕ Ｈ ｎ ｙｎ
（ ｉｉ ｇ Ｊ ｌ Ａ ａｎ Ｔｃ ￣ｏｙ ｅ＇ ｇ ／ ｖ 毋 ｏ 姗 ｆ ，期 １２０ ） ３１１
Ａｂ Ｉ ｃ ： ｓ ｔｅ ｂ ｏｏ ｙ ｔｃ ｎ ｌ ｙ ｋ ｙｄ ｓ ｉ ｌ ｅ ｅｍｅ ｔｔ ｎ ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇｉ ｅｍａｎⅡｅ Ｉ ｆｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｏ ｓ 嗡 ｔ Ａ ｉｌｇ ｈ ｏｏ ｅ ｉｃｐｉ ，ｆｒ ｎ ａｉ ｎ ｉｅ ｒ ｔ ｉ ｌａ ｓｏ ｒｄ ｃｉ ｆ ｈ ｅ ｇ ｎ ｏ ｎ ｓｈ ｌ ｏ
发 酵工程 既 有 悠久 的 历 史 ， 又体 现 出蓬 勃 的
能量的过程 ， 但对于当今生物技术领域来说 ， 发酵
已经成为贯穿众多工业生产 的重要工业技术 ， 已 经不能单纯 的从某个 学科 的角度来定义 了， 当前 从发酵工业角度来看 ， 发酵是指借助微生 物在有 氧和无氧条件 下 的生命 活动来 制备微生 物体本 身， 或其代谢产物 的过程统称为发酵【 。发酵工 ２ ＿ 业与其他行业的区别在于任何发酵过程都离不 开
理学 意义 ， 为 发 酵 是 酵 母 在 无 氧 状 态 下 的 呼 吸 认
菌种的作用 ， 都是 由发酵 菌种进 行的化学 反应。 发酵用菌中微生物 占有绝对优势的地位 ， 随着育 种技术， 细胞工程及基因工程 的发展 ， 发酵用菌越 来越多的涉及了突变菌株、 细胞融合、 因工程菌 基 等。 个典型的发酵过程基本上可以分为发酵原 料的选择以及 预处理 、 生物菌种 的选育及扩大 微
右 ， 以 每年 ７ 并 ％ ８ 的速 度 增 长 。我 国发 酵 行 ％
对于未 来 ， 生 物 发 酵 有 很 大 的发 展 空 间。 微 微生 物发酵 是 发 展 和投 资 的 热 点 ， 展 方 向 比较 发
广。微生物发酵与人们 的吃穿息息相关 ， 同时与 国家的节能减排大政方针 密切联 系， 国家 的循 与 环经济是分不开的。发酵技术随着时代 的发展而 不断向前发展 ， 不仅成为生物技术产业 的重要支 柱， 而且和基 因工程技术 的结合 使它如 虎添翼 。 在生物技术专业人才培养方 向中 占有重要地位 ， 发酵工程也成为生物技术专业设置 中一门重要的 课程 ， 发酵技术领域是生 物技 术专业 人才未来 就 业最宽的领域 ， 其教学效果也被愈加重视。
收 稿 日期 ： １ —１ —２ ２ １ ２ ８ ０
生机 ， 被誉 为工业 生物技术 的核心 。借 助于微生 物进行产品开发或环境改造是发酵工程 的基本 内 容和 目 ， 标 涉及到解决人类所面临的食 品与营养、 健康与环境、 资源与能源等重大问题 ， 为人类社会
带来巨大经济和社会效益 ， 是生物技术专业重要 的学科 ， 吉林省 自 ２Ｏ 年以来 已连续五年将发酵 Ｏ６
长 ［ｌ ７。
程的产品涉及 到食 品、 药品、 生活用 品、 工业酶制 剂等诸多领域 ， 与生产生活联 系紧密， 不同领域之
间既有共性 ， 有不 同 。 也
３ ２ 发酵 工程教 学心得 ．
发酵工程首先是一个生物现象 ， 但最终解 决 的是一个工程问题 ， 教学 内容绝对不仅仅是发酵 技术产品的综合开发 和生产工艺 流程 的打通 ， 而 且需要给学生工程 学与生 物学 双方 面 内容 的结 合， 实现从理论到实践的跨度 。 ３２１ 在教 学中应 掌握 发酵工 艺流程 的共性和 ．． 特点 ， 依据主线不 断丰 富 发酵工程研究 内容广 泛、 对象丰富， 在有 限的学 时内， 让学生 了解发酵 工艺流程 的共性和个性 ， 达到宽基础、 少而精的教
ｂｏ ｇ ａ ｔ ｈ ｏ ｇ ｒｄｃ ｍ ｎ ｆ ｔ￣ ｉ ｏｉ ｃｎｌ ｙ ｏｕ ｔ ａｕａ ｕ ｌ ｃ ｅ ｌ ｏ ｐ ｃ
ａｄｉ ｐ ｙａ ｐｒ ｎ ｌ ｉ ｅｂｏ ｇ ａ ｔ ｈｏ ｇ ａ ｉｇ Ｔ ｉ ｎ ｌ ｌｉ ｏｔ ｔ ｏ ｔ ｉ ｏｉ ｌｅ ｎｌ ｙｔ ｉ ｎ ． ｈ ｔ ａ ｌ ｍ ａ ｒ ｅ ｎｈ ｌ ｃ ｃ ｏ ｒｎ ｓ
一
过程 ， “ 是 生物获得能量 的一种形式” 。发酵技术 作为生 物技术领 域 的重要组 成部分 得到迅 猛发 展， 对于不 同的对象是具有不 同意义的 ， 对于生物 化学家来说 ， 是指有机 化合物进行分解代谢释放
培养、 发酵设备选择以及工艺条件控制、 发酵产物 的分离提取 。
２ 发酵工程在 生物技术领域 的重 要性
ｐ ｐ ｒａ ａｙｅ ｅｉ ｏｔｎ ｏｉｏ ｆｆｒ ｎａ ｏ ｎ ｉｅｒ ｓ ｉ ｉｌｇｃ ｌ ｅｈ ｏｏ ｙｄ ｖｌｐ ｎ ，ｐ ｔ ｒａｄ ａ ｅ ｎ ｌｚａｔ ｈ ｍｐ ｒ ｔ ｓｔ ｎｏ ｍｅ ｔ ｎ ｅ ｇｎ ｅｉ ｂｏｏｉａ ｃ ｎ ｌ ｅｅｏ ｍｅ ｔ ｕｓｆ ｗ ｒ ａ ｐ ｉ ｅ ｉ ｔ ｎ ｎ ｔ ｇ ｏ
程生产 水平 的 目的。
随着 有关 学 科 的 发展 和生 产工 艺 的改 进 ， 人
们对发酵技术的利用本领越来越高。以微生物发 酵为原料进行生产的新产 品如雨后春笋 ， 出不 层 穷。现代发酵工业涉及领域按微生物发酵产品的 性质分为 ： 生物菌体 发酵、 微 微生物酶发酵、 微生 物代谢产物发酵、 微生物的生物转化发酵 。 ３ 随着工业 经济的发展 ， 大量工业企业不 断建 立， 造成环境污染 日 益严重及生态环境 的破坏 ， 使 得发酵工业逐渐出现了不 以获得产物为 目的的应 用， 利用微生物发酵来 美化环境 ， 保持生态平衡 ， 为人类生活提供社会利益。 从在传统发酵食 品中的应用 ， 到抗 生素工业 的建立 ， 以及基 因工程产 品的大规模 产业化 的实 施， 目前全球发酵产 品的年销售额 ４０ 美元左 ０亿
ｈ ｒ ｓ ｅ ｔｏ ｓ ｅ ｃ ｉｇ ｃ ａａ ｔｒ ｔ ｓ ｎ ｕ ｒ ａｄ ｔ ｏｒ ｓ ｏ ｄ ｎ ａ ｕ髑 ｏ ｉ ｏ ｅ ｔ ｃ ｉｇ ｍｅ ｄ ． ｔ ｅ ｐ ｏ ｐ ｃ ｆ ｔ ｔａ ｈ Ｉ ｈ ｒｃｅ ｉ ｃ ，ａ ｄ ｐ ｔ ｏ ｗ ｒ ｅ ｃ ｒｅｐ ｎ ｉ ｇ ｍｅ Ｂ Ｉ ｔ ｒ ｖ ａ ｈ ｎ ｔ ｏ ｓ ｉ ｌ ｓ ｉ ｆ ｈ ｍｐ ｅ ｈ
第２ 卷 第 ２ １ 期
２１ ０ ２年 ６月
第２卷第２ ｌ 期
２１ ０２年 ６月
吉林农业科技学院学报
Ｖ １ １Ｎ ． ０ ２ ，０２ ．
Ｊｕｎｌ ｆ ｉｎＡ ｒ ｕｔ ａ Ｓｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ￣ Ｕ ｉ ｒｔ Ｊｎ ，０２ ｏｒａ ｌ ｇ ｃｌ ｒｌ ｃ ｎｅａｄＴ ｃｎｌ ｏＪｉ ｉ ｕ ｅ ｏ ｎ ｅｓｙ ｖ ｉ ｕｅ ２ １
其次发酵原料的更换也将使发酵工程发生重
大的变革 。能源、 资源、 环境 问题 的 日益尖锐 ， 加
速了生物经济 的到来。２０ 年 以后 ， ００ 由于木质纤
维素原料的大量应用 ， 发酵工程将大规模生产通 用化 学 品 以及 能 源 ＩＪ 样 ， 酵 工 程 变 得 对 人 ｇ。这 发
・
】 ０ ・ ２
业现有 ５ ０ 多家企业 ， ０ ０ 主要发酵产品的年产值达
１４ ０ 元 【 Ｊ ０ 亿 ４ 。
２ ２ 发 酵 工程 的重 要性 ．
３ 发酵工程的教 学心得及 改革设 想
３ １ 发酵 工程教 学 内容 特点 ．
尽管我们今天享用 的许多产品还离不开传统 的发酵工业 ， 但现代微生物发酵工程 已冲击到包 括传统食 品发酵业 、 制药业 、 有机酸制造业、 饲料 业等各个 产业。随着生物技术 的发展， 发酵 工程 的应用领域也在不断扩 大。从细胞生长繁殖、 代 谢 的角度而言， 利用发酵 工程技 术所进行 的大规
关键词 ： 酵工程 ； 发 生物技术 ； 学方法 教 中图分类号 ： ８ — Ｑ１ ４ 文献标识码 ： Ａ
Ｔ ｅｉ ｏｔｎ ｏｉｏ ｆ ｅｍｅ ｔｔ ｎｅ￣ｎｅｉｇｉ ｉｔｃｎ ｌ ｙ ｈ ｍｐ ｒ ｔ ｓｉｎｏ ｒ ｎａｉ ｎ ｅｒ ｂｏ ｈ ｏ ｇ ａ ｐ ｔ Ｆ ｏ ｎ ｎ ｅ ｏ
作者简 介 ： 吕红英（９６ ， ， １７ ～）女 吉林 省桦甸 市人 ， 讲师 ， 事食 品工程与生物技术教学工作 。 从
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ｌ９ ・ １
第２卷 第２ １ 期 ２ １ 年 ６月 ０２
吉林农业技学院学报
Ｖ１ １Ｎ ． ｏ ２ ， ｏ２ ．
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｉ ｎＡ ｒ ｕｔｒｌＳ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ｎｖｒｉ Ｊ ｎ ，０ ２ ｏ ｒａ ｌ ｇｉ ｌ ａ ｃｅ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｙＵ ｉｅｓ ｙ ｏＪｉ ｃ ｕ ｏ ｔ ｕ ｅ２ １
３ １１ 微生物学基 础要 求 高 ．．
任何 的发酵过程
都不能离开微生物菌种 ， 是发酵工程 的根本特征。 微生物学的基础代谢 、 育种技术等是发酵工程不 可缺少 的基础知识 。 ３１２ 涉及 内容广泛， ．． 学科 交叉多 发酵工程技 术除 了涉及 到 重 要 的微 生 物学 基 础 之 外 ， 涉 及 还 到生物化学 、 发酵设备、 因工程、 基 细胞工程 、 遗传
工程这一学科列为吉林 省生物技术专业专升本考
试 中的专 业课 之一 。
２ １ 发 酵工 程 的应用 ．
类更 为重要 。
第三 ， 发酵设备等生物反应器 的不 断更新与 发酵生产技术的不断提高使发酵工艺优化控制成 为可能。生物过程控制和优化工程是一 门将生物 反应工程、 发酵工程、 过程控制 和优化理论 、 工程 数学以及生物化学、 微生物学融会贯通于一体 的、 学科交叉型的科学 ， 其最终将 会实现提高生物过