發(fa)酵工(gong)程的(de)技術

    發酵工(gong)程是(shi)指(zhi)采(cai)用(yong)工(gong)程技術手段(duan)，利用(yong)生物(wu)（主(zhu)要是(shi)微生物(wu)）和(he)有(you)活性(xing)的(de)離(li)體(ti)酶(mei)的(de)某(mou)些功能，為人(ren)類有(you)用的生物(wu)產(chan)品(pin)，或(huo)直接(jie)用微生物(wu)參(can)與(yu)控(kong)制某(mou)些工(gong)業(ye)過程的(de)壹種(zhong)技術。人(ren)們熟(shu)知(zhi)的(de)利用酵(jiao)母菌(jun)發(fa)酵(jiao)啤(pi)酒(jiu)、果(guo)酒(jiu)、工(gong)業(ye)酒(jiu)精，乳(ru)酸(suan)菌(jun)發(fa)酵(jiao)奶(nai)酪和酸(suan)牛奶(nai)，利(li)用真(zhen)菌(jun)大(da)規(gui)模(mo)等(deng)都是這方面的(de)例子。隨(sui)著(zhe)科學技術的(de)進步(bu)，發酵(jiao)技術也有(you)了很大的發展，並且(qie)已(yi)經進(jin)入能夠(gou)人為(wei)控制和改(gai)造(zao)微生物(wu)，使(shi)這些微生物(wu)為(wei)人(ren)類(lei)產(chan)品(pin)的現(xian)代(dai)發(fa)酵(jiao)工(gong)程階(jie)段(duan)。現(xian)代(dai)發(fa)酵(jiao)工(gong)程作(zuo)為(wei)現(xian)代(dai)生物(wu)技術的(de)壹個重要組成(cheng)部(bu)分(fen)，具有(you)廣(guang)闊(kuo)的應用前景(jing)。例如，用(yong)基(ji)因(yin)工(gong)程的(de)方法(fa)有目(mu)的(de)地(di)改(gai)造(zao)原有(you)的(de)菌(jun)種(zhong)並且(qie)提(ti)高(gao)其(qi)產(chan)量；利用微生物(wu)發(fa)酵(jiao)藥(yao)品(pin)，如人(ren)的(de)胰島素(su)、幹擾素和(he)生長(chang)激(ji)素(su)等(deng)。

    已經從(cong)過(guo)去(qu)簡(jian)單的酒(jiu)精類飲(yin)料(liao)、醋(cu)酸(suan)和發(fa)酵面包發展到今(jin)天(tian)成為生物(wu)工(gong)程的(de)壹個極其(qi)重要的分(fen)支，成(cheng)為壹個包(bao)括了微生物(wu)學、化(hua)學工(gong)程、基(ji)因(yin)工(gong)程、細(xi)胞(bao)工(gong)程、機械工(gong)程和(he)計(ji)算機軟硬(ying)件工(gong)程的(de)壹個多(duo)學科工(gong)程。現(xian)代(dai)發(fa)酵(jiao)工(gong)程不但(dan)酒(jiu)精類飲(yin)料(liao)、醋(cu)酸(suan)和面(mian)包，而且胰島(dao)素(su)、幹擾素、生長(chang)激(ji)素(su)、抗(kang)生素和(he)疫(yi)苗等(deng)多種(zhong)醫療保健(jian)藥(yao)物(wu)，天(tian)然殺蟲(chong)劑(ji)、細(xi)菌(jun)肥(fei)料(liao)和微生物(wu)除(chu)草(cao)劑(ji)等(deng)農(nong)用(yong)資料(liao)，在化(hua)學工(gong)業(ye)上氨基酸(suan)、香(xiang)料(liao)、生物(wu)高(gao)分(fen)子、酶(mei)、維生素和(he)單(dan)細(xi)胞(bao)蛋白等(deng)。

    從(cong)廣(guang)義上講(jiang)，發酵(jiao)工(gong)程由三部(bu)分(fen)組成(cheng)：是上(shang)遊(you)工(gong)程，中遊(you)工(gong)程和(he)下(xia)遊(you)工(gong)程。其(qi)中上(shang)遊(you)工(gong)程包(bao)括(kuo)優良種(zhong)株(zhu)的(de)選育(yu)，zui適發(fa)酵條件（pH、溫度、溶(rong)氧和(he)營(ying)養組(zu)成）的確(que)定(ding)，營(ying)養物(wu)的(de)準(zhun)備(bei)等(deng)。中遊(you)工(gong)程主(zhu)要指(zhi)在zui適發(fa)酵條件下，發(fa)酵(jiao)罐中大(da)量培養細胞(bao)和(he)代(dai)謝(xie)產(chan)物(wu)的(de)工(gong)藝(yi)技術。這裏(li)要(yao)有嚴(yan)格的無(wu)菌(jun)生長(chang)環(huan)境(jing)，包括發(fa)酵(jiao)開始(shi)前(qian)采(cai)用(yong)高(gao)溫高(gao)壓(ya)對(dui)發(fa)酵原料(liao)和發酵罐(guan)以(yi)及各種(zhong)連(lian)接(jie)管(guan)道進(jin)行(xing)滅(mie)菌(jun)的(de)技術；在(zai)發酵(jiao)過程中不斷(duan)向(xiang)發酵(jiao)罐(guan)中通入(ru)幹(gan)燥(zao)無菌(jun)空氣的(de)空氣過(guo)濾(lv)技術；在(zai)發酵(jiao)過程中根據細胞(bao)生長(chang)要(yao)求(qiu)控制加(jia)料(liao)速(su)度(du)的計(ji)算機控制技術；還(hai)有(you)種(zhong)子(zi)培(pei)養和(he)培(pei)養的不同(tong)的工(gong)藝(yi)技術。此外，根據不同(tong)的需要，發(fa)酵(jiao)工(gong)藝(yi)上還(hai)分(fen)類批(pi)量發酵：即(ji)壹次(ci)投(tou)料(liao)發酵；流(liu)加批(pi)量發酵：即(ji)在(zai)壹次(ci)投(tou)料(liao)發酵的基(ji)礎上，流(liu)加壹定(ding)量的營(ying)養，使(shi)細胞(bao)進(jin)壹步的生長(chang)，或(huo)得(de)到更(geng)多的(de)代(dai)謝(xie)產(chan)物(wu)；連(lian)續(xu)發酵：不斷(duan)地流(liu)加營(ying)養，並不斷(duan)地取(qu)出發酵液。在進行(xing)任(ren)何(he)大(da)規模工(gong)業(ye)發酵前，必(bi)須在實(shi)驗(yan)室(shi)規(gui)模的(de)小發酵(jiao)罐進行大量的實驗(yan)，得(de)到產(chan)物(wu)形(xing)成的動力學模(mo)型(xing)，並根據這個模(mo)型設(she)計(ji)中試(shi)的(de)發酵(jiao)要求(qiu)，zui後從(cong)中試(shi)數(shu)據再設(she)計(ji)更大規(gui)模(mo)的(de)動力學模(mo)型(xing)。由於生物(wu)反應的復雜(za)性(xing)，在(zai)從(cong)實(shi)驗(yan)室(shi)到中試(shi)，從(cong)中試(shi)到大(da)規模(mo)過程中會(hui)出現(xian)許(xu)多問(wen)題，這就(jiu)是發(fa)酵(jiao)工(gong)程工(gong)藝(yi)放大問(wen)題。下遊(you)工(gong)程指(zhi)從(cong)發(fa)酵(jiao)液(ye)中分(fen)離和(he)純(chun)化(hua)產(chan)品(pin)的技術：包(bao)括固(gu)液(ye)分(fen)離技術（離(li)心分(fen)離，過(guo)濾(lv)分(fen)離，沈(chen)澱分(fen)離等(deng)工(gong)藝(yi)），細胞破壁(bi)技術（超聲(sheng)、高(gao)壓(ya)剪(jian)切、滲(shen)透壓、表面活性(xing)劑(ji)和(he)溶(rong)壁(bi)酶(mei)等(deng)），蛋白質(zhi)純(chun)化(hua)技術（沈(chen)澱法(fa)、色譜(pu)分(fen)離法(fa)和超濾(lv)法(fa)等(deng)），zui後還(hai)有(you)產(chan)品(pin)的包(bao)裝(zhuang)處理(li)技術（真(zhen)空幹燥(zao)和冰凍(dong)幹(gan)事(shi)燥(zao)等(deng)）。

    此外，在藥(yao)物(wu)和(he)食(shi)品(pin)的發(fa)酵(jiao)工(gong)業(ye)中，需要嚴(yan)格(ge)遵(zun)守美國(guo)聯(lian)邦(bang)食(shi)品(pin)和藥(yao)物(wu)管(guan)理(li)局所公布的cGMPs的(de)規(gui)定(ding)，並要(yao)定(ding)時接(jie)受(shou)有(you)關(guan)當局的檢(jian)查監(jian)督(du)。