我国发酵工业存在的主要问题及解决措施

发酵工业是指通过现代生物工程技术对粮食和农副进行深加工,生产有用物质或直接用于工业化生产的一种行业。随着社会的发展,我国发酵工业凸显出许多问题,如粮食短缺、水资源匮乏、环境污染等。我们简要分析我国发酵工业现状及存在的主要问题,并针对这些问题介绍一些解决措施。     

微生物菌群发酵生产化学品的研究进展

廉价生物质资源的利用是工业生物技术领域研究的热点,复杂的成分和较多的杂质使传统的单菌发酵方式难以应对,成为产业化的关键问题。文中从微生物菌群的工业应用、微生物菌群发酵与纯种发酵的比较、微生物细胞间的相互作用等方面综述了微生物菌群发酵技术的最新研究进展,并对微生物菌群的设计和应用进行了展望。微生物菌群发酵可以充分利用廉价生物质基质、生产多个产品或减少副产物的生成,在生物基化学品和燃料的生产中将是一种有前景的发酵技术。     

发酵工业菌种的迭代创制

生物发酵是以微生物菌种为生物催化剂,以淀粉糖、生物质等可再生资源为原料发酵生产各种食品、化学品、燃料、材料等物质的生产过程,具有绿色、低碳和可持续等特征。我国拥有全球规模最大的生物发酵产业,尤其氨基酸、维生素等传统发酵产品占全球市场份额的60%–80%。发展生物发酵产业对于我国实现“碳中和、碳达峰”的战略目标和生物经济发展具有重要的意义。微生物工业菌种是生物发酵产业的核心,直接影响原料路线、产品种类和生产成本。创新发酵工业菌种,提升其原料转化利用效率,提高产物生产水平,拓展产品种类,是生物发酵产业高质量发展的关键。近年来,合成生物学、系统生物学等学科的发展,进一步加深了研究者对微生物底盘细胞生理代谢机制的理解,加速了基因编辑等菌种设计创制使能技术的发展,为发酵工业菌种改造提升提供了新动能。本文选取了具有代表性的大宗氨基酸、B族维生素、柠檬酸、燃料乙醇等发酵产业,从其工业微生物底盘的基础研究和技术开发角度,综述发酵工业菌种改造提升的最新进展,并展望人工智能、自动化与生命科学交叉融合将对工业菌种迭代产生的重要影响。     

新型工业酶制剂的进步对生物化学品工业生产过程的影响

工业酶制剂对化工和生物化工产品生产的影响有两方面,一是直接催化生产,另一方面是辅助发酵菌进行生产。以下简单回顾了酶制剂在工业领域的应用现状,注重讨论酶制剂在淀粉糖等方面的直接催化应用和在酒精发酵生产等方面的辅助作用,分析新型酶制剂对生产过程的影响及带来的益处,促进行业的可持续发展。     

关于工科院校发酵微生物学的教学

发酵微生物学是工业发酵专业的一门重要的专业基础课。从教学上讲既要保持微生物学本身的基本学科系统,又要密切结合发酵工业的应用。但总学时仅仅100学时,在前无生物学系统课程学习的情况下,要让学生较快较巩固地学得这些知识是有一定困难的。因此如何在现有条件下达到既定要求是值得讨论的。(一)从工科特点来确定讲授内容微生物学范畴包括了基础微生物、医学微生物、农业微生物、环境微生物和工业微生物等     

微生物过氧化氢酶的发酵生产及其在纺织工业的应用

微生物过氧化氢酶是一种重要的工业酶制剂,可以催化分解过氧化氢生成水和氧气。这一酶制剂在食品、纺织、医药等领域表现出广泛的应用潜力。生物工程和基因工程技术的进步推动了微生物过氧化氢酶的发酵生产。以下综述了微生物过氧化氢酶发酵生产的进展及其在纺织工业中的应用,同时讨论了微生物过氧化氢酶的发酵生产和纺织工业应用的未来趋势。     

耐高温酿酒酵母的选育及其在乙醇发酵生产中的应用

酿酒酵母是乙醇发酵工业的生产菌株,增强菌株的耐温性可以减少乙醇生产中降温带来的成本等问题,保证工业发酵能在高温下正常进行。介绍了耐高温酿酒酵母的常用的和新兴的育种技术方法及主要进展,以及在以玉米、甘蔗、木薯及纤维素为原料的乙醇高温发酵生产中的应用,并讨论了耐高温酿酒酵母的选育工作的挑战和乙醇工业应用前景。     

发酵工程的学科研究动态分析

本文对目前国内发酵行业中较有代表性的刊物《食品与发酵工业》、《工业微生物》以及《生物工程学报》中涉及发酵工程的有关文献作了分类统计,并利用统计出的数据分析了发酵工程这一学科的研究动态及其在某些方面的研究趋势。     

影响固态发酵装料系数的因素及其强化措施

固态发酵是一项清洁、节能的生物发酵技术,随着能源问题的突出,固态发酵技术愈发显出其在生物技术领域重要的地位。然而固态发酵反应器的装料系数过低已经成为固态发酵过程工业发展的限制性瓶颈。从传递的角度对固态发酵过程中的温度梯度等问题进行剖析,提出了以粮仓效应为原理的新型工艺手段,为固态发酵的规模放大提供指导。     

发酵微生物学

发酵微生物学是工业微生物学的主要部分,根据工业对微生物的利用。可概括分为菌体用作食物和饲料,酿造饮料及副食品:发酵产物——酒精、有机酸、丙酮、丁醇等作为化工原料:生物合成的特殊产品——甾体激素、氨基酸、抗菌素、维生素及酶制剂等作为医药。在发酵过程中的副产物,如产生的二氧化碳和氢气以及发酵残渣,也能被充分利用。     

《发酵工业词典》评鉴

中华民族的发酵技术具有悠久的历史。经典的发酵技术工艺独特,现代发酵工业亦颇具规模。当今分子生物学、细胞生物学和应用遗传学技术迅速发展,为发酵工业注入了新的活力。当代发酵工程学是一门多学科相互渗透而成的综合学科;其开发的技术已成为生物工业的重要工具,也是新兴生物产业发展的基石。有关研究报道极为丰富,书籍亦多有出版。为达到古为今用、洋为中用的目的,一部完善的发酵工业词典必不可少。而这本词典的问世填补了这一空白。     

蛋白质组学技术在工业发酵梭菌研究中的应用

介绍了目前应用较广泛的蛋白质组学技术的原理、应用及优缺点;总结了发酵工业中常用的梭菌属细菌;重点阐述了蛋白质组学技术在工业发酵梭状芽孢杆菌研究中的应用,为工业发酵菌种的改良和发酵工艺的优化提供理论依据。最后讨论了今后工业发酵菌种蛋白质组学研究的重点和方向。     

工业生物发酵过程模拟：进展与发展趋势

工业生物发酵是工业生物技术规模化生产必需的基本操作单元。对微生物细胞及其反应器进行数学模拟将有助于加深对发酵过程的理解,也将为新的合成生物构建提供解决策略。文中对工业发酵系统的特点、数学模拟的发展历史、数学模型的分类和特点、用途等作了深入阐述,并展望了全发酵系统模拟的发展趋势。     

纪念我国发酵法生产味精四十周年--回忆617短杆菌谷氨酸发酵的研究

综观我国当代发酵法生产氨基酸、核苷酸、有机酸、酶制剂、抗生素等研制过程,基本上是跟踪国外先进技术并加以仿制,本文中L-谷氨酸发酵的研制可以说是一个典型范例。从某种意义上来说,如今我国氨基酸和有机酸发酵之发达,莫不始于L-谷氨酸发酵的成功。然而反思我国的发酵工业,虽然L-谷氨酸、柠檬酸、啤酒的产量堪称世界第一,但充其量中国只能称之为发酵工业大国。因此,今后如果不进行自主科技创新,中国的发酵工业就不可能成为真正意义上科技领先的强国。     

油脂在抗生素发酵工业中的应用

发酵工业中使用油已有较长的历史,由于(1)油的绝对价格比淀粉质原料的高;(2)油脂代谢需要消耗大量的氧,使供氧能耗上升;(3)不同的油或同一种油,生产批次不同可能对发酵造成影响等原因。油在发酵过程中主要作为消泡剂和碳源。事实上,在发酵工业中油具有多种用途 。     

油脂在抗生素发酵工业中的应用

发酵工业中使用油已有较长的历史,由于（1）油的绝对价格比淀粉质原料的高;（2）油脂代谢需要消耗大量的氧,使供氧能耗上升;（3）不同的油或同一种油,生产批次不同可能对发酵造成影响等原因。油在发酵过程中主要作为消泡剂和碳源,事实上,在发酵工业中油具有多种用途。     

真菌α-淀粉酶的研究进展

真菌α-淀粉酶在现代淀粉糖浆、焙烤制品、啤酒酿制及生料酒精等行业已得到广泛的应用。随着现代制糖工业与发酵工业的发展及其对真菌α-淀粉酶的使用需求,使得真菌α-淀粉酶在现代工业酶制剂中占有重要地位。对真菌α-淀粉酶的研究和利用,为满足国内市场需求、调整我国酶制剂工业结构和带动相关食品或发酵行业的发展等具有重要意义。从真菌α-淀粉的催化机制、来源、异源表达及应用等方面进行了介绍。     

日本木下祝郎博士对《发酵工业词典》的评价

日本协和发酵工业公司高级顾问木下祝郎博士,在1994年3月9日给上海发酵食品公司总工程师居乃琥的信中,谈到了他对《发酵工业词典》一书的评价:……     

混迷中诞生的氨基酸发酵——关于日本近代发酵工业的回顾

木下祝郎先生是谷氨酸发酵生产的创始人。1955年首先发现了高效生物合成谷氨酸的微生物,使谷氨酸发酵生产得以实现,现在这种技术已在全世界推广。谷氨酸发酵生产的成功,是发酵工业划时代的进步。本文是他的近作,对日本近代发酵工业的发展作了扼要回顾,内容丰富生动。木下祝郎先生特约请胡杰先生翻译,并由胡学智先生校后供本刊发表。它山之石,可以攻玉。日本近代发酵工业崛起的历程,对于振兴我国的发酵工业颇有启迪。     

大肠杆菌和酵母表达系统的研究进展

20世纪70年代以来,分子生物学及基因组学迅猛发展,其在生物及医学领域发挥着越来越重要的作用。在发酵工业中,分子生物学技术广泛应用于菌种的遗传改造和基因工程菌株的构建,以期提高发酵产物的产量并丰富发酵产物的类型。其中,利用原核及真核表达系统进行外源基因的扩增、表达以生产蛋白疫苗、核酸疫苗和酶制剂等是近十年来发酵工业的新兴领域。本文从表达载体和宿主菌改造两方面综述近些年来大肠杆菌及酵母表达系统的新进展与新技术。