发酵工程相关文献

发酵工程在食品中应用上十分的广泛。比如我们日常生活中啤酒、醋、果酒等都是通过发酵来产生的。此外，在目前的食品工业中常见的食品添加剂也多为发酵所制得，比较常见的有果酱、果汁、罐头等。除以上两种以外，还有一些更为微妙的发酵工程，这些发酵工程常常以发酵作为途径，然后利用微生物来形成单细胞蛋白。在许多国家中都有应用发酵来进行单细胞蛋白菌体的制备研究。通常，在我国其应用于一些制糖、淀粉水解液等废液来作为原料制备一些家禽的饲料，据相关资料显示，采用单细胞蛋白所制备的饲料，能够有效提高家禽增重并且有助于家禽的产蛋。传统食品加工工艺中的应用在现代发酵技术的推动下，能够有效地对传统发酵食品加工工艺进行改良。目前比较典型的现代发酵技术为双酶法糖化工艺，其发酵的效率和食品的品质都远超过传统的发酵工艺。在我国的传统酿造食品工业中，通过利用现代发酵工程技术，能够使得原料的利用率大幅提升，并且能够有效地缩短发酵周期，并改良食品的风味和品质。可以说在发酵工程应用下，传统食品加工工艺得到了较好的优化和改良，为我国的传统食品加工工业发展提供了充足的推动力。新糖原的开发和利用食品工业中，糖原的开发和应用具有十分重要的意义。随着目前社会人群的糖尿病、肥胖症、肝肾病等问题的不断提高，对于低糖食品的要求不断提升，在这种情况下，如何开发有效的甜味剂对于食品工业发展而言有着十分重要的意义。发酵工程得以应用，并取得了较好的开展效应，在发酵工程所得出的天冬精甜味剂下，能够实现低糖份和甜味的保障，并且发酵工程所用到的真菌，对于提高人体免疫力、抗肿瘤、抗衰老等方面都有着十分重要的生理功能作用。比方说目前比较常见的木糖醇口香糖，其中的木糖醇就是利用发酵工程来由木糖通过发酵产生。推动食补产品的研发目前随着保健意识提升，人们对于食补的需求不断提高，在此阶段对食补产品的研发对于扩充食品工业市场而言有着十分重要的意义。而在发酵工程下，其利用真菌的医疗保健效力及发酵后产物的绿色健康作用，很大程度上填补了我国目前的食补产品空白，为我国的食品工业发展打下了坚实的基础。

“现代生物技术丛书”是化学工业出版社重点策划、隆重推出的一套精品图书，已被国家新闻出版总署列为“十五”国家重点图书。该套书由我国著名生物技术专家焦瑞身先生担任编委会主任，各相关领域科研、教学、产业一线具有权威性的专家学者共同撰写。《生物制药技术》是一本全面介绍生物制药技术的图书。本书以当代生物制药技术的研究和进展开篇，包括基因组技术、高通量药物筛选技术、手性合成、组合生物合成、生物芯片等高新技术；之后按照生物制药的方法分为微生物制药、新型发酵技术制药、生物转化、转基因制药、抗体工程制药、细胞培养、海洋生物制药等章进行药物生产的详细介绍；最后对分离纯化和分子育种两项生产关键技术进行了集中阐述。本书引用了大量的文献资料，集中反映了该领域国内外的技术现状和研究趋势，对于生物药制领域的科研技术人员是很好的技术资料和借鉴。其对各种制药方法的介绍，理论与实践相结合，是相关专业学生和相近专业技术人员学习和深入生物制药领域的好参考 第一章 当代生物制药技术的方法与进展第一节 药物筛选模型改进、高通量筛选与虚拟筛选第二节 从微生物、海洋中开拓药物的新来源第三节 组合生物合成与表面展示技术第四节 生物芯片技术第五节 微生物基因组第六节 生物手性合成技术参考文献第二章 微生物制药第一节 微生物药物第二节 核酸、核苷和核苷酸类药物第三节 药用氨基酸第四节 微生物产生的其他药用产品参考文献第三章 新型发酵技术制药第一节 微生物发酵技术制药的基础第二节 微生物发酵制药的技术第三节 微生物发酵罐与参数检测第四节 原位发酵和连续发酵第五节 微生物发酵制药新技术参考文献第四章 生物转化与药物合成第一节 微生物（酶）转化与手性合成第二节 甾体药物的生物转化第三节 生物转化与单一构型氨基酸的制备第四节 D型泛酸盐的生物转化第五节 不饱和脂肪酸的生物转化第六节 氧化葡萄糖酸菌与维生素C和a-葡萄糖苷酶抑制剂米格列醇的生的转化第七节 生物转化与R-（+）硫辛酸的制备第八节 其他一些重要品种的生物转化第九节 新生物转化系统的研究和应用参考文献第五章 转基因制药第一节 转基因动物制药第二节 植物医药基因工程参考文献第六章 抗体工程制药第一节 抗体分子和相关的免疫学问题第二节 多克隆抗体第三节 单克隆抗体第四节 基因工程抗体的研制第五节 抗体在生物医学中的应用第六节 工程抗体的中试和产业化参考文献第七章 细胞培养技术制药第一节 哺乳动物细胞培养第二节 植物组织细胞培养第三节 昆虫细胞培养参考文献第八章 海洋生物制药第一节 海洋微生物活性成分的研究及药物的开发第二节 海洋动植物活性成分的研究及药物的开发第三节 海洋毒素研究及其应用第四节 海洋药物研究现状及我国在这一研究领域中的对策参考文献第九章 生物制药的分离纯化技术第一节 细胞及组织的破碎第二节 沉淀第三节 溶剂萃取第四节 色谱分析参考文献第十章 制药工业微生物的分子育种技术第一节 传统突变筛选技术第二节 基因克隆第三节 组合生物合成第四节 定向进化第五节 展望参考文献中西文名词对照

它是一级学科“轻工技术与工程”中的一个重要分支和重点发展的二级学科，在生物技术产业化过程中起着关键作用。1）“发酵”有“微生物生理学严格定义的发酵”和“工业发酵”，词条“发酵工程”中的“发酵”应该是“工业发酵”。（2）工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。为实现工业化生产，就必须解决实现这些工艺（发酵工艺）的工业生产环境、设备和过程控制的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程”。（3）发酵工程是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵和提炼（包括废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。（4）微生物是发酵工程的灵魂。近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。（5）发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。

为温室供能用沼气发酵方法及发酵系统摘要：介绍了一种能够为温室供能用的沼气发酵方法及发酵系统的专利技术。发酵系统具体由生物酸化积肥装置、缓冲调节池、高效沼气发生装置、出水沉淀池、出水暂存池和沼气缓存装置等依次经管道和阀门连接组成。发酵方法具体步骤包括生物酸化积肥装置的启动和原料的生物酸化储存，高效沼气发生装置的启动、沼气生产供应、休停和再启动等。该技术与传统沼气技术相比，具有一定的优势能够根据温室生产实际，及时把分散在全年产生的种植业有机废弃物投加到产酸积肥池中，然后根据温室供能需求，随时通过发酵系统生产沼气。发酵残渣根据生产需要分批取出用于温室有机肥。该技术实现了可以根据温室需求对沼气发酵灵活调节的要求。 　　关键词：沼气；温室；供能；可调控性 　　1．引言 　　温室是现代农业工程中重要的技术主题，温室的发展使传统露天农业转化为保护条件下的可控制农业[1]。目前国际上，温室已经广泛应用于花卉、蔬菜栽培[2]。温室栽培的最大优势是通过温室环境的控制，满足作物的最佳生活条件，抵抗自然灾害等，从而获取最大的生产效益。在温室管理中，温室冬季加温、补光和二氧化碳施肥是重要的环境调控措施[3]。这些调控过程都需要能源的消耗，目前的能源消耗以一次化石能源煤和二次能源柴油、电力[4]为主。这些能源的大量消耗一方面加重了全社会的能源供给负担，另一方面也大幅度提高产品的生产成本。受能源价格影响，许多温室不得不放弃温室的冬季加温、补光和二氧化碳施肥，这样不仅不能充分发挥温室的应有功能，甚至会造成温室管理的失败。 　　在温室管理中，每年会产生大量的种植业有机废弃物。目前，这些被随意堆放的废弃物，造成了严重的农业面源污染[3，4]。然而，这些有机废弃物本身富含大量有机质，是非常好的沼气生产原料。如果能用温室生产管理过程中产生的有机废弃物来生产沼气，从而替代煤、石油、电力等不可再生能源用于温室供能，不仅可以降低温室供能成本，同时废弃物中的营养物质又可以循环利用，减少废弃物排放，改善农业环境。但是，迄今为止没有沼气在温室供能领域应用的成功案例。 　　2．传统沼气技术与温室供能需求的背离　　沼气发酵技术可以分为两类，即传统沼气发酵技术和水溶性有机物高效沼气发酵技术[5, 6]。这两类技术应用于温室沼气供应都存在诸多技术难点。具体分析如下： 　　传统的沼气发酵技术，利用复杂性有机质发酵沼气，沼气产生具有非常大的周期性，往往开始投料时产气慢，中间产气旺盛，而且一旦沼气发酵系统启动，是否产沼气和产生多少沼气，要受原料特性和发酵规律的内在约束，很难调节。而温室用能表现在取暖、二氧化碳施肥等方面，这些能源需求往往受天气的控制，而天气又变化无常。因此，往往是要气时没有气，不要气时产气，如果满足需求将要建立庞大的储气装置，这在投资和占地上是不允许的。如果根据长期天气预报进行计划式投料，在理论上可行，但在实践上是难操作的。一方面，长期天气预报目前的准确性较差，另一方面，关于复杂有机质的产气规律不可能准确预测。同时，温室产生有机废弃物是分散在全年的各个时段，所产生的废弃物大多易腐烂，很难储存。因此传统的沼气技术基本不能适应温室供能需求。 　　水溶性有机物高效沼气发酵技术，利用可溶解的简单微生物进行沼气发酵，采用高效反应器可以实现较高的效率[7,8]。一是可溶性有机质非常容易反应，沼气的产生量在反应器负荷允许的范围内，基本决定于短期内的进料量，即进料多产气量大，进料少产气量小，停止进料短期即停止产气。二是成熟反应器中的沼气发酵厌氧微生物具有非常强的耐饥饿性，在长期不进料的情况下，反应器内的微生物能够长期耐受，而且再启动时可以迅速恢复正常高效产气。水溶性有机物高效沼气发酵技术的以上两点技术特征均符合温室需能波动性的要求。但是，如果单独为了温室供能需要而刻意外购水溶性有机物作为发酵原料生产沼气，不仅成本上与化石能源不具竞争优势，而且也达不到生物质废弃物资源就地利用、开展循环经济和环境建设的目的。因此，水溶性有机物高效沼气发酵技术也不适合温室供能需求。 　　3．技术内容　　本文提供一种可以根据温室生产实际，把分散在全年产生的种植业有机废弃物投加到发酵系统中，然后根据温室供能需求，随时通过发酵系统生产沼气，能够为温室提供可用的沼气发酵系统及发酵方法。其中，发酵系统由生物酸化积肥装置、 缓冲调节池、 高效沼气发生装置、出水沉淀池、出水暂存池和沼气缓存装置依次经管道和阀门连接组成。其结构如图1所示。其中，生物酸化积肥装置和缓冲池设置主控制阀，缓冲池与高效沼气发生装置之间设置泵， 高效沼气发生装置、出水沉淀池出水暂存池之间通过水的重力自流完成连接， 出水暂存池同时与缓冲调节池和生物酸化积肥装置相连， 中间依次设泵和配水器，高效沼气发生装置联接沼气缓存装置。　　为了保证沼气发酵能够满足温室供能需求，以上发酵系统按如下步骤管理　　第一、进行生物酸化积肥装置的启动和原料生物酸化储存，具体方法如下 　　（1）按相当于温室平均每天产生量的5～5倍质量收集温室种植业有机废弃物或其他种植业有机废弃物作为启动原料，对启动原料进行粉碎预处理；　　（2）向步骤(1)所得预处理原料中添加含N元素物质，混合，控制混合料碳氮比为(20：1)～(30：1)；　　（3）将步骤(2)所得混合料投入到初次使用的生物酸化积肥装置中，加入接种物进行接种，混合，得到发酵原料，接种物的加入量为启动原料干重的3%～5%；　　（4）向步骤(3)中生物酸化积肥装置中加水进行发酵，水的加入量为至少高于启动原料平面10cm，发酵温度控制在20～40℃；　　（5）经过4～5天发酵后，发酵液pH值降到6以下，即完成酸化积肥装置的启动；　　（6）按照步骤(1)～(2)的方法随时收集处理温室生产的有机废弃物，及时投入已经启动的生物酸化积肥装置中，不需接种，直接加水至原料平面以上10cm；　　（7）重复步骤(6)直至一个生物酸化积肥装置投满，重新启用另一个生物酸化积肥装置，重复操作步骤(1)～(6) ；　　第二、进行高效沼气发生装置启动，调控装置运行满足温室用能与沼气生产的协调，具体方法如下： 　　（1）高效沼气发生装置启动：投入接种物进入高效沼气发生装置，用水或水与生物酸化积肥装置中抽出的酸液混合物加满沼气发生装置，静止3～5d，接种物加入量为3～10kgVSS/m3；从生物酸化积肥装置抽出有机酸液泵入缓冲调节池中，用出水暂存池中的系统出水或外来水调节，控制有机酸液的化学耗氧量（COD）浓度为2000～5000mg/L，作为沼气发酵料；按5kg COD/( m3·d)～2kg COD/( m3·d)的速率阶段式调整水力负荷，连续进料直到实现水力负荷为5kg COD/( m3·d)～10kg COD/( m3·d)，即完成沼气发生装置的启动，整个启动大约需50～80d。启动期间，温度控制为25～35℃。负荷调整的原则为，每次水力负荷调整运行稳定后，才开始进行下一阶段负荷的增加；沼气发生装置的出水经沉淀池沉淀后，流入出水暂存池，部分作为生物酸化积肥装置液体补加，部分用于缓冲调节池酸液的发酵料调节使用（2）沼气生产供应：根据温室生产实际预算沼气需求的时间和数量，按1kg COD产 4～5m3沼气折算有机酸液的需求数量和时间，并按时按量从生物酸化积肥装置中抽机酸液进入缓冲调节池，按步骤（1）中所述方法调节成沼气发酵料；按5kgCOD/( m3·d)～30kg COD/(m3·d)水力负荷的流量，采用间歇或连续方式向已经启动好的沼气发生装置中进料进行沼气生产，产生的沼气进入沼气缓存装置备用；进料的流速控制、间歇或连续方式取决于每次沼气的需求量和沼气缓存装置的体积。沼气需求大、沼气缓存装置体积小时，采用大流量连续进料，反之，使用小流量间歇进料；当一个生物酸化积肥装置中的抽出物小于800～1000mg/L时，即该生物酸化积肥装置停止产酸，停止从该装置继续抽取发酵液。　　（3）沼气生产休停：对于启动好而温室不需要使用沼气，或者一个沼气使用周期结束，温室很久不使用沼气时，停止向高效沼气发生装置中继续进料，装置进入休停状态。休停期间，保持每10～30d补加一次发酵料，保证系统内微生物的营养需求。补加发酵料的调节方法同步骤（1）所述；补加发酵料的量为反应器体积1～3倍，补加速度为2～5kg COD/(m3·d)。　　（4）沼气生产休停后的再启动：对于步骤(3)中已经处于休停状态的高效沼气装置，再进入新的用气周期前必须进行再启动；再启动的方法是在新用气周期开始前3～10d，按照步骤(1)中所述方法调节发酵料，按8kg COD/(m3·d)～2 kg COD/(m3·d)负荷向高效沼气装置进行适应性进料。