發酵的歷史

瀏覽次數：8744發布日期：2008-12-01

發酵的歷史
　　發酵現象早巳被人們所認識，但了解它的本質卻是近200年來的事。英語中發酵一詞fermentation是從拉丁語fervere派生而來的，原意為“翻騰”，它描述酵母作用于果汁或麥芽浸出液時的現象。沸騰現象是由浸出液中的糖在缺氧條件下降解而產生的二氧化碳所引起的。在生物化學中把酵母的無氧呼吸過程稱作發酵。我們現在所指的發酵早已賦予了不同的含義。發酵是生命體所進行的化學反應和生理變化，是多種多樣的生物化學反應根據生命體本身所具有的遺傳信息去不斷分解合成，以取得能量來維持生命活動的過程。發酵產物是指在反應過程當中或反應到達終點時所產生的能夠調節代謝使之達到平衡的物質。實際上，發酵也是呼吸作用的一種，只不過呼吸作用zui終生成CO2和水，而發酵zui終是獲得各種不同的代謝產物。因而，現代對發酵的定義應該是：通過微生物（或動植物細胞）的生長培養和化學變化，大量產生和積累專門的代謝產物的反應過程。
]發酵的定義
　　漢詞“發酵”作為名詞表示一個過程，作為動詞表示一種行動。
　　(1)微生物生理學嚴格定義的“發酵”：
　　有機物被生物體氧化降解成氧化產物并釋放能量的過程統稱為生物氧化。
　　微生物生理學把生物氧化區分為呼吸和發酵，呼吸又可進一步區分為有氧呼吸和無氧呼吸。因此，發酵是生物氧化的一種方式。
　　發酵是這樣一種生物氧化方式：在沒有外源zui終電子受體的條件下，化能異養型微生物細胞對能源有機化合物的氧化與內源的（已經經過該細胞代謝的）有機化合物的還原相耦合，一般并不發生經包含細胞色素等的電子傳遞鏈上的電子傳遞和電子傳遞磷酸化，而是通過底物（激酶的底物）水平磷酸化來獲得代謝能ATP；能源有機化合物釋放的電子的一級電子載體NAD，以NADH的形式直接將電子交給內源的有機電子受體而再生成NAD，同時將后者還原成發酵產物（不*氧化的產物）。
　　細胞中的NAD是有限的，如果作為一級電子載體的輔酶NAD不能得到再生，就不能被回用，有效的電子載體就會愈來愈少，脫氫反應就不能持續進行下去了。因此輔酶NAD的再生是生物氧化（包括發酵）繼續進行下去的必要條件。
　　(2)工業生產上定義的發酵——“工業發酵”
　　工業生產上籠統地把一切依靠微生物的生命活動而實現的工業生產均稱為“發酵”。這樣定義的發酵就是“工業發酵”。工業發酵要依靠微生物的生命活動，生命活動依靠生物氧化提供的代謝能來支撐，因此工業發酵應該覆蓋微生物生理學中生物氧化的所有方式：有氧呼吸、無氧呼吸和發酵。
　　近百年來，隨著科學技術的進步，發酵技術發生了劃時代的變革，已經從利用自然界中原有的微生物進行發酵生產的階段進入到，按照人的意愿改造成具有特殊性能的微生物以生產人類所需要的發酵產品的新階段。
　　(3) 專業詞匯“發酵（fermentation）”
　　“發酵”這個詞匯在生活中往往是人聯想到發面制作大餅、油條、饅頭、包子，或者聯想到食品酸敗物品霉爛。
　　“發酵”作為專業詞匯其含義不但覆蓋發面制作大餅、油條、饅頭、包子，更重要的是指用發酵的手段工業化生產酒及酒*料、食品及食品添加劑、飼料及飼料添加劑、藥品、化工材料等等。
發酵的特點
　　發酵和其他化學工業的zui大區別在于它是生物體所進行的化學反應。其主要特點如下：
　　1，發酵過程一般來說都是在常溫常壓下進行的生物化學反應，反應安全，要求條件也比較簡單。
　　2，發酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他農副產品為主，只要加入少量的有機和無機氮源就可進行反應。微生物因不同的類別可以有選擇地去利用它所需要的營養?；谶@—特性，可以利用廢水和廢物等作為發酵的原料進行生物資源的改造和更新。
　　3，發酵過程是通過生物體的自動調節方式來完成的，反應的專一性強，因而可以得到較為單—的代謝產物。
　　4，由于生物體本身所具有的反應機制，能夠專一性地和高度選擇性地對某些較為復雜的化合物進行特定部位地氧化、還原等化學轉化反應，也可以產生比較復雜的高分子化合物。
　　5，發酵過程中對雜菌污染的防治至關重要。除了必須對設備進行嚴格消毒處理和空氣過濾外，反應必須在無菌條件下進行。如果污染了雜菌，生產上就要遭到巨大的經濟損失，要是感染了噬菌體，對發酵就會造成更大的危害。因而維持無菌條件是發酵成敗的關鍵。
　　6，微生物菌種是進行發酵的根本因素，通過變異和菌種篩選，可以獲得高產的優良菌株并使生產設備得到充分利用，也可以因此獲得按常規方法難以生產的產品。
　　7，工業發酵與其他工業相比，投資少，見效快，開可以取得顯著的經濟效益。
　　基于以上特點，工業發酵日益引起人們重視。和傳統的發酵工藝相比，現代發酵工程除了上述的發酵特征之外更有其*性。除了使用微生物外，還可以用動植物細胞和酶，也可以用人工構建的“工程菌’來進行反應；反應設備也不只是常規的發酵罐，而是以各種各樣的生物反應器而代之，自動化連續化程度高，使發酵水平在原有基礎上有所提高和和創新。
[編輯本段]發酵的類型
　　根據發酵的特點和微生物對氧的不同需要，可以將發酵分成若干類型：
　　1，按發酵原料來區分：糖類物質發酵、石油發酵及廢水發酵等類型。
　　2，按發酵產物來區分：如氨基酸發酵、有機酸發酵、抗生素發酵、酒精發酵、維生素發酵等。
　　3，按發酵形式來區分，則有：固態發酵和深層液體發酵。
　　4，按發酵工藝流程區分則有：分批發酵、連續發酵和流加發酵。
　　5，按發酵過程中對氧的不同需求來分，一般可分為：厭氧發酵和通風發酵兩大類型。

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