生物技术发酵工程范文

【关键词】发酵工程；发展；应用

发酵工程技术作为生物工程中主要的内容之一，在社会经济发展的过程中有着十分重要的意义，目前发酵工程技术已经被人们广泛的应用在食品领域、工业发展等方面。其中所谓的发酵工程也被人们称之为微生物工程，它主要是利用先进的科学技术，通过对微生物特征的相关研究分析，从而为人们的日常生活和生产作出卓越的贡献。下面我们就对现酵工程技术在食品领域中的实际应用和相关进展进行研究分析。

1.发酵工程的发展阶段

目前，在人类社会发展的过程中，发酵工程技术已经得到了人们的广泛应用。不过，由于发酵工作属于一门实践极强的科学项目，因此它在实际应用的过程中，有着一定的发展阶段，其中主要体现在农产品手工加工，近酵工程技术的发展以及现代化发酵工程技术这3个方面。

1.1农产品手加工

在古代由于科学技术不发达，社会经济比较落后，因此人类社会的发展主要是以农产品的生产为主要内容。但是，在那是发酵工程已经开始萌芽，许多家庭或者作坊都开始以农产品为原料，来对其进行发酵制作，从而得到相应的加工发酵产品。但是，由于这种制作方法主要是利用自然界中有效的微生物，来对农产品进行加工发酵出来，因此这就使得农产品手工发酵产品的提取效率比较低，没有良好的经济效益，进而使得发酵工程技术的发展受到了制约。

1.2近酵工程

而到了上个世纪20年代，近酵工程也逐渐的出现在了人们的生活当中，从而使得人们对工业生产、食品领域以及医药行业等方面的需求得到了一定的满足。而在近酵工程发展的过程中，人们主要是采用化学的工艺手段，来将农产品生产和化学工程紧密的结合在一起，这不仅极大的提高了发酵制品的生产效率，还为发酵工程技术的发展奠定了扎实的基础，从而推动了社会经济的发展，给人们的生活带来了较大的便利。

1.3现酵工程

随着科学技术的不断进步，人也将许多先进的科学技术应用的发酵工程当中，而且由于利用化学生产的方法，来对发酵制品进行生产的过程中，可能会产生因此对人们有害的元素，这就对人们的身体健康有着极大的影响，因此我们在现代化发酵工程技术发展的过程中，就以“高效、高产、健康”为原则，来对发酵工程技术进行相关要求的改进，进而满足人们日常生活和生产的基本需求。目前，在人类社会发展的过程中，现代化发酵工程技术的开发，主要是在微生物基因的基础之上，来对其进行改进，从而使得人们在微生物中可以很好的提取出人们工业生产、医疗行业、食品领域发展所需要的元素，这就使得发酵工程技术得到了更加迅速的发展。

2.发酵工程的食品中的应用

目前，现代化工程技术已经被人们广泛的应用在人类社会发展的过程中，这不仅给人们的生活和工程带来了极大的便利，还有着一定的环境保护作用，给人们带来极好的经济效益和社会效益。而在食品领域发展的过程中，现酵工程技术也成为其中的主要内容。

现酵工程包括微生物资源开发利用；微生物菌种的选育、培养；固定化细胞技术；生物反应器设计；发酵条件的利用及自动化控制；产品的分离提纯等技术。发酵工程是古老而大有潜力的工业技术，生物技术中的基因工程、酶工程、单克隆抗体、生物量的转换等研究成果为它注入新的内容，是传统的发酵工程技术焕发“青春”，赋予了微生物发酵技术新的生命，是微生物发酵制品的品种不断增加。在食品工业的应用只要有这几类组成：生产传统的发酵产品、生产食品添加剂、改造传统的食品加工技术、单细胞蛋白的生产、开发功能性食品和微生物油脂的生产等。

2.1生产传统的发酵产品

传统的发酵产品是指传统食品发展中，一直存在的应用发酵技术的食品，如料酒、酱油、酒精等。在传统食品的生产中，发酵技术是生产过程中的核心部分。发酵技术的是否成熟，时刻关系到产品的好坏。

2.2生产食品添加剂

随着人们的要求逐渐提高，生物技术在食品添加剂生产中发挥越来越大的作用。利用生物技术生产各种食品添加剂已成为国内外研究的热点，例如：生活中常见的食用色素、香料等都成为食品工业中的一部分。

2.3改造传统的食品加工技术

改造传统的食品加工技术是指在食品加工中，人们通过新的技术提高原料的利用率，使其达到人们需求的水平，从而取代传统的食品加工技术。其中，最典型的就应是在味精生产中，使用双酶法糖化发酵技术取代传统的酸法水解技术。目前，利用现酵工程技术改革传统工艺，已取得明显的效果。例如：在传统酿酒工艺过程中，构建出己酸菌和甲烷组成的“人工老窖”，大大提高了产品的产量和成品味感。在我国，由于发酵工程改造技术的广泛应用，有许多传统的食品加工工程都得到改变，这样不仅大大地提高了我们的生产效率，还对原料的利用起到了很好的节制，从而促进了社会经济的发展。

2.4单细胞蛋白的生产

由于微生物菌体的蛋白质含量高，因此，把它作为蛋白质资源不仅可以解决全球蛋白质资源紧缺的问题，还减少的物质的消耗。为了区别于植物、动物蛋白，人们就把微生物蛋白成为单细胞蛋白。利用微生物生产出来的蛋白质，有的可以供人直接食用，有的可用做饲料来提供家禽、家畜的食物供应。

2.5开发功能性食品

功能性食品是指在某些食品中含有某些有效的成分，这些成分可以对人体的生理作用产生功能性影响和调节，让人们在膳食是具有良好的营养性、保健性和治疗性，从而达到健康和延年益寿的目的。因此，功能性食品的开发成为目前人们健康生活的必然需求。目前，功能性食物主要有：大型真菌的开发、有机形式的微量元素的制备、超氧化物歧化酶的制备。其中，大型真菌的开发在对人们日常生活健康有着很重要的意义。在进行大型真菌的卡法师，我不仅要直接取自天然源的药用真菌，来作用于功能性食品的开发，还要通过发酵途径实现工业化的生产大量索取。

2.6微生物油脂的生产

在日常生活中，人们所使用的油类产品大都是从植物、动物中提取出来的，但是由于大量生物油脂的产生，使得许多东西都供不应求，这样的做法对经济发展很不利，于是微生物油脂就这样的产生了。

在自然界中有许多微生物都含有油脂，低的含油率为2%～3%，高的60%～70%，并且其中有大部分微生物油脂富含多不饱和脂肪酸，这种脂肪酸由益于人体健康。目前，在我国武汉福星生物制药有限公司已经开始大规模的生产这种微生物油脂。由此可见，微生物的应用在社会实践中已经势不可挡。

3.结束语

由此可见，在当前人力社会发展的过程中，食品行业的发展必须要将高产、健康、安全等理念为基本原则，从而将先进的科学技术应用到其中，这样不仅有效的提高人们的生活水平，还保障了社会经济的发展。而现代化发酵工程技术在食品领域中的应用，也促进了食品工程的发展，使得食品的生产效率和经济效益得到了极大的提高。从而促进了人类社会经济的增长，实现了食品领域的工业化生产。[科]

【参考文献】

[1]李彬.现酵工程展望[J].商洛师范专科学校学报，2003（04）.

生物技术发酵工程范文篇2

[关键词]湿法技术、干法技术

中图分类号：O654.2文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）24-0248-01

一、当前沼气技术简介

不同地区的自然、经济状况、养殖场规模和环境容量等条件各不相同，因此沼气能源化处理工艺技术和模式也存在差异。本论文根据厌氧发酵原料的干物质含量的不同，主要讨论两种不同的沼气能源化利用工艺：湿法技术和干法技术。

湿法技术：发酵原料的干物质含量一般小于8%，是液态有机物的处理方法。湿法技术具有物料传热、传质效果好，反应器可以在厌氧状态下连续进出料，易于工程放大等优点，被现阶段大中型沼气工程普遍采用。

干法技术：发酵原料的干物质含量在20%～40%，原料呈固态，虽然含水丰富，但没有或者几乎没有自由流动水的沼气厌氧微生物发酵过程，是有机固体生物质的处理方法。干法技术具有容积产气率高、处理过程中不产生污水、自身能耗低等独特优势。由于干法发酵原料呈固态，在反应器厌氧状态下连续进出料有较大难度，为避免使用高能耗的输送设备，一般采用全进全出的间歇式进出料工艺，但反应器形式和密封结构是工程化研究设计的难点。

二、沼气发酵的生物过程

沼气干法发酵的微生物学原理与湿法沼气发酵基本相同。

1、主要的菌群：发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌（同型产乙酸菌）、产甲烷菌。

沼气发酵的条件

1）发酵原料的C：N比：是指原料中有机碳素与氮素含量的比例关系，因为微生物生长对碳和氮有一定要求，其利用速度是20～30倍的关系，因此发酵原料的碳氮比20～30：1，或者BOD5：N：P=200：5：1为宜。

2）足够的接种物（微生物量）：接种量一般为发酵液10%～50%；当采用老沼气池发酵液体作为接种物时，接种量应占总发酵液的30%以上。

3）严格的厌氧环境：产甲烷菌是一种厌氧性细菌，空气中的氧会使其生命活动受到抑制，甚至死亡。因此正常沼气发酵，其发酵液的氧化还原电位越低越好（不产甲烷阶段+100～-100mV，产甲烷阶段-150～-400mV），发酵环境处于无氧状态。

4）适宜的发酵温度：高温发酵：50-65℃，最适温度为55±2°C；中温发酵：20-45℃，最适温度为35±2°C；偏低温发酵：10-20℃；常温发酵：随自然温度而变化的发酵。

5）pH值与碱度

pH值：厌氧消化最适宜的pH值为6.8―7.4。当pH值6.4以下或7.6以上，都会对厌氧微生物产生不同程度的抑制作用，导致产气减少或中止。

碱度：指消化液中含有能与强酸相作用的所有物质的含量。主要以重碳酸盐，碳酸盐，氢氧化物三种形式存在。这些物质可与挥发酸发生反应，使pH值不会有太大变动。

6）毒性化合物

一般情况下，农作物秸秆中不会含有大量有毒物质，但畜禽养殖场和工厂中的有机废水中常含有消毒和防疫的药物或者重金属等有毒物质，这些有毒物质会抑制厌氧微生物的生长、代谢及繁殖等。例如，有些有机氯（CH2Cl2，CHCl3和CCl4等）毒性很强，如氯甲烷浓度在1mg/L左右，常引起产甲烷菌的中毒而使发酵失败。

3、主要调控指标

1）固体物

总固体（TS）是悬浮固体（SS）和溶解固体（DS）的总和，以单位体积水样在103-105℃蒸发干后残留物的重量表示。

2）化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD5）

3）挥发性有机酸（VFA）

挥发性有机酸（VFA）是厌氧消化过程中重要的中间产物。VFA在厌氧反应器中的积累能反映出甲烷菌的不活跃状态或反应器操作条件的恶化，较高的VFA（如乙酸）对甲烷菌有抑制作用。

4）pH值和碱度

5）停留时间

水力停留时间简写作HRT，指进入反应器的废水在反应器内的平均停留时间，如果反应器的有效容积为V（m3），则：HRT=V/Q

污泥停留时间简写作SRT，也称为泥龄。

SRT=反应器内污泥总量/排出反应器的污泥量。

微生物停留时间简写作MRT，指从微生物细胞的生成到被置换出消化器的平均时间。

采取可能的措施，尽可能达到：MRT>SRT>HRT

6）原料产气率Mr

是指单位原料在一定条件下的产气量。原料产气率是衡量原料分解好坏的一个重要指标。产气率的单位通常用“m3/kg（COD）”。

7）反应器的容积负荷Nv

容积负荷Nv：单位反应器，在单位时间内要保证一定的处理效果所能承受的有机物的量，其单位为kgCOD/m3.d或KgBOD5/m3.d，则计算公式：

Nv=QS/V

式中：进料浓度S（kgCOD/m3或kgBOD5/m3），流量Q（m3/d），反应器有效容积V（m3）。

8）容积产气率是指在一定条件下，厌氧消化器单位容积的产气量，单位：m3/m3.d。容积产气率是评价厌氧消化器反应效率的一个重要指标。它与发酵原料入池量、原料种类、厌氧消化器规模、消化时间、温度等有关。Gv：池容产气率（m3/m3.d）

Gv==Nv×Mr式中：Nv--容积负荷（kgCOD/m3.d）Mr--原料产气率（m3/kgCOD）

国内工程应用

沼气发酵的工艺条件主要包括两个方面：一是满足厌氧发酵微生物生长繁殖的适宜条件，即微生物的生物学生长条件，包括C/N比、发酵温度、pH值、接种物量等参数的合理控制等。二是从工艺上满足沼气发酵的工程化生产问题。

1、湿法技术

河南省于2007年从丹麦引进车用燃料沼气工程技术并建造了第一座大型车用燃料沼气工程。该工程以当地收集的牛粪、猪粪、人粪、屠宰垃圾、厨余垃圾和生活污水处理厂的生污泥为原料，采用欧洲有机废弃物联合消化CSTR工艺，高温发酵，全自动化控制和远程监控，产气率2.0以上，设计生产符合国家车用天然气规范的车用沼气约10000m3d-1。

2、干法技术

间歇式干法沼气工程与湿法沼气工程相比，有两个关键的技术问题需要解决：一是发酵初期与发酵结束时发酵室沼气浓度与空气浓度达到临界点15：85时的防爆安全；二是发酵菌在发酵物中的繁殖速度保障[1]。为了解决这两个关键问题，工程需要设置安全可靠的自动控制系统。

哈尔滨宾西沼气有限公司建设的车库型间歇式干法沼气工程使用德国工艺设备，日处理农作物秸秆7.88t和牛粪17.5t，主要包括车库式厌氧发酵仓，储液池，储气柜，辅助用房包括中控室、锅炉房、净化间、发电机房和提纯车间。项目投产后，年产沼气量182.5万m3，日生产沼气5000m3。日产沼渣10.89t，年产沼渣3974.44t。

四、结论

沼气能源化利用可以解决当前我国农业发展的“瓶颈”，有利于减少农村种植业和养殖业废弃物造成的污染，提高环境质量。有利于转变农业增长方式，发展农业循环经济。我国的科研人员和工程公司目前也在致力于工程化的研发，随着生态农业的逐步发展，国内的技术将会发生突飞猛进的变化。

生物技术发酵工程范文

关键词：生物技术酱油酶制剂

1、传统酱油酿造工艺的改进方向

我国传统的酿造酱油是采用自然多菌株酵，各种粮食原料也以自然形态为底物，又经“酱”和“晒油”的长时问日晒处理，因此，有它的殊风味。所以，酿制酱油的天数过少，对产品质不一定有利，正如“催熟的瓜不甜”一样，值得们思考。

有观点认为：“现在的发酵工艺(技术)不是发酵工程，因为是自然底物，又是复合发酵，可变因素太多，无法建立数学模型。”而有的观点认为：“从酱油的液体构造变化来看，因长时间发酵，分子间的结合趋于紧密，分子热运动能量减少……。从酱油的化学变化来看，因长时问发酵，酱油中的多种成分发生了一定程度的变化……，使成品酱油达到新的平衡。”有的专家分析说：“世界传统发酵食品，总体工业化程度不高。”因此用短时间的酶法水解，而达到长时间发酵的效果在技术上必须要有新的突破。

酱油酿造采用现代工艺来达到传统晒油的风味，这个过程的实质，是既发扬了传统酱油生产工艺的特点，又克服了传统酱油生产工艺的不足，所以，要经过艰苦的努力进行研究。

对于酿造酱油来说，这个商品的属性，是开门七件事之一，普通百姓对它是“熟悉、习惯、信任的一个商品。同时它又是一个微利、廉价、实用的商品，价格不能高。所以，酱油酿造所用的酶制剂或固定化技术装备等成本不能高，不能和生物药品、生物制品相比，也不能和生物高档日用品相比。要从实际出发，使酱油酿造工业用得起，用得上，才能推动传统产品的生产规模化、现代化。

2、酿造酱油生产中淀粉酶应用技术

2．1淀粉酶作用原理

酱油生产中用淀粉酶指a一淀粉酶和糖化酶两种。α-淀粉酶是内切淀粉酶，能随机水解淀粉、可溶性糊精及低聚糖中的α-1，4葡萄糖苷键，酶作用后生成糊精及少量葡萄糖和麦芽糖。糖化酶能将淀粉从非还原性末端水解α-1，4葡萄糖苷键产生葡萄糖，也能缓慢水解α-1，6葡萄糖苷键转化成葡萄糖。淀粉酶主要对酿造酱油生产中淀粉质原料进行作用，形成酱油中还原糖、糊精等成分，增加酱油固形物以及提供酒精发酵、有机酸发酵的原料成分。

2．2酱油生产中淀粉酶应用技术

随着市场对高档酱油需求增加，酱油生产原料配比中淀粉含量将有较大提高，豆粕：小麦为1：1的配比不仅在高盐稀态发酵中应用，在低盐固态发酵中小麦含量也提高豆粕原料，这就是要确保米曲霉中糖化酶活力。然而在米曲霉制曲时，原料中淀粉经过制曲被米曲霉及其微生物大量消耗，原料加水量大，制曲时间长，淀粉消耗大，影响酱油质量，因此随着酱油原料配方调整，酱油生产工艺路线将从原料制曲一培养淀粉酶一酱醅发酵、淀粉分解改变为淀粉原料一应用淀粉酶一淀粉分解一参于酱醅发酵。

3、应用蛋白酶的新技术

随着酶制剂工业发展，酶制剂应用技术步，目前酱油生产中蛋白酶应用正在研究开如下新技术。

3．1蛋白酶作用原理

蛋白酶是将大豆蛋白质水解成低分子蛋白胨、朊、多肽及氨基酸，使酱油含有多肽和18种氨基酸，成为营养丰富、含有鲜味的调味品，蛋白酶按其作用pH可分为酸性、中性和碱性蛋白酶，酱油发酵是在偏酸性环境中进行，因此要重视各种蛋白酶在酱油发酵中的作用。

3．2全酶法蛋白水解液

我国酱油生产中有相当一部分是配制油，由于添加水解植物蛋白液是用盐酸水解，工艺条件控制不好，会产生3-氯丙醇致癌物如用复合蛋白酶进行水解则产品安全性更好全酶法蛋白水解液工艺条件：原料加水为1：1．5～2．0，复合蛋白酶400～500单位原料，pH自然，水解液氯化物含量4，水解度5O℃，72h。

4、酿造酱油生产中纤维素酶应用技术

4．1纤维素酶在酱油生产中的作用原理

纤维素酶能水解纤维素变成葡萄糖，同时纤维素酶具有对植物细胞壁的溶解破坏作用，使植物细胞中的内含物得到充分利用。

4．2酱油生产中纤维素酶应用技术

酱油生产中大豆蛋白降解主要是由于蛋白酶的作用，为了使大豆蛋白更好地降解，从而增加酱油风味，首先要在酱油酿造中提高蛋白酶活力，其次为了使大豆蛋白从组织中充分需要破坏原料细胞壁，纤维素酶能使细胞壁内包裹的蛋白质和淀粉质释放出来，以提高原料利用率。

5、酶法酱油在工艺上的选用

5．1带渣制醅或发酵

应用带渣制醅或发酵，不能采用主张豆浆汁、豆粕糊之类酶解、发酵。带渣制醅对酱油风味有好处，从现有资料来看，植物种皮之类的物质中有植物的次生物质，这些物质的溶出要有一定的时间，它可以增加酱油中的功能性物质。

5．2酿制时间

酶解和发酵过程应保持一定的酿制时间。这不但有利于酱油中多种成分的变化和达到新的平衡，还有利于功能性成分的溶出、转化和形成。

5．3酶的剂型

酶的剂型以实用为主。酶系要相对全，不宜纯；剂型宜粗不宜精。有条件的单位宜用固体粗酶或酶的发酵液、浓缩液，这可降低生产成本。

5．4添加酵母、乳酸菌发酵

添加酵母、乳酸菌发酵可增加酱油的醇香。根据作者实践结果来看，在制醅中期和酶解基本完成时，以发酵液形式回浇加入，对提高原料蛋白质利用率、加速发酵周期和后熟效果都有好处。酵母的选用和组合，对发酵速度和形成不同风味关系较大。固定化酵母也是一种应用技术，有条件的也可采用。

6、酶工程酱油制造特点［7］

(1)淀粉质原料通过液化、糖化制取淀粉糖液，使淀粉原料充分分解，避免原工艺制曲淀粉损失，提高酱油可溶性无盐固形物和风味；

(2)豆粕用酶水解较彻底，酱油全氮利用率高；

(3)酵母和乳酸菌后熟发酵提高酱油酒精和酯含量，提高酱油风味；

(4)酶工程酱油制造能使传统酱油酿造成为现代工业化生产。

7、总结

酶制剂在酱油酿造中的应用经过长期探索研究和生产实践表明，无论是用酶制剂来强化补充酱油曲中酶系不足，还是全部或部分替代酱油曲，在酿造酱油生产中添加酶制剂都能明显提高原料利用率，改善酱油风味。随着酶制剂工业发展，酿造复合酶开发，酶制剂应用技术进步，酶制剂应用于酿造酱油生产将取得更大发展。

参考文献：

［1］施安辉李丽莉施亚林等.酶法酿造酱油新工艺的探讨[J].中国调味品,2007(11):25-27.