发酵工程的前景 2007-08-14 10:36:17 本文已公布到博客频道校园·教育分类 关于发酵工程的个人观点：1 该学科前途无量，需要发展：发酵工程作为最早从事微生物学的研究领域，在过去的3个世纪中为人类的生活、生存、社会的发展作出了重大的贡献。但这些都是过去的成就。发酵工程与现在的生物工程（基因工程）相比，是处于劣势，因为其是个老学科，在很多人看来，其没有什么大的学问，通过一些操作过程的控制和菌种的筛选难以达到基因工程那样迅捷的效果。但目前发酵工程不断在发展自己，不断整合其他学科的优点来发展自己：1 上游方面：在菌种选育方面与基因工程相结合，从源头上来发展自己的优势。但这一方面存在很大的问题，因为搞基因的人对发酵不很熟悉，使得许多基因工程菌难以发酵生产产品，而且基因工程菌发酵的乙酸问题到现在还没有解决；另一方面，基因工程领域的专家对发酵工业具有很大应用价值的菌种还没有做深入研究（我指的是国内情况），国内还没有哪个基因中心对工业微生物进行基因测序，据我知道，华中农业大学已经在农业微生物方面已经与基因中心在进行农业微生物的测序工作，而工业微生物还没有第一个吃螃蟹的人，主要是因为工业微生物这个菌种生产上不行了，换个就是了，舍不得花钱。当然哦，测序的费用也很大，需要基因工程进一步提高技术降低测序成本。2工艺方面： 在过程控制中，与微生物学、微生物生理学、计算机工程、控制工程、化工工程等学科相结合，将过程操作变数与微生物生理状态结合起来。基于微生物反应原理的培养基组成优化；基于微生物代谢特性的分阶段培养策略；基于代谢通量分析的发酵优化策略。等等策略的利用，华东理工大学的多尺度控制策略（叶勤教授等）就是将化工领域的策略运用到微生物学领域的典型范例，并取得很大的成就（华北制药等等）。3 下游方面：也是我个人认为最薄弱、最需要发展的方面。从我所知道的情况，目前我们很多产品都能通过发酵工程发酵生产出来，但我们没有办法将其从发酵液中拿出来，这是我们发酵工程最需要解决的问题。为什么会出现这样的问题呢？因为搞发酵工程的人大多是搞微生物学或者食品方向的，缺乏化学工程的学术背景，而发酵产品提取需要化工背景的人来做，但我们国家化学工程方面的人不屑于做这些事情，一方面是发酵工程方面的人搞不定产品的提取，一方面是化工背景的人不屑于做这样的事情，才导致我们国家很多发酵产品虽然能发酵出来，但不能提出出来进入市场。2 该学科在积极拓展自己的领域：最明显的例子是交叉学科的出现，如发酵工程与环境工程的交叉形成了环境生物技术，与化工交叉的生物化工，与纺织工业交叉的纺织生物工程等的等。
到cnki里面搜索，好几万的。还有你要说出那个方向的啊。微生物发酵有很多方向的。
提起发酵,人们并不陌生。日常生活中鲜为人知的面包、酒精饮料、奶酪制品的生产,都是发酵应用的典型例子。我国发酵业所利用的主原料是大米和其他农产品,如以大米为原料利用酵母菌酿酒的造酒工业,以大豆为原料酿造酱油的调料工业。这些独具民族特点的传统发酵食品业 通常认为生物工程包括基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程,这4个方面互为促进、相互联系。基因工程和细胞工程是生物技术的主导领域,是发酵工程、酶工程的基础;而发酵工程和酶工程又是基因工程、细胞工程研究成果的实际应用[1]。其中发酵工程占有重要的位置,这可以从生物工程的过程看出来,只有通过发酵工程,才能使由基因工程或细胞工程获得的具有某种所需性状的目的菌株实现工业化生产,最终达到基因克隆或细胞融合,获得生产效益和经济效益。可见,发酵工程是生物技术产业化的基础。发酵工程又称为微生物工程,是指传统的发酵技术与DNA重
yeast 以糖类、淀粉和其它工农业副产物为原料，用发酵培养法生产的微生物制品。是酵母菌的简称。酵母是人类直接食用量最大的一种微生物。 1986年，全世界面包酵母的年产量为180万吨 (以30％固形物计)。酵母菌体含有丰富的蛋白质、脂肪、糖分和B族维生素等,以及酶、辅酶、核糖核酸、甾醇和一些新陈代谢的中间产物。有些酵母菌如酿酒酵母在嫌气条件下具有将糖转化为乙醇和二氧化碳的能力。 发展简史 公元前2300年，人类就开始利用含酵母的“老酵”制作面包。从埃及塞倍斯(Thebes)地区出土的面包房和酿酒房的残余模型看，早在公元前2000 年人类就已较好地利用酵母制作发酵食品和酿酒。公元前13世纪，面包焙烤的技术从埃及传到地中海和其它地区。1680年 Avan列文虎克用显微镜从一滴啤酒中发现酵母细胞，不久，人类就开始有意识地利用酵母（啤酒酵母泥）发面。酵母的重要性逐渐引起工业界的注意。 19世纪中期，欧洲工业革命产生了大量人口密集地区，要求工业界大规模的生产面包酵母以满足生产面包的需要。1846年，奥地利人 M马克霍夫在维也纳建立世界上第一个酵母厂。该厂以粮食为原料,采用温和的通风培养法同时得到酵母和酒精，此法被称为“维也纳法”。因为是采用压榨机将 酵母从培养液中分离出来，所以产品称为“压榨酵母”。1876年，法国人L巴斯德关于空气中的氧能促进酵母繁殖理论的发表，为大规模通风培养生产酵母奠定了基础。20世纪初期，由于酵母离心机的问世，丹麦和德国开始采用楚劳夫(Zulauf)法生产酵母，即将糖液缓慢地流入通风的发酵液内，俗称“流加培 养法”、“批式培养法”。楚劳夫法产品得率高，原料消耗低，过程易于控制，一直沿用至今，并不断得到改进和完善。20世纪20年代起，酵母生产用原料扩大 到使用糖蜜、木材水解液、亚硫酸纸浆废液和糖蜜酒精糟液等。60年代，以石油、煤炭和天然气等碳氢化合物及其二次加工产品（如醋酸、乙醇和甲醇等）为原料的工厂相继建立，改变了长期以来人们利用碳水化合物为原料的传统。 第一次世界大战爆发不久，德国开始研究用现代化方法生产酵母，以解决粮食缺乏和生产成本高的问题。至此，生产的实践和科学的发展为活性干酵母的生产提供了条件。第二次世界大战的爆发客观上推动了酵母生产的发展。由于压榨酵母含水量高，易于腐败，需要冷藏车运输等因素，不能满足战时特 殊环境的要求，导致活性干酵母的大规模生产。1945年，美国和欧洲一些军事机构、工厂共生产 400多万磅活性干酵母供战时急需。活性干酵母除主要供应面包和糕点等焙烤行业外，已扩大到在酿酒主要是葡萄酒和其它果酒酿造中应用。由于遗传工程和干燥技术的发展，一种新型的、高发酵力的、可直接与面粉混合使用制成面团的快速活性干酵母在60年代末问世，由荷兰古斯特公司首先开发和生产。 中国的酵母生产始于1922年。1949年以前只有上海大华利卫生食料厂和上海新亚酵素厂生产面包酵母，年产量仅为12t（以干酵 母计）。50年代,中国的酵母生产有了较大的发展，建立了数十家生产厂，并形成了独立的工业体系，80年代初，酵母生产厂已迅速增加到40多家。广东省酵 母生产居全国首位,到1988年,已建成年产2kt快速活性干酵母工厂两家。此外,江苏、河南等地建成利用味精废液、酒精废液等生产饲料酵母的工厂，年产量为 100～500t。面包酵母的种类已由单一的压榨酵母增加了活性干酵母、快速活性干酵母。食用酵母、药用醇母和饲料酵母的生产也有不同程度的发展。 1985年，中国酵母总产量已达11kt，其中面包酵母为5kt左右。 世界酵母生产正向大型化和自动化方向发展，生产过程已由计算机控制，劳动生产率高，如丹麦酒精公司酵母厂平均每人每年生产200t 压榨酵母。面包酵母产量较大的有荷兰吉斯特公司，年产量为200kt,其中一半加工成快速活性干酵母出口；法国勒沙夫公司为150kt;美国环球食品公司 为120kt。 产品种类 酵母产品有几种分类方法。以人类食用和作动物饲料的不同目的可分成食用酵母和饲料酵母。食用酵母中又分成面包酵母、食品酵母和药用酵母等。 面包酵母 又分压榨酵母、活性干酵母和快速活性干酵母。 ①压榨酵母：采用酿酒酵母生产的含水分70～73％的块状产品。呈淡黄色,具有紧密的结构且易粉碎,有强的发面能力。在4℃可保藏1个 月左右，在0℃能保藏2～3个月。产品最初是用板框压滤机将离心后的酵母乳压榨脱水得到的，因而被称为压榨酵母，俗称鲜酵母。发面时，其用量为面粉量的 1～2％,发面温度为28～30℃,发面时间随酵母用量、发面温度和面团含糖量等因素而异，一般为1～3小时。 ②活性干酵母:采用酿酒酵母生产的含水分8％左右、颗粒状、具有发面能力的干酵母产品。采用具有耐干燥能力、发酵力稳定的醇母经培养得到鲜酵母，再经挤压成型和干燥而制成。发酵效果与压榨酵母相近。产品用真空或充惰性气体（如氮气或二氧化碳）的铝箔袋或金属罐包装，货架寿命为半年到 1年。与压榨酵母相比,它具有保藏期长，不需低温保藏，运输和使用方便等优点。 ③快速活性干酵母：一种新型的具有快速高效发酵力的细小颗粒状（直径小于1mm）产品。水分含量为4～6％。它是在活性干酵母的基 础上,采用遗传工程技术获得高度耐干燥的酿酒酵母菌株，经特殊的营养配比和严格的增殖培养条件以及采用流化床干燥设备干燥而得。与活性干酵母相同,采用真 空或充惰气体保藏,货架寿命为1年以上。与活性干酵母相比,颗粒较小,发酵力高,使用时不需先水化而可直接与面粉混合加水制成面团发酵，在短时间内发酵完毕即可焙烤成食品。该产品在本世纪70年代才在市场上出现，深受消费者的欢迎。 食品酵母 不具有发酵力的繁殖能力，供人类食用的干酵母粉或颗粒状产品。它可通过回收啤酒厂的酵母泥、或为了人类营养的要求专门培养并干燥而得。美国、日本及欧洲一些国家在普通的粮食制品如面包、蛋糕、饼干和烤饼中掺入 5％左右的食用酵母粉以提高食品的营养价值。酵母自溶物可作为肉类、果酱、汤类、奶酪、面包类食品、蔬菜及调味料的添加剂；在婴儿食品、健康食品中作为食品营养强化剂。由酵母自溶浸出物制得的5′-核苷酸与味精配合可作为强化食品风味的添加剂（见核苷酸类调味料）。从酵母中提取的浓缩转化酶用作方蛋夹心巧克力的液化剂。从以乳清为原料生产的酵母中提取的乳糖酶，可用于牛奶加工以增加甜度，防止乳清浓缩液中乳糖的结晶，适应不耐乳糖症的消费者的需要。 药用酵母 制造方法和性质与食品酵母相同。由于它含有丰富的蛋白质、维生素和酶等生理活性物质，医药上将其制成酵母片如食母生片，用于治疗因不合理的饮食引起的消化不良症。体质衰弱的人服用后能起到一定程度的调整新陈代谢机能的作用。在酵母培养过程中，如添加一些特殊的元素制成含硒、铬等微量元素的酵母，对一些疾 病具有一定的疗效。如含硒酵母用于治疗克山病和大骨节病，并有一定防止细胞衰老的作用；含铬酵母可用于治疗糖尿病等。 饲料酵母 通常用假丝酵母或脆壁克鲁维酵母经培养、干燥制成。是不具有发酵力,细胞呈死亡状态的粉末状或颗粒状产品。它含有丰富的蛋白质(30～40％左右)、B 族维生素、氨基酸等物质,广泛用作动物饲料的蛋白质补充物。它能促进动物的生长发育，缩短饲养期，增加肉量和蛋量，改良肉质和提高瘦肉率，改善皮毛的光泽度，并能增强幼禽畜的抗病能力。 产品质量 面包酵母的主要质量指针是发酵力，即在一定时间、温度和一定种类的面团中发酵排出的二氧化碳量（以ml数表示）。目前世界上通用的测定方法为黑达克面团 法。美国、西欧国家和中国等采用此法。苏联采用面团发酵后增加的体积量计算酵母的发酵力。罗马尼亚采用将面团沉入水中，计算面团浮到水面所需的时间计算酵母的发酵力。由于各酵母厂采用的测定条件如温度、时间、酵母用量、面团种类不同，尚没有统一的国际标准。一般发酵力的范围为500～1200,数值越大表 明酵母的发酵力越高，产品质量越好。食品酵母和药用酵母主要以蛋白质和 B族维生素含量为标准。饲料酵母主要以蛋白质含量为分级标准。 生理 酵母营专性或兼性好氧生活，目前未知专性厌氧的酵母。在缺乏氧气时，发酵型的酵母通过将糖类转化成为二氧化碳和乙醇来获取能量。 C6H12O6 （葡萄糖） →2C2H5OH + 2CO2 在酿酒过程中，乙醇被保留下来；在烤面包或蒸馒头的过程中，二氧化碳将面团发起，而酒精则挥发。 生殖 酵母可以通过出芽进行无性生殖，也可以通过形成子囊孢子进行有性生殖。无性生殖即在环境条件适合时，从母细胞上长出一个芽，逐渐长到成熟大小后与母体分离。在营养状况不好时，一些可进行有性生殖的酵母会形成孢子，在条件适合时再萌发。一些酵母，如假丝酵母（或称念珠菌，Candida）不能进行无性繁殖。 生产方法 利用发酵工业中常用的通风流加培养法，将琼脂斜面试管内的纯种酵母经过数次逐级扩大增殖培养，再在发酵罐内增殖培养后，经过离心分离、压榨和干燥得到酵母产品。下图表示以糖蜜为原料生产面包酵母的流程。 分离 多数酵母可以分离于富含糖类的环境中，比如一些水果（葡萄、苹果、桃等）或者植物分泌物（如仙人掌的汁）。一些酵母在昆虫体内生活。 用途 最常提到的酵母酿酒酵母（也称面包酵母）(Saccharomyces cerevisiae)，自从几千年前人类就用其发酵面包和酒类，在酦酵面包和馒头的过程中面团中会放出二氧化碳。 在医药工业中，酵母及其制品用于治疗某些消化不良症，并能提高和调整人体的新陈代谢机能。因此，药用酵母的生产在酵母工业中占有重要的地位。 因酵母属于简单的单细胞真核生物，易于培养，且生长迅速，被广泛用于现代生物学研究中。如酿酒酵母作为重要的模式生物，也是遗传学和分子生物学的重要研究材料。 危害 有些酵母菌对生物或用具是有害的，例如红酵母(Rhodotorula)会生长在浴帘等潮湿的家具上；白色假丝酵母（或称白色念珠菌）(Candida albicans)会生长在阴道衬壁等湿润的人类上皮组织。 酵母菌 在畜牧业中，酵母广泛用作精饲料以增加饲料中的蛋白质含量,对提高禽畜的出肉率、产蛋率和产乳率,对肉质的改良和毛皮质量的提高均有明显的效果。 ①菌种：用于生产面包酵母的菌种为酿酒酵母。用于生产食品酵母和药用酵母的菌种有酿酒酵母和葡萄汁酵母。用于生产饲料酵母的菌种有产朊假丝酵母和脆壁克鲁维酵母，后者也可用于生产食用酵母和用于制备酵母自溶物等产品。 ②原料：主要是甜菜糖蜜（见甜菜制糖）、甘蔗糖蜜（见甘蔗制糖）和粮食原料。甜菜糖蜜含糖量高（还原糖50％左右），生产出的酵母颜色较浅。由于其含有不能被酵母利用的甜菜碱，因此酵母废水中的生物需氧量(BOD)较 高。甘蔗糖蜜的含糖量稍低于甜菜糖蜜,酵母生长时必需的生物素含量较高，灰分含量也较高。生产酵母时，如能采用80％甜菜糖蜜和20％甘蔗糖蜜，得到的酵 母无论在质量上还是数量上都比较好。但不论何种糖蜜都含有妨害酵母生长和繁殖、影响最终产品质量的杂质，必须经过处理才能用于生产。常用的处理方法有硫酸或磷酸加热处理澄清法。糖蜜稀释后，加少量酸并升温到90～100℃，在该温度下维持5～0小时,然后加石灰乳中和至糖液的pH为0左右,用 自然沉清法或机械分离法得到澄清的糖液供酵母生长和繁殖用。 玉米、小麦和土豆等也可作为生产酵母的原料。但由于酵母不能直接利用淀粉，必须用酸或酶法将淀粉水解为糖。由于淀粉水解和其它因素的影响，培养酵母的条件亦与糖蜜不同。此外，亚硫酸纸浆废液、木材水解液、乳清以及酒精废液和味精废液等都可作为生产饲料酵母的原料。苏联等国利用正烷烃和 甲醇等石油加工产品作为生产饲料酵母的原料。 为了保证酵母生长繁殖,除供应上述的碳源外,还必需添加一定量的营养盐如磷酸铵、硫酸铵、硫酸镁、氨水和尿素等作为氮源和磷源。为了使面包酵母具有高的发酵力,添加的氮源与磷源量应有一定的比例。此外,生物素、泛酸、肌醇和硫胺素等都是酵母生长和繁殖的基本要素，可根据产品的种类及所用的原料加以适量补充。 ③增殖培养:从实验室的斜面试管纯种开始,在严格的无菌条件下，经三角瓶(500～5000ml)、卡氏罐(10l)、种母罐 (500～10000l)等逐级扩大培养,使酵母细胞量成倍增加,然后将种母罐内的酵母作为种母接入发酵罐,用通风流加培养法得到酵母，称为第一代酵母。继续用这种酵母为种母进行培养得到第二代酵母。用同样方法得到第三代酵母即为商品酵母。从三角瓶培养到种母罐培养一般采用12°Be′麦芽汁为培养基， 30℃微量通风培养12～24小时。如种母罐较大，可采用部分麦芽汁和部分糖蜜为培养基，30℃通风培养12～14小时，培养结束时，用显微镜检查酵母的 生长情况，酵母细胞应大小均匀，强壮，无杂菌。一般500l种母罐内培养可得到鲜酵母约5kg（以压榨酵母计）。 商品酵母的繁殖是在发酵罐 (50～200m3)内用通风流加培养法进行。将种母罐内的酵母加入发酵罐与一定量水混合成一定浓度，在通风条件下将糖液和营养盐按比例流加，30℃培养12～18小时。培养过程中残糖量控制在10～50g/100ml,并用氢氧化钠或碳酸钠调节培养液pH为5±5范围。通风量随发酵罐类型、培养条件及酵母种类而异，一般为1:1左右,即每分钟通入与发酵培养液体积 等量的空气。培养过程中产生的泡沫用食用油或合成消泡剂消泡。培养结束时，酵母浓度一般为4～6％（干基计）。在理想条件下,酵母细胞可在5小时内成 倍增长，可将100g糖转化为7g干细胞物质。 ④分离和压榨：酵母繁殖培养阶段结束后，用离心机将酵母从发酵液内分离出，用水将酵母乳洗涤2～3次，除去发酵液内酵母代谢副产物、 杂质和杂菌等。一般最终酵母乳内含有18～20％酵母(以压榨酵母计)。如酵母乳的颜色较深，可增加水洗涤次数和水量，或添加少量的酸至洗涤水中以增加洗涤效果。正常的酵母乳为乳白色或略带米黄色。酵母乳再经板框压滤机或真空转鼓过滤机脱水。脱水后的酵母成饼状，水分含量为70～73％，加入少许食油及调 整水分后，经挤压机挤压成一定形状和重量的块状产品（如50g和500g）,用蜡纸包装成为产品，在0～4℃贮藏、销售。 ⑤干燥：将鲜酵母制成活性干酵母的干燥是技术要求很高的过程，要避免酵母在干燥过程中受热而丧失发酵力。传统的干燥方法是先将鲜酵母挤压成圆柱形(2～3mm长)后，在箱式干燥机内采用连续或间歇式干燥，热空气温度不超过40℃。此法所用设备简单，但干燥时间较长，发酵力损失较大。现采用此法生产活性干酵母的厂家已为数不多。 国际上普遍采用流化床干燥设备用于商品活性干酵母和快速活性干酵母的生产，分连续和间歇式两种。干燥过程中，酵母颗粒处于沸腾状态。干燥初期，酵母含水分较高，进入的空气温度可达100～150℃，酵母脱水速度较快；干燥后期空气温度应适当降低，使酵母温度始终维持在30～40℃ 之间，总的干燥时间约 1小时左右，随干燥机的形状、装料量、空气状况等而异。在干燥前，往鲜酵母内加入某些种类的乳化剂可以改善干醇母的再水化性能,增强酵母对热干燥的抵抗能 力,减少发酵力的损失。通常采用的乳化剂有单硬脂酸山梨糖醇酐、蔗糖酯和柠檬酸酯等，添加量为酵母干物质量的5～0％。为防止干酵母的氧化，亦可 添加少量的抗氧化剂如丁酰羟基苯甲醚等,添加量为1％。由于这些化合物的添加，使活性干酵母的贮藏稳定性大为改善。 食品酵母、药用酵母和饲料酵母的干燥较为简单。由于这些产品不要求保留酵母的发酵力，可采用离心喷雾干燥法和滚筒干燥法。
汗 ，安检
提起发酵,人们并不陌生。日常生活中鲜为人知的面包、酒精饮料、奶酪制品的生产,都是发酵应用的典型例子。我国发酵业所利用的主原料是大米和其他农产品,如以大米为原料利用酵母菌酿酒的造酒工业,以大豆为原料酿造酱油的调料工业。这些独具民族特点的传统发酵食品业 通常认为生物工程包括基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程,这4个方面互为促进、相互联系。基因工程和细胞工程是生物技术的主导领域,是发酵工程、酶工程的基础;而发酵工程和酶工程又是基因工程、细胞工程研究成果的实际应用[1]。其中发酵工程占有重要的位置,这可以从生物工程的过程看出来,只有通过发酵工程,才能使由基因工程或细胞工程获得的具有某种所需性状的目的菌株实现工业化生产,最终达到基因克隆或细胞融合,获得生产效益和经济效益。可见,发酵工程是生物技术产业化的基础。发酵工程又称为微生物工程,是指传统的发酵技术与DNA重
发酵工程的前景 2007-08-14 10:36:17 本文已公布到博客频道校园·教育分类 关于发酵工程的个人观点：1 该学科前途无量，需要发展：发酵工程作为最早从事微生物学的研究领域，在过去的3个世纪中为人类的生活、生存、社会的发展作出了重大的贡献。但这些都是过去的成就。发酵工程与现在的生物工程（基因工程）相比，是处于劣势，因为其是个老学科，在很多人看来，其没有什么大的学问，通过一些操作过程的控制和菌种的筛选难以达到基因工程那样迅捷的效果。但目前发酵工程不断在发展自己，不断整合其他学科的优点来发展自己：1 上游方面：在菌种选育方面与基因工程相结合，从源头上来发展自己的优势。但这一方面存在很大的问题，因为搞基因的人对发酵不很熟悉，使得许多基因工程菌难以发酵生产产品，而且基因工程菌发酵的乙酸问题到现在还没有解决；另一方面，基因工程领域的专家对发酵工业具有很大应用价值的菌种还没有做深入研究（我指的是国内情况），国内还没有哪个基因中心对工业微生物进行基因测序，据我知道，华中农业大学已经在农业微生物方面已经与基因中心在进行农业微生物的测序工作，而工业微生物还没有第一个吃螃蟹的人，主要是因为工业微生物这个菌种生产上不行了，换个就是了，舍不得花钱。当然哦，测序的费用也很大，需要基因工程进一步提高技术降低测序成本。2工艺方面： 在过程控制中，与微生物学、微生物生理学、计算机工程、控制工程、化工工程等学科相结合，将过程操作变数与微生物生理状态结合起来。基于微生物反应原理的培养基组成优化；基于微生物代谢特性的分阶段培养策略；基于代谢通量分析的发酵优化策略。等等策略的利用，华东理工大学的多尺度控制策略（叶勤教授等）就是将化工领域的策略运用到微生物学领域的典型范例，并取得很大的成就（华北制药等等）。3 下游方面：也是我个人认为最薄弱、最需要发展的方面。从我所知道的情况，目前我们很多产品都能通过发酵工程发酵生产出来，但我们没有办法将其从发酵液中拿出来，这是我们发酵工程最需要解决的问题。为什么会出现这样的问题呢？因为搞发酵工程的人大多是搞微生物学或者食品方向的，缺乏化学工程的学术背景，而发酵产品提取需要化工背景的人来做，但我们国家化学工程方面的人不屑于做这些事情，一方面是发酵工程方面的人搞不定产品的提取，一方面是化工背景的人不屑于做这样的事情，才导致我们国家很多发酵产品虽然能发酵出来，但不能提出出来进入市场。2 该学科在积极拓展自己的领域：最明显的例子是交叉学科的出现，如发酵工程与环境工程的交叉形成了环境生物技术，与化工交叉的生物化工，与纺织工业交叉的纺织生物工程等的等。
s·cerevisiae就是啤酒酵母，是最早就全基因测序的真核生物，对它的了解已十分清楚，也是一种生产上十分安全的菌种。另外找出的菌种也许发酵木糖很好，但也许又产生其他的有害的代谢产物，所以不能用于生产。如果找到这样一个菌种，并分离到相关基因，把它转到啤酒酵母细胞中，啤酒酵母就也具有这种代谢能力了。
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。
提起发酵,人们并不陌生。日常生活中鲜为人知的面包、酒精饮料、奶酪制品的生产,都是发酵应用的典型例子。我国发酵业所利用的主原料是大米和其他农产品,如以大米为原料利用酵母菌酿酒的造酒工业,以大豆为原料酿造酱油的调料工业。这些独具民族特点的传统发酵食品业 通常认为生物工程包括基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程,这4个方面互为促进、相互联系。基因工程和细胞工程是生物技术的主导领域,是发酵工程、酶工程的基础;而发酵工程和酶工程又是基因工程、细胞工程研究成果的实际应用[1]。其中发酵工程占有重要的位置,这可以从生物工程的过程看出来,只有通过发酵工程,才能使由基因工程或细胞工程获得的具有某种所需性状的目的菌株实现工业化生产,最终达到基因克隆或细胞融合,获得生产效益和经济效益。可见,发酵工程是生物技术产业化的基础。发酵工程又称为微生物工程,是指传统的发酵技术与DNA重
硕士博士还是本科？