发酵工程在环境保护中的应用探讨

王晓

（乳山市知识产权事业发展中心，山东乳山264500）

1 引言

在大自然中有许多微生物种群，这些微生物种群在生物圈的循环中发挥着分解者的重要作用。在发酵的作用下，微生物可以进行物质的降解，进行能量转化，随着人们对微生物发酵研究力度的加大，微生物在发酵过程中产生的物质经过处理和净化，不仅能提升发酵工程的整体效益，还能实现废物资源的有效转化，降低工程运行成本，起到保护环境、提高生活质量的作用。

2 发酵工程概念

微生物在分解有机物的过程中，会产生乙醇、二氧化碳或者乳酸，即发酵过程。发酵离不开微生物酶，微生物酶能够给微生物提供细胞生命需要的各种物质和能量。而在工业领域提到的发酵指的是所有依赖于生物的生命活动来进行的工业生产过程[1]。

发酵工程，指的是利用一定的技术和方法，在生物活性离体酶的功能作用下，生产出生物产品，也可以利用微生物对工业生产的某些环节进行控制。通常情况下，人们熟悉的发酵工程中利用酵母菌制造的产品有酒精、啤酒，由乳酸菌发酵生产的有酸奶；利用真菌进行生产的包括青霉素等产品。随着当前技术的不断发展，发酵技术也有了很大的提高，人们已经开始能够改造和控制微生物。可以说，发酵工程在现代生物技术中占有重要的地位，有着广阔的发展前景，在各行各业都得到了广泛的应用，如胰岛素、生长激素等都是利用微生物发酵制造的药品。

3 发酵原理及特点

3.1 发酵原理

发酵的原理是在培养基中对单一菌种进行培养，在优良菌种开始发酵过程中，需要对一些有杂质的菌进行防治，这是十分重要的环节。优良菌种是发酵能否创造良好效益的根本条件，因此，要选择合理的培养菌种的方法，才能使菌种的性能稳定。此外，防治杂菌的工作更不能忽视，除了要对设备进行必要的过滤和消毒，还要在选择在无菌条件下开展，整个发酵过程中要始终贯穿无菌的概念和操作[2]。

3.2 发酵的特点

发酵主要以可再生资源为原料，具有反应条件温和、发酵原料广泛、发酵专一性强等特点，能通过化学方法生产性能优异的产品，且投资较少。

3.2.1发酵条件温和

一般来说，发酵过程中，微生物在酶的影响下进行化学反应，但是其发生的条件基本是常温常压，发酵条件比较温和，在整个发酵过程中，容易控制各个要素条件。

3.2.2 发酵原料广泛

发酵来源十分广泛，农副产品、淀粉以及糖蜜等都是发酵经常用的原料，其中，还有很多自然环境中的一些废弃资源。发酵过程中，可以利用废物、废水中的一些有机物对污染物进行降解和转化，从而实现保护环境的目的，实现废物资源的转化。

3.2.3 发酵专一、高效性

生物体在发酵过程中，通过微生物酶自我调节完成发酵。微生物酶具有较强的专一性和遗传特性，能生成单一的发酶代谢产物。同时，微生物优良菌种是发酵能够产生良好效益的根本。通过菌种的科学筛选和微生物诱变，可以得到优良菌株，能够使生产设备得到运用，从而产出一些按常规手段难以制造的产品，这也正是发酵高效性特点的体现。

随着当前人们对生物技术研究的重视，在科技力量的推动下，发酵工程不仅能在微生物方面得到应用，还能通过动植物细胞和酶进行工程菌的构建，从而发生菌反应。菌反应的设备也脱离了过去传统的发酵装置，可以运用多样化的生物反应来开展，具有连续性、自动化的特点，在发酵水平核技术上都有了一定的创新和提高。

4 发酵工程在环境保护中的应用

当前，在环境保护工作中已经有许多微生物发酵技术得到了广泛的应用，为各行发展发挥了诸多效益的同时，平衡了生态环境。

4.1 亚硫酸盐纸浆废液乙醇发酵

环境保护中，关于发酵工程应用较具有代表性的是亚硫酸盐纸浆废液乙醇发酵。在科技手段的推动下，亚硫酸盐纸浆废液乙醇发酵也在环境保护中发挥了应有的作用。亚硫酸盐纸浆废液中糖类的数量较多，经过处理后，在发酵设备中加入絮状酵母，引入空气后，进行搅拌，可以促使乙醇发酵[3]。

4.2 酵母循环系统的应用

在发酵工程应用领域中，酵母循环系统也在环境保护工作中实现了良好的应用。酵母循环系统是通过对酵母进行新式食品废水处理后，可以对废水进行处理，并且能够回收大量的酵母菌体，通过回收，不仅改善了过去由一些活性污泥方法产生的污泥，而且和细菌活性污泥系统相比，性能更具有优势。据统计，酵母废水处理系统可以实现10～15kg/m3BOD的日处理能力。在常压的状态下，酵母污泥能够不添加任何药剂进行脱水，因此，酵母循环系统是细菌活性污泥系统日处理能力的 5～7倍。

4.3 废纤维素的资源化

在生物领域，产生废物最多的是纤维素。在目前废纤维素处理中，通过利用绿色木酶制造纤维素酶制剂，极大地提高了酶活力，同时，进一步改善了废纤维素的化工工艺，创新了纤维素酶解糖化工工艺在单细胞蛋白生产技术的革新。自20世纪80年代，国际上开始利用纤维素原料进行水解液生产的SCP已经到了5×105t，因此，当前通过纤维素进行乙醇生产，被公认为是减少能源污染和保护环境的有效办法。

4.4 有机固体废物的快速堆肥

整体来看，我国每年有大量的废弃物产生，直接带来了巨大的经济损失，其中，有很多具有利用价值的物质构成，生物中的各种有机物就在其中。通过运用微生物进行发酵，对自然环境中废弃物进行资源化的处理和转化，不仅能有效降解废弃物，还能进一步创造其新的价值。传统的静态发酵堆肥方法也是将一些废物的有机物进行发酵，从而制造成有机肥，将固体废弃物进行无害化处理。经过处理的有机废物不仅能成为优质废料改良土壤，还节省了大量的投资。

5 结语

综上所述，在新的发展时期，发酵工程的技术以及应用方式得到了极大的创新，在全球范围内得到了极大的重视。随着领域技术的不断改革，发酵工程迎来了崭新的发展机遇。随着社会发展的加快，发酵工程在环境保护中应用得越来越广泛，全球范围内也对环境保护给予了足够的重视，同时，给发酵工程和技术在环保工作中应用带来了更为广阔的发展前景。但是，应认识到，我国生物发酵工程的发展还处于初级阶段，需要全社会及相关部门给予重视，只有不断加强对微生物发酵工程技术研究，才能在当前环境保护工作中更好地推动发酵工程科技，从而为生态环境的改善起到极大的促进作用。