发酵工程在各领域的应用及发展趋势展望

张皓颖

摘要：发酵工程技术是一门新兴技术，通过微生物和活性酶来为人们提供生物产品，已经广泛应用到诸多领域。本文对发酵工业在食品工业、农业生产、污染整治和药物生产等领域的应用进行深入探讨，并对发展前景进行展望，可供相关人员参考。

关键词：发酵工程; 工业应用;展望

1引言

发酵工程历史较为久远，现代发酵工程技术以生物学为基本理论，通过对微生物功能进行改良，可以用于农业生产和生产优质产品， 包括对有益微生物的选择，有益营养条件的确定等方面。进入到新世纪以来，人们通过对发酵工程技术的优化，已经将该工程技术应用到更多的领域，致力追求更高的效率、更环保的工艺、更好的控制性能，用着更好的应用和发展前景。

2发酵工程在各领域的应用

2.1 食品工业

在传统食品发酵方面，我国很多食品工艺都是人们结合区域自然条件，再加上掌握的常识与知识，不断进行创新产生的，但随着工业化步伐的加快，传统的食品工业技术必须进行改良。采用先进的生物学理论，探索传统食品发酵工艺途径，对发酵菌种进行纯化处理，这样可以更好地提高食品口味，食品的生产效率也会得到提升，也易于对发酵过程进行控制，保证食品安全。

例如，酒精与醋酸都采用相同的工艺，酒精发酵化学反应式为：

生物体糖酵解每个步骤都有不同类型的酶进行催化，微生物参与酒精发酵是由于分泌酶来实现，是当代酿酒工艺技术的理论基础。酒精酿制工艺改良主要体现在如下几方面：1）采用基因工程、细胞工程等技术，挑选出更适合酒精生产的酵母菌;2）研制发酵罐等设备，添加过程营养限制因子等工艺改进技术;3）改进纯化工艺和生产途径。

在食品添加剂方面，采用化学方法来制备的添加剂，人们长期摄入化学添加剂会对身体产生伤害，植物中提取食品添加剂，虽可以保证食品的安全，可生产成本过高，也不便于规模化生产，发酵工程可以用于食品添加剂的规模化制备。例如，在制备味精时，采用超亚适量转晶等电离交方法，可以解决传统工艺技术存在的弊端。在功能性食品开发方面，发酵工程生产的营养食品，可以用于特定人群的身体机能调整，但不可以用于疾病治疗，例如，通过对酵母菌等菌种的分离，可以制备具有甜味的糖醇。

2.2 农业生产

采用农作物生产形成的废弃物来制备食用菌，比如，秸秆中存在多种蛋白质，是很好的食用菌培养的基质，可以在适宜的环境下培养食用菌产品，为餐桌中提供更多的健康、营养食品。也可以采用菌糠来制造有机肥料，在纤维素酶的影响下，菌丝体可将秸秆纤维素降解为葡萄糖等小分子物质，还会形成有机质、矿物质等，氮、磷、钾等元素可以用于有机肥制备。堆肥中采用高温纤维素工艺技术，在45天后PH值、有机质含量、总养份等都可以满足有机肥要求。菌糠中的营养物质比较丰富，通过生物降解可以提升有机肥中的粗蛋白、粗脂肪量。

2.3 污染整治

在处理氮氧化物方面，天然气、煤炭等燃烧会产生氮氧化物，采用硝化细菌等微生物可以将氮氧化物中氮元素还原为无毒的氮气。将二氧化氮气体进行处理时，需将气体溶解在水中生成酸根离子，利用微生物进行还原。废气中一氧化氮可以被微生物吸附而产生反应，从而转变为氮气。在烟气脱硫方面，由于烟气中存在二氧化硫，在采用物理或化学手段进行处理后会转变成硫酸，通过微生物的影响可以加快转化效率，亚铁离子可作为微生物营养物质，加快亚铁离子、三阶铁离子的相互转化。在工程除臭方面，微生物可先将部分臭氧转变为液体，不被水溶解的气体可以被微生物吸引，通过酶的作用分解为小分子物质，然后通过渗透至微生物细胞后通过多种酶进行分解，可以为微生物生存提供营养和能量。

2.4 药物生产

采用基因工程、细胞工程来对微生物进行改良，使其在新陈代谢中分泌出满足药物制备的物质，多用于制造维生素、激素、抗生素等，微生物制药的副作用小，可以用于针对性的治疗。特别用于中医药物的制备，微生物可以更好地保持中药活性成分，药用成分更为全面，有利于发挥出中药优势。同时，微生物制药还可用于制备工艺改进、产品质量跟进等方面的研究。

2.5 其他方面

发酵工程在造纸业应用方面，可利用生物制浆技术，借助于可以降解木质素的微生物，例如，漆化酶、土质素过氧化酶等，对植物纤维材料中木质素进行降解。木质素不可用作微生素碳膜，还需要对纤维素进行分解来得到能量，这就要求选择具有纤维素活性的菌株。在应用到植物保护方面，可以采用微生物来生产激素、抗生素等农药，对植物病虫害进行治理，具有生产成本低、安全性高等特点，例如，可以利用苏云金芽孢杆菌、阿维菌素等来生产杀虫剂，可以避免食品受到污染，对生产有机食品提供新思路 。

3 前景与展望

发酵工程作为生命科学领域的重要分支，已经不局限于农产品等领域，在食品工业、环境保护、医疗健康等方面发挥着重要作用，充分发挥出发展潜能。加强对发酵工程理论的研究，开发出更多的發酵工程技术，可以为人们提供更多的帮助。将来的发酵工程会走产业化、精细化道路，注重安全性、环保性和高效性，需要加强对功能菌的选育工作，注重理论积累与应用实践，将技术转化为产品，注重技术与经济效益间的均衡。

参考文献：

[1]郭祥. 生物质厌氧发酵耦合热解气化试验研究与机理分析[D].天津大学，2019.

[2]江帆. 沼气发酵微生物群落结构的研究及宏基因集的构建[D].中国农业科学院，2018.

[3]张晓先. 黑龙江省农作物秸秆资源化工程发展方略研究[D].哈尔滨工业大学，2016.