第一章 现代发酵工程和生物技术 1
发 酵 制 品 学
第一章 现代发酵工程和生物技术 2
第一章 现代发酵工程和生物技术
§ 1 发酵和发酵工业的涵义
§ 2 现代发酵工程与现代生物技术
§ 3 发酵工业的发展概况
第一章 现代发酵工程和生物技术 3
§ 1 发酵和发酵工业的涵义
一、发酵的概念
发酵,fermentation; ferver（拉丁语）
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q
酵母菌
巴斯德的观点,发酵是酵母在无氧状态下的呼吸过程，是
生物获得能量的一种形式。 ——酒精发酵
第一章 现代发酵工程和生物技术 4
生物化学的观点,——巴斯德观点的延伸
⑴ 在厌氧条件下, 还原型 NADH被氧化, 是与有机物被还
原相偶联, 结果产生分解代谢途径中的中间产物, 或某些
分支代谢途径产物 。
? 葡萄糖经 EMP途径生成丙酮酸后, 在无氧状态下继续
降解, NADH2在不同微生物, 不同环境下, 将氢交给
不同的有机物, 形成各种不同的代谢产物 。
（ 举例如下 ）
第一章 现代发酵工程和生物技术 5
? 乙醇、乙酸、丙酮发酵代谢途径（例 1）
ATP生成
第一章 现代发酵工程和生物技术 6
? 由葡萄糖的同型乳酸发酵（例 2）
乳酸脱氢酶
ATP生成
第一章 现代发酵工程和生物技术 7
⑵ 在供氧条件下, NADH被氧化，是通过细胞色素系统进行
电子转移来实现，通入的氧是作为末端电子的受体。
生物化学的观点,——巴斯德观点的延伸
第一章 现代发酵工程和生物技术 8
?生物氧化（有氧代谢）的基本途径
ATP生成
第一章 现代发酵工程和生物技术 9
?,有氧呼吸和厌氧发酵均是生物为获得能量
所进行的氧化还原反应。”
?,发酵是利用培养微生物（或其他生物细
胞
——动、植物细胞）来获得产物的有氧或厌
氧的任何过程。”
结论,
第一章 现代发酵工程和生物技术 10
二、发酵工业的范畴
?,利用生物 （ 主要是微生物, 还有动, 植物 ）
的生命活动产生的酶, 对有机的或无机的原料
进行酶加工 （ 即生物化学反应过程 ）, 获得目
的产品的工业 。,
包括 ——
第一章 现代发酵工程和生物技术 11
第一章 现代发酵工程和生物技术 12
?传统的发酵工业 ——酒类, 酱, 醋, 腐乳等
（ 食品发酵工业, Food fermentation）
?近代发酵工业 ——如酒精, 乳酸, 丙酮 -丁醇工业
?新兴的发酵工业 ——如抗生素, 有机酸, 氨基酸,
酶制剂, 核苷酸, 生理活性
物质, 单细胞蛋白等工业
（ 非食品发酵工业, non- Food fermentation ）
?发酵工业的分类,
第一章 现代发酵工程和生物技术 13
? 酿造工业（ brewing industry）
由复杂成分构成的，并具有 较高风味 要求的发酵食
品的生产。
? 发酵工业（ fermentation industry）
经过纯种培养，提炼精制，获得成分单纯,无风味
要求的生产。
?也可以这样分类,
第一章 现代发酵工程和生物技术 14
? 现代发酵工业, 就是将传统发酵技术
同现代生物技术 （ DNA重组, 细胞融
合等基因工程技术 ） 相结合, 并运用
现代化学工程技术, 进行工业化生产
的一个大工业体系 。
在这一个大的工业体系里，包含有许多独立的工业体系 ——
第一章 现代发酵工程和生物技术 15
? 按产物分类的特点,
A,微生物菌体的发酵
? 面包工业的酵母发酵
? 人类或动物食品的微生物菌体蛋白
? 大型食用 -药用真菌发酵（香菇菌、冬虫夏草菌,
蜜环菌、灵芝菌、茯苓菌等）
? 用于农业的生物防治剂（苏云金杆菌、蜡样芽
胞杆菌、白僵菌、绿僵菌等） （ 85种之多）
第一章 现代发酵工程和生物技术 16
野生 食用菌 驯化, 诱变育种, 杂交育种, 原生质体融合技术
育种及食用菌, 种, 的鉴定方法方面研究进展
从根本上讲, 现代人类社会栽培的许多食用菌最初都是从野生
种驯化而来 。 中国食用菌资源特别丰富, 据报道已有 858种,
隶属于 48科, 136属 。 其中人工栽培或已试验栽培的 86种, 占
食用菌总数的 10%。 其余 90％ 左右食用菌处于野生状态 。 其中
可以进行人工驯化, 并具有很好食用, 药用价值的食用菌种类
很多, 如口蘑, 松口蘑, 羊肚菌, 巴西蘑菇, 大肥菇, 鲍鱼菇,
美味牛肝菌, 大杯伞, 鸡腿菇, 杨树菇等等 。
举例 — 食用菌
第一章 现代发酵工程和生物技术 17
?苏云金杆菌 是一种革兰氏阳性芽孢杆菌, 在形成芽孢的过
程中产生 伴孢晶体 。
?苏云金杆菌是一种常用的生物杀虫剂, 对某些鳞翅目昆虫
有毒杀作用 。 敏感昆虫取食伴孢晶体后, 在幼虫中肠高 pH值
条件下溶解成原毒素, 并被蛋白酶水解成活化毒素 。
?苏云金杆菌作为一种对人类和有益生物安全, 不污染环境
的微生物杀虫剂得到广泛应用 。
?我国 80年代以来, 苏云金杆菌商品化稳定发展, 成为主要
的微生物杀虫农药 。
举例 — 生物农药
第一章 现代发酵工程和生物技术 18
B,微生物酶发酵
? 我国的主要酶制剂,α-淀粉酶
蛋白酶
糖化酶
? 医药工业：门冬酰胺酶
青霉素酰化酶
胆固醇氧化酶
葡萄糖氧化酶
? 其他：氨基酰化酶
第一章 现代发酵工程和生物技术 19
门冬酰胺酶 Asparaginase
（ L-门冬酰胺酶）
主要成分,门冬酰胺酶 。
药理作用,本品是一种对肿瘤细胞具有选择性抑制作用
的药物, 能使血清中的门冬酰胺水解, 使肿瘤细胞缺乏门冬
酰胺, 从而起到抑制生长的作用 。 此药在实验动物中对实体
瘤和白血病均有效, 且与常用的巯嘌呤, 甲氨蝶呤, 长春新
碱, 阿糖胞苷等无交叉耐药现象 。
适应证,对 急性淋巴细胞白血病 的疗效最好 。 对急性粒
细胞型白血病, 急性单核细胞白血病, 恶性淋巴瘤也有一定
疗效 。
举例
第一章 现代发酵工程和生物技术 20
C,微生物代谢产物发酵
? 初级代谢产物：氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸,
类脂、糖类等
产生菌,非常广泛
? 次级代谢产物：抗生素、生物碱、细菌毒素、植
物生长因子等
产生菌,丝状放线菌、丝状真菌、产孢子
的细菌
第一章 现代发酵工程和生物技术 21
微生物产物的类型
第一章 现代发酵工程和生物技术 22
D,微生物转化发酵
? 利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成
结构相关的、更有经济价值的产物的生化反应。
? 特异性强：包括反应特异性、结构位置特异性,
立体特异性
如：乙醇 乙酸；
异丙醇 丙醇；
L-酪氨酸 L-多巴； （一种生长激素）
L-山梨醇 L-山梨糖 2-酮基 -L-古龙酸
第一章 现代发酵工程和生物技术 23
?L-酪氨酸属于非必需氨基酸。
?酪氨酸是身体组成的蛋白质相当重要的成分 。 是正肾上腺素及肾
上腺素 (这两者都是攸关心情压力的荷尔蒙 )的前趋物质, 酪氨酸就
能解除因环境, 心理及身体的压力 。 酪氨酸与神经元的传递有重要
的关系 。 能产生出神经传导素, 如左旋多巴, 多巴氨, 正肾上腺素,
及肾上腺素 。
?L-酪氨酸常被用来治疗忧郁症, 甲状腺机能降低, 也有助于细胞
长久保持年轻化, 提高身体的免疫力 。 它能帮助黑色素 (皮肤和头
发的色素 )的制造及协助肾上腺, 甲状腺与脑下腺的功能 。
?许多乳制品、肉、鱼、小麦、燕麦及包含酪氨酸的蛋白质食物中。
举例
第一章 现代发酵工程和生物技术 24
?传统生产维生素 C的方法是 1933年德国人发明的的, 莱氏化学
法,, 它需要经过五道工序 （ 一步发酵, 酮化, 氧化, 转化和精
制 ）, 连续操作有困难, 生产中不仅伴有大量有毒气体和, 三废,
的产出, 而且对生产环境有严格的防火防爆安全要求 。
?二步发酵法生产维生素 C,以生物氧化代替化学氧化的全新工艺
路线：以第一步发酵所得的 L－山梨糖为原料, 一株氧化葡萄糖
酸杆菌 （, 小菌, ） 和一株假单胞杆菌 （, 大菌, ）, 大小两种
菌自然组合的 混合菌株 再进行第二步发酵生成 （ -） 2-酮基 -L-古龙
酸, 再进行转化精制得到维生素 C。
?4大优势,1） 以生物氧化代替化学氧化, 省掉了酮化反应； 2）
节约了大量易燃, 易爆, 有毒的化工原料, 大大减少了, 三废,
处理, 改善了劳动条件, 利于安全生产； 3） 减少工业用粮, 生产
工序和生产设备, 缩短了生产周期, 降低了原料成本； 4） 与国外
二步发酵法比较, 其发酵规模和产酸量均居领先地位 。
举例
第一章 现代发酵工程和生物技术 25
E,生物技术的生物细胞发酵
? DNA重组的工程菌
（ DNA重组技术能够打破物种间的屏障, 使不同作
物品种实现杂交, 并可在短期内培育出新品种 。 例
如, 苏云金杆菌所分泌的毒蛋白基因转基因植物,
和能有效地毒杀棉蛉虫转基因棉花 ）
? 细胞融合所得的杂交细胞
第一章 现代发酵工程和生物技术 26
§ 2 现代发酵工程与现代生物技术
1,发酵工程（技术）产品生产流程
微生物菌种 初级培养 次级培养 初级发酵 产品发酵
发酵产品
的收获 分离
菌体细胞 破碎 胞内产物 提纯
发酵液 提取产物 纯化精制
精制培养基 生产培养基
第一章 现代发酵工程和生物技术 27
菌种（或生物细胞） 孢子制备 种子制备 发 酵
发酵液处理 提取、精制 成品包装
典型发酵过程示意图
O2
O2
第一章 现代发酵工程和生物技术 28
? 生产原料的预处理 —— 发酵工程的上游工程技术
? 生物催化剂的制备
中游工程技术
? 生物反应器及最佳反应条件选择
? 目的产物的分离和纯化（精制） —— 下游工程技术
包括的生产环节,
第一章 现代发酵工程和生物技术 29
?发酵工程技术主要包括提供高性能生产菌种的菌种技术,
实现低成本大规模生产产品的发酵技术和最终获得合格产
品的分离提取技术 。
?发酵工程是化学工程与生物技术相结合的产物, 是生物技
术的重要分支, 是生物加工与生物制造实现产业化的核心
技术 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 30
生物学
生物
化学
生物
技术
化学
工程
化 学 工程学
生物
工程
? Moo-Young的观点
第一章 现代发酵工程和生物技术 31
2,专家组合
? 微生物学专家（以及分子生物学专家）
? 工程技术专家（以及生化技术专家）
现代发酵工程较之传统的发酵工程的显著区别,
—— 产物更定向
—— 生产效率更高
—— 生产更清洁
即, 技术更密集, 要求更高 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 32
3,DNA重组、细胞融合、基因克隆是现代
生物技术的核心
? 在 21世纪，我国将优先发展重点投入六大高
技术,
? 生物技术
? 信息技术
? 新材料技术
? 新能源技术
? 海洋技术
? 空间技术
第一章 现代发酵工程和生物技术 33
1982年国际经济合作及发展组织提出的定义,
“生物技术是应用自然科学及工程学原理，依靠微
生物、动物、植物体作为反应器，将物料进行加
工，以提供产品来为社会服务的技术。”
第一章 现代发酵工程和生物技术 34
§ 3 发酵工业的发展概况
1,过去
? 天然发酵阶段 （ 3000多年的历史）
? 纯培养技术建立 （巴斯德,柯赫、布赫纳 ）
? 通气搅拌发酵技术的建立 （ 弗莱明 ——青霉素 ）
? 人工代谢控制发酵技术 （谷氨酸发酵 ——分子水平控制）
? 基因工程阶段 （ 20世纪 70年代以后）
第一章 现代发酵工程和生物技术 35
第一章 现代发酵工程和生物技术 36
1965年 9月 17日, 人工合成胰岛素 在中国首次发现 。 这也是世
界上第一个蛋白质的全合成 。 这是我国科技人员在奋力攀登
世界科学高峰, 为祖国在基础研究方面争得的一项世界冠军 。
这一成果促进了生命科学的发展, 开辟了人工合成蛋白质的
时代 。
我国生物技术的两个伟大事件
第一章 现代发酵工程和生物技术 37
第一章 现代发酵工程和生物技术 38
中国工程院院士袁隆平, 从 60年代开始致力于杂交水稻的研究,
经过 12年的努力, 成功培育出了, 三系杂交稻, 。 1976至 1987年
间, 他培育的杂交水稻种植面积累计达到 11亿亩, 增产稻谷 1000
亿公斤 。 1979年, 杂交水稻作为我国第一个农业技术专利转让美
国 。 以后, 他又研制出一批比现有三系杂交水稻增产 5％ — 10％
的两系品种间杂交组合 。
如今, 我国大江南北的农田普遍种上了袁隆平研制的杂交水稻 。
杂交水稻的大面积推广应用, 为我国粮食增产发挥了重要作用 。
袁隆平
我国生物技术的两个伟大事件
第一章 现代发酵工程和生物技术 39
2,现在
? 发酵装备愈来愈大型化、自控化
? 医药生物技术取得了一系列突破性进展
? 农业生物技术取得了明显进展
? 动物基因工程
? 经营现代生物技术产品的公司竞争激烈
? 国内传统发酵工业生产技术水平有缓慢的进步
第一章 现代发酵工程和生物技术 40
在医药方面
第一章 现代发酵工程和生物技术 41
第一章 现代发酵工程和生物技术 42
?我国已经批准 12种基因工程药物和疫苗上市 。 其中, 干扰素
有 5类, 包括 rhuIFNα1b(外用 ),rhuIFNα2a,rhuIFNα2b和
rhuIFNγ；人白细胞介素 -2(rhuIL-2)有两类；以及粒细胞集落刺
激因子 (rhuG-CSF),粒细胞巨噬细胞集落刺激因子 (rhuGM-
CSF),链激酶 (rsk),红细胞生成素 (rhuEPO)和碱性成纤维细胞
生长因子 (bFGF,外用 )。
?已经批准进入临床的有 rhuHGH,rhuI,rhuEGF,rhuIL-3、
Ser125IL-2,Ala125IL-2和 rSAK等
?正在进行临床前研究的有 rhuTPO, rhuIL-6, rhuIL-12、
rhuIL-15,TNF衍生物, IGF,人血清白蛋白和肝细胞生长因子
等 。 另外, 生长抑素基因工程疫苗已被农业部批准进行中间试
验 （ 南京农业大学 ） 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 43
正大天晴南京研发中心
第一章 现代发酵工程和生物技术 44
20L生物反应器 IMG
第一章 现代发酵工程和生物技术 45
第一章 现代发酵工程和生物技术 46
正大天晴南京研发中心
第一章 现代发酵工程和生物技术 47
在农业方面
第一章 现代发酵工程和生物技术 48
第一章 现代发酵工程和生物技术 49
我国发酵工业产量、产值增长显著
我国的味精、柠檬酸、酶制剂、酵母、淀粉糖等新型
发酵工业，大多数是 70年 代以后才逐步发展起来的。
味精, 1978年产量为 2.18万吨,1997为 63.1万吨。产量
增长 28倍,产值增长 79.52亿元 。
柠檬酸, 1978年产量 0.35万吨,1996年为 18.25万吨，
产量增长 51倍,产值增加 11.13亿元 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 50
我国发酵工业产量、产值增长显著（续）
酶制剂, 1978年产量为 0.45万吨,1997年为 18.4万吨，
产量增长 39倍，产值增加 3.5亿元 。
酵母, 1978年产量 0.6万吨,1997年为 6.47万吨，产量
增长 9倍，产值增加 3.08亿元 。
淀粉糖, 1978年产量大约 5万吨,1997年为 45万吨，产
量增长 8倍,产值增加 13亿元 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 51
20 世纪 90 年代末, 我国发酵工业发展迅猛
1998年总产值达到 122亿元, 为 1990年 42.4亿元的 2.8倍,
平均增长 22％, 占全国 1998年 食品工业总产值 5900亿元
的 2％, 成为食品工 业中发展速度较快的新的增长点 。
味精, 酵母, 柠檬酸 及盐等 已成为重要的出口产品,
这三类产品出口 16.6万吨, 创汇 15716万美元, 其中 柠檬
酸及盐创汇约 13521万美 元, 成为我国食品行业中新兴的
创汇超亿美元的单项产品 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 52
20世纪 90年代末, 我国发酵工业发展迅猛 （ 续 ）
白酒 和 酒精 生产采用 酶制剂 和酿酒用 活性干酵母, 提高
了出酒率, 年可 节约粮食 20多万吨 。
据中国调味品协会会长卫祥云在大连首届中国 调味品,
副食品交易会上介绍：我国 调味品 生产与市场处于空前的繁
荣和发展时期, 总产量已超过 1000万吨, 每年的 销售额高达
300多亿元 。 调味品产业, 小产品, 大市场, 的格局正在
形成, 发展前景非常广阔 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 53
生物食品酿造业 生物食品添家剂及配料业 生物健康食品业
中国, 生物食品, 产业总规模（ 2004年）,2810亿元
生物食品酿造业
1580亿 (4300万吨 ),56%
生物健康食品业
670亿 (1000万吨 ),24%
生物食品添加剂及配料业
560亿 (1000万吨 ),20%
中国生物食品产业规模
第一章 现代发酵工程和生物技术 54
酿造食品业 产业规模
中国生物酿造食品业总规模（ 2004年）,1580亿元
啤酒业 白酒业 葡萄酒业 黄酒业 果露酒业 酱油业 食醋业 其他
啤酒
624亿
白酒
613亿
葡萄酒 74亿
黄酒 38亿
果露酒 32亿
酱油
160亿
食醋
30亿 其他 20亿
第一章 现代发酵工程和生物技术 55
食品配料业 产业规模
中国生物食品添加剂及配料业总规模（ 2004年）,560亿元
生物酸度调节剂 酶制剂 生物增味剂 生物防腐剂
生物甜味剂 生物营养强化剂 生物着色剂 生物增稠剂
生物水解糖配料 生物功能性配料 酒精 其他
生物酸度调
节剂
40亿
生物甜味剂 20亿
生物增味剂
190亿
生物防腐剂 3亿 生物增稠剂 8亿
生物着色剂 6亿
酶制剂 13亿
酒精
100亿
生物营养
强化剂 55亿
生物水解糖配料
100亿
生物功能配料 25亿
第一章 现代发酵工程和生物技术 56
健康食品业 产业规模
中国生物健康食品业总规模（ 2004年）,670亿元
食用菌业 乳酸菌饮料业 微藻产品 泡菜产品 保健食品 其他
生物保健食品 150亿
食用菌业 400亿
其他
20亿
泡菜业 50亿
微藻产品 15亿
乳酸菌饮料业
35亿
第一章 现代发酵工程和生物技术 57
中国发酵工业协会
味精分会
柠檬酸分会
酶制剂分会
酵母分会
淀粉糖分会
发酵甘油专业委员会
特种功能发酵制品专业委员会
第一章 现代发酵工程和生物技术 58
名称 业务范围
味精 各种规格 （ 99％, 95％, 90％, 80％ ） 味精, 强力味精,赖氨酸, 天门冬氨酸等氨基酸
柠檬酸 柠檬酸 （ 一水, 无水 ） 及其盐类, L－苹果酸, 乳酸,酒石酸, 衣康酸, 草酸等有机酸
酶制剂
淀粉酶 （ 耐高温淀粉酶, 普通淀粉酶 ）, 糖化酶, 蛋白
酶 （ 碱性, 中性, 酸性 ）, 异淀粉酶, 异构酶, β －葡
聚糖酶 。 果胶酶, 脂肪酶, 纤维素酶等
酵母
高活性干酵母 （ 面包用, 酒精用, 白酒用 ） 系列产品,
药用酵母, 富硒酵母, 含锌酵母, 富铁酵母, 饲料酵母
等单细胞蛋白
淀粉及淀粉糖
玉米淀粉, 薯类淀粉, 玉米蛋白粉, 玉米油, 蛋白饲料,
各种 DE值葡萄糖浆, 麦芽糖, 麦芽糊精, 果葡糖浆, 木
糖醇, 山梨醇, 麦芽糖醇及各种用途的变性淀粉, 高吸
水淀粉, 粘结剂
发酵甘油以及特种功能的发酵制品,如香菇多糖, 灵芝多糖, 冬虫夏
草, 红曲色素, 低聚异麦芽糖等
第一章 现代发酵工程和生物技术 59
? 产业规模高速成长，多种重点生物产品的生产规模已居世界第
一，已成为全球生物食品的重要生产国、出口国和消费国，在
国际市场上的影响力举足轻重。
? 产业结构调整初步完成，产业集聚度显著增加，已形成多个龙
头生物企业、知名品牌、上市公司，部分生物技术企业的单品
种规模已超过或接近该领域的世界级垄断寡头企业。
? 产业重点生物产品的技术进步成果显著，产业整体技术装备水
平大幅提高，部分生物制造工艺技术水平已达国际领先，重点
生物产品的生产工艺已形成突出的中国特色，具有自主知识产
权。
中国生物食品产业 20世纪 50年代开始起步，经过几十年的发展，
产业体系已初步建立，产业重点产品已具有了很强的国际竞争力，
产业发展的优势和地位突出。 具体表现在,
第一章 现代发酵工程和生物技术 60
? 我国已建立起了较完整的生物食品企业行业管理和服务体
系，行业组织和相关院所曾在产业的技术进步和升级过程
中发挥了重要作用。
? 中国生物食品产业多以农产品为原料进行生物转化，是农
产品深加工的重要产业，一些重点生物企业已发展成为我
国农副产品加工的龙头骨干企业。
? 中国生物食品产业具有突出的对其他关联产业的促进和带
动作用，其产业战略地位和社会的贡献十分突出。
第一章 现代发酵工程和生物技术 61
? 发展食品产业是我国社会经济发展的战略举措
? 提高我国人民的生活质量
? 保障国民饮食安全
? 促进农副产品深加工
? 增加农民收入
? 带动其他关联产业发展
? 解决城乡人口就业
? 中华饮食文化
? 其他
国务院总理温家宝强调指出：, 发
展食品工业是中国经济社会发展的
一大战略, 要把食品工业发展成为
大产业, 。 （ 2002年, 在中国国
际农副产品深加工及食品工业发展
研讨会上讲话 ）
原国家主席江泽民强调指出：, 努
力发展食品工业, 满足人民生活需
要, 。 （ 1991年, 江泽民同志为
我国食品工业十年新成就展题词 ）
3,未来和挑战
第一章 现代发酵工程和生物技术 62
我国食品工业虽然总体落后，但发展潜力巨大
? 我国食品工业总产值与农业总产值之比为 0.3～ 0.4:1,而发
达国家为 2～ 3:1,差距极大 ；
? 我国加工食品占食品消费总量的 38%,而发达国家为 80%，
明显落后 ；
? 我国食品工业总量不足世界食品工业总量的 5%,潜力巨大 ；
? 我国食品工业在研发水平, 加工技术, 生产装备, 环境治理,
产品标准, 质量控制和食品安全等方面与发达国家相比均有
很大差距, 产业升级的后发优势明显 ；
? 我国世界人口第一, 拥有全球最大的食品消费人群, 市场发
展空间硕大 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 63
? 生物食品产业是食品工业的高技术产业,
是典型的生物技术产业, 是我国生物技术
应用领域中对社会经济贡献最大的产业 。
? 通过食品工业的生物技术改造, 加强 生物
食品产业 共性, 关键性及前瞻性技术研究
开发, 建立我国生物食品产业创新体系,
对提高我国食品工业的国际竞争力和确保
产业的可持续发展具有重大现实和历史意
义 。
党的十六大报告
指出：, 走新型
工业化道路, 。
我们应当注意, 生物
技术在食品产业, 走
新型工业化道路, 方
面作用突出 。
生物食品产业是 具有
明确生物技术内涵的
食品产业 。
技术进步是我国食品工业实现产业升级的重要保证
第一章 现代发酵工程和生物技术 64
存在问题
? 生物食品产业是典型的现代生物技术产业, 在国民经济及
民生产业中作用突出, 但产业发展的科技攻关和技术创新
在国家生物技术发展的导向上重视不够, 产业创新体系建
设急需调整, 加强 。
? 产业主导生物产品的竞争激烈, 产品附加值下降, 提高产
业主导产品竞争力的新技术储备及企业 R＆ D投入严重不足 。
? 产业知识产权保护, 产品标准及企业质量管理体系建设尚
未得到足够重视, 企业人才培养力度急需加强 。
处在高速成长中的中国生物食品产业，尚存在
许多发展中的问题急待解决。具体表现在,
第一章 现代发酵工程和生物技术 65
? 产业清洁生产和循环经济刚刚起步。
? 产业缺乏国际化经验和人才，进出口无序竞争现象尚未解
决，遭遇倾销与反倾销。
? 产业发展不均衡，主导和非主导产品的技术和装备水平均
需进一步提高。
? 企业及行业的整体管理素质须提高，可持续发展能力建设
已提到日程。
第一章 现代发酵工程和生物技术 66
⑴
复杂物质的生物合成,
人工控制的突变型发酵,
代谢控制发酵,
遗传因子的人工支配建立的发酵
但从技术层面上来说，应该着重五方面发展、进步,
第一章 现代发酵工程和生物技术 67
⑵ 有机化学合成方法与发酵生物合成方法关系
更加密切；酶工程、固定化酶（细胞）技术
将被广泛应用
⑶ 大型发酵和连续化, 自动化将成为发酵生产
的主要手段
第一章 现代发酵工程和生物技术 68
⑷ 人工诱变菌种、基因克隆、工程菌以及代谢
控制广泛应用
⑸ 正在由糖质原料转到利用石油, 天然气, 空
气及纤维素资源
第一章 现代发酵工程和生物技术 69
? 从现代生物技术的角度看，具有巨大
开发价值及发展趋势主要体现在,
? 基因操作技术
? 基因工程药物
? 转基因植物和动物
? 阐明生物体基因组及其编码蛋白质的结构和功能
? 基因治疗
? 蛋白质工程生物信息技术
第一章 现代发酵工程和生物技术 70
小 结
?,有氧呼吸和厌氧发酵均是生物为获得能量
所进行的氧化还原反应。”
?, 发酵 是利用培养微生物（或其他生物细
胞
——动、植物细胞）来获得产物的有氧或厌
氧的任何过程。”
第一章 现代发酵工程和生物技术 71
? 现代发酵工业 已经不是单纯的天然微生物的传统的发
酵，而是采用新型的生物技术手段，包括天然微生物、
人工组建的, 工程菌,,动植物细胞等生物细胞培养、
固定化细胞的连续培养和发酵，以及将发酵工艺与工
程紧密结合、发酵过程控制与产物提取精制密切联系，
将生产设备形式、生产程序控制与计算机拟人化操作
相关联的完全新型的现代化生物产品工业。
第一章 现代发酵工程和生物技术 72
微生物菌种
初级培养 次级培养 初级发酵 产品发酵
发酵产品
的收获 分离
菌体细胞 破碎 胞内产物 提纯
发酵液 提取产物 纯化精制
精制培养基 生产培养基
发酵工程（技术）产品生产流程
第一章 现代发酵工程和生物技术 73
1982年国际经济合作及发展组织提出的定义,
“生物技术是应用自然科学及工程学原理，依靠微
生物、动物、植物体作为反应器，将物料进行加
工，以提供产品来为社会服务的技术。”
第一章 现代发酵工程和生物技术 74
? 从现代生物技术的角度看，发展趋势主
要体现在,
? 基因操作技术
? 基因工程药物
? 转基因植物和动物
? 阐明生物体基因组及其编码蛋白质的结构和功能
? 基因治疗
? 蛋白质工程生物信息技术
第一章 现代发酵工程和生物技术 75
? 生物食品产业是食品工业的高技术产业,
是典型的生物技术产业, 是我国生物技
术应用领域中对社会经济贡献最大的产
业 。
? 通过食品工业的生物技术改造, 加强 生
物食品产业 共性, 关键性及前瞻性技术
研究开发, 建立我国生物食品产业创新
体系, 对提高我国食品工业的国际竞争
力和确保产业的可持续发展具有重大现
实和历史意义 。
党的十六大报告
指出：, 走新型
工业化道路, 。
我们应当注意, 生物
技术在食品产业, 走
新型工业化道路, 方
面作用突出 。
生物食品产业 具有明
确生物技术内涵的食
品产业 。
技术进步是我国食品工业实现产业升级的重要保证
第一章 现代发酵工程和生物技术 76
The end
第一章 现代发酵工程和生物技术 77
课堂讨论发言提要（主讲 8'，提问 2' ）,
1.乙醇生产技术
2.普鲁兰酶
3.生物农药一例
4.一种食用菌的多糖发酵
5.葡萄糖氧化酶
6.DNA重组的工程菌一例
7.二步发酵法生产维生素 C
8.黄原胶
9.衣康酸
10.一种食用菌的育种技术
第一章 现代发酵工程和生物技术 78
发言要求,
? 言之有物
? 用途
? 最新进展
? 生产方法
? 制成幻灯片
第一章 现代发酵工程和生物技术 79
评分标准,
满分 100分, 其中
卷面试题 （ 闭卷 ） 60分, 作业 20分, 课堂发言 20分 。
1.作业题按学号排列, 每人一题；
2.答题内容需反映最新研究动态 （ 一般指最近 3年 ） ；
3.参考文献中至少有一篇英文资料；
4.引用文献部分必须用角标标出文献序号；
5.参考文献不得只选用一两本教科书或者专著, 在文后列出的文献
符合规范要求 （ 可参考我院学报 ） ；
6.用 A4纸幅, 小 4号字, 宋体, 文字顺序为：题目 ·答题人姓名 ·正
文 ·参考文献 。 1000字以上, 最好不要超过 3000字；
7.交电子稿, 地址,dlzgq@126.com,时间,2005年 12月 30日前 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 80
第一章 现代发酵工程和生物技术 81
思考题
第一章,
1.发酵的概念；发酵工业的范畴；发酵产品分类的特点。
2.发酵工程与生物技术的联系。
发 酵 制 品 学
第一章 现代发酵工程和生物技术 2
第一章 现代发酵工程和生物技术
§ 1 发酵和发酵工业的涵义
§ 2 现代发酵工程与现代生物技术
§ 3 发酵工业的发展概况
第一章 现代发酵工程和生物技术 3
§ 1 发酵和发酵工业的涵义
一、发酵的概念
发酵,fermentation; ferver（拉丁语）
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q
酵母菌
巴斯德的观点,发酵是酵母在无氧状态下的呼吸过程，是
生物获得能量的一种形式。 ——酒精发酵
第一章 现代发酵工程和生物技术 4
生物化学的观点,——巴斯德观点的延伸
⑴ 在厌氧条件下, 还原型 NADH被氧化, 是与有机物被还
原相偶联, 结果产生分解代谢途径中的中间产物, 或某些
分支代谢途径产物 。
? 葡萄糖经 EMP途径生成丙酮酸后, 在无氧状态下继续
降解, NADH2在不同微生物, 不同环境下, 将氢交给
不同的有机物, 形成各种不同的代谢产物 。
（ 举例如下 ）
第一章 现代发酵工程和生物技术 5
? 乙醇、乙酸、丙酮发酵代谢途径（例 1）
ATP生成
第一章 现代发酵工程和生物技术 6
? 由葡萄糖的同型乳酸发酵（例 2）
乳酸脱氢酶
ATP生成
第一章 现代发酵工程和生物技术 7
⑵ 在供氧条件下, NADH被氧化，是通过细胞色素系统进行
电子转移来实现，通入的氧是作为末端电子的受体。
生物化学的观点,——巴斯德观点的延伸
第一章 现代发酵工程和生物技术 8
?生物氧化（有氧代谢）的基本途径
ATP生成
第一章 现代发酵工程和生物技术 9
?,有氧呼吸和厌氧发酵均是生物为获得能量
所进行的氧化还原反应。”
?,发酵是利用培养微生物（或其他生物细
胞
——动、植物细胞）来获得产物的有氧或厌
氧的任何过程。”
结论,
第一章 现代发酵工程和生物技术 10
二、发酵工业的范畴
?,利用生物 （ 主要是微生物, 还有动, 植物 ）
的生命活动产生的酶, 对有机的或无机的原料
进行酶加工 （ 即生物化学反应过程 ）, 获得目
的产品的工业 。,
包括 ——
第一章 现代发酵工程和生物技术 11
第一章 现代发酵工程和生物技术 12
?传统的发酵工业 ——酒类, 酱, 醋, 腐乳等
（ 食品发酵工业, Food fermentation）
?近代发酵工业 ——如酒精, 乳酸, 丙酮 -丁醇工业
?新兴的发酵工业 ——如抗生素, 有机酸, 氨基酸,
酶制剂, 核苷酸, 生理活性
物质, 单细胞蛋白等工业
（ 非食品发酵工业, non- Food fermentation ）
?发酵工业的分类,
第一章 现代发酵工程和生物技术 13
? 酿造工业（ brewing industry）
由复杂成分构成的，并具有 较高风味 要求的发酵食
品的生产。
? 发酵工业（ fermentation industry）
经过纯种培养，提炼精制，获得成分单纯,无风味
要求的生产。
?也可以这样分类,
第一章 现代发酵工程和生物技术 14
? 现代发酵工业, 就是将传统发酵技术
同现代生物技术 （ DNA重组, 细胞融
合等基因工程技术 ） 相结合, 并运用
现代化学工程技术, 进行工业化生产
的一个大工业体系 。
在这一个大的工业体系里，包含有许多独立的工业体系 ——
第一章 现代发酵工程和生物技术 15
? 按产物分类的特点,
A,微生物菌体的发酵
? 面包工业的酵母发酵
? 人类或动物食品的微生物菌体蛋白
? 大型食用 -药用真菌发酵（香菇菌、冬虫夏草菌,
蜜环菌、灵芝菌、茯苓菌等）
? 用于农业的生物防治剂（苏云金杆菌、蜡样芽
胞杆菌、白僵菌、绿僵菌等） （ 85种之多）
第一章 现代发酵工程和生物技术 16
野生 食用菌 驯化, 诱变育种, 杂交育种, 原生质体融合技术
育种及食用菌, 种, 的鉴定方法方面研究进展
从根本上讲, 现代人类社会栽培的许多食用菌最初都是从野生
种驯化而来 。 中国食用菌资源特别丰富, 据报道已有 858种,
隶属于 48科, 136属 。 其中人工栽培或已试验栽培的 86种, 占
食用菌总数的 10%。 其余 90％ 左右食用菌处于野生状态 。 其中
可以进行人工驯化, 并具有很好食用, 药用价值的食用菌种类
很多, 如口蘑, 松口蘑, 羊肚菌, 巴西蘑菇, 大肥菇, 鲍鱼菇,
美味牛肝菌, 大杯伞, 鸡腿菇, 杨树菇等等 。
举例 — 食用菌
第一章 现代发酵工程和生物技术 17
?苏云金杆菌 是一种革兰氏阳性芽孢杆菌, 在形成芽孢的过
程中产生 伴孢晶体 。
?苏云金杆菌是一种常用的生物杀虫剂, 对某些鳞翅目昆虫
有毒杀作用 。 敏感昆虫取食伴孢晶体后, 在幼虫中肠高 pH值
条件下溶解成原毒素, 并被蛋白酶水解成活化毒素 。
?苏云金杆菌作为一种对人类和有益生物安全, 不污染环境
的微生物杀虫剂得到广泛应用 。
?我国 80年代以来, 苏云金杆菌商品化稳定发展, 成为主要
的微生物杀虫农药 。
举例 — 生物农药
第一章 现代发酵工程和生物技术 18
B,微生物酶发酵
? 我国的主要酶制剂,α-淀粉酶
蛋白酶
糖化酶
? 医药工业：门冬酰胺酶
青霉素酰化酶
胆固醇氧化酶
葡萄糖氧化酶
? 其他：氨基酰化酶
第一章 现代发酵工程和生物技术 19
门冬酰胺酶 Asparaginase
（ L-门冬酰胺酶）
主要成分,门冬酰胺酶 。
药理作用,本品是一种对肿瘤细胞具有选择性抑制作用
的药物, 能使血清中的门冬酰胺水解, 使肿瘤细胞缺乏门冬
酰胺, 从而起到抑制生长的作用 。 此药在实验动物中对实体
瘤和白血病均有效, 且与常用的巯嘌呤, 甲氨蝶呤, 长春新
碱, 阿糖胞苷等无交叉耐药现象 。
适应证,对 急性淋巴细胞白血病 的疗效最好 。 对急性粒
细胞型白血病, 急性单核细胞白血病, 恶性淋巴瘤也有一定
疗效 。
举例
第一章 现代发酵工程和生物技术 20
C,微生物代谢产物发酵
? 初级代谢产物：氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸,
类脂、糖类等
产生菌,非常广泛
? 次级代谢产物：抗生素、生物碱、细菌毒素、植
物生长因子等
产生菌,丝状放线菌、丝状真菌、产孢子
的细菌
第一章 现代发酵工程和生物技术 21
微生物产物的类型
第一章 现代发酵工程和生物技术 22
D,微生物转化发酵
? 利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成
结构相关的、更有经济价值的产物的生化反应。
? 特异性强：包括反应特异性、结构位置特异性,
立体特异性
如：乙醇 乙酸；
异丙醇 丙醇；
L-酪氨酸 L-多巴； （一种生长激素）
L-山梨醇 L-山梨糖 2-酮基 -L-古龙酸
第一章 现代发酵工程和生物技术 23
?L-酪氨酸属于非必需氨基酸。
?酪氨酸是身体组成的蛋白质相当重要的成分 。 是正肾上腺素及肾
上腺素 (这两者都是攸关心情压力的荷尔蒙 )的前趋物质, 酪氨酸就
能解除因环境, 心理及身体的压力 。 酪氨酸与神经元的传递有重要
的关系 。 能产生出神经传导素, 如左旋多巴, 多巴氨, 正肾上腺素,
及肾上腺素 。
?L-酪氨酸常被用来治疗忧郁症, 甲状腺机能降低, 也有助于细胞
长久保持年轻化, 提高身体的免疫力 。 它能帮助黑色素 (皮肤和头
发的色素 )的制造及协助肾上腺, 甲状腺与脑下腺的功能 。
?许多乳制品、肉、鱼、小麦、燕麦及包含酪氨酸的蛋白质食物中。
举例
第一章 现代发酵工程和生物技术 24
?传统生产维生素 C的方法是 1933年德国人发明的的, 莱氏化学
法,, 它需要经过五道工序 （ 一步发酵, 酮化, 氧化, 转化和精
制 ）, 连续操作有困难, 生产中不仅伴有大量有毒气体和, 三废,
的产出, 而且对生产环境有严格的防火防爆安全要求 。
?二步发酵法生产维生素 C,以生物氧化代替化学氧化的全新工艺
路线：以第一步发酵所得的 L－山梨糖为原料, 一株氧化葡萄糖
酸杆菌 （, 小菌, ） 和一株假单胞杆菌 （, 大菌, ）, 大小两种
菌自然组合的 混合菌株 再进行第二步发酵生成 （ -） 2-酮基 -L-古龙
酸, 再进行转化精制得到维生素 C。
?4大优势,1） 以生物氧化代替化学氧化, 省掉了酮化反应； 2）
节约了大量易燃, 易爆, 有毒的化工原料, 大大减少了, 三废,
处理, 改善了劳动条件, 利于安全生产； 3） 减少工业用粮, 生产
工序和生产设备, 缩短了生产周期, 降低了原料成本； 4） 与国外
二步发酵法比较, 其发酵规模和产酸量均居领先地位 。
举例
第一章 现代发酵工程和生物技术 25
E,生物技术的生物细胞发酵
? DNA重组的工程菌
（ DNA重组技术能够打破物种间的屏障, 使不同作
物品种实现杂交, 并可在短期内培育出新品种 。 例
如, 苏云金杆菌所分泌的毒蛋白基因转基因植物,
和能有效地毒杀棉蛉虫转基因棉花 ）
? 细胞融合所得的杂交细胞
第一章 现代发酵工程和生物技术 26
§ 2 现代发酵工程与现代生物技术
1,发酵工程（技术）产品生产流程
微生物菌种 初级培养 次级培养 初级发酵 产品发酵
发酵产品
的收获 分离
菌体细胞 破碎 胞内产物 提纯
发酵液 提取产物 纯化精制
精制培养基 生产培养基
第一章 现代发酵工程和生物技术 27
菌种（或生物细胞） 孢子制备 种子制备 发 酵
发酵液处理 提取、精制 成品包装
典型发酵过程示意图
O2
O2
第一章 现代发酵工程和生物技术 28
? 生产原料的预处理 —— 发酵工程的上游工程技术
? 生物催化剂的制备
中游工程技术
? 生物反应器及最佳反应条件选择
? 目的产物的分离和纯化（精制） —— 下游工程技术
包括的生产环节,
第一章 现代发酵工程和生物技术 29
?发酵工程技术主要包括提供高性能生产菌种的菌种技术,
实现低成本大规模生产产品的发酵技术和最终获得合格产
品的分离提取技术 。
?发酵工程是化学工程与生物技术相结合的产物, 是生物技
术的重要分支, 是生物加工与生物制造实现产业化的核心
技术 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 30
生物学
生物
化学
生物
技术
化学
工程
化 学 工程学
生物
工程
? Moo-Young的观点
第一章 现代发酵工程和生物技术 31
2,专家组合
? 微生物学专家（以及分子生物学专家）
? 工程技术专家（以及生化技术专家）
现代发酵工程较之传统的发酵工程的显著区别,
—— 产物更定向
—— 生产效率更高
—— 生产更清洁
即, 技术更密集, 要求更高 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 32
3,DNA重组、细胞融合、基因克隆是现代
生物技术的核心
? 在 21世纪，我国将优先发展重点投入六大高
技术,
? 生物技术
? 信息技术
? 新材料技术
? 新能源技术
? 海洋技术
? 空间技术
第一章 现代发酵工程和生物技术 33
1982年国际经济合作及发展组织提出的定义,
“生物技术是应用自然科学及工程学原理，依靠微
生物、动物、植物体作为反应器，将物料进行加
工，以提供产品来为社会服务的技术。”
第一章 现代发酵工程和生物技术 34
§ 3 发酵工业的发展概况
1,过去
? 天然发酵阶段 （ 3000多年的历史）
? 纯培养技术建立 （巴斯德,柯赫、布赫纳 ）
? 通气搅拌发酵技术的建立 （ 弗莱明 ——青霉素 ）
? 人工代谢控制发酵技术 （谷氨酸发酵 ——分子水平控制）
? 基因工程阶段 （ 20世纪 70年代以后）
第一章 现代发酵工程和生物技术 35
第一章 现代发酵工程和生物技术 36
1965年 9月 17日, 人工合成胰岛素 在中国首次发现 。 这也是世
界上第一个蛋白质的全合成 。 这是我国科技人员在奋力攀登
世界科学高峰, 为祖国在基础研究方面争得的一项世界冠军 。
这一成果促进了生命科学的发展, 开辟了人工合成蛋白质的
时代 。
我国生物技术的两个伟大事件
第一章 现代发酵工程和生物技术 37
第一章 现代发酵工程和生物技术 38
中国工程院院士袁隆平, 从 60年代开始致力于杂交水稻的研究,
经过 12年的努力, 成功培育出了, 三系杂交稻, 。 1976至 1987年
间, 他培育的杂交水稻种植面积累计达到 11亿亩, 增产稻谷 1000
亿公斤 。 1979年, 杂交水稻作为我国第一个农业技术专利转让美
国 。 以后, 他又研制出一批比现有三系杂交水稻增产 5％ — 10％
的两系品种间杂交组合 。
如今, 我国大江南北的农田普遍种上了袁隆平研制的杂交水稻 。
杂交水稻的大面积推广应用, 为我国粮食增产发挥了重要作用 。
袁隆平
我国生物技术的两个伟大事件
第一章 现代发酵工程和生物技术 39
2,现在
? 发酵装备愈来愈大型化、自控化
? 医药生物技术取得了一系列突破性进展
? 农业生物技术取得了明显进展
? 动物基因工程
? 经营现代生物技术产品的公司竞争激烈
? 国内传统发酵工业生产技术水平有缓慢的进步
第一章 现代发酵工程和生物技术 40
在医药方面
第一章 现代发酵工程和生物技术 41
第一章 现代发酵工程和生物技术 42
?我国已经批准 12种基因工程药物和疫苗上市 。 其中, 干扰素
有 5类, 包括 rhuIFNα1b(外用 ),rhuIFNα2a,rhuIFNα2b和
rhuIFNγ；人白细胞介素 -2(rhuIL-2)有两类；以及粒细胞集落刺
激因子 (rhuG-CSF),粒细胞巨噬细胞集落刺激因子 (rhuGM-
CSF),链激酶 (rsk),红细胞生成素 (rhuEPO)和碱性成纤维细胞
生长因子 (bFGF,外用 )。
?已经批准进入临床的有 rhuHGH,rhuI,rhuEGF,rhuIL-3、
Ser125IL-2,Ala125IL-2和 rSAK等
?正在进行临床前研究的有 rhuTPO, rhuIL-6, rhuIL-12、
rhuIL-15,TNF衍生物, IGF,人血清白蛋白和肝细胞生长因子
等 。 另外, 生长抑素基因工程疫苗已被农业部批准进行中间试
验 （ 南京农业大学 ） 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 43
正大天晴南京研发中心
第一章 现代发酵工程和生物技术 44
20L生物反应器 IMG
第一章 现代发酵工程和生物技术 45
第一章 现代发酵工程和生物技术 46
正大天晴南京研发中心
第一章 现代发酵工程和生物技术 47
在农业方面
第一章 现代发酵工程和生物技术 48
第一章 现代发酵工程和生物技术 49
我国发酵工业产量、产值增长显著
我国的味精、柠檬酸、酶制剂、酵母、淀粉糖等新型
发酵工业，大多数是 70年 代以后才逐步发展起来的。
味精, 1978年产量为 2.18万吨,1997为 63.1万吨。产量
增长 28倍,产值增长 79.52亿元 。
柠檬酸, 1978年产量 0.35万吨,1996年为 18.25万吨，
产量增长 51倍,产值增加 11.13亿元 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 50
我国发酵工业产量、产值增长显著（续）
酶制剂, 1978年产量为 0.45万吨,1997年为 18.4万吨，
产量增长 39倍，产值增加 3.5亿元 。
酵母, 1978年产量 0.6万吨,1997年为 6.47万吨，产量
增长 9倍，产值增加 3.08亿元 。
淀粉糖, 1978年产量大约 5万吨,1997年为 45万吨，产
量增长 8倍,产值增加 13亿元 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 51
20 世纪 90 年代末, 我国发酵工业发展迅猛
1998年总产值达到 122亿元, 为 1990年 42.4亿元的 2.8倍,
平均增长 22％, 占全国 1998年 食品工业总产值 5900亿元
的 2％, 成为食品工 业中发展速度较快的新的增长点 。
味精, 酵母, 柠檬酸 及盐等 已成为重要的出口产品,
这三类产品出口 16.6万吨, 创汇 15716万美元, 其中 柠檬
酸及盐创汇约 13521万美 元, 成为我国食品行业中新兴的
创汇超亿美元的单项产品 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 52
20世纪 90年代末, 我国发酵工业发展迅猛 （ 续 ）
白酒 和 酒精 生产采用 酶制剂 和酿酒用 活性干酵母, 提高
了出酒率, 年可 节约粮食 20多万吨 。
据中国调味品协会会长卫祥云在大连首届中国 调味品,
副食品交易会上介绍：我国 调味品 生产与市场处于空前的繁
荣和发展时期, 总产量已超过 1000万吨, 每年的 销售额高达
300多亿元 。 调味品产业, 小产品, 大市场, 的格局正在
形成, 发展前景非常广阔 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 53
生物食品酿造业 生物食品添家剂及配料业 生物健康食品业
中国, 生物食品, 产业总规模（ 2004年）,2810亿元
生物食品酿造业
1580亿 (4300万吨 ),56%
生物健康食品业
670亿 (1000万吨 ),24%
生物食品添加剂及配料业
560亿 (1000万吨 ),20%
中国生物食品产业规模
第一章 现代发酵工程和生物技术 54
酿造食品业 产业规模
中国生物酿造食品业总规模（ 2004年）,1580亿元
啤酒业 白酒业 葡萄酒业 黄酒业 果露酒业 酱油业 食醋业 其他
啤酒
624亿
白酒
613亿
葡萄酒 74亿
黄酒 38亿
果露酒 32亿
酱油
160亿
食醋
30亿 其他 20亿
第一章 现代发酵工程和生物技术 55
食品配料业 产业规模
中国生物食品添加剂及配料业总规模（ 2004年）,560亿元
生物酸度调节剂 酶制剂 生物增味剂 生物防腐剂
生物甜味剂 生物营养强化剂 生物着色剂 生物增稠剂
生物水解糖配料 生物功能性配料 酒精 其他
生物酸度调
节剂
40亿
生物甜味剂 20亿
生物增味剂
190亿
生物防腐剂 3亿 生物增稠剂 8亿
生物着色剂 6亿
酶制剂 13亿
酒精
100亿
生物营养
强化剂 55亿
生物水解糖配料
100亿
生物功能配料 25亿
第一章 现代发酵工程和生物技术 56
健康食品业 产业规模
中国生物健康食品业总规模（ 2004年）,670亿元
食用菌业 乳酸菌饮料业 微藻产品 泡菜产品 保健食品 其他
生物保健食品 150亿
食用菌业 400亿
其他
20亿
泡菜业 50亿
微藻产品 15亿
乳酸菌饮料业
35亿
第一章 现代发酵工程和生物技术 57
中国发酵工业协会
味精分会
柠檬酸分会
酶制剂分会
酵母分会
淀粉糖分会
发酵甘油专业委员会
特种功能发酵制品专业委员会
第一章 现代发酵工程和生物技术 58
名称 业务范围
味精 各种规格 （ 99％, 95％, 90％, 80％ ） 味精, 强力味精,赖氨酸, 天门冬氨酸等氨基酸
柠檬酸 柠檬酸 （ 一水, 无水 ） 及其盐类, L－苹果酸, 乳酸,酒石酸, 衣康酸, 草酸等有机酸
酶制剂
淀粉酶 （ 耐高温淀粉酶, 普通淀粉酶 ）, 糖化酶, 蛋白
酶 （ 碱性, 中性, 酸性 ）, 异淀粉酶, 异构酶, β －葡
聚糖酶 。 果胶酶, 脂肪酶, 纤维素酶等
酵母
高活性干酵母 （ 面包用, 酒精用, 白酒用 ） 系列产品,
药用酵母, 富硒酵母, 含锌酵母, 富铁酵母, 饲料酵母
等单细胞蛋白
淀粉及淀粉糖
玉米淀粉, 薯类淀粉, 玉米蛋白粉, 玉米油, 蛋白饲料,
各种 DE值葡萄糖浆, 麦芽糖, 麦芽糊精, 果葡糖浆, 木
糖醇, 山梨醇, 麦芽糖醇及各种用途的变性淀粉, 高吸
水淀粉, 粘结剂
发酵甘油以及特种功能的发酵制品,如香菇多糖, 灵芝多糖, 冬虫夏
草, 红曲色素, 低聚异麦芽糖等
第一章 现代发酵工程和生物技术 59
? 产业规模高速成长，多种重点生物产品的生产规模已居世界第
一，已成为全球生物食品的重要生产国、出口国和消费国，在
国际市场上的影响力举足轻重。
? 产业结构调整初步完成，产业集聚度显著增加，已形成多个龙
头生物企业、知名品牌、上市公司，部分生物技术企业的单品
种规模已超过或接近该领域的世界级垄断寡头企业。
? 产业重点生物产品的技术进步成果显著，产业整体技术装备水
平大幅提高，部分生物制造工艺技术水平已达国际领先，重点
生物产品的生产工艺已形成突出的中国特色，具有自主知识产
权。
中国生物食品产业 20世纪 50年代开始起步，经过几十年的发展，
产业体系已初步建立，产业重点产品已具有了很强的国际竞争力，
产业发展的优势和地位突出。 具体表现在,
第一章 现代发酵工程和生物技术 60
? 我国已建立起了较完整的生物食品企业行业管理和服务体
系，行业组织和相关院所曾在产业的技术进步和升级过程
中发挥了重要作用。
? 中国生物食品产业多以农产品为原料进行生物转化，是农
产品深加工的重要产业，一些重点生物企业已发展成为我
国农副产品加工的龙头骨干企业。
? 中国生物食品产业具有突出的对其他关联产业的促进和带
动作用，其产业战略地位和社会的贡献十分突出。
第一章 现代发酵工程和生物技术 61
? 发展食品产业是我国社会经济发展的战略举措
? 提高我国人民的生活质量
? 保障国民饮食安全
? 促进农副产品深加工
? 增加农民收入
? 带动其他关联产业发展
? 解决城乡人口就业
? 中华饮食文化
? 其他
国务院总理温家宝强调指出：, 发
展食品工业是中国经济社会发展的
一大战略, 要把食品工业发展成为
大产业, 。 （ 2002年, 在中国国
际农副产品深加工及食品工业发展
研讨会上讲话 ）
原国家主席江泽民强调指出：, 努
力发展食品工业, 满足人民生活需
要, 。 （ 1991年, 江泽民同志为
我国食品工业十年新成就展题词 ）
3,未来和挑战
第一章 现代发酵工程和生物技术 62
我国食品工业虽然总体落后，但发展潜力巨大
? 我国食品工业总产值与农业总产值之比为 0.3～ 0.4:1,而发
达国家为 2～ 3:1,差距极大 ；
? 我国加工食品占食品消费总量的 38%,而发达国家为 80%，
明显落后 ；
? 我国食品工业总量不足世界食品工业总量的 5%,潜力巨大 ；
? 我国食品工业在研发水平, 加工技术, 生产装备, 环境治理,
产品标准, 质量控制和食品安全等方面与发达国家相比均有
很大差距, 产业升级的后发优势明显 ；
? 我国世界人口第一, 拥有全球最大的食品消费人群, 市场发
展空间硕大 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 63
? 生物食品产业是食品工业的高技术产业,
是典型的生物技术产业, 是我国生物技术
应用领域中对社会经济贡献最大的产业 。
? 通过食品工业的生物技术改造, 加强 生物
食品产业 共性, 关键性及前瞻性技术研究
开发, 建立我国生物食品产业创新体系,
对提高我国食品工业的国际竞争力和确保
产业的可持续发展具有重大现实和历史意
义 。
党的十六大报告
指出：, 走新型
工业化道路, 。
我们应当注意, 生物
技术在食品产业, 走
新型工业化道路, 方
面作用突出 。
生物食品产业是 具有
明确生物技术内涵的
食品产业 。
技术进步是我国食品工业实现产业升级的重要保证
第一章 现代发酵工程和生物技术 64
存在问题
? 生物食品产业是典型的现代生物技术产业, 在国民经济及
民生产业中作用突出, 但产业发展的科技攻关和技术创新
在国家生物技术发展的导向上重视不够, 产业创新体系建
设急需调整, 加强 。
? 产业主导生物产品的竞争激烈, 产品附加值下降, 提高产
业主导产品竞争力的新技术储备及企业 R＆ D投入严重不足 。
? 产业知识产权保护, 产品标准及企业质量管理体系建设尚
未得到足够重视, 企业人才培养力度急需加强 。
处在高速成长中的中国生物食品产业，尚存在
许多发展中的问题急待解决。具体表现在,
第一章 现代发酵工程和生物技术 65
? 产业清洁生产和循环经济刚刚起步。
? 产业缺乏国际化经验和人才，进出口无序竞争现象尚未解
决，遭遇倾销与反倾销。
? 产业发展不均衡，主导和非主导产品的技术和装备水平均
需进一步提高。
? 企业及行业的整体管理素质须提高，可持续发展能力建设
已提到日程。
第一章 现代发酵工程和生物技术 66
⑴
复杂物质的生物合成,
人工控制的突变型发酵,
代谢控制发酵,
遗传因子的人工支配建立的发酵
但从技术层面上来说，应该着重五方面发展、进步,
第一章 现代发酵工程和生物技术 67
⑵ 有机化学合成方法与发酵生物合成方法关系
更加密切；酶工程、固定化酶（细胞）技术
将被广泛应用
⑶ 大型发酵和连续化, 自动化将成为发酵生产
的主要手段
第一章 现代发酵工程和生物技术 68
⑷ 人工诱变菌种、基因克隆、工程菌以及代谢
控制广泛应用
⑸ 正在由糖质原料转到利用石油, 天然气, 空
气及纤维素资源
第一章 现代发酵工程和生物技术 69
? 从现代生物技术的角度看，具有巨大
开发价值及发展趋势主要体现在,
? 基因操作技术
? 基因工程药物
? 转基因植物和动物
? 阐明生物体基因组及其编码蛋白质的结构和功能
? 基因治疗
? 蛋白质工程生物信息技术
第一章 现代发酵工程和生物技术 70
小 结
?,有氧呼吸和厌氧发酵均是生物为获得能量
所进行的氧化还原反应。”
?, 发酵 是利用培养微生物（或其他生物细
胞
——动、植物细胞）来获得产物的有氧或厌
氧的任何过程。”
第一章 现代发酵工程和生物技术 71
? 现代发酵工业 已经不是单纯的天然微生物的传统的发
酵，而是采用新型的生物技术手段，包括天然微生物、
人工组建的, 工程菌,,动植物细胞等生物细胞培养、
固定化细胞的连续培养和发酵，以及将发酵工艺与工
程紧密结合、发酵过程控制与产物提取精制密切联系，
将生产设备形式、生产程序控制与计算机拟人化操作
相关联的完全新型的现代化生物产品工业。
第一章 现代发酵工程和生物技术 72
微生物菌种
初级培养 次级培养 初级发酵 产品发酵
发酵产品
的收获 分离
菌体细胞 破碎 胞内产物 提纯
发酵液 提取产物 纯化精制
精制培养基 生产培养基
发酵工程（技术）产品生产流程
第一章 现代发酵工程和生物技术 73
1982年国际经济合作及发展组织提出的定义,
“生物技术是应用自然科学及工程学原理，依靠微
生物、动物、植物体作为反应器，将物料进行加
工，以提供产品来为社会服务的技术。”
第一章 现代发酵工程和生物技术 74
? 从现代生物技术的角度看，发展趋势主
要体现在,
? 基因操作技术
? 基因工程药物
? 转基因植物和动物
? 阐明生物体基因组及其编码蛋白质的结构和功能
? 基因治疗
? 蛋白质工程生物信息技术
第一章 现代发酵工程和生物技术 75
? 生物食品产业是食品工业的高技术产业,
是典型的生物技术产业, 是我国生物技
术应用领域中对社会经济贡献最大的产
业 。
? 通过食品工业的生物技术改造, 加强 生
物食品产业 共性, 关键性及前瞻性技术
研究开发, 建立我国生物食品产业创新
体系, 对提高我国食品工业的国际竞争
力和确保产业的可持续发展具有重大现
实和历史意义 。
党的十六大报告
指出：, 走新型
工业化道路, 。
我们应当注意, 生物
技术在食品产业, 走
新型工业化道路, 方
面作用突出 。
生物食品产业 具有明
确生物技术内涵的食
品产业 。
技术进步是我国食品工业实现产业升级的重要保证
第一章 现代发酵工程和生物技术 76
The end
第一章 现代发酵工程和生物技术 77
课堂讨论发言提要（主讲 8'，提问 2' ）,
1.乙醇生产技术
2.普鲁兰酶
3.生物农药一例
4.一种食用菌的多糖发酵
5.葡萄糖氧化酶
6.DNA重组的工程菌一例
7.二步发酵法生产维生素 C
8.黄原胶
9.衣康酸
10.一种食用菌的育种技术
第一章 现代发酵工程和生物技术 78
发言要求,
? 言之有物
? 用途
? 最新进展
? 生产方法
? 制成幻灯片
第一章 现代发酵工程和生物技术 79
评分标准,
满分 100分, 其中
卷面试题 （ 闭卷 ） 60分, 作业 20分, 课堂发言 20分 。
1.作业题按学号排列, 每人一题；
2.答题内容需反映最新研究动态 （ 一般指最近 3年 ） ；
3.参考文献中至少有一篇英文资料；
4.引用文献部分必须用角标标出文献序号；
5.参考文献不得只选用一两本教科书或者专著, 在文后列出的文献
符合规范要求 （ 可参考我院学报 ） ；
6.用 A4纸幅, 小 4号字, 宋体, 文字顺序为：题目 ·答题人姓名 ·正
文 ·参考文献 。 1000字以上, 最好不要超过 3000字；
7.交电子稿, 地址,dlzgq@126.com,时间,2005年 12月 30日前 。
第一章 现代发酵工程和生物技术 80
第一章 现代发酵工程和生物技术 81
思考题
第一章,
1.发酵的概念；发酵工业的范畴；发酵产品分类的特点。
2.发酵工程与生物技术的联系。
