七、发酵工程的诞生

微生物被发现以前的漫长岁月里，世界各国的劳动人民也都是单凭经验

利用微生物发酵来制造饮料、食品的。随后，微生物被发现了，纯种分离也获得成功，而且还设计出了便于灭菌的密闭式发酵罐，从此，大规模利用微生物的工业在本世纪 20 年代开创了酒精发酵、甘油发酵和丙酮丁醇发酵的新

纪元。到本世纪 40 年代，由弗莱明发现的青霉素开始采用深层发酵法大量生产，除了纯种培养外，还加上了通气搅拌。在设备方面为发酵工业的发展作出了重大贡献，从此以后，链霉素等几十种重要的抗菌素相继问世，一种新的产业——抗菌素工业诞生了。由无氧条件下的发酵发展到有氧发酵。

50 年代，微生物能把天然类固醇转化为甾体激素，如可的松一类药物至今仍是医药工业中的佼佼者。

60 年代前后，氨基酸、核苷酸等的发酵相继成功，并对某些微生物的代谢途径有了深入的了解，在此基础上，用生物化学和微生物遗传等手段，改变微生物原有的自动调节系统，用人工的办法控制微生物的代谢取得成功。代谢控制发酵技术的出现，标志着大规模利用微生物的工业（发酵工程）进入了新的转折时期。

长期以后，几乎都是以碳水化合物作为发酵的原料，而到 60 年代增加了正烷径，醋酸、醇类和天然气等。发酵的原料从依赖于农产品的状态转为从石油等矿产资源中寻找原料，从而实现了发酵原料的重大转变。

70 年代，重组 DNA 技术的诞生为人类定向培育微生物开辟了途径，通过DNA 的组装，能按照人类设计的蓝图，创造出新的“工程菌”。菌种的优劣， 是发酵成败的首要环节，例如青霉素刚开始投产时，生产青霉素的菌种的发酵效价（效价是指每毫升中的实际含量）才 20 单位/毫升，到 1955 年就达

8000 单位/毫升，1969 年达 15000 单位/毫升，1977 年已达 50000 单位/毫升，

目前已达到 60000 单位/毫升，在 40 年间，青霉素的产量提高了数千倍，其中主要原因就是菌种的不断改良。

由于生物化学和分子生物学的进步，人们已能从分子水平上对微生物的代谢进行人工控制，从而使发酵工程进入一个新的历史阶段——代谢控制发酵阶段。

生物的基本特征之一是自我调节。微生物的自我调节作用极其明显，微生物有高度适应环境和自我繁殖的能力。如果环境发生激剧变化，微生物会产生新的变异类型，以求得生存，也可以通过代谢调节去适应环境。微生物的代谢调节主要是代谢产物的反馈控制，通过控制酶的活性或控制酶的合成，即调节酶的活力或控制酶的浓度来实现的。

为了使微生物能为人类尽可能提供更多的产物，就必须对发酵环境进行控制。这就需要对微生物生长、培养基的消耗、产物的形成速度以及它们之间的相互关系进行研究。

有了优良的生产菌种和先进的生产条件，发酵作用仍然不能形成工程， 只有在相应设备保证的基础上，微生物发酵作用才会大规模地生产人们所需要的物质。

从本世纪 40 年代表霉素实现工业化生产起，传统的发酵进入了新的发展时期，40 多年来，作为发酵研究和工业生产中心设备的发酵罐，有了很大改进。