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发酵工程与环境保护的综述 [摘要]： 20世纪中叶以来，环境问题已经成为整个地球的一大危机，人类赖以生存和发展的环境受到了严峻挑战，资源的迅猛开发与滥采滥用，使其日益枯竭，生态环境遭到了严重破坏，造成了各种污染事故频频发生。本文阐述了发酵的概念、特点，分析了发酵工程的基本原理和过程，探讨了发酵工程在环境保护中的应用，展望了其在环境保护中的应用前景，为环保工作者提供思考。 [关键词]：发酵工程发酵 环境保护 微生物 自然界存在着丰富的微生物种群，在生物圈物质循环中着重充当分解者的角色。微生物通过发酵作用，可以对物质进行降解与转化，一方面合成自身细胞成分，另一方面，产生新的有用的产品。因此，利用微生物发酵工程的原理与技术， 净化和处理环境污染物， 可以实现废物资源化，提高整体工艺的效益，降低运行成本，同时达到减轻环境污染，保护环境的目的。 本文阐述了发酵的概念和特点， 分析了发酵工程的基本原理和过程， 探讨了发酵工程在环境保护中的应用， 展望了其在环境保护中的应用前景，为环保工作者提供思考。 一、发酵的概念 发酵是微生物分解有机物， 产生乳酸或乙醇和二氧化碳的过程， 发酵必须依靠微生物酶的参与，并为微生物提供细胞生命活动所需的能量和各种细胞结构物质。广义上的发酵是指利用微生物生产有用代谢产物的一种生产方式； 狭义上的发酵是微生物呼吸作用的一种类型， 是指微生物在厌氧条件下， 以体内的某些有机物作为最终氢 （电子） 受体的产能过程；工业上的发酵是泛指一切依靠微生物的生命活动而实现的工业生产过程。 二、发酵的特点 发酵条件温和、发酵原料广泛、发酵专一性强第四、发酵的高效性、发酵的创新性、 三、发酵工程的原理 发酵的基本原理是单一菌种在培养基中的纯培养，因此优良菌种的选育和发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。优良菌种的选育是发酵取得良好效益的关键， 因此必须采取合理的菌种选育方法， 获得性能优良稳定的菌种。此外， 发酵过程杂菌防治是生产成败的关键， 除了必须对设备进行严格消毒处理和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。 污染了杂菌， 生产上就要遭到巨大的经济损失， 感染了噬菌体， 对发酵就会造成更大的危害。因而无菌操作和无菌概念要贯穿整个发酵过程的始终， 因此对杂菌的防治和控制是发酵成败的关键。 四、发酵工程的过程 发酵工程的过程一般可以分为原料预处理、 发酵准备、 发酵过程以及产品分离提纯四个阶段。 4.1发酵原料的预处理 发酵的原料丰富，来源广泛， 在环境中还可以用许多废弃物， 如废纤维素等作为发酵的原料， 这样可以节约成本， 同时达到保护环境的目的。 但微生物往往不能直接利用纤维素等原料， 许多微生物发酵只能利用葡萄糖， 因此要将原料进行粉碎、 蒸煮并水解成葡萄糖， 以供微生物利用， 因此要对发酵的原料进行预处理。 4.2发酵过程的准备 准备阶段的任务包括四个方面，即各种器具的准备，培养基的准备， 优良菌种的选育， 器具和培养基的消毒灭菌。这里主要是菌种的制备和发酵原料的灭菌。 消毒和灭菌是种子制备与发酵的必要条件。 发酵过程中无杂菌感染是发酵成功与否的关键。同时由于发酵是一个生化过程， 微生物对生长因子和环境因子等有一定的要求， 因此还要添加必要的营养盐和调节pH值等。 4.3发酵过程 发酵过程从不同的角度可分成不同的类型。根据是否需要氧气分为厌氧发酵 （静置发酵） 和好氧发酵 （通气发酵） ； 根据发酵培养基的性质分为固态发酵和液态发酵； 根据发酵原料的添加方式分为分批发酵、补料分批发酵及连续发酵等。 发酵过程还包括过程检测、 发酵条件的控制、 发酵条件对菌种代谢的影响。 由于发酵过程实质上是在生物反应器中， 微生物将有机物转化为本身的细胞结构物质， 同时生产目的产物的过程， 同时由于使用的微生物菌种不同， 代谢规律不一， 因此可以在实际中采用不同的发酵方法。 4.4产品的分离和纯化 产品的分离和纯化是将所需要的产物从发酵液中分离出来的过程， 亦即是从发酵液中分离提取符合质量指标的制品的过程， 也称后处理。主要包括细胞破碎， 分离， 醪液输送， 过滤除杂， 离子交换， 超滤， 层析， 沉淀分离， 萃取， 蒸发， 结晶， 蒸馏， 干燥包装等过程和单元操作， 当然由于发酵的目的不同， 产品不一样， 产品分离纯化的步骤也不相同。 五、发酵工程的应用 微生物发酵技术已经广泛运用于环境保护的多方面，以下重点介绍几项经多年开发， 已接近产业化的微生物发酵技术。 5.1亚硫酸盐纸浆废液乙醇发酵 亚硫酸盐纸浆废液中含有较多的木质素和相当数量的糖类，总固形物约 9%-17%， 其中有机物占总固形物的 85%-90%。亚硫酸盐纸浆废液中可发酵性糖的来源主要是半纤维素。亚硫酸盐纸浆废液经过预处理后， 添加 N、 P， 在发酵罐中加入絮状酵母，通入空