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发酵技术发展简史

发酵现象早巳被人们所认识，但了解它的本质却是近200年来的事。英语中

发酵一词fermentation是从拉丁语fervere派生而来的，原意为“翻腾”，它描述酵

母作用于果汁或麦芽浸出液时的现象。沸腾现象是由浸出液中的糖在缺氧条件下

降解而产生的二氧化碳所引起的。在生物化学中把酵母的无氧呼吸过程称作发

酵。我们现在所指的发酵早已赋予了不同的含义。发酵是生命体所进行的化学反

应和生理变化，是多种多样的生物化学反应根据生命体本身所具有的遗传信息去

不断分解合成，以取得能量来维持生命活动的过程。发酵产物是指在反应过程当

中或反应到达终点时所产生的能够调节代谢使之达到平衡的物质。实际上，发酵

也是呼吸作用的一种，只不过呼吸作用最终生成CO和水，而发酵最终是获得

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各种不同的代谢产物。因而，现代对发酵的定义应该是：通过微生物（或动植物

细胞）的生长培养和化学变化，大量产生和积累专门的代谢产物的反应过程。近

百年来，随着科学技术的进步，发酵技术发生了划时代的变革，已经从利用自然

界中原有的微生物进行发酵生产的阶段进入到，按照人的意愿改造成具有特殊性

能的微生物以生产人类所需要的发酵产品的新阶段。

从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。

其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组

成）的确定，营养物的准备等。中游工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大

量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。下游工程指从发酵液中分离和纯化产品

的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），细胞破

壁技术（超声、高压剪切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶等），蛋白质纯化技术

（沉淀法、色谱分离法和超滤法等），最后还有产品的包装处理技术（真空干燥

和冰冻干事燥等）。

现代意义上的发酵工程是一个由多学科交叉、融合而形成的技术性和应用性

较强的开放性的学科。发酵工程经历了“农产手工加工——近代发酵工程——现

代发酵工程”三个发展阶段。

一、传统（古老）发酵技术的追溯

早在几千年前，人们就开始从事酿酒、酱、醋、奶酪等的发酵生产，并积累

了许多有关发酵的经验，但当时人们只知其然而不知其所以然。据考古发掘证实

我国在龙山文化（距今4000~4200年）已有酒器出现。先秦的《周礼天宫》一书

中记载有主管王室、官用造酒事的“酒正”、“酒人”等官职说明酿酒已成为专门的

职业。3000年前，中国已有用长霉的豆腐治疗皮肤病的记载，我们今天知道，

这可能是由于抗生素的缘故。国外酿酒的传说则可推溯到更早，相传埃及和中亚

两河流域在公元前40~30世纪就已开始酿酒，烘制面包。发酵业虽然历史悠久，

但在科学技术普遍受压抑的时代里长期停留在“实践－实践－实践”的基础上，只

能处于低水平的应用阶段，并且人们普遍认为各种发酵产物是自然产生的。

二、纯培养技术的建立

到了17世纪，西方近代资本主义制度的建立，生产力得到了前所未有的发

展，人们的知识水平得到了大幅度的提高给发酵业的发展带来了契机。自1676

年荷兰人列文．虎克用自制的显微镜发现微生物开始，各国科技工作者纷纷对“自

然发生说”提出质疑，并将发酵产物与微生物联系在一起。1857年，巴斯德通过

著名的曲颈瓶试验，彻底否定了生命的自然发生说。在此基础上，他提出了加热

灭菌法，后来被人们称为巴氏消毒法，成功地解决了当时困扰人们的牛奶、酒类

变质问题。巴斯德还研究了酒精发酵、乳酸发酵、醋酸发酵等，并发现这些发酵

过程都是由不同的发酵菌引起的，从而奠定了初步的发酵理论。在此期间，巴斯

德的三个女儿相继染病死去，不幸的遭遇促使他转而研究疾病的起源，并发现特

殊的微生物是发病的病源。由此开始了19世纪寻找病原菌的黄金时期。巴斯德

还发明了减毒菌苗，用以预防鸡霍乱病和牛羊炭疽病，发明并使用了狂犬病疫苗，

为人类治病、防病做出了巨大贡献。巴斯德在微生物学各方面的研究成果，促进

了医学、发酵工业和农业的发展。

1897年德国的毕希纳进一步发现磨碎了的酵母仍能使糖发酵而形成酒精，

并将此具有发酵能力的物质称为酶，揭开了发酵现象的本质。1905年德国的罗

伯特·柯赫等首先应用固体培养基分离培养出炭疽芽孢杆菌、结核芽孢杆菌、霍

乱芽孢杆菌等病