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發(fā)酵工程的定義與發(fā)酵方式和特點
閱讀：835 發(fā)布時間：2022-11-18
發(fā)酵與發(fā)酵工程的定義
發(fā)酵（fermentation）的英文術(shù)語初來自拉丁語“fervere"（發(fā)泡、沸涌）這個單詞。它是指酵母菌作用于果汁或發(fā)芽谷物，產(chǎn)生二氧化碳的現(xiàn)象。被稱為微生物學(xué)之父的法科學(xué)巴斯德（Louis pasteur）個探討了酵母菌酒精發(fā)酵的生理意義，將發(fā)酵現(xiàn)象與微生物生命活動聯(lián)系起來考慮，并指出發(fā)酵是酵母菌在無氧狀態(tài)下的呼吸過程，即無氧呼吸，是生物獲得能量的種方式。也就是說，發(fā)酵是在厭氧條件下，原料經(jīng)過酵母等生物細胞的作用，菌體獲得能量，同時將原料分解為酒精和CO2的過程。從目前來看，巴斯德的觀念還是正確的，但也不是很全面，因為發(fā)酵對于不同的對象具有不同的意義。
對生物化學(xué)來說，發(fā)酵是微生物在無氧時的代謝過程。而對工業(yè)微生物學(xué)來說，發(fā)酵是指借助微生物在有氧或無氧條件下的生命活動，來制備微生物菌體本身或代謝產(chǎn)物的過程。
如今，人們把利用生物細胞（指微生物細胞、動物細胞、植物細胞、微藻）在有氧或無氧條件下的生命活動來大量生產(chǎn)或積累生物細胞、酶類和代謝產(chǎn)物的過程統(tǒng)稱為發(fā)酵。
發(fā)酵工程是指利用生物細胞的特定性狀，通過現(xiàn)代工程技術(shù)手段，在反應(yīng)器中生產(chǎn)各種特定有用物質(zhì)，或者把生物細胞直接用于工業(yè)化生產(chǎn)的種工程技術(shù)系統(tǒng)。發(fā)酵工程涉及微生物學(xué)、生物化學(xué)、化學(xué)工程技術(shù)、機械工程、計算機工程等基本原理和技術(shù)，并將它們有機地結(jié)合在起，利用生物細胞進行規(guī)?；a(chǎn)。發(fā)酵工程是生物加工與生物制造實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的核心技術(shù)。
發(fā)酵工程技術(shù)主要包括提供優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)菌種的菌種技術(shù)、實現(xiàn)產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)的發(fā)酵技術(shù)和獲得合格產(chǎn)品的分離純化技術(shù)。發(fā)酵工程主要內(nèi)容包括：發(fā)酵原料的選擇及預(yù)處理，微生物菌種的選育及擴大培養(yǎng)，發(fā)酵設(shè)備選擇及工藝條件控制，發(fā)酵產(chǎn)物的分離提取，廢棄物的回收和利用等。
1.發(fā)酵工程的內(nèi)容
發(fā)酵工程主要包括菌種的選育和培養(yǎng)，發(fā)酵條件的優(yōu)化，發(fā)酵反應(yīng)器的設(shè)計和自動控制，產(chǎn)品的分離純化和精制等。發(fā)酵工程涉及食品工業(yè)、化工、醫(yī)藥、冶金、能源開發(fā)、污水處理等域。發(fā)酵工程的產(chǎn)品可大致分為以下幾大類：
（1）傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品
①發(fā)酵食品：面包、饅頭、包子、發(fā)面餅、火腿、發(fā)酵香腸、豆腐乳、泡菜、咸菜等；②酒類：葡萄酒、啤酒、果酒、黃酒、青酒、白酒、白蘭地等；③發(fā)酵調(diào)味品：醬、醬油、豆豉、食醋、酵母自溶物等；④發(fā)酵乳制品：馬奶酒、干酪、酸奶等。
（2）微生物菌體細胞
①飼料用單細胞蛋白：酵母、細菌、藻類、絲狀真菌和放線菌等；
②活性益生菌類：活性乳酸菌、雙歧桿菌、食用和藥用酵母菌等；③大型真菌：食用菌和藥用真菌；④微生物殺蟲劑：蘇云金芽孢桿菌、蟲霉菌、白僵菌等；⑤生物增產(chǎn)劑：固氨菌、鉀細菌、磷細菌等。
（3）微生物酶類
包括各種酶類、酶制劑和各種曲類的生產(chǎn)。目前，由微生物生產(chǎn)的工業(yè)用酶制劑主要有糖化酶、a、異、轉(zhuǎn)化酶、異構(gòu)酶、乳糖酶、纖維素酶、蛋白酶、果膠酶、脂肪酶、凝乳酶、氨基?；?、甘露聚糖酶、過氧化氫酶等。
（4）微生物代謝產(chǎn)物
①初代謝產(chǎn)物：氨基酸、有機酸、有機溶劑、核苷酸、蛋白質(zhì)、核酸和維生素等；②次代謝產(chǎn)物：抗生素、生物堿和植物激素等。
（5）微生物的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物
微生物的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化是指利用微生物代謝過程中的某種酶或酶系將種化合物轉(zhuǎn)化成含有特殊功能基團產(chǎn)物的生物化學(xué)反應(yīng)。這種轉(zhuǎn)化般是通過脫氫、氧化、羥基化、脫水、縮合、脫羧、氨基化、脫氨、異構(gòu)化等的酶促反應(yīng)。例如，利用微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)將甘油轉(zhuǎn)化為二羥基丙酮，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸，將轉(zhuǎn)化為L山梨糖等；利用微生物細胞將甾體、薯皂甙轉(zhuǎn)化成副腎上腺皮質(zhì)激素、等。
（6）工程菌發(fā)酵產(chǎn)物
生物工程菌的發(fā)酵，是指對利用生物技術(shù)方法所獲得的“工程菌"以及細胞融合等技術(shù)獲得的“雜交細胞"等進行培養(yǎng)。這是種新型發(fā)酵，其產(chǎn)物多種多樣，如用基因工程菌生產(chǎn)的胰島素、生長激素、干擾素、疫苗、血纖維蛋白溶解劑、紅細胞生成素等，用雜交細胞生產(chǎn)的用于診斷和治療的各種單克隆抗體等。
（7）動物、植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)的產(chǎn)物如利用木瓜細胞大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)木瓜蛋白酶，利用紫草單細胞培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)天然食用色素等。
2.發(fā)酵方式
發(fā)酵是個錯綜復(fù)雜的過程，尤其是大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵，需要采用各式各樣的發(fā)酵技術(shù)，發(fā)酵的方式就是其中重要的發(fā)酵技術(shù)中的員。發(fā)酵方式可從多個角度進行分類：根據(jù)發(fā)酵過程對氧的需求分，發(fā)酵分為好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵；按發(fā)酵培養(yǎng)基的相態(tài)分，發(fā)酵可分為液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵；按發(fā)酵培養(yǎng)基的深度或厚度分，發(fā)酵分為表面發(fā)酵和深層發(fā)酵；按發(fā)酵過程的連續(xù)性分，發(fā)酵可分為分批發(fā)酵、補料分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵；按菌種生活的方式分，發(fā)酵分為游離發(fā)酵和固定化發(fā)酵；按菌種的種類分，發(fā)酵分為單純種發(fā)酵和多菌種混合發(fā)酵。在實際工業(yè)生產(chǎn)中，大都是將各種發(fā)酵方式結(jié)合進行的。目前應(yīng)用多的是需氧、液體、深層、分批、游離、單純種相結(jié)合的發(fā)酵方式。
下面是幾種常見的發(fā)酵操作方式：
（1）分批發(fā)酵
分批發(fā)酵也叫間歇式發(fā)酵，是指在滅菌后的培養(yǎng)基中按比例接入相應(yīng)的菌種進行發(fā)酵，發(fā)酵過程不再添加新的培養(yǎng)基或新的菌種，直至發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵方式。其特點是每次發(fā)酵過程都要經(jīng)過裝料、滅菌、接種、發(fā)酵、放料等系列過程，非生產(chǎn)時間長，生產(chǎn)效率低，成本較高。
（2）補料分批發(fā)酵
補料分批發(fā)酵即半連續(xù)發(fā)酵，是指在分批發(fā)酵過程中間歇或連續(xù)地補加新鮮培養(yǎng)基或某些營養(yǎng)物質(zhì)的發(fā)酵方式。目前，它的應(yīng)用范圍非常廣泛，幾乎遍及整個發(fā)酵行業(yè)。補料分批發(fā)酵的理論研究在20世紀70年代以前幾乎是，在早期的工業(yè)生產(chǎn)中，補料的方式非常簡單，采用的方式就僅僅局限于間歇流加和恒速流加，控制發(fā)酵也是以經(jīng)驗為主。直到1973年日本學(xué)者Yoshida等人提出了
“fedl圖batch fermentation"這個術(shù)語，并從理論上建立了個數(shù)學(xué)模型，補料分批發(fā)酵的研究才進入理論研究階段。近年來，隨著理論研究和應(yīng)用的不斷深入，補料分批發(fā)酵的內(nèi)容大大豐富了。
和傳統(tǒng)的分批發(fā)酵相比，補料分批發(fā)酵可以有效地減少發(fā)酵過程中培養(yǎng)基黏度升高引起的傳質(zhì)效率降低，解除降解物的阻遏和底物的反饋抑制，很好地控制代謝方向，延長產(chǎn)物合成期和增加代謝積累。
（3）連續(xù)發(fā)酵
連續(xù)發(fā)酵是指以定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)添加新鮮培養(yǎng)基，同時以相同速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐內(nèi)的液量維持恒定的發(fā)酵過程。
連續(xù)發(fā)酵可分為單罐連續(xù)發(fā)酵和多罐串聯(lián)連續(xù)發(fā)酵等方式。其優(yōu)點有：簡化了菌種的擴大培養(yǎng)，縮短了發(fā)酵周期，提高了設(shè)備利用率，操作管理方便，便于自動化控制，同時，產(chǎn)物穩(wěn)定，人力物力節(jié)省，生產(chǎn)費用低，使產(chǎn)品更具商業(yè)競爭力。缺點有：①對設(shè)備的合理性和加料的精確性要求甚高；②營養(yǎng)成分的利用較分批發(fā)酵差，產(chǎn)物濃度比分批發(fā)酵低，產(chǎn)物提取成本較高；③雜菌污染的機會較多，菌種易因變異而發(fā)生衰退。
（4）固定化酶和固定化細胞發(fā)酵
固定化酶和固定化細胞發(fā)酵是酶工程中固定化酶技術(shù)在發(fā)酵工程中的應(yīng)用。其優(yōu)勢在于固定化酶和固定化細胞可以重復(fù)使用，酶活力穩(wěn)定，反應(yīng)速率快，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品的分離和提純也比較容易，易于機械化和自動化。
（5）多菌種混合發(fā)酵
多菌種混合發(fā)酵與傳統(tǒng)的混合菌發(fā)酵不同。它是指利用兩種以上的純菌種按定比例，同時或按順序接種到同培養(yǎng)基中進行發(fā)酵的過程。它的主要特點是可以形成多菌共生、酶系互補，不但可以提高發(fā)酵效率和產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量，甚至還可以獲得新的發(fā)酵產(chǎn)品。它是種不需要進行體外DNA重組也能獲得類似效果的新型發(fā)酵方式。
3.發(fā)酵工程的特點
微生物具有種類繁多、繁殖速度快、代謝能力強的特點，而且往往可以通過人工誘變獲得有益的突變株。微生物酶的種類也很多，能催化各種生物化學(xué)反應(yīng)。此外，微生物能夠利用有機物、無機物等多種營養(yǎng)源，般可以不受氣候、季節(jié)等自然條件的限制，通過室內(nèi)反應(yīng)器來生產(chǎn)多種多樣的產(chǎn)品。因此，從傳統(tǒng)的釀酒、釀醬、釀醋等技術(shù)上發(fā)展起來的發(fā)酵工程技術(shù)發(fā)展非常迅速，而且形成了與其他學(xué)科不同的特點：
①發(fā)酵過程以生物體的自身調(diào)節(jié)方式進行，多個反應(yīng)就像單反應(yīng)樣，在單發(fā)酵設(shè)備中完成。
②反應(yīng)通常在常溫常壓下進行，條件溫和，能耗少，設(shè)備比較簡單，對場地要求不高。
③微生物本身能有選擇性地攝取所需物質(zhì)，因此，其發(fā)酵原料往往比較廣泛。原料通常是以糖蜜、淀粉等碳水化合物為主的農(nóng)副產(chǎn)品，也可以是工業(yè)廢水或可再生資源，如植物秸稈、木屑等。
④容易合成復(fù)雜的化合物，能高度選擇性地在復(fù)雜化合物的特定部位進行氧化、還原、官能團引入等反應(yīng)。
⑤發(fā)酵過程中需要防止雜菌污染。生產(chǎn)設(shè)備及其附件需要進行嚴格的沖洗、滅菌，空氣需要過濾除菌等。
發(fā)酵過程的這些特征體現(xiàn)了發(fā)酵工程的種種優(yōu)點。在目前能源、資源緊張，人口、糧食及污染問題日益嚴重的情況下，發(fā)酵工程作為現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分中的員，得到越來越廣泛的應(yīng)用。
發(fā)酵（fermentation）的英文術(shù)語初來自拉丁語“fervere"（發(fā)泡、沸涌）這個單詞。它是指酵母菌作用于果汁或發(fā)芽谷物，產(chǎn)生二氧化碳的現(xiàn)象。被稱為微生物學(xué)之父的法科學(xué)巴斯德（Louis pasteur）個探討了酵母菌酒精發(fā)酵的生理意義，將發(fā)酵現(xiàn)象與微生物生命活動聯(lián)系起來考慮，并指出發(fā)酵是酵母菌在無氧狀態(tài)下的呼吸過程，即無氧呼吸，是生物獲得能量的種方式。也就是說，發(fā)酵是在厭氧條件下，原料經(jīng)過酵母等生物細胞的作用，菌體獲得能量，同時將原料分解為酒精和CO2的過程。從目前來看，巴斯德的觀念還是正確的，但也不是很全面，因為發(fā)酵對于不同的對象具有不同的意義。
對生物化學(xué)來說，發(fā)酵是微生物在無氧時的代謝過程。而對工業(yè)微生物學(xué)來說，發(fā)酵是指借助微生物在有氧或無氧條件下的生命活動，來制備微生物菌體本身或代謝產(chǎn)物的過程。
如今，人們把利用生物細胞（指微生物細胞、動物細胞、植物細胞、微藻）在有氧或無氧條件下的生命活動來大量生產(chǎn)或積累生物細胞、酶類和代謝產(chǎn)物的過程統(tǒng)稱為發(fā)酵。
發(fā)酵工程是指利用生物細胞的特定性狀，通過現(xiàn)代工程技術(shù)手段，在反應(yīng)器中生產(chǎn)各種特定有用物質(zhì)，或者把生物細胞直接用于工業(yè)化生產(chǎn)的種工程技術(shù)系統(tǒng)。發(fā)酵工程涉及微生物學(xué)、生物化學(xué)、化學(xué)工程技術(shù)、機械工程、計算機工程等基本原理和技術(shù)，并將它們有機地結(jié)合在起，利用生物細胞進行規(guī)?；a(chǎn)。發(fā)酵工程是生物加工與生物制造實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的核心技術(shù)。
發(fā)酵工程技術(shù)主要包括提供優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)菌種的菌種技術(shù)、實現(xiàn)產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)的發(fā)酵技術(shù)和獲得合格產(chǎn)品的分離純化技術(shù)。發(fā)酵工程主要內(nèi)容包括：發(fā)酵原料的選擇及預(yù)處理，微生物菌種的選育及擴大培養(yǎng)，發(fā)酵設(shè)備選擇及工藝條件控制，發(fā)酵產(chǎn)物的分離提取，廢棄物的回收和利用等。
發(fā)酵工程的內(nèi)容、發(fā)酵方式和特點
發(fā)酵工程是生物反應(yīng)過程，其本質(zhì)是以生物細胞為催化劑的化學(xué)反應(yīng)工程。但長期以來，發(fā)酵工程仍然是微生物工程的代名詞。因此，發(fā)酵工程的內(nèi)容和特點也就是微生物工程的內(nèi)容和特點。1.發(fā)酵工程的內(nèi)容
發(fā)酵工程主要包括菌種的選育和培養(yǎng)，發(fā)酵條件的優(yōu)化，發(fā)酵反應(yīng)器的設(shè)計和自動控制，產(chǎn)品的分離純化和精制等。發(fā)酵工程涉及食品工業(yè)、化工、醫(yī)藥、冶金、能源開發(fā)、污水處理等域。發(fā)酵工程的產(chǎn)品可大致分為以下幾大類：
（1）傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品
①發(fā)酵食品：面包、饅頭、包子、發(fā)面餅、火腿、發(fā)酵香腸、豆腐乳、泡菜、咸菜等；②酒類：葡萄酒、啤酒、果酒、黃酒、青酒、白酒、白蘭地等；③發(fā)酵調(diào)味品：醬、醬油、豆豉、食醋、酵母自溶物等；④發(fā)酵乳制品：馬奶酒、干酪、酸奶等。
（2）微生物菌體細胞
①飼料用單細胞蛋白：酵母、細菌、藻類、絲狀真菌和放線菌等；
②活性益生菌類：活性乳酸菌、雙歧桿菌、食用和藥用酵母菌等；③大型真菌：食用菌和藥用真菌；④微生物殺蟲劑：蘇云金芽孢桿菌、蟲霉菌、白僵菌等；⑤生物增產(chǎn)劑：固氨菌、鉀細菌、磷細菌等。
（3）微生物酶類
包括各種酶類、酶制劑和各種曲類的生產(chǎn)。目前，由微生物生產(chǎn)的工業(yè)用酶制劑主要有糖化酶、a、異、轉(zhuǎn)化酶、異構(gòu)酶、乳糖酶、纖維素酶、蛋白酶、果膠酶、脂肪酶、凝乳酶、氨基?；?、甘露聚糖酶、過氧化氫酶等。
（4）微生物代謝產(chǎn)物
①初代謝產(chǎn)物：氨基酸、有機酸、有機溶劑、核苷酸、蛋白質(zhì)、核酸和維生素等；②次代謝產(chǎn)物：抗生素、生物堿和植物激素等。
（5）微生物的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物
微生物的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化是指利用微生物代謝過程中的某種酶或酶系將種化合物轉(zhuǎn)化成含有特殊功能基團產(chǎn)物的生物化學(xué)反應(yīng)。這種轉(zhuǎn)化般是通過脫氫、氧化、羥基化、脫水、縮合、脫羧、氨基化、脫氨、異構(gòu)化等的酶促反應(yīng)。例如，利用微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)將甘油轉(zhuǎn)化為二羥基丙酮，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸，將轉(zhuǎn)化為L山梨糖等；利用微生物細胞將甾體、薯皂甙轉(zhuǎn)化成副腎上腺皮質(zhì)激素、等。
（6）工程菌發(fā)酵產(chǎn)物
生物工程菌的發(fā)酵，是指對利用生物技術(shù)方法所獲得的“工程菌"以及細胞融合等技術(shù)獲得的“雜交細胞"等進行培養(yǎng)。這是種新型發(fā)酵，其產(chǎn)物多種多樣，如用基因工程菌生產(chǎn)的胰島素、生長激素、干擾素、疫苗、血纖維蛋白溶解劑、紅細胞生成素等，用雜交細胞生產(chǎn)的用于診斷和治療的各種單克隆抗體等。
（7）動物、植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)的產(chǎn)物如利用木瓜細胞大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)木瓜蛋白酶，利用紫草單細胞培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)天然食用色素等。
2.發(fā)酵方式
發(fā)酵是個錯綜復(fù)雜的過程，尤其是大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵，需要采用各式各樣的發(fā)酵技術(shù)，發(fā)酵的方式就是其中重要的發(fā)酵技術(shù)中的員。發(fā)酵方式可從多個角度進行分類：根據(jù)發(fā)酵過程對氧的需求分，發(fā)酵分為好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵；按發(fā)酵培養(yǎng)基的相態(tài)分，發(fā)酵可分為液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵；按發(fā)酵培養(yǎng)基的深度或厚度分，發(fā)酵分為表面發(fā)酵和深層發(fā)酵；按發(fā)酵過程的連續(xù)性分，發(fā)酵可分為分批發(fā)酵、補料分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵；按菌種生活的方式分，發(fā)酵分為游離發(fā)酵和固定化發(fā)酵；按菌種的種類分，發(fā)酵分為單純種發(fā)酵和多菌種混合發(fā)酵。在實際工業(yè)生產(chǎn)中，大都是將各種發(fā)酵方式結(jié)合進行的。目前應(yīng)用多的是需氧、液體、深層、分批、游離、單純種相結(jié)合的發(fā)酵方式。
下面是幾種常見的發(fā)酵操作方式：
（1）分批發(fā)酵
分批發(fā)酵也叫間歇式發(fā)酵，是指在滅菌后的培養(yǎng)基中按比例接入相應(yīng)的菌種進行發(fā)酵，發(fā)酵過程不再添加新的培養(yǎng)基或新的菌種，直至發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵方式。其特點是每次發(fā)酵過程都要經(jīng)過裝料、滅菌、接種、發(fā)酵、放料等系列過程，非生產(chǎn)時間長，生產(chǎn)效率低，成本較高。
（2）補料分批發(fā)酵
補料分批發(fā)酵即半連續(xù)發(fā)酵，是指在分批發(fā)酵過程中間歇或連續(xù)地補加新鮮培養(yǎng)基或某些營養(yǎng)物質(zhì)的發(fā)酵方式。目前，它的應(yīng)用范圍非常廣泛，幾乎遍及整個發(fā)酵行業(yè)。補料分批發(fā)酵的理論研究在20世紀70年代以前幾乎是，在早期的工業(yè)生產(chǎn)中，補料的方式非常簡單，采用的方式就僅僅局限于間歇流加和恒速流加，控制發(fā)酵也是以經(jīng)驗為主。直到1973年日本學(xué)者Yoshida等人提出了
“fedl圖batch fermentation"這個術(shù)語，并從理論上建立了個數(shù)學(xué)模型，補料分批發(fā)酵的研究才進入理論研究階段。近年來，隨著理論研究和應(yīng)用的不斷深入，補料分批發(fā)酵的內(nèi)容大大豐富了。
和傳統(tǒng)的分批發(fā)酵相比，補料分批發(fā)酵可以有效地減少發(fā)酵過程中培養(yǎng)基黏度升高引起的傳質(zhì)效率降低，解除降解物的阻遏和底物的反饋抑制，很好地控制代謝方向，延長產(chǎn)物合成期和增加代謝積累。
（3）連續(xù)發(fā)酵
連續(xù)發(fā)酵是指以定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)添加新鮮培養(yǎng)基，同時以相同速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐內(nèi)的液量維持恒定的發(fā)酵過程。
連續(xù)發(fā)酵可分為單罐連續(xù)發(fā)酵和多罐串聯(lián)連續(xù)發(fā)酵等方式。其優(yōu)點有：簡化了菌種的擴大培養(yǎng)，縮短了發(fā)酵周期，提高了設(shè)備利用率，操作管理方便，便于自動化控制，同時，產(chǎn)物穩(wěn)定，人力物力節(jié)省，生產(chǎn)費用低，使產(chǎn)品更具商業(yè)競爭力。缺點有：①對設(shè)備的合理性和加料的精確性要求甚高；②營養(yǎng)成分的利用較分批發(fā)酵差，產(chǎn)物濃度比分批發(fā)酵低，產(chǎn)物提取成本較高；③雜菌污染的機會較多，菌種易因變異而發(fā)生衰退。
（4）固定化酶和固定化細胞發(fā)酵
固定化酶和固定化細胞發(fā)酵是酶工程中固定化酶技術(shù)在發(fā)酵工程中的應(yīng)用。其優(yōu)勢在于固定化酶和固定化細胞可以重復(fù)使用，酶活力穩(wěn)定，反應(yīng)速率快，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品的分離和提純也比較容易，易于機械化和自動化。
（5）多菌種混合發(fā)酵
多菌種混合發(fā)酵與傳統(tǒng)的混合菌發(fā)酵不同。它是指利用兩種以上的純菌種按定比例，同時或按順序接種到同培養(yǎng)基中進行發(fā)酵的過程。它的主要特點是可以形成多菌共生、酶系互補，不但可以提高發(fā)酵效率和產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量，甚至還可以獲得新的發(fā)酵產(chǎn)品。它是種不需要進行體外DNA重組也能獲得類似效果的新型發(fā)酵方式。
3.發(fā)酵工程的特點
微生物具有種類繁多、繁殖速度快、代謝能力強的特點，而且往往可以通過人工誘變獲得有益的突變株。微生物酶的種類也很多，能催化各種生物化學(xué)反應(yīng)。此外，微生物能夠利用有機物、無機物等多種營養(yǎng)源，般可以不受氣候、季節(jié)等自然條件的限制，通過室內(nèi)反應(yīng)器來生產(chǎn)多種多樣的產(chǎn)品。因此，從傳統(tǒng)的釀酒、釀醬、釀醋等技術(shù)上發(fā)展起來的發(fā)酵工程技術(shù)發(fā)展非常迅速，而且形成了與其他學(xué)科不同的特點：
①發(fā)酵過程以生物體的自身調(diào)節(jié)方式進行，多個反應(yīng)就像單反應(yīng)樣，在單發(fā)酵設(shè)備中完成。
②反應(yīng)通常在常溫常壓下進行，條件溫和，能耗少，設(shè)備比較簡單，對場地要求不高。
③微生物本身能有選擇性地攝取所需物質(zhì)，因此，其發(fā)酵原料往往比較廣泛。原料通常是以糖蜜、淀粉等碳水化合物為主的農(nóng)副產(chǎn)品，也可以是工業(yè)廢水或可再生資源，如植物秸稈、木屑等。
④容易合成復(fù)雜的化合物，能高度選擇性地在復(fù)雜化合物的特定部位進行氧化、還原、官能團引入等反應(yīng)。
⑤發(fā)酵過程中需要防止雜菌污染。生產(chǎn)設(shè)備及其附件需要進行嚴格的沖洗、滅菌，空氣需要過濾除菌等。
發(fā)酵過程的這些特征體現(xiàn)了發(fā)酵工程的種種優(yōu)點。在目前能源、資源緊張，人口、糧食及污染問題日益嚴重的情況下，發(fā)酵工程作為現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分中的員，得到越來越廣泛的應(yīng)用。