发酵

发酵（英語えいご：fermentation）或ある发酵作用さよう，食品しょくひん界かい也作醱酵，通用つうよう的てき定てい义是指ゆび通どおり过酶的てき作用さよう，使つかい有ゆう机つくえ底そこ物ぶつ发生化学かがく分解ぶんかい变化的てき代だい谢过程ほど。但ただし其意涵由使用しよう场域的てき不同ふどう而不同ふどう。通常つうじょう所しょ说的发酵，多た是ぜ指ゆび生物せいぶつ体たい对于有ゆう机つくえ物ぶつ的てき某ぼう种分解ぶんかい过程。

在ざい生物せいぶつ化か学界がっかい、生理学せいりがく界かい，它被狭せま义地定てい义为：生物せいぶつ体たい内在ないざい无氧条件下じょうけんか，藉由酶催化か一系列氧化还原反应，降くだ解かい碳水化合かごう物ぶつ从中释放少量しょうりょう能のう量的りょうてき代だい谢过程ほど。在ざい食品しょくひん生せい产界、生物せいぶつ技わざ术界，它可更さら广泛地ち指ゆび利用りよう微生物びせいぶつ的てき酶催化か，並なみ控ひかえ制せい适宜的てき工こう艺条件じょうけん，使つかい食品しょくひん或ある饮料产生人じん类所需的或ある满足口こう感かん的てき变化。

发酵是ぜ人じん类较早さ接触せっしょく的てき一いち种生物せいぶつ化学かがく反はん应，如今在ざい食品しょくひん工こう业、生物せいぶつ和わ化学かがく工こう业中なか均ひとし有ゆう广泛应用；其也是ぜ生物せいぶつ工程こうてい的てき基本きほん过程，即そく发酵工程こうてい。对于发酵工程こうてい的てき机つくえ理り以及过程控ひかえ制せい的てき研究けんきゅう，还在继续。

各かく学界がっかい产界定てい义[编辑]

最初さいしょ发酵是ぜ用よう来らい描述酵母こうぼ菌きん作用さよう于果汁かじゅう或ある麦芽ばくが汁じる产生气泡的てき现象，或ある者もの是ぜ指ゆび酒さけ的まと生せい产过程ほど，是ぜ为原始げんし的てき发酵。

在ざい食品しょくひん工こう业中，发酵常つね写うつし作さく醱酵，是ぜ指ゆび運用うんよう生物せいぶつ體たい，包括ほうかつ微生物びせいぶつ、植物しょくぶつ細胞さいぼう、酵母こうぼ菌きん，使つかい有ゆう机つくえ物ぶつ分解ぶんかい的てき生物せいぶつ化學かがく反應はんのう过程。相あい应的发酵技術ぎじゅつ用よう於製酒さけ、豆まめ類るい发酵食品しょくひん。
在ざい生なま化か和わ生理学せいりがく意い义上，发酵指ゆび微生物びせいぶつ在ざい有ゆう氧或无氧条件下じょうけんか，分解ぶんかい各かく种有机つくえ物ぶつ、产生能のう量りょう的てき一いち种方式しき；或ある者もの更さら严格地ち说，发酵是ぜ以有机つくえ物ぶつ作さく为电子受体的てき氧化还原产能反はん应。如葡萄糖ぶどうとう在ざい无氧条件下じょうけんか被ひ微生物びせいぶつ利用りよう，产生酒精しゅせい并放出ほうしゅつ二に氧化碳。

而工业生产上的てき发酵则是泛指利用りよう微生物びせいぶつ的てき生なま长繁殖はんしょく和代かずよ谢活动大量たいりょう生せい产某些产品ひん的てき过程，包括ほうかつ：

厌氧培つちかえ养的生せい产过程ほど，如酒精しらげ、乳酸にゅうさん等ひとし。
通つう气（有ゆう氧）培つちかえ养的生せい产过程ほど，如抗生こうせい素もと、氨基酸さん、酶制せい剂等。
其产品ひん有ゆう细胞代だい谢产物ぶつ，也包括ほうかつ菌きん体たい細胞さいぼう、酶等。

廣義こうぎ來らい說せつ只ただ要よう是ぜ酵素こうそ造成ぞうせい有機物ゆうきぶつ的てき轉變てんぺん都と可か以稱為ため發酵はっこう，不ふ一定いってい需要じゅよう微生物びせいぶつ，例れい如茶ちゃ葉は（除じょ黑くろ茶ちゃ之これ外がい）的てき發酵はっこう就與微生物びせいぶつ無關むせき，而是细胞内ない酶的てき作用さよう。

历史[编辑]

法ほう国こく化学かがく家か巴ともえ斯德是ぜ首位しゅい发酵学者がくしゃ。早はや在ざい1857年ねん，他た将しょう酵母こうぼ与あずか发酵联系了りょう起おこり来らい。巴ともえ斯德最初さいしょ将はた发酵定てい义为“无需空そら气的てき呼吸こきゅう”。他た说“一切发酵过程都是微生物作用的结果”。巴ともえ斯德认为，酿酒是ぜ发酵，是ぜ微生物びせいぶつ在ざい起おこり作用さよう；酒しゅ变质也是发酵，是ぜ另一类微生物在作祟；随ずい着ぎ科学かがく技わざ术的发展，可か以用加か热处理り等とう方法ほうほう来らい杀死有害ゆうがい的てき微生物びせいぶつ，防止ぼうし酒しゅ变质。同どう时，也可以把发酵的てき微生物びせいぶつ分ぶん离出来でき，通つう过人工じんこう培つちかえ养，根ね据すえ不同ふどう的てき要求ようきゅう去さ诱发各かく种类型がた的てき发酵，获得所しょ需的发酵产品。

德とく国こく人ひと毕希纳确定了りょう引起发酵的てき原因げんいん在ざい于酵母はは分泌ぶんぴつ了りょう一种他定义为“酿酶”的てき物ぶつ质，他た于1907年ねん获得诺贝尔化学がく奖，其之后きさき的てき研究けんきゅう则为丹に麦むぎ嘉よしみ士し伯はく的てき科学かがく家か所ところ推动。

在ざい获取了りょう足あし够的关于酵母こうぼ和わ发酵的てき知ち识后，如今发酵的てき研究けんきゅう达到了りょう分子生物学ぶんしせいぶつがく水平すいへい。

反はん应[编辑]

发酵反はん应的过程依よ据すえ不同ふどう糖とう的てき利用りよう与あずか产物的てき生なま产而不同ふどう。以下いか以葡萄糖ぶどうとう生せい产酒精しゅせい为例，说明酿酒发酵的てき过程，同どう时这也是最さい经典的てき发酵反はん应：

化学かがく式しき：C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂（放出ほうしゅつ能のう量りょう：118 kJ/mol，若わか轉化てんか為ためATP中なか的てき化學かがく能のう，約やく相當そうとう於2個こATP）

文字もじ式しき：醣類（葡萄糖ぶどうとう、果糖かとう或ある蔗糖しょとう） → 醇あつし类（乙おつ醇あつし） + 二に氧化碳 + 能のう量りょう

就实际反应的生なま化か途と径みち而言，在ざい厌氧呼吸こきゅう的てき初期しょき，往往おうおう是これ糖とう酵解途と径みち，之これ后きさき的てき途と径みち与あずか终产物ぶつ有ゆう关。

培つちかえ养[编辑]

在ざい工こう业上，发酵过程的てき发生处于严格的てき控ひかえ制せい之の下した，这种控ひかえ制せい称しょう为培养，即そく分ぶん批培养、补料分ぶん批培养、半はん连续培つちかえ养和连续培つちかえ养。

分ぶん批培养[编辑]

分ぶん批发酵是ぜ最さい为简单的发酵过程，培つちかえ养基中ちゅう接せっ入にゅう菌きん种以后きさき，没ぼつ有ゆう物ぶつ料りょう的てき加入かにゅう和わ取出とりで，除じょ了りょう空そら气的通どおり入にゅう和わ排はい气。整せい个过程ほど中ちゅう菌きん的てき浓度、营养成分せいぶん的てき浓度和わ产物浓度等とう参さん数すう都と随ずい时间变化。

微生物びせいぶつ生せい长分为：迟滞期き、对数生せい长期、稳定期き和わ死亡しぼう期き。在ざい迟滞期き，菌きん体からだ没ぼつ有ゆう分裂ぶんれつ只ただ有生ゆうせい长，因いん为当菌きん种接种入一いち个新的てき环境，细胞内ない的てき核酸かくさん、酶等ひとし稀まれ释，这时细胞不能ふのう分裂ぶんれつ。当とう细胞内的ないてき与あずか细胞分裂ぶんれつ相あい关的物ぶつ质浓度ど达到一定いってい程度ていど，细胞开始分裂ぶんれつ，这时细胞生せい长很快かい，比ひ生せい长速率りつ几近常数じょうすう。这个时期称しょう为对数すう生なま长期。随ずい着ぎ细胞生せい长，培つちかえ养液中ちゅう的てき营养物ぶつ减少，废物积累，导致细胞生せい长速率りつ下降かこう，进入减速期き和わ稳定期き。最さい后きさき当とう细胞死亡しぼう速そく率りつ大だい于生成せいせい速そく率りつ，进入死亡しぼう期き。对于初はつ级代谢产物ぶつ，在ざい对数生せい长期初期しょき就开始はじめ合成ごうせい并积累るい，而次じ级代谢产物ぶつ则在对数生せい长期后きさき期き和わ稳定期き大量たいりょう合成ごうせい。

分ぶん批培养的操作そうさ简单，周期しゅうき短たん，染しみ菌きん机つくえ会かい少しょう，生なま产过程ほど和わ产品质量容易ようい掌握しょうあく；然しか而产率りつ低てい，不ふ适于测定动力学がく数すう据すえ。

补料分ぶん批培养[编辑]

补料分ぶん批培养是ぜ指ゆび在ざい分ぶん批培养过程ほど中ちゅう补入新しん鲜的料りょう液えき，以克服こくふく营养不足ふそく而导致的发酵过早结束的てき缺点けってん。在ざい此过程ほど中ちゅう只ただ有料ゆうりょう液えき的てき加入かにゅう没ぼつ有料ゆうりょう液えき的てき取出とりで，所以ゆえん发酵结束时发酵液体えきたい积比发酵开始时有所しょ增加ぞうか。在ざい工こう厂的实际生せい产中采さい用よう这种方法ほうほう很多。

在ざい这样一种系统中可以维持低的基もと质浓度，避免快速かいそく利用りよう碳源的てき阻遏效こう应；可か以通过补料りょう控ひかえ制せい达到最さい佳けい的てき生なま长和产物合成ごうせい条件じょうけん；还可以利用りよう计算机つくえ控ひかえ制せい合理ごうり的てき补料速そく率りつ，稳定最さい佳生よしお产工艺。同どう时，由ゆかり于没有ゆう物ぶつ料りょう取出とりで，产物的てき积累最さい终导致比生せい产速率りつ的てき下降かこう。由よし于有物ぶつ料りょう的てき加入かにゅう增加ぞうか了りょう染しみ菌きん机つくえ会かい。

半はん连续培つちかえ养[编辑]

在ざい补料分ぶん批培养的基もと础上间歇放掉部分ぶぶん发酵液えき（带放）称しょう为半はん连续培つちかえ养。某ぼう些品种采取と这种方式ほうしき，如四よん环素发酵。放ひ掉部分ぶぶん发酵液えき，再さい补入部分ぶぶん料りょう液えき，使つかい代だい谢有害ゆうがい物ぶつ得とく以稀释有利ゆうり于产物ぶつ合成ごうせい，提ひさげ高だか了りょう总产量りょう。然しか而这样做也导致代谢产生せい的てき前ぜん体からだ物ぶつ被ひ稀まれ释，提つつみ取的とりてき总体积增大ぞうだい。

连续培つちかえ养[编辑]

发酵过程中ちゅう一边补入新鲜料液一边放出等量的发酵液，使つかい发酵罐かん内的ないてき体たい积维持じ恒つね定じょう。达到稳态后きさき，整せい个过程ほど中ちゅう菌きん的てき浓度，产物浓度，限げん制せい性せい基もと质浓度ど都と是ぜ恒つね定じょう的てき。

在ざい连续培つちかえ养中ちゅう控ひかえ制せい稀まれ释速率りつ可か以使发酵过程最さい优化。发酵周期しゅうき长，可か以得到いた高こう的てき产量。然しか而假如菌种不稳定的てき话，长期连续培つちかえ养会引起菌きん种退化か，降くだ低てい产量。长时间补料りょう染しみ菌きん机つくえ会かい也大大だい增加ぞうか。所以ゆえん这样发酵方式ほうしき在ざい实际生せい产中并不常用じょうよう。

应用[编辑]

食品しょくひん工こう业中经常应用发酵过程，应用到いた淀よどみ粉こ，可か以使淀よどみ粉こ分解ぶんかい为较小しょう的てき片かた段だん，同どう时放出ほうしゅつ二に氧化碳，是ぜ制せい造づくり面めん包つつみ的てき必须过程；应用到いた酿酒さけ过程，使つかい糖とう类分解ぶんかい成なり酒精しゅせい同どう时放出ほうしゅつ二に氧化碳；应用到いた制せい茶ちゃ工こう艺，使つかい茶ちゃ叶かのう中ちゅう的てき没食子もっしょくし茶ちゃ素もと分解ぶんかい再さい合成ごうせい为茶ちゃ黄き素もと，使つかい茶ちゃ叶かのう成しげる为红茶；此外像ぞう制作せいさく丹に貝かい、腐くさ乳ちち、奶酪、酸さん奶等とう都と需要じゅよう发酵过程。当とう发酵被ひ应用于面食しょく时，多た称しょう其为发面。

在ざい製藥せいやく工業こうぎょう上じょう，现代发酵工程こうてい藉由生物せいぶつ反應はんのう器き-发酵罐かん，來らい進行しんこう胰岛素もと、干ひ扰素、生なま长激素もと、抗生こうせい素もと和わ疫苗等ひとし多た种医疗保健ほけん药物;天然てんねん杀虫剂、细菌肥料ひりょう和わ微生物びせいぶつ除草じょそう剂等农用生せい产资料りょう等とう的てき生產せいさん。現在げんざい，利用りよう植物しょくぶつ細胞さいぼう之の植物しょくぶつ发酵，真ま菌きん細胞さいぼう等とう发酵生物せいぶつ技術ぎじゅつ，生產せいさん高價こうか之の生物せいぶつ性せい醫藥いやく產品さんぴん，例れい如靈れい芝しば发酵，也成为追捧ささげ的てき热点。

化学かがく工こう业上うえ则用于生产氨基酸さん、香料こうりょう、生物せいぶつ高分子こうぶんし、酶以及维生素もと和わ单细胞蛋白しろ等ひとし。

发酵工程こうてい[编辑]

发酵已やめ经从过去纯粹经验化か的てき自然しぜん过程，发展成なり为一个包含ほうがん微生物びせいぶつ学がく、化学かがく工程こうてい、基もと因いん工程こうてい、细胞工程こうてい、机つくえ械工程ほど和かず计算机つくえ软硬件けん工程こうてい等とう在ざい内的ないてき多た学科がっか工程こうてい，即そく发酵工程こうてい。

发酵工程こうてい是ぜ生物せいぶつ工程こうてい的てき一个极其重要的分支，主要しゅよう研究けんきゅう如何いか在ざい最さい适发酵条件下じょうけんか，使つかい发酵罐かん得とく以大量りょう培つちかえ养细胞和高だか效こう生せい产代谢产物的ぶってき工こう艺技术。

从广义上讲，发酵工程こうてい由よし三さん部分ぶぶん组成：上うえ游ゆう工程こうてい、发酵工程こうてい、下した游ゆう工程こうてい。

发酵工程こうてい设计的てき一般いっぱん过程主要しゅよう包括ほうかつ：菌きん种选育いく、分子ぶんし育そだて种；发酵培つちかえ养基的てき优化与あずか设计；种子扩大培つちかえ养；发酵过程动力学がく的てき设计；反はん应器中ちゅう氧传递的控ひかえ制せい；发酵过程的てき工こう艺控制せい；发酵工程こうてい优化放ひ大だい

参考さんこう文献ぶんけん[编辑]

参まいり见[编辑]

发酵调控
無む氧呼吸こきゅう
酒精しゅせい發酵はっこう
發酵はっこう (葡萄酒ぶどうしゅ)
自じ动酿酒しゅ综合症しょう
工こう业发酵
食品しょくひん發酵はっこう（西にし班はん牙きば语：Alimento fermentado）