制药工程专业制药工程专业

发 酵 工 程 Fermentation Engineering

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第一章 绪论第一节发酵工业概述

一、基本概念1 ，发酵一词的来源 “ 发酵”（ Fermentation ）一词是拉丁语“沸腾”（ fervere ）的派生词，它描述酵母作用于果汁或麦芽浸出液时产生气泡的现象。产生气泡的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。

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2 ，狭义 “发酵”的定义 在生物化学或生理学上发酵是指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳。同时获得能量，丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等等。

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3 ，广义 “发酵”的定义 工业上所称的发酵是泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程，它包括厌氧培养的生产过程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等，以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。产品即有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。

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4 ，发酵工程（ Fermentation Engineering ）的定义

应用微生物学等相关的自然科应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。性服务的一门科学。

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二、发酵工程概述 　 　 发酵已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋发酵已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。程的一个多学科工程。 现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶以及维生业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶以及维生素和单细胞蛋白等。 素和单细胞蛋白等。

在发酵技术中一般包括微生物细胞或动在发酵技术中一般包括微生物细胞或动植物细胞的悬浮培养，或利用固定化酶，植物细胞的悬浮培养，或利用固定化酶，固定化细胞所做的反应器加工底物（即有固定化细胞所做的反应器加工底物（即有生化催化剂参加），以及培养加工后产物生化催化剂参加），以及培养加工后产物大规模的分离提取等工艺。主要是在生物大规模的分离提取等工艺。主要是在生物反应过程中提供各种所需的最适环境条件。反应过程中提供各种所需的最适环境条件。如酸碱度、湿度、底物浓度、通气量以及如酸碱度、湿度、底物浓度、通气量以及保证无菌状态。 保证无菌状态。

11 ，发酵工程主要研究的内容，发酵工程主要研究的内容(1) (1) 有严格的无菌生长环境：有严格的无菌生长环境： 包括发酵开始前采用高温高压对发酵罐和包括发酵开始前采用高温高压对发酵罐和发酵原料以及各种连接管道进行灭菌的技发酵原料以及各种连接管道进行灭菌的技术；术； 在发酵过程中不断向发酵罐中通入无菌空在发酵过程中不断向发酵罐中通入无菌空气的空气过滤技术；气的空气过滤技术；(2)(2) 在发酵过程中根据细胞生长要求控制加在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速 度的计算机控制技术；料速 度的计算机控制技术；(3)(3) 种子培养和生产培养的不同的工艺技术。种子培养和生产培养的不同的工艺技术。

(4)(4) 在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验 在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验 室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。生产的动力学模型。(5)(5)由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。 这就是发酵工程工艺放大问题。

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2 ，发酵工程的特点 发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化学反应。其主要特点如下：体所进行的化学反应。其主要特点如下：（（ 11 ）发酵过程一般来说都是在常温常压下进行）发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件也比较的生物化学反应，反应安全，要求条件也比较简单。简单。（（ 22 ）发酵所用的原料简单粗放。通常以淀粉、）发酵所用的原料简单粗放。通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，只要加入少量的有糖蜜或其他农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因不同的机和无机氮源就可进行反应。微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这一特性，可以利用废水和废物等作为发酵于这一特性，可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改造和更新。的原料进行生物资源的改造和更新。

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（（ 33 ）发酵过程是通过生物体的自动调节）发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单一的代谢产物。可以得到较为单一的代谢产物。（（ 44 ）发酵过程中对杂菌污染的防治至关）发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。除了必须对设备进行严格消毒处重要。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理和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。如果污染了杂菌，生产上就要下进行。如果污染了杂菌，生产上就要遭到巨大的经济损失，要是感染了噬菌遭到巨大的经济损失，要是感染了噬菌体，对发酵就会造成更大的危害。因而体，对发酵就会造成更大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败的关键。维持无菌条件是发酵成败的关键。

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（（ 55 ）由于生物体本身所具有的反应机制，能够专）由于生物体本身所具有的反应机制，能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应，也进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合物。可以产生比较复杂的高分子化合物。（（ 66 ）微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过变）微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优良良菌株并使异和菌种筛选，可以获得高产的优良良菌株并使生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以生产的产品。方法难以生产的产品。（（ 77 ）工业发酵与其他工业相比，投资少，见效快，）工业发酵与其他工业相比，投资少，见效快，并可以取得显著的经济效益。并可以取得显著的经济效益。

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3 ，发酵过程的组成部分 （（ 11 ）发酵过程的组成）发酵过程的组成 繁殖种子和发酵生产所用的培养基组份繁殖种子和发酵生产所用的培养基组份确定；确定； 培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌； 培养出有活性、适量的纯种，接种入生培养出有活性、适量的纯种，接种入生产容器中；产容器中； 微生物在最适合于产物生长的条件下，微生物在最适合于产物生长的条件下，在发酵罐中生长；在发酵罐中生长； 产物提取和精制；产物提取和精制； 过程中排出的废弃物的处理。过程中排出的废弃物的处理。

FERMENTATIONProcess Control

Fermentation engineering

上游工程UPSTREAM PROCESSES 下游工程

DOWNSTREAM PROCESSES

发酵工程组成从广义上讲，由三部分组成： 上游工程、发酵工程、下游工程

UPSTREAM PROCESSES- genetics, cell …- inoculum development- media formulation- sterilization- inoculation

FERMENTATIONProcess Control

上游工程Fermentation engineering

DOWNSTREAM PROCESSES- product extraction, purification & assay- waste treatment-by product recovery

FERMENTATIONProcess Control

下游工程

The ratio of recovery to fermentation costs for L-asparaginase: 3.0 ethanol: 0.16

Fermentation engineering

菌种筛选

摇瓶试验

发酵罐试验

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典型的发酵过程示意图典型的发酵过程示意图

发酵的流程空气

空气净化处理保藏菌种斜面活化扩大培养种子罐

主发酵

碳源、氮源、无机盐等营养物质

灭菌产物分离纯化

成品

生物反应过程的组成部分 原材料的预处理原材料的预处理 生物催化剂的制备 生物催化剂的制备 生物反应器及反应条件的选择与监控生物反应器及反应条件的选择与监控 产品的分离纯化 产品的分离纯化

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（ 2 ）发酵生产的条件 某种适宜的微生物某种适宜的微生物 保证或控制微生物进行代谢的各种条件保证或控制微生物进行代谢的各种条件（培养基组成，温度，溶氧（培养基组成，温度，溶氧 pHpH 等）等） 进行微生物发酵的设备进行微生物发酵的设备 提取菌体或代谢产物，精制成产品的方提取菌体或代谢产物，精制成产品的方法和设备法和设备

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3 、发酵的类型 （（ 11 ）按发酵原料来区分 ）按发酵原料来区分 • 糖类物质发酵 糖类物质发酵 •石油发酵 石油发酵 •废水发酵废水发酵

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(2)按发酵形式来区分 • 固态发酵 固态发酵 •深层液体发酵 深层液体发酵

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(3)按发酵产物区分 • 氨基酸发酵氨基酸发酵• 有机酸发酵有机酸发酵• 抗生素发酵抗生素发酵• 酒精发酵酒精发酵• 维生素发酵维生素发酵• 酶制剂发酵 酶制剂发酵

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(4)按发酵工艺流程区分 • 分批发酵分批发酵•连续发酵连续发酵•流加发酵流加发酵

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(5)按发酵过程中对氧的不同需求来分 • 厌氧发酵厌氧发酵• 通风发酵通风发酵

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4 、发酵工业范围（（ 11 ）酿酒工业）酿酒工业 ((啤酒、葡萄酒、白酒等啤酒、葡萄酒、白酒等 ))（（ 22 ）食品工业）食品工业 ((酱、酱油、醋、腐乳、面包、酸酱、酱油、醋、腐乳、面包、酸乳等乳等 ))（（ 33 ）有机溶剂发酵工业）有机溶剂发酵工业 (( 酒精、丙酮、丁醇等酒精、丙酮、丁醇等 ))（（ 44 ）抗生素发酵工业）抗生素发酵工业 ((青霉素、链霉素、土霉素青霉素、链霉素、土霉素

等等 ))（（ 55 ）有机酸发酵工业）有机酸发酵工业 ((柠檬酸、葡萄糖酸等柠檬酸、葡萄糖酸等 ))（（ 66 ）酶制剂发酵工业）酶制剂发酵工业 ((淀粉酶、蛋白酶等淀粉酶、蛋白酶等 ))

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（（ 77 ） 氨基酸发酵工业） 氨基酸发酵工业 ((谷氨酸，赖氨酸等谷氨酸，赖氨酸等 ))（（ 88 ） 核苷酸类物质发酵工业） 核苷酸类物质发酵工业 ((肌苷酸、肌苷等肌苷酸、肌苷等 ))（（ 99 ） 维生素发酵工业） 维生素发酵工业 (( 维生素维生素 CC 、维生素、维生素 BB 等等 ))（（ 1010 ）生理活性物质发酵工业）生理活性物质发酵工业 (( 激素、赤霉素等激素、赤霉素等 ))（（ 1111 ）微生物菌体蛋白发酵工业）微生物菌体蛋白发酵工业 (( 酵母、单细胞酵母、单细胞蛋白等蛋白等 ))（（ 1212 ）微生物环境净化工业）微生物环境净化工业 (( 利用微生物处理废利用微生物处理废水、污水等水、污水等 ))（（ 1313 ）生物能工业）生物能工业 ((沼气、纤维素等天然原料发沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等，能源物质酵生产酒精、乙烯等，能源物质 ))（（ 1414 ）微生物冶金工业）微生物冶金工业 (( 利用微生物探矿、冶金、利用微生物探矿、冶金、石油脱硫等石油脱硫等 ))

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5 、发酵工程的地位 基因工程基因工程 细胞工程细胞工程 酶工程酶工程 发酵工程发酵工程

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第二节 发酵工业的发展史第二节 发酵工业的发展史一、国外发酵工业的发展概况一、国外发酵工业的发展概况11 ，发酵工业发展的阶段：，发酵工业发展的阶段： 天然发酵阶段（古代天然发酵阶段（古代 ~1900~1900 年）年） 纯培养技术的建立（纯培养技术的建立（ 19051905 年年 ~~ ）） 通气搅拌发酵技术的建立（通气搅拌发酵技术的建立（ 19401940 年年 ~~ ）） 开拓发酵原料时期（开拓发酵原料时期（ 19601960 年年 ~~ ）） 基因工程阶段（基因工程阶段（ 1979~1979~ ））

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（ 1 ）第一个阶段（ 1900年以前） 产品只限于含酒精饮料和醋产品只限于含酒精饮料和醋古埃及已经能酿造啤酒 古埃及已经能酿造啤酒 1717世纪能在容量为世纪能在容量为 15001500桶（一桶（一桶相当于桶相当于 110110升）的木质大桶中升）的木质大桶中进行第一次真正的大规模酿造 进行第一次真正的大规模酿造 在在 17571757年已应用温度计 年已应用温度计

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18011801 年就有了原始的热交换器 年就有了原始的热交换器 1818 世纪中期，证实了酒精发酵中世纪中期，证实了酒精发酵中的酵母活动规律 的酵母活动规律 PasterPaster 最终使科学界信服在发酵最终使科学界信服在发酵过程中酵母所遵循的规律 过程中酵母所遵循的规律 1818 世纪后期，世纪后期， HansenHansen 在在

CalsbergCalsberg 酿造厂建立了酵母纯种酿造厂建立了酵母纯种培养技术 培养技术

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在在 1818世纪末到世纪末到 1919世纪初，基础世纪初，基础培养基是用巴氏灭菌法处理，然培养基是用巴氏灭菌法处理，然后接种后接种 10%10%优质醋使呈酸性，可优质醋使呈酸性，可防治染菌污染。这样就成为一个防治染菌污染。这样就成为一个良好的接种材料。良好的接种材料。 在在 2020世纪初，在酿酒和制醋工业世纪初，在酿酒和制醋工业中已建立起过程控制的概念。 中已建立起过程控制的概念。

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（ 2 ）第二个阶段（ 1900 年 ~1940年） 主要的新产品是酵母、甘油、柠檬酸、主要的新产品是酵母、甘油、柠檬酸、乳酸、丁醇和丙酮 乳酸、丁醇和丙酮 在面包酵母的生产中首先采用了分批在面包酵母的生产中首先采用了分批补料培养 技术补料培养 技术 在一次大战时，在一次大战时， WeizmannWeizmann 开拓了丁开拓了丁醇丙酮发酵，并建立了真正的无杂菌醇丙酮发酵，并建立了真正的无杂菌发酵发酵

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（ 3 ）第三个阶段（ 1940年以后）这以阶段的标志是，在纯种培养这以阶段的标志是，在纯种培养技术下，以深层培养生产青霉素技术下，以深层培养生产青霉素 解决向培养基中通入大量无菌空解决向培养基中通入大量无菌空气和高粘度培养液的搅拌问题 气和高粘度培养液的搅拌问题

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（ 4 ）第四个阶段（ 1960年以后） 以烃为碳源生产微生物细胞作为以烃为碳源生产微生物细胞作为饲料蛋白质的来源 饲料蛋白质的来源 出现了不需要机械搅拌的高压喷出现了不需要机械搅拌的高压喷射和强制循环的发酵罐 射和强制循环的发酵罐 工业上普遍采用分批培养和分批工业上普遍采用分批培养和分批补料培养法 补料培养法

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（ 5 ）第五个阶段（ 1979年以后） 这个阶段以基因这个阶段以基因工程产品的生产工程产品的生产为标志。为标志。 目前，世界上已目前，世界上已经批准上市的经批准上市的基基因工程药物因工程药物就有就有几十种，如：胰几十种，如：胰岛素、人生长激岛素、人生长激素等等。素等等。

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人胰岛素人胰岛素

人生长激素人生长激素 (GH)(GH)表皮生长因子表皮生长因子 (EGF)(EGF)肿瘤坏死因子肿瘤坏死因子

白细胞介素白细胞介素 -2(IL-2)-2(IL-2)尿激酶原尿激酶原

猪生长激素猪生长激素 (PGH)(PGH)牛生长激素牛生长激素 (BGH)(BGH)

纤维素酶 , -干扰素乙型肝炎疫苗集落刺激因子 (CSF)促红细胞生成素 (EPO)抗血友病因子组织溶纤原激活剂 (t-PA)

部分利用基因工程技术研制的产品

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2 ，重要发酵产品投入生产的年代年 代 产 品1880~1920 乳酸、面包酵母、乙醇、甘油、丙酮 - 丁醇 淀粉酶 * 、转化酶 *

1920~1940 柠檬酸 * 、葡萄糖酸 * 、蛋白酶 * 、核黄素、 山梨糖1940~1950 青霉素、短杆菌肽、链霉素、金霉素、新 霉素、两性霉素、衣康酸、纤维素酶 * 、 果胶酶 * 、淀粉酶

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1950~1960 谷氨酸、赖氨酸、土霉素、四环素、新生霉素、红霉素、制霉菌素、卡那霉素、环丝霉素、庆黄霉素、曲酸、柠檬素、葡萄糖酸、过氧化氢酶、甾体氧化产物、赤霉素、葡聚糖、单细胞蛋白、水杨酸1960~1970 葡萄糖异构酶、糖化酶、氨基酰化酶、脂肪酶、乳糖酶、头孢霉素、庆大霉素、林可霉素、利福霉素、万古霉素、核糖霉素、杀稻瘟菌素 S 、多氧霉素、泰勒霉素、缬氨酸、甾体生物转化物、 5’-核苷酸、生物杀虫剂、黄原胶

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1970~1980 博莱霉素、阿霉素、杀念珠菌素、交杀霉素、西梭霉素、有效霉素、天门冬氨酸、苏氨酸、凝乳酶、右旋糖苷酶、维生素 C 、木糖醇、苹果酸、长链二元酸、普鲁兰多糖、井岗霉素1980年以后 阿维霉素、苯丙氨酸、环氧乙（丙）烷、丙烯酰胺、聚羟基丁酸酯（ PHB ）等

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3 ，工业化成功利用生物转化生产的有机化合物过 程 催化用酶 产 品 全球产量 ( 吨 )

水解作用 淀粉葡萄糖苷酶 葡萄糖 10~2000万 腈水化酶 丙烯酰胺 30000

青霉素酰胺水解酶 青霉素 10000~15000

拆分作用 乙内酰酶 D- 对 -羟基苯甘氨酸 100~500

( 有旋光 )

拆分作用 脱卤酶 (s)-2-氯丙酸 2000

( 无旋光 )

氧化作用 山梨醇脱氢酶 L-山梨糖 50000

还原作用 β- 酮还原酶 L-肉碱 (Carnitine) 12000

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过 程 催化用酶 产 品 全球产量 ( 吨 )

异构作用 葡萄糖 (木糖 )异构酶 异构糖 800万C-C合成 丙酮酸脱羧酶 苯乙酰甲醇 300~500

色氨酸苯基裂解酶 L-dopa 200

非手性 富马酸酶 苹果酸 500

前驱物质 天冬氨酸裂解酶 天冬氨酸 400

肽合成 嗜热菌蛋白酶 Aspartame 2000

胰蛋白酶 胰岛素 <1

葡萄糖基 环状糊精葡聚糖 β- 环状糊精 800~1500

转移作用 转移酶 低聚糖 >20万

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4 ，微生物酶促转化与化学合成有机结合途径：1. 微生物（酶促）转化 化学法合成例如：山梨醇 山梨糖 维生素 C 发酵法核糖 AZT 半合成抗生素2. 化学法生产前体 酶法 ( 微生物 ) 转化例如 : 苯丙酮酸 +富马酸 L-苯丙氨酸 ( 转氨酶 ) 色氨酸发酵中添加吲哚 ( 前体 ) 手性化合物的拆分

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二、发酵罐等生物反应器规模谷氨酸 100~200m3 最大 660m3

啤 酒 600m3 （露天）柠檬酸 220m3

酶制剂 90m3

酵母培养罐 170m3

黄酒 200m3

酒精 1500m3

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三、国外发酵工业的发展趋势 11 ，生物转化（或生物合成）技术成为，生物转化（或生物合成）技术成为国外著名化学公司争夺的热点，并逐国外著名化学公司争夺的热点，并逐步从医药领域逐渐向化工领域转移步从医药领域逐渐向化工领域转移 22 ，生物催化合成已成为化学品合成的，生物催化合成已成为化学品合成的支柱之一 支柱之一 33 ，利用生物技术生产有特殊功能、性，利用生物技术生产有特殊功能、性能、用途或环境友好的化工新材料，能、用途或环境友好的化工新材料，是化学工业发展的一个重要趋势。 是化学工业发展的一个重要趋势。

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44 ，传统的发酵工业已由基因重组菌，传统的发酵工业已由基因重组菌种取代或改良。许多传统的发酵工种取代或改良。许多传统的发酵工程产品如柠檬酸、青霉素等都已开程产品如柠檬酸、青霉素等都已开始采用基因工程手段进行改造，大始采用基因工程手段进行改造，大大地提高了产量。在以基因工程为大地提高了产量。在以基因工程为主导的现代生物技术产品中，医药主导的现代生物技术产品中，医药生物技术产品占生物技术产品占 7575％左右。 ％左右。

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四、国内发酵工业的发展概况 我国传统发酵历史悠久，在我国传统发酵历史悠久，在《《黄帝内经素向黄帝内经素向》》、 、 《《汤液醪醴论汤液醪醴论》》里，已有酿酒的记载。白酒的起里，已有酿酒的记载。白酒的起源，当在元朝以前，尚待考证。酱油的酿造，当源，当在元朝以前，尚待考证。酱油的酿造，当始自周朝。在汉武帝时代开始有了葡萄酒，距今始自周朝。在汉武帝时代开始有了葡萄酒，距今已有两千多年的历史。已有两千多年的历史。 数千年来由于科学技术进步缓慢，各种微生物工数千年来由于科学技术进步缓慢，各种微生物工业也未能充分发展。直到业也未能充分发展。直到 2020世纪中期才建立了世纪中期才建立了一系列新的微生物工业。近几年来，由于生物新一系列新的微生物工业。近几年来，由于生物新技术的应用，发酵工业开始进入新的发展时期。 技术的应用，发酵工业开始进入新的发展时期。

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1 ，白酒 中国的酿酒业，距今已有数千中国的酿酒业，距今已有数千年的历史渊源。白酒是我国特年的历史渊源。白酒是我国特有的、具有悠久历史的传统酒有的、具有悠久历史的传统酒种。 种。 19491949年新中国成立时，我国年新中国成立时，我国白酒的产量只有白酒的产量只有 1010 ．． 88 万万 t t 。。 19961996年，我国白酒产量达到年，我国白酒产量达到历史高峰，总量达到历史高峰，总量达到

801801 ．． 3030 万万 tt 。。 目前，我国白酒的产量为目前，我国白酒的产量为 400400余吨。 余吨。 规模较大的有五粮液、茅台、规模较大的有五粮液、茅台、泸州老窖、剑南春、汾酒、古泸州老窖、剑南春、汾酒、古井。六家公司占据约井。六家公司占据约 1010％的％的市场份额，销售收入占整个行市场份额，销售收入占整个行业的业的 37.937.9％。％。

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全国白酒产量（单位：万吨）

0100200300400500600700800900

年份

产量

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2 ，黄酒 黄酒是我国最古老黄酒是我国最古老的酒种，早在夏、的酒种，早在夏、商、周三代就已经商、周三代就已经大量生产了，并流大量生产了，并流传至今，据史料记传至今，据史料记载已有载已有 60006000年左右年左右了。了。 目前年产量为目前年产量为 130130万吨左右。 万吨左右。

                                                            

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3 ，啤酒 19001900 年我国最早的啤年我国最早的啤酒厂于哈尔滨建成 酒厂于哈尔滨建成 19151915 年国人投资的双年国人投资的双合盛啤酒厂建成 合盛啤酒厂建成 19491949 年啤酒产量仅七年啤酒产量仅七千余吨 千余吨 19811981 年啤酒产量增至年啤酒产量增至

9191 万吨万吨 20052005 年产量达到年产量达到 30003000万吨左右 万吨左右

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4 ，葡萄酒 18921892年华侨张弼士在烟台建年华侨张弼士在烟台建立酿酒公司，这是我国第一立酿酒公司，这是我国第一个新型的葡萄酒酿造厂 个新型的葡萄酒酿造厂 目前我国葡萄酒工厂已有近目前我国葡萄酒工厂已有近八十家 八十家 20032003年葡萄酒年产量约年葡萄酒年产量约 3434万吨。 万吨。 年产万吨以上的有张裕、王年产万吨以上的有张裕、王朝、华夏、长城、新天酒业、朝、华夏、长城、新天酒业、柳河绿源、烟台威龙、烟台柳河绿源、烟台威龙、烟台中梁。八家公司占据约中梁。八家公司占据约 6060％％的市场份额，销售收入占整的市场份额，销售收入占整个行业的个行业的 78.478.4％。 ％。

                                                

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5 ， 酱油和醋 早在三千年前便已掌握了酱油和醋发酵的早在三千年前便已掌握了酱油和醋发酵的技法，数千年来一直沿用自然发酵法 ，直技法，数千年来一直沿用自然发酵法 ，直

到到 2020世纪后才开始采用纯种培养培养技世纪后才开始采用纯种培养培养技术生产，目前设备及酿造方法逐步实现了术生产，目前设备及酿造方法逐步实现了现代化现代化 酱油年产量约为酱油年产量约为 450450万吨，已居世界首位 万吨，已居世界首位 醋年产量约为醋年产量约为 250250万吨万吨

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6 ，酒精 二十世纪初期，外商在东北设立二十世纪初期，外商在东北设立哈尔滨和阿城两个酒精厂 哈尔滨和阿城两个酒精厂 19221922年山东溥益酒精厂成立，为年山东溥益酒精厂成立，为第一个由国人设立的酒精厂 第一个由国人设立的酒精厂 19341934年华侨投资在上海浦东设立年华侨投资在上海浦东设立中国酒精厂，当时号称远东第一中国酒精厂，当时号称远东第一大型酒精厂 大型酒精厂 酒精年产量解放前仅酒精年产量解放前仅 11万吨左右。万吨左右。 20032003年酒精产量约为年酒精产量约为 250250万吨左万吨左右。右。

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7 ，酶制剂 19641964 年才在无锡建立了第一个酶制剂工年才在无锡建立了第一个酶制剂工厂 厂 目前有酶制剂生产厂家目前有酶制剂生产厂家 4040 家左右，其中家左右，其中万吨以上，销售额万吨以上，销售额 20002000 万以上有万以上有 88家，家，其余均在万吨以下其余均在万吨以下 目前的年产量为目前的年产量为 2222 万吨左右 万吨左右

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7 ，柠檬酸 19531953 年我国曾进行浅盘发酵制柠檬酸的年我国曾进行浅盘发酵制柠檬酸的中型生产。 中型生产。 19651965 年前后由上海酵母厂首先采用深层年前后由上海酵母厂首先采用深层发酵法，由薯干直接发酵生产柠檬酸。 发酵法，由薯干直接发酵生产柠檬酸。 生产能力为生产能力为 5656 万万 t/at/a ，实际产量达，实际产量达 3535 万万

t/at/a 左右，出口量居世界第一位。左右，出口量居世界第一位。

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9 ，微生物制药 在上海建立了第一个抗生素工厂在上海建立了第一个抗生素工厂 (( 即后来即后来的上海第三制药厂的上海第三制药厂 )) ，以生产青霉素为主。，以生产青霉素为主。 19581958 年我国最大的抗生素工厂年我国最大的抗生素工厂————华北华北制药厂亦正式投入生产。 制药厂亦正式投入生产。

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10 ，味精 19641964 年我国谷氨酸发酵研究成功，首先年我国谷氨酸发酵研究成功，首先在上海投入生产。 在上海投入生产。 味精生产万吨以上产量的工厂有味精生产万吨以上产量的工厂有 1717 家。家。 最大规模是周口莲花味精集团公司，年最大规模是周口莲花味精集团公司，年

产产 1212 万吨。 万吨。 目前年产量目前年产量 130130 多万吨。 多万吨。

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11 ，基因工程产品 我国已经开发成功了２１种基因工程药我国已经开发成功了２１种基因工程药物和疫苗，世界上销售额排名前１０位物和疫苗，世界上销售额排名前１０位的基因工程药物和疫苗，我国已能生产的基因工程药物和疫苗，我国已能生产８种。８种。

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12 ，细胞工程产品 紫草、三七等等植物细胞已可在发酵罐紫草、三七等等植物细胞已可在发酵罐种大规模培养。我国的传统中药涉及种大规模培养。我国的传统中药涉及

50005000 种左右植物，细胞培养是中药资源种左右植物，细胞培养是中药资源开发的一个重要方面。开发的一个重要方面。

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五、我国发酵工业的主要进步1. 发酵产品增长快、质量明显提高，在国民经济中起重要作用 新型发酵工业：年产量 115万吨；产值 150亿；利税 50亿。酿酒工业（不包括酒精）：年产量 2000万吨左右；产值

450亿；利税 120亿。2. 科技进步，技术水平提高 例如：糖化酶的发酵液酶活力由 7000 u ／ ml 提高至

30000-40000 u ／ ml；味精和柠檬酸三个主要指标：产酸率、转化率和提取率提高 5%左右。3.积极开发新产品 特鲜味精；无水柠檬酸、柠檬酸盐；高温 α-淀粉酶；纤维素酶； β - 葡聚糖酶；异淀粉酶等酶制剂； L-苹果酸； L-乳酸；衣康酸；黄原胶 ; 功能性发酵制品 : r-亚麻酸；冬虫夏草；蘑菇、灵芝多糖 ; 活性肽；红曲色素 , 低聚异麦芽糖、果糖、半乳糖、木糖；海藻糖等等。

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六、与国际先进水平的差距 11 ，多数工厂规模小、效益低 ，多数工厂规模小、效益低 22 ，生产技术水平比较低，生产技术水平比较低

味精生产水平的比较味精生产水平的比较

　 产酸率 转化率 提取收率国内 (平均 ) 8 ． 46 54 ． 14 89 ． 2

国外 12％以上 55-60％ 90-95％

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主要酶制剂品种发酵水平对比发酵水平 μ ／ m1 国内水平 国际水平中温淀粉酶 400-500 1000 以上2709 碱性蛋白酶 15000-20000 30000 以上糖化酶 30000-40000 50000 以上

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33 ，产品品种单一，结构不合理，产品品种单一，结构不合理 国内外酶制剂产品结构对比

国别／品种 国外 (占比例 )％ 国内 (占比例 )％蛋白酶 37 21

糖化酶 11 61

淀粉酶 15 17

凝乳酶 9 0

果胶酶 9 少量葡萄糖异构酶 11 少量其他 8 1

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44 ，应用的深度和广度不够 ，应用的深度和广度不够 55 ，技术装备和检测手段落后，自动化水，技术装备和检测手段落后，自动化水平低 平低 66 ，综合利用和环境治理差 ，综合利用和环境治理差

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七、发酵工程在轻工、食品领域的展望 高产菌种和特殊环境微生物的遗传育种 新酶品种开发和应用 食品添加剂新品种开发和应用 生物技术产物工业规模的分离和提取