發酵原理

（3）發酵工程是用來解決按發酵工藝進行工業化生產的工程學問題的學科。發酵工程從工程學的角度把實現發酵工藝的發酵工業過程分為菌種、發酵和提煉（包括廢水處理）等三個階段，這三個階段都有各自的工程學問題，一般分別把它們稱為發酵工程的上游、中游和下游工程。發酵工程的三個階段均分別有它們各自的工藝原理和設備及過程控制原理，它們一起構成發酵工程原理。

（4）千百年，特別是最近幾十年的發酵工業生產的實踐證明:微生物是發酵工程的靈魂。近年來，對於發酵工程的生物學屬性的認識愈益明朗化，發酵工程正在走近科學。

（5）從生物科學的角度重新審視發酵工程，發現發酵工程最基本的原理是其生物學原理，而前述的發酵工程原理均必須建立在發酵工程的生物學原理的基礎上。因此，發酵工程的生物學原理是發酵工程最基本的原理，並且可以把它簡稱為“發酵原理”。

（6）發酵原理的核心內容是微生物複雜系統運行的自然規律（即微生物生命活動的三個基本假説）。代謝能支撐假説（生命活動的前提，動力）暗示：微生物活細胞是耗散結構，這種結構依靠代謝能來支撐。這個假説體現了生命活動的空間性（方位排列的有序）、時間性（週期變化的有序）。代謝網絡假説（生命活動的內容，結構）顯示：代謝網絡是細胞代謝活動的運行圖。這個假説體現了生命活動的整體性、流動性、層次性。細胞經濟假説（生命活動的法則，控制）揭示細胞經濟的運行原理，它們體現了細胞代謝活動的自主性。

發酵工程的生物學原理以微生物生命活動的三個基本假説（發酵學三假説）為中心展開，主要反映如下學術思想：

① 微生物生命活動的三個基本假設（代謝能支撐假設、代謝網絡假設和細胞經濟假設）以及以它們為前提做出的推理構成了一個完整的思想體系。第一假設反映微生物生命活動的前提（代謝能的持續供應），第二假設體現微生物生命活動的內容（能量、物質的轉化關係），第三假設揭示微生物生命活動的法則（人和微生物合作的基礎）。這三個基本假設從三個不同的角度來分析同一個問題，微生物的生命活動的問題，體現了三者的相互聯繫和相互協調。第一假設從生物能學和代謝能對生命活動的支撐的角度認定微生物細胞是代謝能轉換器，第二假設從生化學和代謝的角度認定微生物細胞是生化反應器和生物材料加工器，第三假設從生物信息學的角度認定微生物細胞是生物信息編碼器、信息傳感器和信息處理器 ^[1]  。

②三個假設相互支持、相互制約，相互補充，成為一個整體。能量代謝需藉助代謝網絡來實現，代謝網絡的運行需要代謝能的支撐，能量代謝和物質代謝相互交叉，並且都受細胞經濟規律的規範和制約。代謝網絡中代謝物的流動依賴於代謝能支撐，受制於細胞經濟規律；而對代謝能支撐和細胞經濟的研究，又必須藉助於它們的載體——代謝網絡。

③發酵工程的自然辯證法。工業發酵建立在對代謝能支撐、代謝網絡和細胞經濟等三個基本假設的深刻研究上。代謝能支撐假設揭示了工業發酵的原動力；代謝網絡假設把代謝途徑（酶蛋白）和多種蛋白系統的有序組合作為一個整體，稱為代謝網絡（物質代謝網絡），以有利於從宏觀上把握微生物的代謝和生理，為工業發酵中原料的利用和產物的合成，提供分析的依據和實際操作的位點；細胞經濟的概念的提出為正確處理工業發酵中人的主觀願望與微生物生命活動的客觀規律之間的對立統一關係提供了理論依據。

④學科的交叉滲透。認定現代發酵工程屬於新興的交叉學科，將化學、生物化學、微生物學、分子生物學、細胞學等學科的知識與物理學、物理化學、化工原理、電工學、生物學、經濟學、哲學和自然辯證法等學科的知識滲透、交叉、交融起來，互相支撐，融會貫通，建立發酵工程學科的生物學理論，是發酵工程匯入生物工程領域的理論基礎。

《發酵原理(第2版)》分別從能量流、物質流和信息流三個方面揭示了微生物代謝的運動本質，首次提出了發酵學關於微生物生命活動的“三個基本假説”。並把微生物育種和微生物培養的工藝視為一個整體，以“三個基本假説”為依據，提出了關於現代工業發酵的一系列應剛性推理，將工業發酵提升到現代生物技術及生物工程的高度。《發酵原理》認定微生物是工業發酵的行為發生主體，是發酵生產線上必不可少的細胞機器，並且為典型的工業發酵的細胞機器建立了工作模型，在這個模型的基礎上提出了工業微生物代謝的“五段式”和工業發酵的“五字策略”。《發酵原理(第2版)》示範了與微生物平等友好、合作共贏的思維方式，希望能有益於讀者在生物技術及其應用方面的開創性工作。

《發酵原理(第2版)》適合於生物工程、生物技術專業的高年級本科生使用，並可供生物工程、生物技術領域的教師、研究生和科研人員參考。 ^[2] 

第二版前言

第一版前言

英文縮寫與中文全稱對照表

緒論

第1章　工業發酵生產線上的細胞機器

第2章　發酵學第一假説：代謝能支撐假説

第3章　發酵學第二假説：代謝網絡假説

第4章　發酵學第三假説：細胞經濟假説

第5章　發酵學基本理論框架

後記 ^[4]