發酵過程

沿革發酵一詞最早來自拉丁語“fervere”,意即“冒泡”，指的是釀酒時的冒泡（產生二氧化碳）現象。1857年法國化學家L.巴斯德證實酒精（乙醇）是由活的酵母引起發酵生成的，以後一些利用微生物對糖類等物質轉化的工業即不斷出現(見生物化工產品)。這使原始的發酵定義（僅限於通過微生物或其酶的作用，將有機化合物進行嫌氣代謝的過程，產物的分子結構要比原料更為簡單，如糖發酵形成乙醇或乳酸等）有了新的發展，它包括任何在人工控制下通過微生物作用生產特定產物的過程。因此好氣代謝過程的產品如某些抗生素、有機酸、維生素等也都屬於發酵產品。發酵過程的產品已不下百種，有的產品如乙醇、丙酮－丁醇、檸檬酸等也同時是農林化工產品。但有的產品，如大多數的抗生素和某些維生素因其結構複雜，從技術及經濟角度講，化學合成方法進行工業生產是不合算的，只能用發酵方法來生產。因此，發酵過程在各國工業生產中，特別是化學、輕工、醫藥、食品工業都佔有一定的地位。酶反應過程近年來亦有一定的發展，但酶的來源主要是微生物，還是要通過發酵的手段才能獲得。至於動植物細胞大量培養技術也是在發酵技術基礎上發展起來的。由上可見，發酵過程是生物反應過程的一個基本過程。

過程分類按發酵產品分為四個主要類型：①以獲得微生物細胞為產品的過程；②以獲得微生物酶為產品的過程；③以獲得微生物代謝產物的過程，代謝產物包括分解代謝產物和合成代謝產物，分解代謝產物是指菌體利用基質，如澱粉或葡萄糖，分解成小分子物質的過程，而合成代謝產物又可分為初級代謝產物和次級代謝產物，其中初級代謝產物是指與微生物生長、繁殖有關的一類產物，而次級代謝產物是以初級代謝物為母體衍生而得的，結構類型多樣、複雜；④以微生物進行生物轉化的過程，即利用微生物細胞內專一性酶將一種化合物轉化為結構上與之相關的另一種產物的過程（表1）。

一些有用的二次參數有發酵液中菌體的攝氧率、發酵罐的體積氧傳遞係數、氧利用率、呼吸商、菌體得率係數、產物形成得率、菌體比生長速率、限制性基質利用率、產物形成速率等。

P.F.Stanbury and A. Whitaker,Principles of Fermentation Technology，Pergamon Press，Oxford，1984.