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发酵工程:应该是引导而不是把人的意志强加给微生物
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张星元：发酵工程：应该是引导而不是把人的意志强加给微生物
如果你研究生物学而对发酵工程不是很清楚，建议你耐下心来读一读。
（1）发酵工程的定义
发酵工程是利用微生物的生命活动进行物质加工的工程。
工业生产上通过微生物群体的生命活动（工业发酵）来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。为实现工业化生产，就必须解决实现这些工艺（发酵工艺）的工业生产环境、设备和过程控制参数等的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程”。因此发酵工程学科是解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。
（2）发酵工艺、发酵工程、发酵原理三者的联系和区别
从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程（工业发酵）分为菌种、发酵和提炼（包括废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为工业发酵的上游工程、中游工程和下游工程。发酵工程的三个阶段均分别有它们各自的工艺原理和设备及过程控制原理，它们一起构成发酵工程原理。
近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。从生物学的角度重新审视发酵工程，发现发酵工程最基本的原理是其生物学原理，而前述的发酵工程原理均必须建立在发酵工程的生物学原理的基础上。因此，发酵工程的生物学原理是发酵工程最基本的原理，并且可以把它简称为发酵原理。
（3）发酵工程在生物工程中的地位
发酵工程，作为一种应用性工程技术体系，采用了生物学、化学、工程学相结合的方法，依靠微生物的生命活动生产人类需要的产品，或保护人类及其生活环境。发酵工程不仅涉及单纯的野生型微生物的天然发酵，而且包括微生物突变株、人工组建的“工程菌”、动植物细胞的培养过程等。包括菌种筛选与改造、微生物培养及发酵过程的优化、微生物细胞机能的利用等整个生物工艺过程。发酵工业依靠微生物的生命活动而实现工业化生产，发酵工业是为生物工业打基础的，是生物工业的开路先锋。发酵工程是生物工程中最接近工业生产前沿的组成部分，它是生物工程的其他组成部分（基因工程、细胞工程、蛋白质工程和酶工程等等）的科学技术成果实现工业化生产并取得经济效益的可靠支柱，是生物加工与生物炼制的核心技术的用武之地。
（4）发酵工程领域的拓展
发酵工程作为现代生物技术产业化的支撑技术体系，正在接受分子生物学、微生物基因组学、蛋白质组学、生物信息学、系统生物学、生物催化和人工智能控制学等多种前沿学科的密切介入，发酵工程的研究领域迅速拓展。二十世纪末代谢工程的异军突起，正是因为发酵工程从工程学方面的“分析”与基因工程从基因操作方面的 “综合”，成功地实现互补。发酵工程正在成为人与微生物合作解决人类面临的能源、资源和环境等等持续发展问题的重要研究领域。现代发酵工程强调人与微生物的合作和整体论，提倡社会的可持续发展，坚持科学发展观。当前发酵工程的主要研究领域包括：现代工业发酵理论的建立与完善；应用微生物学的理论研究；微生物资源开发利用与工业微生物菌种选育；发酵工艺技术；生物催化和生物转化；生物反应器设计、发酵过程工程与自动化控制；生物炼制过程工程等。
（5）人在发酵工程领域的主观能动作用
多年来，发酵生产工艺的制订，在相当程度上借鉴化学工程的理论框架，发酵过程优化的针对性不强，这主要是因为发酵工程的生物学理论（特别是工业微生物学理论）的研究尚处于初始阶段，研究工作亟待深入。
在工业发酵生产中，人的意愿要通过微生物的生命活动来实现，在这个意义上，人在工业发酵生产中处于被动的地位。因此，在工业发酵生产中如何发挥人的主观能动作用，这对于工业微生物学家和发酵工程师，始终是一个挑战性的问题。
微生物具有造福于人类和保护环境的巨大潜力，人类利用微生物可以实现更多美好的理想；然而，在发酵工业中人类只有依靠微生物才能间接地达到目的。为了在工业发酵中争取主动，必须发挥人的主观能动作用。人类要利用微生物为自己服务，就必须遵循微生物的生命活动规律，在可能范围内对微生物的生命活动进行引导，而不是随意将自己的意志强加给微生物。微生物生命活动有其自己的生存、发展的保障机制，这些机制服务于它们自身的生存竞争；而在工业生产中，人类借助于微生物的代谢谋求经济效益。微生物的生存利益与人类的经济利益，也就是微生物的生命活动规律和人的意志，这两者既是对立的，又是统一的。人基于经济利益对微生物代谢进行的导向，受到微生物的细胞的生存保障体系的制约；同时，人的经济利益的获得所需要的，恰恰也是微生物的细胞的生存保障体系的支持。要充分发挥人在工业发酵中的主观能动作用，掌握好对微生物的代谢进行导向的程度，恰如其分地引导微生物在特定条件下进行新陈代谢，使微生物的生存保障的本能与人的经济利益之间的对立，在维持微生物细胞生存这一点上得到统一。在对立和统一的矛盾斗争和相互转化中，人的主观能动作用是关键的；而人的主观能动作用的发挥，在技术上则取决于其自身的发酵工程学术水平。
https://blog.sciencenet.cn/blog-41364-20263.html
上一篇： 微生物生命活动的三个基本假设（发酵学三假说,老版本）
下一篇：研究工业发酵理论的思路（附:录像和ppt）
如果你研究生物学而对发酵工程不是很清楚，建议你耐下心来读一读。
（1）发酵工程的定义
发酵工程是利用微生物的生命活动进行物质加工的工程。
工业生产上通过微生物群体的生命活动（工业发酵）来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。为实现工业化生产，就必须解决实现这些工艺（发酵工艺）的工业生产环境、设备和过程控制参数等的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程”。因此发酵工程学科是解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。
（2）发酵工艺、发酵工程、发酵原理三者的联系和区别
从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程（工业发酵）分为菌种、发酵和提炼（包括废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为工业发酵的上游工程、中游工程和下游工程。发酵工程的三个阶段均分别有它们各自的工艺原理和设备及过程控制原理，它们一起构成发酵工程原理。
近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。从生物学的角度重新审视发酵工程，发现发酵工程最基本的原理是其生物学原理，而前述的发酵工程原理均必须建立在发酵工程的生物学原理的基础上。因此，发酵工程的生物学原理是发酵工程最基本的原理，并且可以把它简称为发酵原理。
（3）发酵工程在生物工程中的地位
发酵工程，作为一种应用性工程技术体系，采用了生物学、化学、工程学相结合的方法，依靠微生物的生命活动生产人类需要的产品，或保护人类及其生活环境。发酵工程不仅涉及单纯的野生型微生物的天然发酵，而且包括微生物突变株、人工组建的“工程菌”、动植物细胞的培养过程等。包括菌种筛选与改造、微生物培养及发酵过程的优化、微生物细胞机能的利用等整个生物工艺过程。发酵工业依靠微生物的生命活动而实现工业化生产，发酵工业是为生物工业打基础的，是生物工业的开路先锋。发酵工程是生物工程中最接近工业生产前沿的组成部分，它是生物工程的其他组成部分（基因工程、细胞工程、蛋白质工程和酶工程等等）的科学技术成果实现工业化生产并取得经济效益的可靠支柱，是生物加工与生物炼制的核心技术的用武之地。
（4）发酵工程领域的拓展
发酵工程作为现代生物技术产业化的支撑技术体系，正在接受分子生物学、微生物基因组学、蛋白质组学、生物信息学、系统生物学、生物催化和人工智能控制学等多种前沿学科的密切介入，发酵工程的研究领域迅速拓展。二十世纪末代谢工程的异军突起，正是因为发酵工程从工程学方面的“分析”与基因工程从基因操作方面的 “综合”，成功地实现互补。发酵工程正在成为人与微生物合作解决人类面临的能源、资源和环境等等持续发展问题的重要研究领域。现代发酵工程强调人与微生物的合作和整体论，提倡社会的可持续发展，坚持科学发展观。当前发酵工程的主要研究领域包括：现代工业发酵理论的建立与完善；应用微生物学的理论研究；微生物资源开发利用与工业微生物菌种选育；发酵工艺技术；生物催化和生物转化；生物反应器设计、发酵过程工程与自动化控制；生物炼制过程工程等。
（5）人在发酵工程领域的主观能动作用
多年来，发酵生产工艺的制订，在相当程度上借鉴化学工程的理论框架，发酵过程优化的针对性不强，这主要是因为发酵工程的生物学理论（特别是工业微生物学理论）的研究尚处于初始阶段，研究工作亟待深入。
在工业发酵生产中，人的意愿要通过微生物的生命活动来实现，在这个意义上，人在工业发酵生产中处于被动的地位。因此，在工业发酵生产中如何发挥人的主观能动作用，这对于工业微生物学家和发酵工程师，始终是一个挑战性的问题。
微生物具有造福于人类和保护环境的巨大潜力，人类利用微生物可以实现更多美好的理想；然而，在发酵工业中人类只有依靠微生物才能间接地达到目的。为了在工业发酵中争取主动，必须发挥人的主观能动作用。人类要利用微生物为自己服务，就必须遵循微生物的生命活动规律，在可能范围内对微生物的生命活动进行引导，而不是随意将自己的意志强加给微生物。微生物生命活动有其自己的生存、发展的保障机制，这些机制服务于它们自身的生存竞争；而在工业生产中，人类借助于微生物的代谢谋求经济效益。微生物的生存利益与人类的经济利益，也就是微生物的生命活动规律和人的意志，这两者既是对立的，又是统一的。人基于经济利益对微生物代谢进行的导向，受到微生物的细胞的生存保障体系的制约；同时，人的经济利益的获得所需要的，恰恰也是微生物的细胞的生存保障体系的支持。要充分发挥人在工业发酵中的主观能动作用，掌握好对微生物的代谢进行导向的程度，恰如其分地引导微生物在特定条件下进行新陈代谢，使微生物的生存保障的本能与人的经济利益之间的对立，在维持微生物细胞生存这一点上得到统一。在对立和统一的矛盾斗争和相互转化中，人的主观能动作用是关键的；而人的主观能动作用的发挥，在技术上则取决于其自身的发酵工程学术水平。
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