[科普中國]-發(fā)酵原理

發(fā)酵原理作用

（3）發(fā)酵工程是用來解決按發(fā)酵工藝進行工業(yè)化生產(chǎn)的工程學(xué)問題的學(xué)科。發(fā)酵工程從工程學(xué)的角度把實現(xiàn)發(fā)酵工藝的發(fā)酵工業(yè)過程分為菌種、發(fā)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(xué)問題，一般分別把它們稱為發(fā)酵工程的上游、中游和下游工程。發(fā)酵工程的三個階段均分別有它們各自的工藝原理和設(shè)備及過程控制原理，它們一起構(gòu)成發(fā)酵工程原理。

（4）千百年，特別是最近幾十年的發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)的實踐證明:微生物是發(fā)酵工程的靈魂。近年來，對于發(fā)酵工程的生物學(xué)屬性的認識愈益明朗化，發(fā)酵工程正在走近科學(xué)。

（5）從生物科學(xué)的角度重新審視發(fā)酵工程，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵工程最基本的原理是其生物學(xué)原理，而前述的發(fā)酵工程原理均必須建立在發(fā)酵工程的生物學(xué)原理的基礎(chǔ)上。因此，發(fā)酵工程的生物學(xué)原理是發(fā)酵工程最基本的原理，并且可以把它簡稱為“發(fā)酵原理”。

其他（6）發(fā)酵原理的核心內(nèi)容是微生物復(fù)雜系統(tǒng)運行的自然規(guī)律（即微生物生命活動的三個基本假說）。代謝能支撐假說（生命活動的前提，動力）暗示：微生物活細胞是耗散結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)依靠代謝能來支撐。這個假說體現(xiàn)了生命活動的空間性（方位排列的有序）、時間性（周期變化的有序）。代謝網(wǎng)絡(luò)假說（生命活動的內(nèi)容，結(jié)構(gòu)）顯示：代謝網(wǎng)絡(luò)是細胞代謝活動的運行圖。這個假說體現(xiàn)了生命活動的整體性、流動性、層次性。細胞經(jīng)濟假說（生命活動的法則，控制）揭示細胞經(jīng)濟的運行原理，它們體現(xiàn)了細胞代謝活動的自主性。

發(fā)酵學(xué)三假說發(fā)酵工程的生物學(xué)原理以微生物生命活動的三個基本假說（發(fā)酵學(xué)三假說）為中心展開，主要反映如下學(xué)術(shù)思想：

① 微生物生命活動的三個基本假設(shè)（代謝能支撐假設(shè)、代謝網(wǎng)絡(luò)假設(shè)和細胞經(jīng)濟假設(shè)）以及以它們?yōu)榍疤嶙龀龅耐评順?gòu)成了一個完整的思想體系。第一假設(shè)反映微生物生命活動的前提（代謝能的持續(xù)供應(yīng)），第二假設(shè)體現(xiàn)微生物生命活動的內(nèi)容（能量、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系），第三假設(shè)揭示微生物生命活動的法則（人和微生物合作的基礎(chǔ)）。這三個基本假設(shè)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(xiàn)了三者的相互聯(lián)系和相互協(xié)調(diào)。第一假設(shè)從生物能學(xué)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(zhuǎn)換器，第二假設(shè)從生化學(xué)和代謝的角度認定微生物細胞是生化反應(yīng)器和生物材料加工器，第三假設(shè)從生物信息學(xué)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。

三個假設(shè)成一個整體②三個假設(shè)相互支持、相互制約，相互補充，成為一個整體。能量代謝需借助代謝網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，代謝網(wǎng)絡(luò)的運行需要代謝能的支撐，能量代謝和物質(zhì)代謝相互交叉，并且都受細胞經(jīng)濟規(guī)律的規(guī)范和制約。代謝網(wǎng)絡(luò)中代謝物的流動依賴于代謝能支撐，受制于細胞經(jīng)濟規(guī)律；而對代謝能支撐和細胞經(jīng)濟的研究，又必須借助于它們的載體——代謝網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)酵工程的自然辯證法③發(fā)酵工程的自然辯證法。工業(yè)發(fā)酵建立在對代謝能支撐、代謝網(wǎng)絡(luò)和細胞經(jīng)濟等三個基本假設(shè)的深刻研究上。代謝能支撐假設(shè)揭示了工業(yè)發(fā)酵的原動力；代謝網(wǎng)絡(luò)假設(shè)把代謝途徑（酶蛋白）和多種蛋白系統(tǒng)的有序組合作為一個整體，稱為代謝網(wǎng)絡(luò)（物質(zhì)代謝網(wǎng)絡(luò)），以有利于從宏觀上把握微生物的代謝和生理，為工業(yè)發(fā)酵中原料的利用和產(chǎn)物的合成，提供分析的依據(jù)和實際操作的位點；細胞經(jīng)濟的概念的提出為正確處理工業(yè)發(fā)酵中人的主觀愿望與微生物生命活動的客觀規(guī)律之間的對立統(tǒng)一關(guān)系提供了理論依據(jù)。

學(xué)科的交叉滲透④學(xué)科的交叉滲透。認定現(xiàn)代發(fā)酵工程屬于新興的交叉學(xué)科，將化學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)、細胞學(xué)等學(xué)科的知識與物理學(xué)、物理化學(xué)、化工原理、電工學(xué)、生物學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、哲學(xué)和自然辯證法等學(xué)科的知識滲透、交叉、交融起來，互相支撐，融會貫通，建立發(fā)酵工程學(xué)科的生物學(xué)理論，是發(fā)酵工程匯入生物工程領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)。

圖書信息書 名: 發(fā)酵原理

作 者：張星元

出版社： 科學(xué)出版社

出版時間： 2011年3月1日

ISBN: 9787030303332

開本： 16開

定價: 元23

內(nèi)容簡介《發(fā)酵原理(第2版)》分別從能量流、物質(zhì)流和信息流三個方面揭示了微生物代謝的運動本質(zhì)，首次提出了發(fā)酵學(xué)關(guān)于微生物生命活動的“三個基本假說”。并把微生物育種和微生物培養(yǎng)的工藝視為一個整體，以“三個基本假說”為依據(jù)，提出了關(guān)于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵的一系列應(yīng)剛性推理，將工業(yè)發(fā)酵提升到現(xiàn)代生物技術(shù)及生物工程的高度?！栋l(fā)酵原理》認定微生物是工業(yè)發(fā)酵的行為發(fā)生主體，是發(fā)酵生產(chǎn)線上必不可少的細胞機器，并且為典型的工業(yè)發(fā)酵的細胞機器建立了工作模型，在這個模型的基礎(chǔ)上提出了工業(yè)微生物代謝的“五段式”和工業(yè)發(fā)酵的“五字策略”?！栋l(fā)酵原理(第2版)》示范了與微生物平等友好、合作共贏的思維方式，希望能有益于讀者在生物技術(shù)及其應(yīng)用方面的開創(chuàng)性工作。

《發(fā)酵原理(第2版)》適合于生物工程、生物技術(shù)專業(yè)的高年級本科生使用，并可供生物工程、生物技術(shù)領(lǐng)域的教師、研究生和科研人員參考。2