事物都在变化之中,好的专业要靠师生共同来缔造。
发酵工程研究生最重要的参考书是科学出版社出版的张星元编著的《发酵原理》。
现代意义上的发酵工程是一个由多学科交叉、融合而形成的技术性和应用性较强的开放性的学科。发酵工程经历了“农产手工加工——近代发酵工程——现代发酵工程”三个发展阶段。
发酵工程发源于家庭或作坊式的发酵制作(农产手工加工),后来借鉴于化学工程实现了工业化生产(近代发酵工程),最后返璞归真以微生物生命活动为中心研究、设计和指导工业发酵生产(现代发酵工程),跨入生物工程的行列。
原始的手工作坊式的发酵制作凭借祖先传下来的技巧和经验生产发酵产品,体力劳动繁重,生产规模受到限制,难以实现工业化的生产。于是,发酵界的前人首先求教于化学和化学工程,向农业化学和化学工程学习,对发酵生产工艺进行了规范,用泵和管道等输送方式替代了肩挑手提的人力搬运,以机器生产代替了手工操作,把作坊式的发酵生产成功地推上了工业化生产的水平。发酵生产与化学和化学工程的结合促成了发酵生产的第一次飞跃。
通过发酵工业化生产的几十年实践,人们逐步认识到发酵工业过程是一个随着时间变化的(时变的)、非线性的、多变量输入和输出的动态的生物学过程,按照化学工程的模式来处理发酵工业生产(特别是大规模生产)的问题,往往难以收到预期的效果。从化学工程的角度来看,发酵罐也就是生产原料发酵的反应器,发酵罐中培养的微生物细胞只是一种催化剂,按化学工程的正统思维,微生物当然难以发挥其生命特有的生产潜力。于是,追溯到作坊式的发酵生产技术的生物学内核(微生物),返璞归真而对发酵工程的属性有了新的认识。发酵工程的生物学属性的认定,使发酵工程的发展有了明确的方向,发酵工程进入了生物工程的范畴。
生物学原理是发酵工程最基本的原理,因此,发酵工程生物学原理可以简称为发酵原理。发酵工程的生物学原理以微生物生命活动的三个基本假说(发酵学三假说)为中心展开,主要反映如下学术思想:
① 微生物生命活动的三个基本假设(代谢能支撑假设、代谢网络假设和细胞经济假设)以及以它们为前提做出的推理构成了一个完整的思想体系。第一假设反映微生物生命活动的前提(代谢能的持续供应),第二假设体现微生物生命活动的内容(能量、物质的转化关系),第三假设揭示微生物生命活动的法则(人和微生物合作的基础)。这三个基本假设从三个不同的角度来分析同一个问题,微生物的生命活动的问题,体现了三者的相互联系和相互协调。第一假设从生物能学和代谢能对生命活动的支撑的角度认定微生物细胞是代谢能转换器,第二假设从生化学和代谢的角度认定微生物细胞是生化反应器和生物材料加工器,第三假设从生物信息学的角度认定微生物细胞是生物信息编码器、信息传感器和信息处理器。
②三个假设相互支持、相互制约,相互补充,成为一个整体。能量代谢需借助代谢网络来实现,代谢网络的运行需要代谢能的支撑,能量代谢和物质代谢相互交叉,并且都受细胞经济规律的规范和制约。代谢网络中代谢物的流动依赖于代谢能支撑,受制于细胞经济规律;而对代谢能支撑和细胞经济的研究,又必须借助于它们的载体——代谢网络。
③发酵工程的自然辩证法。工业发酵建立在对代谢能支撑、代谢网络和细胞经济等三个基本假设的深刻研究上。代谢能支撑假设揭示了工业发酵的原动力;代谢网络假设把代谢途径(酶蛋白)和多种蛋白系统的有序组合作为一个整体,称为代谢网络(物质代谢网络),以有利于从宏观上把握微生物的代谢和生理,为工业发酵中原料的利用和产物的合成,提供分析的依据和实际操作的位点;细胞经济的概念的提出为正确处理工业发酵中人的主观愿望与微生物生命活动的客观规律之间的对立统一关系提供了理论依据。
④学科的交叉渗透。认定现代发酵工程属于新兴的交叉学科,将化学、生物化学、微生物学、分子生物学、细胞学等学科的知识与物理学、物理化学、化工原理、电工学、生物学、经济学、哲学和自然辩证法等学科的知识渗透、交叉、交融起来,互相支撑,融会贯通,建立发酵学科的生物学理论,是发酵工程汇入生物工程领域的理论基础。
参考资料:http://biozhang.blog.163.com