传统发酵技术

人类利用自然发酵现象生产食品已有几千年的历史。酿酒是最传统的发酵技术之一。大约在9000年前，就有人开始用谷物酿造啤酒。在4000年前的龙山文化时期，我国就出现了黄酒酿造技术。豆酱、醋、豆腐乳、酱油、泡菜、奶酪等传统食品的生产历史也均在2000年以上。这些产品都是数千年来人类凭借智慧和经验，在没有亲眼见到微生物的情况下巧妙地利用微生物所获得的。当时，人们不知道发酵的本质，也就不会人为地控制发酵过程，生产只能凭经验，因此这个时期也称作天然发酵时期。现在，传统发酵技术仍然广泛应用于食品生产。

近代发酵技术

1.微生物纯培养技术时期

1680年，荷兰商人、博物学家列文虎克（A. Leeuwenhoek）用自己发明制造的显微镜发现了微生物世界，这是人类第一次看到了微生物。19世纪中叶，巴斯德(L. pasteur)通过实验证明了酒精发酵是由活酵母引起的，并指出发酵现象是微生物进行的化学反应。巴斯德通过一系列发酵现象的研究，发明了著名的巴氏消毒法，并因此被后人誉为微生物学鼻祖、发酵学之父。 1872年，布雷菲尔德（Brefeld）创建了霉菌的纯粹培养法，科赫（R. Koch）完成细菌纯粹培养技术，从而确立了单种微生物的纯培养技术，使发酵技术从先前的凭借经验的天然发酵转变为可以靠人类控制和调节的纯培养发酵。

2.深层发酵技术时期

1928年，弗莱明（A. F1eming）发现了青霉菌能抑制其菌落周围的细菌生长的现象，并证明了青霉素的存在。20世纪40年代，第二次世界大战爆发，由于前线对抗生素的需求量非常大，从而推动了青霉素的研究进度。青霉素发酵从最初的浅盘培养到深层培养，使青霉素的发酵水平从40U·mL-1效价提高到了200U·mL-1。现在常采用通气搅拌深层液体培养，100～200m3大型发酵罐的青霉素的发酵水平可达5×104～7×104U·mL-1。青霉素发酵技术的迅速发展推动了抗生素工业乃至整个发酵工业的快速发展。1944年，人们发现了用于治疗结核杆菌引起的感染的链霉素，随后，又陆续发现金霉素、土霉素等抗生素。此阶段的发酵工程表现出的主要特征是微生物液态深层发酵技术的应用。

现代发酵技术

1.代谢调控技术的应用

随着基础生物科学，如生物化学、酶学、微生物遗传学等学科的飞速发展，再加上新型分析方法和分离方法的发展，发酵工程领域的研究及应用有了显著进步，特别是在微生物酶转化技术、微生物人工诱变育种技术以及微生物代谢调控技术等方面取得了可喜的成果。如采用微生物进行甾体化合物的转化技术，成功地将甾体转化成副肾上腺皮质激素、性激素等。如利用代谢调控为基础的新的发酵技术，使野生的生理缺陷型菌株代谢产生谷氨酸。又如可通过人工诱变育种技术，选育获得谷氨酸高产菌株，从而大大提高了谷氨酸产量，实现了谷氨酸的工业化生产。由此也促进了代谢调控理论的研究，推动了其他氨基酸，如L赖氨酸、L苏氨酸等的工业化生产步伐。由氨基酸发酵而开始的代谢控制发酵，使发酵工业进入了一个新的阶段。随后，核苷酸、抗生素以及有机酸等也可通过代谢调控技术进行发酵生产。

2.基因工程技术的应用

1953年，沃森（J.Watson）与克里克（F.Crick）提出了DNA的双螺旋结构模型，为基因重组奠定了基础。20世纪70年代，人们成功实现了基因的重组和转移。随着重组DNA技术的发展，人们可以按预定方案把外源目的基因克隆到容易大规模培养的微生物（如大肠杆菌、酵母菌）细胞中，人为制造我们需要的“工程菌”，通过“工程菌”的大规模发酵生产，可得到原先只有动物或植物才能生产的物质，如胰岛素、干扰素、白细胞介素和多种细胞生长因子等。微生物菌种从过去繁琐的随机选育朝着定向育种转变，从而达到定向改变生物性状与功能的目的，通过发酵工业能够生产出自然界微生物所不能合成的产物，大大地丰富了发酵工业的范围，使发酵技术发生了革命性的变化。