整理1微生物工程概论.docx

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整理1微生物工程概论

第一章微生物工程概论

1-1微生物工程研究领域现状与研究内容

1.1.1微生物工程是生物工程科学的重要基础学科

微生物工程（microbialengineering）是研究微生物生长代谢活动规律在工业化大规模生产上应用的科学。

它在不同的范围内以研究菌种的特性和选育、培养基的特性和选择，微生物的代谢与控制、发酵工艺控制、微生物反应动力学、染菌的防治与控制和产品分离提纯工艺控制以及单元操作等为主要内容。

微生物工程是当今生物工程学的重点，微生物工程是21世纪生物工程发展的重要组成部分。

可以预见，微生物工程的研究将越来越深入，并将成为21世纪生物工程科学研究的重要领域之一。

微生物工程是多层次、非线性、多侧面的复杂工程体系，而微生物是微生物工程的最基本单位，工业化过程的现象都要从微生物及其生长代谢调控中寻找答案。

微生物工程的研究是生物工程的基础，也是现代生物科学发展的重要支柱。

微生物的生长遗传发育，代谢调控等重大活动现象的研究都要以微生物细胞为基础。

以基因工程为主的现代生物技术主要是通过对细胞操作为基础而进行的。

因此，微生物工程与轻工、农业、医药、化工、环境保护等发展有关密不可分的关系，它将解决人类面临的重大问题，促经济和社会发展中发挥重要的基础作用。

由于分子生物学和基因工程概念、方法与技术的引入，微生物工程在近几年取得了突破性的进展，产生了许多新的生长点，并逐步形成新的概念与新的领域。

许多科学家认为，在21世纪，微生物工程将继续迅猛发展，其原因它是生物工程不可缺少的“主角”。

微生物工程是在生产实践中和科学实验的基础上，通过总结归纳，逐步上升的理论，再用这些理论指导生产取得的。

但是，生产放大方法中出现的某些实际问题尚无完善的理论指导；连续发酵的理论虽然很多，但实际生产的许多问题目前仍未能很好解决等等。

假如不重视微生物工程的基础研究，势必是影响21世纪生物工程的整体发展速度。

为此，我们应十分重视这一领域的基础研究。

可以概括地说，微生物工程是应用现代微生物学与基因工程的技术成就和化工原理的概念和方法，以微生物作为生长繁殖、代谢调控活动的基本单位的出发点，探索工业化大规模生产规律的学科，其核心问题在于比似放大及过程的管理两部分。

应当指出，微生物工程是一门正在兴起和发展的新兴学科，与其他学科相比，还不具备完整的学科体系，其研究内容与范畴往往与生物工程的其他学科交错在一起，目前甚至很难为微生物工程划出一个明确的界线。

1.1.2微生物工程领域国内外现状

微生物工程是生物技术的重要内容之一，是生物细胞产物通向工业化的必经之路。

在生物技术与现代化工程技术相结合的基础上发展起来的新型工程技术，不仅为传统发酵工业、传统医药工业的改造及新型的生物技术工业提供了高效的生物反应器、新型分离技术和介质以及现代的工程装备技术，还提供了生产设备单元化、工业过程最优化、在线控制自动化、系统综合没计等工程概念与技术以及用于生物过程优化控制的基础理论。

生物化工技术在生物技术产业化方面起着重要作用，使生物技术的应用范围更加广泛。

微生物在高新技术研究中，发挥了极重要的作用．如为基因工程的研究提供的质粒、粘粒和病毒载体及限制性内切核酸酶、连接酶、磷酸酶、磷酸激酶．以及医学诊断和发酵过程检测用的生物传感器和用于微电子中的生物芯片等。

微生物工程的下游加工由多种化工单元操作组成。

由于生物产品品种多，性质各异，故用到的单元操作很多，如沉淀、萃取、吸附、干燥、蒸馏、蒸发和结晶等传统的单元操作，以及新近发展起来的单元操作，如细胞破碎、膜过滤技术和色层分离等。

一些新技术、新工艺、新材料、新设备的使用，大大提高了生物技术产品的产量和质量。

微生物工程是指利用微生物的特定性状，通过现代工程技术，在发酵罐中生产有用物质的一种技术系统。

微生物工程是化学工程与生物技术相结合的产物，是生物技术的重要分支，是生物加工与生物制造实现产业化的核心技术。

与传统化学工程相比，发酵工程有某些突出特点：

主要以可再生资源作原料；反应条件温和，多为常温、常压、能耗低、选择性好、效率高的生产过程；环境污染较少；投资较小；能生产目前不能生产的或用化学法生产较困难的性能优异的产品。

由于这些特点，发酵工程已成为工业领域重点发展的行业，微生物工程产品包括各种抗生素、氨基酸、维生素、有机酸等与人们日常生活息息相关的产品。

微生物工程技术主要包括提供高性能生产菌种的菌种技术、实现低成本大规模生产产品的发酵技术及最终获得合格产品的分离提取技术。

进行发酵工程关键技术及重大产品的研究开发，将发挥中国丰富的生物资源优势，提高发酵工程的技术水平，促进食品加工、生物化工、生物医药等相关行业的产品竞争力和可持续发展。

1.1.2.1世界微生物工程的发展现状

从世界范围的发展情况看，生物技术己成为发达国家科技竞争的热点。

美国、日本和欧洲主要发达国家和地区竞相开展了生物技术的研究和开发工作，许多国家建立了一系列的生物技术研究组织，制定了近期和中长期的发展规划，在政策和资金上给予大力支持。

企业界也纷纷投入巨资进行生物技术的开发研究，取得了—系列的重大成果，从而使生物技术产业化得到迅速的发展。

微生物工程发展至今已经历了半个多世纪，目前已形成了一个完整的工业技术体系，整个微生物工程行业也出现了一些新的发展态势。

最早主要是生产抗生素；随后是氨基酸发酵、有机酸发酵、甾体激素的生物转化、维生素的生物法制备、单细胞蛋白及淀粉糖等工业化生产。

20世纪70年代初第一次出现石油危机后，西方各发达国家积极寻找替代能源的同时，加大了对生物技术发展的投入，开发可再生资源的利用技术，使微生物工程的应用领域得以进一步拓展。

随着现代生物技术的兴起，微生物工程的应用已涉及国计民生的方方面面，包括农业生产、轻化工原料生产、医药卫生、食品、环境保护、资源和能源的开发等各领域。

当代，随着生物工程上游技术的进步以及化学工程、信息技术和生物信息学（bioinformatics）等学科技术的发展，微生物工程迎来了又一个崭新的发展时期。

面对新技术革命的兴起，化学工业作为传统的基础工业，不可避免地面临着生物新技术的挑战，随着基因重组、细胞融合、酶的固定化等技术的发展，微生物工程技术不仅可提供大量廉价的化工原料和产品，而且还有可能改善某些化工产品的传统工艺，出现少污染、省能源的新工艺，甚至合成一些性能优异的新型化合物。

微生物工程技术的发展将推动生物技术和化工生产技术的变革和进步，产生巨大的经济效益和社会效益，因此微生物工程技术将在21世纪有着辉煌的前景。

由于微生物工程应用面广，涉及行业多，所以应用微生物工程技术的企业较多。

据报道，目前美国生物技术企业有1200多家，西欧有580多家，日本有300多家。

其中既有ADM公司、诺维信（原诺和诺德）公司等专门以发酵工程技术大规模生产各种产品的公司，也有DSM公司、汉高公司等利用大规模发酵技术生产部分产品的公司，还有在某一方面有专长的公司如生产基因重组蛋白质的Amgen公司等。

生命科学已成为新世纪最具活力的领域之一，世界大公司正在把注意力向生命科学部分转移，生物技术正在从食品、医药、农产品这些传统领域向化工、塑料、燃料和溶剂等工业领域扩展，尤其是微生物工程技术在向传统的化学工业延伸，这必将给化学工业带来巨大的变革。

近年来许多国家对利用生物技术生产塑料和燃料的研究力度都在加大。

对于塑料生产厂家而言，用植物这样的可再生资源来取代以石油为基础的原料，发展前景极为诱人。

树脂生产厂家不再依靠化石燃料的有限供应，可降解性的生物高分子可以变成肥料，不仅节省了填埋场所占的土地面积，而且更有利于环境保护和工业的可持续发展。

从玉米、高粱或其他植物获取的淀粉和糖，是目前正在开发的几种生物化学新工艺的基础原料。

例如，日本三井化工正在生产用于农用地膜、瓶子和耐热容器等生物包装材料的LaceaPLA。

他们还在研究完全由赖氨酸、天冬氨酸等氨基酸构成的生物高分子，并已开发出一种专有的工艺技术。

这种工艺采用经基碳酸、二醇、二羧酸等共聚单体生产聚醋。

另外，环保型的醋类溶剂也可以来自植物，它们将能取代大约80％的现有的有毒性的石油溶剂。

国外科学家于1999年就已获得这项技术的专利权。

这项专利技术可从碳水化合物原料中提取出高纯度乳酸醋，并使生产成本降低一半，大大节约了能源，减少了挥发性排放物。

1.1.2.2国内微生物工程的发展现状

我国微生物发酵工业也有着悠久的历史。

解放后，微生物在工农业中的应用迅速发展。

不仅对传统发酵产品生产技术作了科学的总结．不断提高产品质量与革新工艺．而且在全国范围内先后兴建了不少新的工厂和专业研究机构．高等院校也设置专业培养这方面的专业技术人才．从事酒精、溶剂、抗生素、有机酸、氨基酸、酶制剂、激素、维生素、核苷酸发酵等方面的研究与生产。

石油微生物脱蜡的推广．以石油为原料的柠檬酸发酵、谷氨酸发酵和反丁烯二酸发酵的研究，都取得了一定进展。

最近糖质原料以高渗透酵母发酵生产甘油又获成功。

我国微生物工业已经迅速发展成为一门新兴工业．经过长期发展已有一定基础，并一直持续快速发展。

特别是改革开放以后，微生物工程的发展进人了一个崭新的阶段，不同品种虽然发展速度不一，但大都呈几倍乃至数十倍的增长，目前微生物工程产品涉及医药、保健、农药、食品、饲料、有机酸等各个方面。

。

但是由于基础薄弱，条件较差．因此与世界先进技术相比．差距还是大的。

由于国内生物产业的产业化程度低、科研成果转化为生产力的周期长、速度慢，技术水平和装备水平还有待进一步提高，缺少一支强大的生物化工技术企业队伍，对生物化工产品的开发投资不够、投资渠道单一、缺乏应有的经济支撑，所以我国的微生物发酵总体技术水平与国外的差距较大，产品生产成本明显高于国外，既难以进人国际市场参与竞争，也难以抵挡国外产品进人国内市场。

国内微生物发酵产品总体生产规模较小，产品在竞争中处于不利地位，因此发酵产品的开发，应该坚持规模经济的原则。

在发展战略上，应选择一些达到国际水平的生物化工和精细化工项目作为开发重点，以带动整个行业的技术进步。

重点开发的项目应具备以下条件：

已有较大的生产规模，市场容量和潜力较大；技术上比较成熟，与国外差距较小，有规模化的可能性；有代表性的骨干产品，能形成产品链，具有带动整个领域发展的示范作用。

这样就能逐步解决我国生物产业生产规模小、产品转化率低、应用开发能力差、难以形成产业链等问题。

我国的微生物发酵工业正面临着既要推进传统产业革命，又要迎头赶上世界新技术革命的现状。

发酵工业的发展必须要有超前意识，政府应从机制、税收、金融等方面予以扶持，积极创造条件，在有选择地引进消化吸收国外先进技术成果的同时，以微生物发酵工程、酶工程和生化工程的开发为重点，以工程和装备及放大技术为突破口，逐步开展基因工程和细胞工程等基础研究，建立高效能的科研开发体系，大力培养并建立企业的开发力量，为新世纪开创发酵工程及其产业新局面奠定坚实的基础。

1.1.3微生物工程主要研究内容

微生物工程是利用微生物生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产商业产品，它包括从投入原料到最终产品获得的整个过程。

微生物工程就是要研究和解决整个工程中的工艺和设备问题，将实验室和实验中型实验所取得的成果迅速扩大到工业化大规模生产中去。

微生物工程研究与教学内容一般可分为微生物细胞和过程管理两大部分，但它们又不能截然分开。

由于分子生物学和基因工程原理的概念、原理和方法的引入，使微生物育种发生了巨大的变化，不仅使研究更加深入，对微生物细胞的活动规律及其调控机制的研究也取得长足发展，极大地丰富与改变了育种的方法和措施。

当前微生物工程研究内容大致归纳为以下诸多领域：

1.1.3.1微生物菌种、菌种选育的研究

微生物的菌种是微生物工程的基础，也是微生物工程的动力源。

优良菌种的选育是提高产品收得率的前体，也是微生物工程的核心部分，菌种选育方法的选择使用是优良菌种获得的关键。

因此，微生物工程目前的核心课题之一就是研究菌种与菌种选育方法的关系，以及如何获得高产、优良、遗传稳定的突变株，它也是分子生物学、遗传工程细胞工程在细胞水平与分子水平上相结合的最活跃的热门课题。

1.1.3.2微生物的代谢调节和代谢工程的研究

代谢控制就是用遗传学的方法或其生物化学的方法，人为地在分子生物水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用的产物大量生产、积累。

代谢控制的关键，取决于控制机制是否能够被解除，能否打破微生物正常的代谢调节，来人为控制微生物的代谢。

由于代谢图的确立分子生物学和分子遗传学的发展，可以在DNA分子水平上改变微生物的代谢，使微生物的菌学性质，按人为的目的发展，合理控制环境条件，加强科学化管理，进行最优化控制。

目前，采用代谢途径的研究，通过基因工程、细胞工程等手段创造新型微生物突变株是现代微生物工程的重要课题之一。

它们的突破毕竟获得新的产品、新的工艺、新技术、新理论。

1.1.3.3培养基的研究

微生物的生长、繁殖、代谢和合成都是通过微生物培养来实现的，研究培养基地的组成与配比，不仅可控制微生物生长繁殖的环境条件，而且是研究微生物代谢与合成，产品的提炼与质量提高的重要途径，目前微生物培养的研究主要是，一是培养基最基本的成分要求与生产培养基的最基本成分要求以及它们之间的差别，二是培养基的环境条件，并通过改变培养环境条件的改变对微生物代谢控制的影响，三是培养基正在从糖质原料转到利用石油、天然气、空气及纤维素新资源，更为远大目标是利用碳酸气、氢、氧等的研究，开辟原料新途径。

1.1.3.4发酵工艺控制研究

发酵工艺控制是微生物工程的基础。

逐年发酵工艺控制是研究已越来越显示出其重要性，也是微生物工程、细胞工程遗传工程的重要会合点。

近代生物工程的发展，尤其是分子生物学，遗传达室工程，细胞工程和发酵工程设备的完善与建立已为发酵工艺控制的研究奠定了良好的基础，也是近年发酵工艺控制蓬勃发展的重要原因。

一个优良的菌种通过发酵工艺控制如何获得产品为复杂的综合体，是生物工程与生物技术学科中引人入胜的主要课题之一。

由于发酵工艺控制影响因素和发酵理论的全面提示，发酵工艺向大型发酵、连续化、自动化方向发展，为控制发酵的计算机控制发酵展示诱人的前景。

多数研究人员认为，发酵工艺控制实现全面计算机化是必然结果。

1.1.3.5下游加工技术的研究

先进的下游加工技术研究是微生物工程工业化的关键。

下游加工技术研究不仅可实现微生物工程的工业化，而且使工业化产品获得良好的经济效益，下游加工技术研究不仅有纯理论的研究，而且包括各种具体单元操作的研究。

虽然单元操作与化学工程有共性，但仍存在着特殊性，原因是微生物工程是培养和处理活的有机体，因此，也可以认为，微生物工程是微生物工业发酵应用化学工程有关理论和单元操作而发展成为具有新的特点的一门科学。

1.1.4当前微生物工程研究的总趋势与重点领域

微生物工程与分子生物学、基因工程、细胞工程、酶工程相互渗透与交融是总的发展趋势。

无论是对微生物特性与功能的深入研究，还是对微生物活动规律的探索，都需用分子生物学的新概念、新方法，在分子水平上进行研究。

换言之，微生物分子生物学将是今后研究的主流。

1.1.4.1当前微生物工程研究中的基本问题与发展趋势

当前微生物工程研究的课题归纳起来是研究六个根本性问题：

1.1.4.1.1菌种技术

微生物菌种应用开发技术即菌种技术是其中的一个主要环节。

菌种技术包括从自然界中得到生产目的产物菌种的菌种筛选技术、提高菌种生产性能的菌种选育技术及保证菌种生产能力长时间维持的菌种保藏技术。

代谢调控机制如何指导微生物育种工作？

我们能否打破微生物正常的代谢调节，来人为控制微生物的代谢——工程菌构建并用于生产。

这也是微生物作为生命活动的基本单位的奥妙所在，因此发展高效、快速的菌种筛选技术是一项长期的科研任务。

微生物细胞的生命活动的有序性是十分复杂的是非线性调控过程。

这种调控是任何一台计算机都无法比拟的。

1.1.4.1.2微生物营养物质的资源开发

主要是利用石油、天然气、空气及纤维素资源，这是21世纪极富挑战性的领域。

它对于开辟人类未来粮食资源，燃烧废气中物资回收以及解决公害具有很大意义。

它们是新兴微生物工程的重要组成部分。

1.1.4.1.3微生物发酵动力学的研究

微生物发酵动力学模型理论研究和生物传感器的研究涉及到发酵过程中菌体浓度、基质浓度、温度、pH值、溶解氧等工艺参数。

它们是如何调控发酵的？

发酵动力学为探索发酵中各种因素的作用和最佳控制开辟新的前景，其模型理论研究为比似放大提供理论依据。

这方面的研究正方兴未艾。

1.1.4.1.4微生物工程的发酵技术

一是发酵培养基制备技术，原料来源和价格；灭菌技术包括工艺路线、灭菌时间和温度，其发展趋势是将发酵和提取结合综合考虑产品的生产成本来开发培养基制备的技术；二是发酵过程控制优化技术是在现有的菌种或基因工程菌的基础上，在发酵罐中通过操作条件的控制或发酵装备的适当改造达到发酵产品的生产最优，即生产能力最大或经济效益最高或产品质量最好；三是发酵过程配套的技术，涉及到空气压缩过滤技术、搅拌器的配套技术、制冷技术等，包括水、电、气、汽等的动力成本占发酵生产成本的40%~60%，而由于搅拌轴机械加工技术落后，使发酵罐容积难于突破200m3。

发酵过程控制优化指的是在已经提供的菌种或基因工程菌基础上，在发酵罐中通过操作条件的控制或发酵罐装备的选型改造，达到发酵产品生产最优，即生产能力最大、成本消耗最低或产品质量最高。

当前中国在传统生物技术产业上有关发酵产品的品种和生产量已经处于世界第一的地位，但是由于发酵过程优化技术研究和应用滞后的原因，许多产品的生产水平不高，与国际差距很大，因而生产成本高，市场竞争能力弱。

1.1.4.1.5下游分离纯化技术

在发酵工程中寻求操作简单、经济适用的分离纯化技术，已经成为生物化工领域的热点研究问题之一，主要是利用现有的分离纯化技术进行重新组合和开发，减少操作工艺程序，降低生产成本。

分离纯化技术的研发有两个方向，一是结合其他学科的发展开发新的分离纯化技术；二是对现有的分离纯化技术进行重新开发，从另一个角度对现有的分离纯化技术进行利用，如絮凝和凝聚通常用于发酵工艺菌体去除，而国内有报道将絮凝和凝聚用于含延胡索酸酶活菌体的收集，通过选择适合的絮凝剂，可以最大程度地去除杂质，保护酶的活性。

新型分离纯化技术的开发与应用，可以减少后提取工艺的操作费用，提高后提取工艺的产品收率，大大降低了生产成本，使许多产品大规模生产成为可能，使生化过程替代化学过程成为可能。

1.1.4.1.6新技术的应用。

主要是结合其他学科的发展开发新的分离纯化技术，涉及微生物学、生物学、工程学、电子学、信息学、机械学、计算机等诸多学科领域，任何学科的发展都可以促进发酵工程的技术进步。

新技术的应用与探索，将促使微生物工程产业迈向一个新天地。

新技术的应用包括膜分离技术、连续离子交换、连续结晶、分子蒸馏技术、气体超临界萃取技术等等的研究，

1.1.4.2微生物工程研究的主要课题和研究方向

1.1.4.2.1计算机控制微生物发酵过程——主要计算机自控系统的作用

近年来，有关计算机在微生物工程中的应用有很大的改变。

根据微生物发酵动力学模型——模拟理论作为依据来设计计算机程序，使得工艺流程和发酵技术参数达到最优化控制。

微生物发酵机制，发酵动力学，发酵工艺是计算机控制基础和理论指导而计算机控制可促进微生物工程的发展。

因此，大量的通过微生物发酵动力学的研究来进行最佳发酵工艺条件的控制是研究的主要问题，而计算机如何控制工艺参数及程序的动态变化是核心问题，计算机所起作用的大小完全取决于提供数据的分析测试仪器的可靠性精确度，以及对微生物工程的生物化学知识是否了解透彻。

1.1.4.2.2育种与分子生物学、组胚工程、遗传工程、代谢调控之间关系及其研究

微生物遗传育种的研究与分子生物学、遗传工程、代谢调控等许多重要问题密切相关，它成为了解错综复杂的微生物工程现象不可缺少的内容，并成为多领域、多层次的纽带，微生物遗传育种的研究对了解微生物工程的本质与活动的规律有关重要的理论意义。

微生物育种的研究一直是生物工程领域的热点课题之一，它的基本内容是：

①突变菌株的筛选：

重点是缺陷型菌株的筛选产生各种氨基酸；②杂交育种：

重点是改变产品的产量和质量，创造出新品种；③质生质体融合技术；④DNA体外重组技术；⑤基因表达系统。

把育种与基因表达调控联系起来的研究是现代最时髦的热点课题。

应当指出，微生物育种是一项十分复杂而艰巨的系统技术，并非简单的技术叠加组合。

因此，通过代谢调控途径的指引，采用合理的育种技术，在分子水平上选育微生物新菌种将是长期的研究课题之一。

1.1.4.2.3比拟放大方法

微生物工程在实验室里用小试试验设备进行科学实验，如何在大型的生产规模设备里重视，是比拟放大所面临的最基本问题。

也是微生物工程迫切需要解决的问题。

比拟放大方法的研究不仅可提示微生物代谢调控机制，反应的动力学、力学及传递现象的深入了解，而且可确定微生物发酵工艺条件和操作条件，加强模型理论的研究。

实验室的小型试验——中间试验规模——大型生产规模这个生产顺序仍是新产品、新品种投入生产的必经之路。

因此，比拟放大方法在微生物工程中显得就非常之重要。

当前，比拟放大方法是所谓的半数学模型法，定全的数学模型法用于比拟放大尚存在困难，也是今后研究的重点课题之一。

1.1.4.2.4染菌放活的研究

微生物工程中由于各种发酵工艺的菌种、培养基、发酵条件、发酵周期及产物性质不同，受污染的危害性亦不同。

染菌是微生物工程的致使伤，轻者影响产率、产物种产量的质量；严重者造成“倒罐”现象，破坏生产计划，浪费原材料。

放活染菌的研究主要集中在：

污染菌的性质、污染的途径、污染的时间、污染的程度和所产生的后果以及原因分析和避免污染的措施。

尤其是准确、快速的检测方法是主要研究内容之一。

必须指出，上述诸领域与课题仍不能概括微生物工程的所有重大问题，还有许多方面，诸如处理污水、净化环境、防止菌种衰退的措施，酶合成的代谢调节等，都对微生物工程十分重要，而且近年来也迅速得以进展。

由于微生物是生命活动的基本单位，又是生命的缩影，它不仅体现生命的多样性和统一性，更体现生命活动的复杂性。

我们对微生物的认识，必须建立在创新思维的基础上，着力探索它们之间的关系以及活动规律与人类所面临的诸多问题之间的关系。

为此，我们给出如下二个有关生物工程的重大问题之图式，激励大家去思考和研究。

生物工程之间的相互关系

1-2微生物工程与微生物工程发展简史

许多科学家认为，可以把微生物工程的发展划分为四个阶段：

①从人类开始从事酿造酒、醋的时期，是以自然发酵为主的微生物工程时期；②19世纪末到20世纪30年代，主要建立纯培养技术；③20世纪40年代到50年代，主要是建立深层培养技术为主的微生物工程时期，这个时期由于好气性发酵工程的建立，1947年诞生了生化工程；④20世纪50～60年代以来，由于DNA重组技术、细胞融合技术的发展进入现代微生物工程时期，微生物工程的发展史和微生物工程学科的建立与发展，大概是符合这一历史进程的。

现代微生物工程已发展到很高的水平，但它的发展遵循科学发展的普遍规律，我们有必要简要重温微生物及微生物工程发展的历史，有助于我们加深对微生物工程学科的形成及历史条件的认识。

微生物及微生物工程发展的历史大概可划分为如下几个阶段：

1.2.1自然发酵——传统的微生物发酵技术

微生物发酵技术有关悠久的历史，早在自然科学发源以前，我国劳动人民在数千年以前就懂得酿酒、制酱油、食醋等。

酿酒工业是历史上最古老的微生物工业，但那时人们并不知识微生物与发酵之间的关系，对发酵的机理尚不清楚，生产只能凭经验依靠口传心授，发酵过程难以控制，但实实在在地应用着微生物。

例如好气性发酵应用在酒类酿造、好气性发酵应用在酿醋与制曲，这就是古典发酵之特色，这一时期，亦称为自然发酵时期。

古代人的们虽