發酵有時也寫作醱酵，其定義由使用場合的不同而不同。通常所說的發酵，多是指生物體對於有機物的某種分解過程。發酵是人類較早接觸的一種生物化學反應，如今在食品工業、生物和化學工業中均有廣泛應用。其也是生物工程的基本過程，即發酵工程。對於其機理以及過程式控制制的研究，還在繼續。
法國化學家巴斯德是首位發酵學者。早在1857年，他將酵母與發酵聯繫了起來。巴斯德最初講發酵定義為「無需空氣的呼吸」。他說「一切發酵過程都是微生物作用的結果」。巴斯德認為，釀酒是發酵，是微生物在起作用；酒變質也是發酵，是另一類微生物在作祟；隨著科學技術的發展，可以用加熱處理等方法來殺死有害的微生物，防止酒變質。 同時，也可以把發酵的微生物分離出來，通過人工培養，根據不同的要求去誘發各種類型的發酵，獲得所需的發酵產品。
德國人畢希納確定了引起發酵的原因在於酵母分泌了一種他定義為「釀酶」的物質，他於1907年獲得諾貝爾化學獎，其之後的研究則為丹麥嘉士伯的科學家所推動。
在獲取了足夠的關於酵母和發酵的知識後，如今發酵的研究達到了分子生物學水平。
在工業上，發酵過程的發生處於嚴格的控制之下，這種控制稱為培養，即分批培養、補料分批培養、半連續培養和連續培養。
[编辑]分批培養
分批發酵是最為簡單的發酵過程，培養基中接入菌種以後，沒有物料的加入和取出，除了空氣的通入和排氣。整個過程中菌的濃度、營養成分的濃度和產物濃度等參數都隨時間變化。
微生物生長分為：遲滯期、對數生長期、穩定期和死亡期。在遲滯期，菌體沒有分裂只有生長，因為當菌種接種入一個新的環境，細胞內的核酸、酶等稀釋，這時細胞不能分裂。當細胞內的與細胞分裂相關的物質濃度達到一定程度，細胞開始分裂，這時細胞生長很快，比生長速率幾近常數。這個時期稱為對數生長期。隨著細胞生長，培養液中的營養物減少，廢物積累，導致細胞生長速率下降，進入減速期和穩定期。最後當細胞死亡速率大於生成速率，進入死亡期。對於初級代謝產物，在對數生長期初期就開始合成並積累，而次級代謝產物則在對數生長期後期和穩定期大量合成。
分批培養的操作簡單，周期短，染菌機會少，生產過程和產品質量容易掌握；然而產率低，不適於測定動力學數據。
[编辑]補料分批培養
補料分批培養是指在分批培養過程中補入新鮮的料液，以克服營養不足而導致的發酵過早結束的缺點。 在此過程中只有料液的加入沒有料液的取出，所以發酵結束時發酵液體積比發酵開始時有所增加。在工廠的實際生產中採用這種方法很多。
在這樣一種系統中可以維持低的基質濃度，避免快速利用碳源的阻遏效應；可以通過補料控制達到最佳的生長和產物合成條件；還可以利用計算機控制合理的補料速率，穩定最佳生產工藝。同時，由於沒有物料取出，產物的積累最終導致比生產速率的下降。由於有物料的加入增加了染菌機會。
[编辑]半連續培養
在補料分批培養的基礎上間歇放掉部分發酵液（帶放）稱為半連續培養。某些品種採取這種方式，如四環素發酵。 放掉部分發酵液，再補入部分料液，使代謝有害物得以稀釋有利於產物合成，提高了總產量。然而這樣做也導致代謝產生的前體物被稀釋，提取的總體積增大。
[编辑]連續培養
發酵過程中一邊補入新鮮料液一邊放出等量的發酵液，使發酵罐內的體積維持恆定。達到穩態後，整個過程中菌的濃度，產物濃度，限制性基質濃度都是恆定的。
在連續培養中控制稀釋速率可以使發酵過程最優化。發酵周期長，可以得到高的產量。然而假如菌種不穩定的話，長期連續培養會引起菌種退化，降低產量。長時間補料染菌機會也大大增加。所以這樣發酵方式在實際生產中並不常用。
[编辑]應用
食品工業中經常應用發酵過程，應用到澱粉，可以使澱粉分解為較小的片段，同時放出二氧化碳，是製造麵包的必須過程；應用到釀酒過程，使糖類分解成酒精同時放出二氧化碳；應用到制茶工藝，使茶葉中的沒食子茶素分解再合成為茶黃素，使茶葉成為紅茶；此外像製作丹貝、腐乳、乳酪、酸奶等都需要發酵過程。
在製藥工業上，現代發酵工程藉由生物反應器-发酵槽，來進行胰島素、干擾素、生長激素、抗生素和疫苗等多種醫療保健藥物;天然殺蟲劑、細菌肥料和微生物除草劑等農用生產資料等的生產。現在，利用植物細胞之植物發酵，真菌細胞等發酵生物技術，生產高價之生物性醫藥產品，例如靈芝發酵，也成為追捧的熱點。
化學工業上則用於生產胺基酸、香料、生物高分子、酶以及維生素和單細胞蛋白等。
發酵已經從過去純粹經驗化的自然過程，發展成為一個包含微生物學、化學工程、基因工程、細胞工程、機械工程和計算機軟硬體工程等在內的多學科工程，即發酵工程。
發酵工程是生物工程的一個極其重要的分支，主要研究如何在最適發酵條件下，使發酵罐得以大量培養細胞和高效生產代謝產物的工藝技術。
從廣義上講，發酵工程由三部分組成：上游工程、發酵工程、下游工程。
發酵工程設計的一般過程主要包括：菌種選育、分子育種；發酵培養基的優化與設計；種子擴大培養；發酵過程動力學的設計；反應器中氧傳遞的控制；發酵過程的工藝控制；發酵工程優化放大。
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