发酵学基本理论框架

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1、发酵学基本理论框架 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望本章提示：本章提示：1.1.对于学科来说，其基本理论的建立往对于学科来说，其基本理论的建立往往是其走向成熟的标志吗？能不能说发往是其走向成熟的标志吗？能不能说发酵原理课程是发酵学科向生物工程学科酵原理课程是发酵学科向生物工程学科系统升级的关键课程？系统升级的关键课程？2.2.发酵工程的基本理论的组成。发酵工程的基本理论的组成。3.3.试述自然规律（试述自然规律（the order of the or

2、der of naturenature）的含义，并比较自然规律与假说的含义，并比较自然规律与假说这两个概念。这两个概念。4.4.什么叫创新？什么叫创新思路？什么叫创新？什么叫创新思路？5.5.试述真理的含义，并比较相对真理和试述真理的含义，并比较相对真理和绝对真理这两个概念。绝对真理这两个概念。2004.82发酵原理 对于学科来说，其基对于学科来说，其基本理论的建立，往往是其本理论的建立，往往是其走向成熟的标志。走向成熟的标志。2004.83发酵原理 上个世纪下半叶，有关发酵工程的科学研上个世纪下半叶，有关发酵工程的科学研究已经显示了发酵学科与其相关学科的相互交究已经显示了发酵学科与其相关学科

3、的相互交叉和融合；叉和融合；21世纪这种交叉和融合将更加突出。世纪这种交叉和融合将更加突出。发酵科学研究中，生物化学、分子生物学、微发酵科学研究中，生物化学、分子生物学、微生物代谢生理学、细胞学等生物学分支学科的生物代谢生理学、细胞学等生物学分支学科的相互交叉和融合，发酵学、化学、生物学的相相互交叉和融合，发酵学、化学、生物学的相互交叉和融合，以及自然科学、社会科学和哲互交叉和融合，以及自然科学、社会科学和哲学的相互交叉和融合，正在推动发酵科学理论学的相互交叉和融合，正在推动发酵科学理论和方法的发展。这样的相互交叉和融合催生了和方法的发展。这样的相互交叉和融合催生了发酵学基本理论框架，并发酵学

4、基本理论框架，并正在促进发酵学科的正在促进发酵学科的成熟和发酵学的形成。成熟和发酵学的形成。2004.84发酵原理本章将要对发酵学基本理论框本章将要对发酵学基本理论框架作一个归纳性的小结，目的不但架作一个归纳性的小结，目的不但在于使已学过的知识系统化，更重在于使已学过的知识系统化，更重要的是让您沿着研究者走过的思想要的是让您沿着研究者走过的思想之路走一遍，用自己的头脑好好想之路走一遍，用自己的头脑好好想一想，该怎样去发现发酵科学的规一想，该怎样去发现发酵科学的规律，该怎样去建立发酵科学自成系律，该怎样去建立发酵科学自成系统的理论。统的理论。2004.85发酵原理第一节第一节科学研究与科学方法科

5、学研究与科学方法 另有课前讲座科学另有课前讲座科学研究和科学方法，紧接研究和科学方法，紧接在绪论后面讲。在绪论后面讲。2004.87发酵原理第二节第二节发酵工程的基本理论发酵工程的基本理论发酵工程的基本理论由自然规律、应发酵工程的基本理论由自然规律、应用性预测和创新思路等部分组成，目前已用性预测和创新思路等部分组成，目前已形成以下框架结构：形成以下框架结构：自然规律：微生物生命活动的三个基本自然规律：微生物生命活动的三个基本假说（分析自然现象，发现自然规律）；假说（分析自然现象，发现自然规律）；应用性预测：工业发酵的八个预测（出应用性预测：工业发酵的八个预测（出于人类功利，预测未来生产）；于人

6、类功利，预测未来生产）；创新思路：细胞机器的工作模式；微生创新思路：细胞机器的工作模式；微生物代谢的五段式；工业发酵的五字策略。物代谢的五段式；工业发酵的五字策略。2004.89发酵原理5.2.1自然规律：自然规律：微生物生命活动的三个基本假说微生物生命活动的三个基本假说5.2.2应用性推理：应用性推理：工业发酵的八个预测工业发酵的八个预测5.2.3创新思路创新思路 2004.810发酵原理5.2.1自然规律：微生物生命自然规律：微生物生命活动的三个基本假说活动的三个基本假说 2004.811发酵原理在上个世纪在上个世纪70年代形成的现代年代形成的现代生物学关于物质流动、能量流动、生物学关于物

7、质流动、能量流动、以及信息流动这三种流动的观点的以及信息流动这三种流动的观点的启发下，跨出了认真研究工业发酵启发下，跨出了认真研究工业发酵复杂系统的第一步。复杂系统的第一步。2004.812发酵原理 工业发酵是微生物群体活动的工业发酵是微生物群体活动的动态过程。此过程靠如下三种流动动态过程。此过程靠如下三种流动来维系，即伴随能量形式的转换而来维系，即伴随能量形式的转换而发生的电子流动、伴随异化和同化发生的电子流动、伴随异化和同化作用而发生的物质流动以及伴随不作用而发生的物质流动以及伴随不同水平上的代谢调节而发生的信息同水平上的代谢调节而发生的信息流动。流动。2004.813发酵原理关于微生物生

8、命活动的三个基关于微生物生命活动的三个基本假说，是在分析自然现象（微生本假说，是在分析自然现象（微生物的初级代谢）的基础上，发现的物的初级代谢）的基础上，发现的关于微生物初级代谢的自然规律。关于微生物初级代谢的自然规律。因为这三个基本假说以工业发酵为因为这三个基本假说以工业发酵为切入点，在工业发酵领域应用，所切入点，在工业发酵领域应用，所以把它们称为发酵学假说。以把它们称为发酵学假说。2004.814发酵原理5.2.1.1发酵学第一假说发酵学第一假说代谢能支撑假代谢能支撑假说说微生物是工业发酵的灵魂，没有微生微生物是工业发酵的灵魂，没有微生物就没有工业发酵；微生物细胞的生命活物就没有工业发酵；

9、微生物细胞的生命活动必须由代谢能来支撑（持续地供应代谢动必须由代谢能来支撑（持续地供应代谢能），工业发酵必须由活的微生物细胞来能），工业发酵必须由活的微生物细胞来支撑。因此，代谢能支撑假说确定了工业支撑。因此，代谢能支撑假说确定了工业发酵的生物学属性。发酵的生物学属性。2004.815发酵原理代谢能支撑假说：代谢能支撑假说：能直接推动生命活动（做细胞能直接推动生命活动（做细胞功）的能量形式叫做代谢能。微生功）的能量形式叫做代谢能。微生物细胞依靠其自备的能量转换机构，物细胞依靠其自备的能量转换机构，把化学能或光能持续地转化成代谢把化学能或光能持续地转化成代谢能，并直接用来支撑其自身的生命能，并直

10、接用来支撑其自身的生命活动。活动。2004.816发酵原理 因为微生物细胞独立存在自主生存因为微生物细胞独立存在自主生存，微生物细胞的生命活动需要的代谢，微生物细胞的生命活动需要的代谢能要靠微生物细胞自己解决，其解决能要靠微生物细胞自己解决，其解决的办法就是用它自备的能量转换机构的办法就是用它自备的能量转换机构把其他形式的能量转化成代谢能。工把其他形式的能量转化成代谢能。工业发酵的过程是依靠微生物细胞生命业发酵的过程是依靠微生物细胞生命活动获得目的产物的过程，从根本上活动获得目的产物的过程，从根本上区别于化学合成工业和生化工业。区别于化学合成工业和生化工业。2004.817发酵原理代谢能支撑假

11、说提示：代谢能支撑假说提示：工业发酵成功的工业发酵成功的底线是要有微生物生底线是要有微生物生命活动。命活动。2004.818发酵原理讨论要点讨论要点什么是什么是“代谢能代谢能”？什么是什么是“细胞功细胞功”？什么是什么是“自备的能量转换机构自备的能量转换机构”？支撑的含义是什么？支撑的含义是什么？2004.819发酵原理5.2.1.2发酵学第二假说发酵学第二假说代谢网络假代谢网络假说说代谢网络假说描述了代谢网络的存代谢网络假说描述了代谢网络的存在方式和代谢的双重功能，对碳架物质在方式和代谢的双重功能，对碳架物质在微生物细胞内的有序流动的现象做出在微生物细胞内的有序流动的现象做出了解释。了解释。

12、2004.820发酵原理代谢网络假说：代谢网络假说：代谢途径与输送系统在蛋白质水代谢途径与输送系统在蛋白质水平上整合、在辅因子水平上协调而形平上整合、在辅因子水平上协调而形成的横跨微生物活细胞内外的代谢网成的横跨微生物活细胞内外的代谢网络，是可调节的、无尺度的网络，代络，是可调节的、无尺度的网络，代谢网络作为一个整体来承担微生物细谢网络作为一个整体来承担微生物细胞的物质代谢和能量代谢。胞的物质代谢和能量代谢。2004.821发酵原理由生化反应网络和跨膜输送系统组由生化反应网络和跨膜输送系统组成的代谢网络既没有绝对的起点，也没成的代谢网络既没有绝对的起点，也没有绝对的终点，可以认为有绝对的终点，

13、可以认为代谢网络是类代谢网络是类似于互联网的无尺度网络似于互联网的无尺度网络。对于工业发。对于工业发酵来说，代谢网络假设把代谢形象化为酵来说，代谢网络假设把代谢形象化为一个虚拟的网络一个虚拟的网络新原料和新产品开新原料和新产品开发的蓝图。发的蓝图。2004.822发酵原理代谢网络假说提示：代谢网络假说提示：工业发酵是可以操作的，工业发酵是可以操作的，开拓新产品和新原料是有理论开拓新产品和新原料是有理论根据的。根据的。2004.823发酵原理讨论要点：讨论要点：什么是代谢网络？它有什么特点？什么是代谢网络？它有什么特点？为什么代谢网络是一个整体？为什么代谢网络是一个整体？代谢网络承担什么任务？代

14、谢网络承担什么任务？明确概念：代谢途径，载流途径、明确概念：代谢途径，载流途径、载流路径、网络板块、亚网络。载流路径、网络板块、亚网络。2004.824发酵原理5.2.1.3发酵学第三假说发酵学第三假说细胞经济假细胞经济假说说细胞经济假说阐述了微生物细胞为细胞经济假说阐述了微生物细胞为了生存和竞争而进行自身调整的保障机了生存和竞争而进行自身调整的保障机制。微生物是自然界长期进化的产物，制。微生物是自然界长期进化的产物，它之所以能生存至今，自然有它的独特它之所以能生存至今，自然有它的独特的优越性。在我们对微生物改造之前，的优越性。在我们对微生物改造之前，它们自身已经形成了完整的细胞经济体它们自身

15、已经形成了完整的细胞经济体系。系。2004.825发酵原理细胞经济假说：细胞经济假说：微生物细胞是个远离平衡状态的微生物细胞是个远离平衡状态的不平衡的开放体系，是在物竞天择的不平衡的开放体系，是在物竞天择的基础上形成的细胞经济体系。细胞经基础上形成的细胞经济体系。细胞经济体系是微生物细胞生存的保障体系，济体系是微生物细胞生存的保障体系，它为细胞的适应性、经济性和代谢的它为细胞的适应性、经济性和代谢的持续性提供保障。持续性提供保障。2004.826发酵原理细胞经济假说是建立在代谢能支细胞经济假说是建立在代谢能支撑假说和代谢网络假说基础上，又是撑假说和代谢网络假说基础上，又是为代谢能支撑假说和代谢

16、网络假说服为代谢能支撑假说和代谢网络假说服务的。细胞经济假说为代谢能的开支、务的。细胞经济假说为代谢能的开支、代谢网络中各种代谢物库的大小，以代谢网络中各种代谢物库的大小，以及代谢流中碳架物质的流量大小和分及代谢流中碳架物质的流量大小和分支处的流量分配提供了解释的依据。支处的流量分配提供了解释的依据。2004.827发酵原理细胞经济假说提示：细胞经济假说提示：人的主观能动性的发挥人的主观能动性的发挥是建立在对微生物代谢的充是建立在对微生物代谢的充分了解的基础之上的。分了解的基础之上的。2004.828发酵原理讨论要点：讨论要点：什么是细胞经济体系？什么是细胞经济体系？为什么说细胞经济体系是微生

17、物为什么说细胞经济体系是微生物细胞生存的保障体系？细胞生存的保障体系？为什么说细胞经济运行状况可以为什么说细胞经济运行状况可以改变，管理原则不会改变？改变，管理原则不会改变？2004.829发酵原理5.2.1.4基本假说之间的关系基本假说之间的关系微生物活细胞是远离平衡状态的、微生物活细胞是远离平衡状态的、不平衡的开放体系，又是个实现能量不平衡的开放体系，又是个实现能量形式转换和支配有限资源的经济实体，形式转换和支配有限资源的经济实体，它的生命过程就是在代谢能支撑下的它的生命过程就是在代谢能支撑下的经代谢网络进行能量代谢和物质代谢经代谢网络进行能量代谢和物质代谢的过程，即细胞的经济运行过程。的

18、过程，即细胞的经济运行过程。2004.830发酵原理微生物生命活动的第一假设反微生物生命活动的第一假设反映微生物生命活动的前提（代谢能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（人和微生物合作生命活动的法则（人和微生物合作的切入点）。的切入点）。2004.831发酵原理 三个假说是相互联系的有机整体，三个假说是相互联系的有机整体，其中物质流是基础，能量是实现这一其中物质流是基础，能量是实现这一流动的驱动力，而信息则

19、是使物质和流动的驱动力，而信息则是使物质和能量向着预定的方向流动的总指挥棒。能量向着预定的方向流动的总指挥棒。三个假说分别从能量，物质和信息三三个假说分别从能量，物质和信息三个角度支撑发酵工业的个角度支撑发酵工业的“细胞机器细胞机器”的正常运转。的正常运转。2004.832发酵原理 微生物生命活动的三个基本假设从三个微生物生命活动的三个基本假设从三个不同的角度来分析同一个问题（微生物的生不同的角度来分析同一个问题（微生物的生命活动的问题），并体现了三者的相互联系命活动的问题），并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

20、度认定微生物细胞是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和代谢调料加工器，第三假设从生物信息学和代谢调节的角度认定微生物细胞是生物信息编码器，节的角度认定微生物细胞是生物信息编码器，信息传感、传递和处理系统。信息传感、传递和处理系统。2004.833发酵原理综上所述，能量代谢需借综上所述，能量代谢需借助代谢网络来实现，代谢网络助代谢网络来实现，代谢网络的运行需要代谢能的支撑。能的运行需要代谢能的支撑。能量代谢和物质

21、代谢相互交叉，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并且都受细胞经济规律的规范和制约。和制约。2004.834发酵原理5.2.2应用性推理：工业应用性推理：工业发酵的八个预测发酵的八个预测2004.835发酵原理现代发酵工程建立在对代谢能支撑、现代发酵工程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代谢网络和细胞经济等三个基本假设的深刻研究的基础上。代谢网络中代谢流深刻研究的基础上。代谢网络中代谢流的流动依赖于代谢能支撑，受制于细胞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的研究，

22、又必须借助于它们的载体代谢网络。代谢网络。2004.836发酵原理代谢能支撑假设揭示了工业发酵的原动代谢能支撑假设揭示了工业发酵的原动力，揭示了化能异养型微生物细胞能量代谢力，揭示了化能异养型微生物细胞能量代谢的氧化还原本质；代谢网络假设把代谢途径的氧化还原本质；代谢网络假设把代谢途径和跨膜载体系统的有序组合作为一个整体，和跨膜载体系统的有序组合作为一个整体，称为代谢网络，以有利于从宏观上把握微生称为代谢网络，以有利于从宏观上把握微生物的代谢，为工业发酵中原料的利用和产物物的代谢，为工业发酵中原料的利用和产物的合成提供了分析的依据和实际操作的指导；的合成提供了分析的依据和实际操作的指导；细胞经

23、济的概念的提出，为正确处理工业发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酵中人的主观愿望与微生物生命活动的客观规律的对立统一关系提供了理论依据。规律的对立统一关系提供了理论依据。2004.837发酵原理按本章按本章5.2.1介绍，假说是建立在观介绍，假说是建立在观察和其他知识源泉的基础上的，并且可察和其他知识源泉的基础上的，并且可以预言在特定的条件下某类事件将怎样以预言在特定的条件下某类事件将怎样发生。我们要通过检验假说的预测能力，发生。我们要通过检验假说的预测能力，审查该假说是否正确。如果假说是不正审查该假说是否正确。如果假说是不正确的，就把它否定掉，并必

24、须构建新的确的，就把它否定掉，并必须构建新的假说。因此我们从这三个假说做出了若假说。因此我们从这三个假说做出了若干个预测。干个预测。2004.838发酵原理探索自然规律，目的在于应用，首探索自然规律，目的在于应用，首先预测未来的工业发酵。在三个假说的先预测未来的工业发酵。在三个假说的基础上，主要从典型的工业发酵（本章基础上，主要从典型的工业发酵（本章5.2.3）着手，对未来工业发酵做出的预）着手，对未来工业发酵做出的预测，从预测的结果检验假说是否不正确，测，从预测的结果检验假说是否不正确，是否得到工业生产实践的支持。在探索是否得到工业生产实践的支持。在探索真理的过程中，这一步是关键性的一步。真

25、理的过程中，这一步是关键性的一步。因此这八个预测还要经受进一步的观察因此这八个预测还要经受进一步的观察和实验的检验。和实验的检验。2004.839发酵原理另外，出于人类功利，也有必另外，出于人类功利，也有必要对未来发酵工业生产做出预测。要对未来发酵工业生产做出预测。运用演绎推理的思维方法，根据以运用演绎推理的思维方法，根据以上关于微生物初级代谢的三个基本上关于微生物初级代谢的三个基本假说做出应用性预测，以便于调动假说做出应用性预测，以便于调动微生物为工业生产服务。微生物为工业生产服务。以下列出发酵工业生产的若干以下列出发酵工业生产的若干应用性预测：应用性预测：2004.840发酵原理【预测【预

26、测1】物质能量转化的预测】物质能量转化的预测如果假说如果假说1、2成立，微生物细胞成立，微生物细胞可以经物质代谢和能量代谢，将其从可以经物质代谢和能量代谢，将其从生存环境中获得的营养和能源物质，生存环境中获得的营养和能源物质，转化成能量，包括代谢能和其他形式转化成能量，包括代谢能和其他形式的能量，以及其他物质，包括细胞、的能量，以及其他物质，包括细胞、可溶性有机物和气体。可溶性有机物和气体。2004.841发酵原理说明：说明：能量流与物质流是紧密联系在一起的，没能量流与物质流是紧密联系在一起的，没有物质流的运转，能量流无从谈起。而没有能有物质流的运转，能量流无从谈起。而没有能量流的存在，物质流

27、也不能形成。能量转化过量流的存在，物质流也不能形成。能量转化过程中自由能的损耗以热量的形式放出，导致培程中自由能的损耗以热量的形式放出，导致培养物温度升高。在发酵生产中，物质流是我们养物温度升高。在发酵生产中，物质流是我们追求的物质体现；营养物质经微生物细胞的代追求的物质体现；营养物质经微生物细胞的代谢生成细胞的中间代谢物和能量代谢副产物，谢生成细胞的中间代谢物和能量代谢副产物，它们都是可溶性有机化合物；有氧呼吸中还有它们都是可溶性有机化合物；有氧呼吸中还有有机物氧化的终端产物二氧化碳生成。有机物氧化的终端产物二氧化碳生成。2004.842发酵原理【预测【预测2】细胞资产流失的预测】细胞资产流

28、失的预测如果预测如果预测1和假说和假说1、3成立，成立，那么，进入细胞的物质中的一部分那么，进入细胞的物质中的一部分将以胞外产物（包括物质代谢中间将以胞外产物（包括物质代谢中间产物和能量代谢副产物）和热能的产物和能量代谢副产物）和热能的形式从细胞流失。形式从细胞流失。2004.843发酵原理说明：说明：代谢中间产物是细胞的分子模块，如果代谢中间产物是细胞的分子模块，如果作为工业发酵的目的产物而从细胞抽出，将作为工业发酵的目的产物而从细胞抽出，将影响细胞的生长速度。能量代谢副产物不参影响细胞的生长速度。能量代谢副产物不参与细胞组成，及时排出细胞有利于能量代谢与细胞组成，及时排出细胞有利于能量代谢

29、的持续进行。在细胞机器运行的过程中，胞的持续进行。在细胞机器运行的过程中，胞外产物（包括物质代谢中间产物和能量代谢外产物（包括物质代谢中间产物和能量代谢副产物）和热能都要从总收入（进入细胞的副产物）和热能都要从总收入（进入细胞的有机化合物）开支，从微生物细胞的角度来有机化合物）开支，从微生物细胞的角度来看是细胞资产的流失。看是细胞资产的流失。2004.844发酵原理【预测【预测3】原料与产物的预测】原料与产物的预测如果预测如果预测1、2和假说和假说2成立，那成立，那么代谢网络中任何一种中间产物，包么代谢网络中任何一种中间产物，包括借助生物学、化学方法可与代谢网括借助生物学、化学方法可与代谢网络

30、联网的任何一种有机化合物，都有络联网的任何一种有机化合物，都有可能被开发成为工业发酵的原料或目可能被开发成为工业发酵的原料或目的产物。的产物。2004.845发酵原理说明：说明：物质代谢和能量代谢是同一过程物质代谢和能量代谢是同一过程（代谢过程）的两个方面：生物体赖（代谢过程）的两个方面：生物体赖以生存的代谢能的转化寓于物质转化以生存的代谢能的转化寓于物质转化（微生物细胞自主解决代谢能问题）（微生物细胞自主解决代谢能问题）之中；代谢网络假设把代谢形象化为之中；代谢网络假设把代谢形象化为一个虚拟的网络一个虚拟的网络新原料、新产品新原料、新产品开发的蓝图。开发的蓝图。2004.846发酵原理代谢网

31、络中任何一种中间产物原则上都代谢网络中任何一种中间产物原则上都可能开发成工业发酵的新原料或新产品；如可能开发成工业发酵的新原料或新产品；如果希望使用的有机原料或希望生产的产品果希望使用的有机原料或希望生产的产品（有机化合物）不能在代谢网络上找到，按（有机化合物）不能在代谢网络上找到，按计算机网络联网的思路，借助生物学（代谢计算机网络联网的思路，借助生物学（代谢途径联网）、化学方法（化学反应联网）使途径联网）、化学方法（化学反应联网）使目标化合物（原料或产品）与微生物的代谢目标化合物（原料或产品）与微生物的代谢网络联网，最终可能被开发成为工业发酵的网络联网，最终可能被开发成为工业发酵的原料或目的

32、产物。这就是由联网引起的代谢原料或目的产物。这就是由联网引起的代谢网络的延伸。网络的延伸。2004.847发酵原理【预测【预测4】新的过程参数的预测】新的过程参数的预测如果假说如果假说1成立，那么微生物生成立，那么微生物生成和分泌的能量代谢副产物的种类和成和分泌的能量代谢副产物的种类和产量的变化，所放出的热量也将成为产量的变化，所放出的热量也将成为工业发酵过程的工艺控制的重要数量工业发酵过程的工艺控制的重要数量依据。依据。2004.848发酵原理说明：说明：在供氧条件或营养条件发生变化的情况在供氧条件或营养条件发生变化的情况下，兼性厌氧微生物细胞内脱氢酶的辅酶把下，兼性厌氧微生物细胞内脱氢酶的

33、辅酶把它在脱氢反应中接受的电子转交给内源的电它在脱氢反应中接受的电子转交给内源的电子受体，生成能量代谢副产物排出细胞，同子受体，生成能量代谢副产物排出细胞，同时辅酶自身得到再生，再生后又可回用于下时辅酶自身得到再生，再生后又可回用于下一轮的脱氢反应，从而使用能量代谢继续进一轮的脱氢反应，从而使用能量代谢继续进行下去。因此，胞外能量代谢副产物的种类行下去。因此，胞外能量代谢副产物的种类和浓度的变化，以及群体细胞所放出热量的和浓度的变化，以及群体细胞所放出热量的变化能够反应细胞代谢状况的变化。变化能够反应细胞代谢状况的变化。2004.849发酵原理 以往，因为代谢方面的知识的不以往，因为代谢方面的

34、知识的不足，也因为受检测仪器和方法的限制，足，也因为受检测仪器和方法的限制，对有关的能量代谢副产物在线检测和对有关的能量代谢副产物在线检测和记录工作没有跟上。预测在不远的将记录工作没有跟上。预测在不远的将来，这种情况会的到改善。乳酸、乙来，这种情况会的到改善。乳酸、乙酸、酸、TCA环的某些羧酸的浓度，以及环的某些羧酸的浓度，以及所放出热量的变化可能成为新的发酵所放出热量的变化可能成为新的发酵过程参数。过程参数。2004.850发酵原理【预测【预测5】细胞机器的预测之一】细胞机器的预测之一（细胞机器细胞机器的推出的推出）如果预测如果预测1、2和假说和假说1、2、3成立，那成立，那么根据工业生产对

35、目的产物的种类和产量分么根据工业生产对目的产物的种类和产量分布的要求，借助菌种改良和发酵工艺控制，布的要求，借助菌种改良和发酵工艺控制，可以对微生物细胞的代谢进行有目的的导向，可以对微生物细胞的代谢进行有目的的导向，调整微生物细胞合成和分泌目的产物的种类调整微生物细胞合成和分泌目的产物的种类和产量分布，从而使微生物细胞成为工业发和产量分布，从而使微生物细胞成为工业发酵生产线上的生物机器酵生产线上的生物机器细胞机器。细胞机器。2004.851发酵原理说明：关于细胞机器说明：关于细胞机器5.2.3将有将有详细介绍。详细介绍。2004.852发酵原理【预测【预测6】细胞机器的预测之二（细胞】细胞机器

36、的预测之二（细胞机器的监测）机器的监测）如果预测如果预测1、2、5和假说和假说1、2、3成立，微生物细胞作为发酵工厂生产线成立，微生物细胞作为发酵工厂生产线上不可缺少的细胞机器，其数量和质量上不可缺少的细胞机器，其数量和质量对于工业生产的效率至关重要。因此，对于工业生产的效率至关重要。因此，不论是液体发酵法生产还是固体发酵法不论是液体发酵法生产还是固体发酵法生产，都有必要监测细胞数（或菌丝体生产，都有必要监测细胞数（或菌丝体的量）和细胞生理状态。的量）和细胞生理状态。2004.853发酵原理说明：说明：工业发酵依靠微生物细胞群体的代工业发酵依靠微生物细胞群体的代谢活动。工业发酵生产的产率是细胞

37、机谢活动。工业发酵生产的产率是细胞机器群体的共同贡献。细胞机器的数量和器群体的共同贡献。细胞机器的数量和质量（生产效率）不应该混为一谈，应质量（生产效率）不应该混为一谈，应该分别监测。因此就有必要建立相应的该分别监测。因此就有必要建立相应的监测方法和生产效率考核方法，而生产监测方法和生产效率考核方法，而生产效率的考核必须与细胞数量挂钩。效率的考核必须与细胞数量挂钩。2004.854发酵原理【预测【预测7】细胞机器的预测之三（】细胞机器的预测之三（细胞机器细胞机器的控制的控制）如果预测如果预测2、3、4、5和假说和假说1、2、3成立，除了与生长高度偶联的工业发酵外，成立，除了与生长高度偶联的工业

38、发酵外，应区别对待工业发酵过程中细胞增殖（细胞应区别对待工业发酵过程中细胞增殖（细胞机器制造）阶段和目的产物合成（细胞机器机器制造）阶段和目的产物合成（细胞机器运转）阶段，建立与不同阶段相应的工艺规运转）阶段，建立与不同阶段相应的工艺规程，并提供可执行此规程的设备条件，为两程，并提供可执行此规程的设备条件，为两个阶段之间的代谢的平稳过渡和生产任务的个阶段之间的代谢的平稳过渡和生产任务的完成提供保证。完成提供保证。2004.855发酵原理说明：说明：工业发酵中细胞机器的控制是个很复杂工业发酵中细胞机器的控制是个很复杂的问题。要根据微生物细胞的代谢来制订发的问题。要根据微生物细胞的代谢来制订发酵生

39、产的工艺规程，执行工艺规程还需有配酵生产的工艺规程，执行工艺规程还需有配套的设备。这里涉及到细胞经济学的研究、套的设备。这里涉及到细胞经济学的研究、代谢工程的研究和发酵新设备的研究。工业代谢工程的研究和发酵新设备的研究。工业发酵生物学属性的发现和肯定，将会使发酵生物学属性的发现和肯定，将会使21世世纪的工业发酵向生物学靠拢，在化学、生物纪的工业发酵向生物学靠拢，在化学、生物学和工程学的共同支撑下，成为生物工业名学和工程学的共同支撑下，成为生物工业名副其实的开路先锋。副其实的开路先锋。2004.856发酵原理【预测【预测8】扩大能量流失的预测】扩大能量流失的预测如果预测如果预测1、2和假说和假说

40、1、3成立，成立，那么，就有可能借助于菌种改良和培那么，就有可能借助于菌种改良和培养条件的控制，对细胞的代谢进行有养条件的控制，对细胞的代谢进行有限的导向，扩大代谢过程中能量的流限的导向，扩大代谢过程中能量的流失，实现生物降解与细胞增长的失，实现生物降解与细胞增长的“脱钩脱钩”，从而限制有机废水净化的，从而限制有机废水净化的过程中微生物细胞的增殖。过程中微生物细胞的增殖。2004.857发酵原理说明：说明：如果在物竞天择的基础上建立的细胞如果在物竞天择的基础上建立的细胞经济体系是微生物细胞生存的保障体系的经济体系是微生物细胞生存的保障体系的话，反其意而用之，就有可能借助于菌种话，反其意而用之，

41、就有可能借助于菌种改良和培养条件的控制，通过对细胞的代改良和培养条件的控制，通过对细胞的代谢的有限的导向，譬如，扩大代谢过程中谢的有限的导向，譬如，扩大代谢过程中能量的流失，以求生物降解过程与细胞群能量的流失，以求生物降解过程与细胞群体增长过程的分离，使微生物细胞成为有体增长过程的分离，使微生物细胞成为有机废水净化的生物催化剂（指生物降解过机废水净化的生物催化剂（指生物降解过程中细胞量基本维持在一个水平上）。程中细胞量基本维持在一个水平上）。2004.858发酵原理5.2.3 5.2.3 创新思路创新思路 2004.859发酵原理对于微生物细胞生命活动（初级代谢）的对于微生物细胞生命活动（初级

42、代谢）的三个基本假说，我们已从信息、实验找到大量三个基本假说，我们已从信息、实验找到大量的支持；从这些假说做出这些预测的也得到了的支持；从这些假说做出这些预测的也得到了研究和生产事实的支持。在我们的在研究的范研究和生产事实的支持。在我们的在研究的范围内，并没有发现假说和预测是不正确的。尽围内，并没有发现假说和预测是不正确的。尽管如此，所有这些还不能证明这三个假说是正管如此，所有这些还不能证明这三个假说是正确的。如前所述，还必须通过对可供替代的假确的。如前所述，还必须通过对可供替代的假说进行证伪，借助于逐个消除的办法来逼近假说进行证伪，借助于逐个消除的办法来逼近假说的真实性。只有当这些假说经受住

43、所有证伪说的真实性。只有当这些假说经受住所有证伪的考验而依然没有被推翻，这三个假说才能被的考验而依然没有被推翻，这三个假说才能被接纳为相对的正确。接纳为相对的正确。2004.860发酵原理然而，这三个假说及八个预测对某然而，这三个假说及八个预测对某一类事物提供的可能的解释，有些早已一类事物提供的可能的解释，有些早已不自觉地、不系统地作为推理的基础，不自觉地、不系统地作为推理的基础，实验的指南，用于研究和生产，并获得实验的指南，用于研究和生产，并获得预期的效果。应该考虑怎样把这些假说预期的效果。应该考虑怎样把这些假说和事实组合成一个广泛适用的模式，建和事实组合成一个广泛适用的模式，建立理论的框架

44、；并期望在更多同行的共立理论的框架；并期望在更多同行的共同努力下，在不久的将来，使它上升为同努力下，在不久的将来，使它上升为系统的理论。系统的理论。2004.861发酵原理理论是指已经实验证实的、可理论是指已经实验证实的、可以用来解释有关事实、偶然事件或以用来解释有关事实、偶然事件或自然现象的原则，是根据客观存在自然现象的原则，是根据客观存在的普遍原理对事物做出解释的思想的普遍原理对事物做出解释的思想体系。理论的存在并不意味着检验体系。理论的存在并不意味着检验的停止。的停止。2004.862发酵原理为了研究的方便，已对复杂为了研究的方便，已对复杂而多样的工业发酵进行切合当前而多样的工业发酵进行

45、切合当前发酵生产实际情况的合理分类和发酵生产实际情况的合理分类和梳理，找到了最有代表性的工业梳理，找到了最有代表性的工业发酵类型，并把它作为我们进行发酵类型，并把它作为我们进行研究的出发点。研究的出发点。当今最有代表性的工业发酵当今最有代表性的工业发酵有三个共性：有三个共性：2004.863发酵原理典型的工业发酵：典型的工业发酵：生产菌属于化能异养型微生物；生产菌属于化能异养型微生物；目的产物是在初级代谢产物；目的产物是在初级代谢产物；细胞内合成的目的产物被排放到细细胞内合成的目的产物被排放到细胞外。胞外。把具有以上共性的工业发酵定义把具有以上共性的工业发酵定义为典型的工业发酵。工业发酵理论的

46、为典型的工业发酵。工业发酵理论的研究从这个基础水平上开始。研究从这个基础水平上开始。2004.864发酵原理在微生物细胞生命活动（初级在微生物细胞生命活动（初级代谢）的八个基本假说和关于工业代谢）的八个基本假说和关于工业发酵的八个预测的基础上，以典型发酵的八个预测的基础上，以典型的工业发酵为研究的对象，已经形的工业发酵为研究的对象，已经形成如下自成系统的创新思路：成如下自成系统的创新思路：2004.865发酵原理创新思路创新思路细胞机器的工作模式细胞机器的工作模式微生物代谢的五段式微生物代谢的五段式工业发酵的五字策略工业发酵的五字策略 2004.866发酵原理5.2.3.1细胞机器的工作模式细

47、胞机器的工作模式1.微生物细胞机器的概念：微生物细胞机器的概念：微生物细胞能独立存在和自主生微生物细胞能独立存在和自主生活（活（free-living）。）。现代发酵工程依现代发酵工程依靠微生物活细胞来完成发酵工厂生产靠微生物活细胞来完成发酵工厂生产线上的不可缺少的加工（或转化）步线上的不可缺少的加工（或转化）步骤，在这个意义上，微生物活细胞就骤，在这个意义上，微生物活细胞就是发酵工厂发酵生产线上不可缺少的是发酵工厂发酵生产线上不可缺少的生产机器生产机器微生物生物机器。微生物生物机器。2004.867发酵原理微生物细胞能独立存在和自主微生物细胞能独立存在和自主生活，单个微生物细胞能独立地完生活

48、，单个微生物细胞能独立地完成能量转化及其自身的生长、繁殖成能量转化及其自身的生长、繁殖等生命过程，而不直接依赖于其他等生命过程，而不直接依赖于其他同一类型的或不同类型的细胞，因同一类型的或不同类型的细胞，因此微生物生物机器也就是微生物细此微生物生物机器也就是微生物细胞机器，简称细胞机器。胞机器，简称细胞机器。2004.868发酵原理工业发酵中的活细胞是工业发酵中的活细胞是储存了生物信息的自动化的储存了生物信息的自动化的细胞机器。细胞机器与普通细胞机器。细胞机器与普通意义上的机器不同，主要表意义上的机器不同，主要表现在以下三个方面：现在以下三个方面：2004.869发酵原理细胞机器必须由其自供的

49、代谢能细胞机器必须由其自供的代谢能（metabolicenergy）直接驱动；直接驱动；在发酵工厂的生产线上的细胞机在发酵工厂的生产线上的细胞机器，器，必须完成微生物细胞机器自身必须完成微生物细胞机器自身的的“在线制造在线制造”（细胞增殖）和（细胞增殖）和“生产运行生产运行”（目的产物的合成和输（目的产物的合成和输出）的双重任务；出）的双重任务；2004.870发酵原理工业发酵的细胞机器来源于自工业发酵的细胞机器来源于自然界的细胞（生产菌种从野生菌然界的细胞（生产菌种从野生菌株育成），其细胞的构造原理和株育成），其细胞的构造原理和运行机制尚未完全掌握；而普通运行机制尚未完全掌握；而普通意义上的

50、机器则完全是由人设计意义上的机器则完全是由人设计和制造的，因此是知根知底的。和制造的，因此是知根知底的。2004.871发酵原理细胞机器与微生物细胞不细胞机器与微生物细胞不同，主要表现在以下方面：同，主要表现在以下方面：2004.872发酵原理细胞机器是经过人改造或引导细胞机器是经过人改造或引导的、体现人的意志的细胞，而天的、体现人的意志的细胞，而天然的微生物细胞则是经过自然竞然的微生物细胞则是经过自然竞争考验的；争考验的；细胞机器一般要求有配套的环细胞机器一般要求有配套的环境条件才能实现其功能，而天然境条件才能实现其功能，而天然的微生物细胞相比之下对环境有的微生物细胞相比之下对环境有较强的适

51、应性；较强的适应性；2004.873发酵原理人对细胞机器的代谢调节机人对细胞机器的代谢调节机制已有一定的了解，而对天然制已有一定的了解，而对天然的微生物细胞一般没有专一的的微生物细胞一般没有专一的了解；了解；微生物细胞是生物学的概念，微生物细胞是生物学的概念，细胞机器是工程学的概念。细胞机器是工程学的概念。2004.874发酵原理2.细胞机器的工作模式细胞机器的工作模式 经过抽象思维，为细胞机器建立工作经过抽象思维，为细胞机器建立工作模式，画出了细胞机器的个体工作模式图。模式，画出了细胞机器的个体工作模式图。工作模式适用范围：典型的工业发酵。工作模式适用范围：典型的工业发酵。典型的工业发酵：典

52、型的工业发酵：生产菌属于化能异养型微生物；生产菌属于化能异养型微生物；目的产物是在初级代谢产物；目的产物是在初级代谢产物；细胞内合成的目的产物被排放到细细胞内合成的目的产物被排放到细胞外。胞外。2004.875发酵原理微生物细胞机器的工作模式微生物细胞机器的工作模式Workingpatternofbio-machinesinIndustrialFermentation2004.876发酵原理这个抽象的图式很简单，它由一个椭圆这个抽象的图式很简单，它由一个椭圆和一条贯穿这个椭圆的、有方向性的曲线组和一条贯穿这个椭圆的、有方向性的曲线组成。椭圆代表细胞机器的界面，曲线代表生成。椭圆代表细胞机器的界

53、面，曲线代表生物加工的路径。细胞机器是由界面包围的、物加工的路径。细胞机器是由界面包围的、能自动响应环境变化的机器，处于生产状态能自动响应环境变化的机器，处于生产状态的细胞机器通过一条贯穿机器的路经将环境的细胞机器通过一条贯穿机器的路经将环境中的有机原料转化成指定的工业发酵产品。中的有机原料转化成指定的工业发酵产品。工业发酵生产过程是工业发酵生产过程是亿万同样的亿万同样的细胞机器一细胞机器一起运转的过程起运转的过程。2004.877发酵原理这个工作模式把细胞机器的工这个工作模式把细胞机器的工作抽象成三步：作抽象成三步：输入：培养基中的有机营养物质输入：培养基中的有机营养物质跨膜进入微生物活细胞

54、；跨膜进入微生物活细胞；暗箱操作：微生物细胞的代谢促暗箱操作：微生物细胞的代谢促成工业发酵的目的产物在胞内生成；成工业发酵的目的产物在胞内生成；输出：工业发酵的目的产物跨过输出：工业发酵的目的产物跨过细胞膜被排放到细胞外。细胞膜被排放到细胞外。2004.878发酵原理图中界面包围部分是进行暗箱操图中界面包围部分是进行暗箱操作的地方，曲线代表路径，借助于这作的地方，曲线代表路径，借助于这条路径有机原料（生产原料）进入细条路径有机原料（生产原料）进入细胞，经过代谢转换，以一种变化了的胞，经过代谢转换，以一种变化了的物质形式（目的产物）输出；代谢转物质形式（目的产物）输出；代谢转换形成的代谢能，用来

55、保证细胞机器换形成的代谢能，用来保证细胞机器的运转及基本的结构和功能的维护。的运转及基本的结构和功能的维护。2004.879发酵原理5.2.3.2微生物代谢的五段式微生物代谢的五段式在细胞机器工作模式的基在细胞机器工作模式的基础上，提出了工业发酵中微生础上，提出了工业发酵中微生物代谢的五段式。物代谢的五段式。2004.880发酵原理1.1.起始段，起始段，起始段，起始段，2.2.向心段，向心段，向心段，向心段，3.3.中心段，中心段，中心段，中心段，4.4.离心段，离心段，离心段，离心段，5.5.完成段完成段完成段完成段 微微生生物物代代谢谢的的五五段段式式胞外降解胞外降解及跨膜步及跨膜步骤骤

56、向向心心途途径径中心（代谢）途径中心（代谢）途径离离心心途途径径跨膜步骤跨膜步骤和胞外修和胞外修饰饰2004.881发酵原理载流路径是指细胞机器生物加工的载流路径是指细胞机器生物加工的路径。路径。细胞外的营养物质首先从培养环细胞外的营养物质首先从培养环境（培养基）跨膜进入细胞；然后，一境（培养基）跨膜进入细胞；然后，一般要经过向心途径、中心途径和离心途般要经过向心途径、中心途径和离心途径等三段连续的代谢途径的代谢，才能径等三段连续的代谢途径的代谢，才能在胞内生成目的产物；最后，目的产物在胞内生成目的产物；最后，目的产物经过细胞质膜排出细胞，回到环境（发经过细胞质膜排出细胞，回到环境（发酵醪液）

57、。酵醪液）。2004.882发酵原理因此，典型的载流路径（有碳架物因此，典型的载流路径（有碳架物质流过的途径）应该由存在于代谢网络质流过的途径）应该由存在于代谢网络中的以上五段承担不同代谢分工的依次中的以上五段承担不同代谢分工的依次衔接的代谢途径组成的、依次穿过代谢衔接的代谢途径组成的、依次穿过代谢网络的三个板块（网络的三个板块（向心板块、中心板块、向心板块、中心板块、离心板块离心板块）的路径。这就是）的路径。这就是载流路径的载流路径的五段式。五段式。这五段依次为：这五段依次为：起始段起始段，向心段向心段，中心段中心段，离心段离心段，完成完成段段。2004.883发酵原理在这条载流路径上流动的

58、代在这条载流路径上流动的代谢主流也有对应的五段，从而派谢主流也有对应的五段，从而派生出工业发酵生出工业发酵代谢主流的五段式代谢主流的五段式。载流路径的五段式与工业发酵载流路径的五段式与工业发酵代代谢主流的五段式谢主流的五段式总称为总称为微生物代微生物代谢的五段式。谢的五段式。2004.884发酵原理5.2.3.3工业发酵的五字策略工业发酵的五字策略在代谢网络假说、微生物细胞在代谢网络假说、微生物细胞机器的工作模式和微生物代谢的五机器的工作模式和微生物代谢的五段式的基础上，提出了工业发酵菌段式的基础上，提出了工业发酵菌种选育和工艺控制的五字策略，简种选育和工艺控制的五字策略，简称工业发酵的五字策

59、略。称工业发酵的五字策略。2004.885发酵原理工业发酵的五字策略的示意图工业发酵的五字策略的示意图NPP进进出出通通节节堵堵2004.886发酵原理这五个字的含义分别是：这五个字的含义分别是：进：促进细胞对碳源等营养物质的吸收；进：促进细胞对碳源等营养物质的吸收；通：使来自上游和各个注入分支的碳架物质通：使来自上游和各个注入分支的碳架物质能畅通地流向目的产物；能畅通地流向目的产物；节：阻塞与目的产物的形成无关或关系不大节：阻塞与目的产物的形成无关或关系不大的代谢支流，使碳架物质相对集中地流的代谢支流，使碳架物质相对集中地流向目的产物；向目的产物；堵：消除或削弱目的产物进一步代谢的途径；堵：

60、消除或削弱目的产物进一步代谢的途径；出：促进目的产物向胞外空间分泌。出：促进目的产物向胞外空间分泌。2004.887发酵原理五字策略是建立在人一厢情愿基础上五字策略是建立在人一厢情愿基础上的统筹策略。尽管按五字策略制定育种方的统筹策略。尽管按五字策略制定育种方案，是以代谢途径及其调节机制为依据的，案，是以代谢途径及其调节机制为依据的，但目前还不可能把未知的代谢刚性因素全但目前还不可能把未知的代谢刚性因素全部考虑在内，在实施时也就不可能完全达部考虑在内，在实施时也就不可能完全达到预期目标。因此，在做育种（特别是分到预期目标。因此，在做育种（特别是分子生物学育种）工作前仍需用代谢流量分子生物学育种

61、）工作前仍需用代谢流量分析、代谢网络分析来校验、补充和修正按析、代谢网络分析来校验、补充和修正按五字策略制定的方案。五字策略制定的方案。2004.888发酵原理对载流路径上的主要节点（产物形成时代对载流路径上的主要节点（产物形成时代谢流量发生明显改变的节点）的性质要做到心谢流量发生明显改变的节点）的性质要做到心中有数。如果目标节点为挠性节点（中有数。如果目标节点为挠性节点（flexiblenode）或弱刚性节点（或弱刚性节点（weaklyrigidnode），），按五字策略制定的方案就具有可行性，因为挠按五字策略制定的方案就具有可行性，因为挠性节点对代谢流的导向是最顺从的。对于刚性性节点对代谢

62、流的导向是最顺从的。对于刚性节点，仅仅改变下游反应的酶水平或活性，是节点，仅仅改变下游反应的酶水平或活性，是不可能对代谢流进行顺利导向的，就必须进行不可能对代谢流进行顺利导向的，就必须进行具体分析，在弄清该刚性节点形成原因，设计具体分析，在弄清该刚性节点形成原因，设计补救的条件，经过实验，仍有可能实现一定程补救的条件，经过实验，仍有可能实现一定程度的代谢导向。度的代谢导向。2004.889发酵原理通过物理，化学或生物的方法来促通过物理，化学或生物的方法来促使微生物的基因发生突变，在使微生物的基因发生突变，在DNA水平水平上，对代谢流进行导向，属于育种的范上，对代谢流进行导向，属于育种的范畴。五

63、字策略的目的是拓宽并理顺直达畴。五字策略的目的是拓宽并理顺直达目的点（目的产物）的路径，增加通往目的点（目的产物）的路径，增加通往终点的流量，尽量减少分支的消耗，使终点的流量，尽量减少分支的消耗，使碳架物质在尽可能经理想载流路径流往碳架物质在尽可能经理想载流路径流往目的产物。这个思路对生产率的提高无目的产物。这个思路对生产率的提高无疑有着深远的意义。疑有着深远的意义。2004.890发酵原理五字策略与代谢工程的分子育种有五字策略与代谢工程的分子育种有关分析是互补的，各有侧重的。采用五关分析是互补的，各有侧重的。采用五字策略进行常规育种，实验成本低、周字策略进行常规育种，实验成本低、周期短，一般

64、（五个字中只要有两三个字期短，一般（五个字中只要有两三个字有效）都能取得比较好的效果；而且，有效）都能取得比较好的效果；而且，常规育种的成果菌种往往作为基因供体常规育种的成果菌种往往作为基因供体菌，用于代谢工程育种。因此，从长计菌，用于代谢工程育种。因此，从长计议，五字策略作为宏观指导，不论对哪议，五字策略作为宏观指导，不论对哪一类育种方法都是有潜力的。一类育种方法都是有潜力的。2004.891发酵原理发酵过程中，人们通过培养发酵过程中，人们通过培养基配方、温度、基配方、温度、pH、供氧、搅拌供氧、搅拌速率、接种量、补料、流加，甚速率、接种量、补料、流加，甚至发酵方式、产品抽出等的调控，至发酵

65、方式、产品抽出等的调控，将意见转达给微生物，对微生物将意见转达给微生物，对微生物的代谢进行导向；工艺的优化是的代谢进行导向；工艺的优化是人类与微生物交流的一种最简便人类与微生物交流的一种最简便的方式。的方式。2004.892发酵原理对信息流的把握使我们和微对信息流的把握使我们和微生物之间的对话变的越加容易和生物之间的对话变的越加容易和准确，也正是对信息流的把握使准确，也正是对信息流的把握使我们对物质和能量流的控制成为我们对物质和能量流的控制成为可能，准确调动代谢流的理想也可能，准确调动代谢流的理想也正在促进着对信息流的研究和探正在促进着对信息流的研究和探索。索。2004.893发酵原理在发酵工

66、业中，生物信息的有效在发酵工业中，生物信息的有效应用将取代以往以利用增加投入来提应用将取代以往以利用增加投入来提高收益的陈旧思路。我们对生物体了高收益的陈旧思路。我们对生物体了解的越多，我们利用微生物的自由度解的越多，我们利用微生物的自由度就越大，所以细胞经济假说在发酵工就越大，所以细胞经济假说在发酵工业中起着举足轻重的作用。谁掌握了业中起着举足轻重的作用。谁掌握了最先进的生物信息和细胞经济信息，最先进的生物信息和细胞经济信息，谁就可能在工业发酵的竞争中占有绝谁就可能在工业发酵的竞争中占有绝对的优势。对的优势。2004.894发酵原理小结：创造性思维比死记书本知识小结：创造性思维比死记书本知识更重要，因为书本知识是有限的，更重要，因为书本知识是有限的，而创造性思维则可以尽可能多地概而创造性思维则可以尽可能多地概括现存的信息，推动生产的发展、括现存的信息，推动生产的发展、社会的进步，是人类先进思想和文社会的进步，是人类先进思想和文化的源泉。大学教学的目的是要培化的源泉。大学教学的目的是要培养有创新意识的、无师自通的人。养有创新意识的、无师自通的人。2004.895发酵原理