微生物発酵技術は現代発酵技術を核心とし、微生物の代謝活動過程を利用し、生物転化を経て各種工業発酵製品を大規模に製造し、すでに品種が多く、種類がそろっている独立した工業システムを形成し、国民経済の中で重要な地位を占めている。

工業発酵とは微生物の生命活動によって実現される工業生産を指す。
工業生産では一概に微生物の生命活動に依存して実現されるすべての工業生産を発酵と呼ぶ。このように定義された発酵が「工業発酵」です。微生物は工業発酵の魂であり、微生物がなければ工業発酵はない。
工業発酵は微生物の生命活動を通じて、発酵原料を人間が必要とする微生物製品に転化する過程である。
工業発酵は微生物の生命活動に依存し、生命活動は生物酸化によって提供される代謝エネルギー（metabolic energy）によって支持されるため、工業発酵は微生物学における生物酸化のすべての方式：有酸素呼吸、無酸素呼吸、発酵をカバーすべきである。
ここ100年来、科学技術の進歩に伴い、工業発酵は画期的な変革を起こし、自然界に存在する微生物を利用した発酵生産の段階から、人間の希望に応じて特殊なXエネルギーを持つ微生物に改造して人間が必要とする発酵製品を生産する新しい段階に入った。

生産型ステンレス発酵タンク
（1）工業発酵の研究は典型的な工業発酵から始まる
比較的一般的な工業発酵は一般的に以下の3つの条件に合致する：
①使用した菌種は化学エネルギー異養型微生物に属し、
②目的産物は一次代謝産物又はエネルギー代謝副産物に属し、
③目的生成物は細胞内で生成された後、細胞外に分泌される。
以上の条件を満たす工業発酵を典型的な工業発酵と呼ぶ。
工業発酵理論の研究は典型的な工業発酵から始まる。
つの階段、系統的に化学エネルギー異養型微生物の工業発酵の理論を研究する、
第二のステップは、他の栄養型微生物の工業発酵の理論を系統的に研究すること、
第三の段階では、微生物が炭素以外の元素を利用して工業発酵する理論を系統的に研究する。
（2）工業発酵理論
ステップの研究は微生物の生命活動の3つの基本的な仮説（発酵学3仮説）を確立した。それらは微生物を改造し利用する理論的基礎である。この3つの基本的な仮定を用いて典型的な工業発酵を分析し、次のように現れた：
①工業発酵の微生物生物機械の新しい考え方、
②工業生産に奉仕する工業発酵のいくつかの推理、
③工業微生物育種と発酵プロセス制御の「五文字戦略」。
（3）工業発酵の考え方を研究する

工業発酵→【一般から特殊へ】→典型的な工業発酵→【特殊から一般へ】→生物機器、細胞機器の概念モデル→【自然法則を発見するために深く研究する】→自然法則（微生物の生命活動の3つの基本仮説）→【一般から特殊へ：自然法則を典型的な工業発酵に応用する】→細胞機器の準安定物流モデル→キャリアパス→五段式→五字戦略→【特殊から一般へ】→未来の発酵工業生産の予測
微生物細胞の成長と繁殖に関わるすべての「動作」には、細胞内の有機物分解の起動、生合成の起動と継続、能動輸送、pH自動動態バランスなどが含まれ、代謝エネルギーの支持が必要であり、細胞の生命を維持するにも代謝エネルギーの支持が必要である。
微生物細胞の物質代謝とエネルギー代謝は代謝ネットワークによって実現される。化合物は代謝ネットワークを流れ、代謝流を形成する。工業発酵において、原料代謝流は細胞機械中で一連の経路を経て目的産物に変換される。この基礎の上で、発酵学の第2仮説は、代謝経路と輸送システムが代謝物分子レベルで統合され、補助因子レベルで協調され、微生物生細胞内外にまたがる代謝ネットワークを形成することを提案した。この代謝ネットワークは生化学的経路と膜横断輸送過程を簡単に接続するのではなく、生化学的概念を細胞代謝の全体的な枠組みに組み入れる必要がある。本の中で研究されているのは主に有機物（炭素元素）の酵素と蛋白質レベルでの代謝ネットワークである。研究によると、兼X嫌気微生物にとって、好気性と酸欠時代の謝網には明らかな差異があるだけでなく、異なる培養条件下で生存する場合、その代謝網にも差異があることが分かった。例えば、有酸素成長の代謝はTCA環を骨格とする中心プレートに基づいて構築され、無酸素成長の場合は、TCAのOAAにおける分岐経路を骨格とする中心プレートに基づいて構築される。
実は、微生物生命活動は4つのレベルに分けることができます：DNAレベル、蛋白質レベル、物流レベル、微生物細胞レベル、それらの間は段階的に活性化する必要があります。代謝ネットワークは無尺度であり、微生物細胞機器の動作モードは細胞機器の運転段階の搬送経路を求心経路、中心経路、遠心経路の3つの順に首尾がつながって貫通する1つの「通路」として描写している。代謝ネットワーク仮説として、工業発酵に基づく操作が可能であり、新製品と新原料を開拓するための実行可能なXを予測することができる。
構造決定機能。レベルで実現されており、その階段の方向はできるだけ栄養を利用して、比較的大きな成長を実現することである。真核生物細胞内の原核生物には核がないため、DNAは細胞質からの調節信号を受け、それによってタンパク質合成のスイッチ制御は転写皮膜が異なる空間に分離され、合成代謝と分解代謝の分離と分離調節のために可能なXを提供する。大腸菌ラクトースオペレータはラクトース分解経路を制御する酵素系のオペレータである。転写開始の負の制御と正の制御は、それぞれ転写を促進することができ、合成された酵素のレベルを決定し、転写を阻止することができ、グルコースとラクトースが共存する際の浪費を防止することができる。また、微生物代謝経路における抑制と活性化の調節モード、経路の誘導と抑制の調節モード、これらの微生物自身が非常に「賢い」自動調節により、生存によりよく適応することができる。これは人の主観的意志を移転としないもので、第三仮説「細胞経済仮説」が述べたように、微生物細胞は物の競争の中で形成された経済システムであり、微生物細胞の生存を保障するシステムであり、細胞の適応X、経済X、代謝持続Xに保障を提供する。
こうして見ると、微生物細胞は独立して損益を自負する企業と同じ特徴を持ち、非常に生き生きとしている。3つの仮説はそれぞれエネルギー、物質、情報など3つの角度から発酵工業「細胞機械」の正常な運転を支持している。3つの仮説も発酵工業における微生物の「働き」の道理を徐々に深く明らかにしてきた。微生物生細胞は発酵生産ライン*の微生物生物機械であり、生物情報を蓄積した自主的な細胞機械である以上、我々は微生物細胞との「対話」を増やし、主観能動Xを発揮し、固有の運行規則（自然法則）を遵守し、利用し、発酵中の人と微生物の対立統一関係を処理し、協力を促進し、利益を得る。
微生物発酵過程、すなわち微生物反応過程は、微生物が成長繁殖過程で引き起こされる生化学反応過程を指す。

微生物の種類（好気、嫌気、兼X嫌気）によって、好気X発酵と嫌気X発酵の2種類に分けることができる。
（1）好酸素X発酵は発酵過程において、黒麹菌によるクエン酸発酵、棒状桿菌によるグルタミン酸発酵、黄単抱菌による多糖発酵など、一定量の無菌空気を絶えず通させる必要がある。

好気性ステンンレス鋼はっこうタンク

（2）嫌気X発酵発酵は、乳酸桿菌による乳酸発酵、糸状芽抱桿菌によるアセトン、ブタノール発酵などの発酵時に空気を供給する必要がない。

嫌気ステンレス発酵タンク

（3）兼X発酵酵母菌は兼X嫌気微生物であり、それは酸欠条件下で嫌気X発酵を行ってアルコールを蓄積し、酸素があれば通気条件下で好気X発酵を行い、菌体細胞を大量に繁殖させる。

兼嫌気ステンレス鋼発酵

設備によって分けられ、発酵はまた開放発酵、密閉発酵、浅盤発酵と深層発酵に分けることができる。
一般的な開放発酵は繁殖が速く、好気発酵を行うタイプに応用され、例えば酵母生産は、その菌体が迅速に大量に繁殖するため、他の雑菌の成長を抑制することができる。だから開放発酵設備は簡単であることが要求されている。逆に、密閉発酵は密閉された設備内で行われるため、設備の要求は厳しく、プロセスも複雑である。浅盤発酵（表面培養法）は浅盤を利用して薄層培養液のみを入れ、菌種を接合した後に表面培養を行い、液体の上に菌膜を形成する。通気設備が不足している場合には、繁殖が速い好気X微生物の一部にこの方法を利用することができる。深層発酵法とは、液体培地の内部（表面だけでなく）で行われる微生物培養過程を指す。
液体深層発酵はペニシリンなどの抗生物質の生産に発展した技術である。他の発酵方法と比べて、多くの利点があります。
①液体懸濁状態は多くの微生物の比較的適生育環境である。
②液体中では、菌体及び栄養物、生成物（熱量を含む）が拡散しやすく、発酵を均質又は擬均質条件下で行うことができ、制御しやすく、生産規模を拡大しやすい。
③液体輸送が便利で、機械化操作が容易である。
④工場の面積が小さく、生産効率が高く、自動化制御を行いやすく、製品の品質が安定している。
⑤製品の抽出、精製などが容易である。したがって、液体深層発酵は発酵工業に広く応用されている
工業生産の常用微生物
微生物資源は非常に豊富で、土壌、水、空気中に広く分布しており、特に土壌中が多い。自然界から分離すれば利用できる微生物もいれば、分離した野生菌株を人工的に変異誘発し、突然変異株を得る必要がある微生物も利用される。現在の発酵工業に用いられる菌種の総傾向は野生菌から変異菌に転換し、自然選択育種から代謝制御育種に転換し、誘発遺伝子突然変異から遺伝子組換えの指向育種に転換する。工業生産によく使われる微生物は主に細菌、放線菌、酵母菌とカビであり、発酵工程自体の発展と遺伝工程の介人により、藻類、ウイルスなども工業生産用の微生物に変わりつつある。他の微生物には担子菌、藻類がある。
【EM】菌微生物発酵技術常用菌
微生物発酵は菌種と製品によって異なることが多いが、一般的な過程は基本的に同じで、通常は菌種の製造、原料処理、接種培養、発酵制御と製品抽出などの一環を含む。
1.菌種の調製
菌種は発酵工業の母であり、菌種がなければ微生物発酵とは言えない。菌種は一般的に保蔵菌種、揺瓶（ナス瓶など）菌種と種子缶菌種に分けられる。保蔵菌種は発酵生産の予備菌種であり、一般に低温乾燥状態で保存される。保蔵菌種が生産接種に入る前に、まず斜面にアクセスして活性化を行い、菌種を休眠状態から正常代謝状態に転換させる。活性化に用いられる培地は一般的に栄養が豊富で吸収しやすく、菌種の成長繁殖に有利である。活性化された菌種をさらに拡大し、それをグラビン（ナスビンなど）で培養し、その際に用いた培養

菌株培養発酵タンク

基は保蔵菌種用培地より粗放で経済的である。フラスコ種子をさらに拡大し、種子タンクを接合して培養した。種子タンク培地は発酵タンクに用いられる培地成分に比較的近いが、目的は菌種を発酵培地の環境にさらに適応させることである。種子タンク種子の培養が完了したら、適時に大缶（通風室）接種を行うことができる。