~:~認識對於食品質量與微生物的廣度運用~:~
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健康是人生第一財富，而處於人生的飲食環節很重要，只有擁有一個健全、健康的身心，才能夠愉快地生活和投入到生存之中。這既關係到每個家庭的未來，也關係到社會的未來。隨著時代的進步和生活水準的提高，人們對食品提出了更高的要求，食品安全問題成為人們普遍關注的焦點。圍繞公眾為什麼越來越關注食品的營養與安全，公眾是怎樣從追求“吃飽”，到追求“吃好、吃的更豐富”，再到今天追求“吃的更營養、更健康、更安全”，經濟的快速發展使食物供應的核心發生了怎樣的變化等問題，米袋子工程、菜藍子工程、餐桌工程等對食品營養與安全需求的一系列發展。
現今的工業化、集約化食品生產對人類食物供應方式以及產業結構的影響，人人都應該去關注：農業的食物生產由誰來決定？公眾的飲食結構由誰來控制？世界的食品產業鏈誰是主宰？...這些都必須客觀、科學地認識食品安全、食品營養和飲食健康問題。要從不該有的迷信和盲從中走出來，要從不必要的迷惑、不安和恐懼中解脫出來，當瞭解並掌握了最基本的原理和科學知識，就能夠愉快地享受吃的美妙、吃的文化和吃的科學。
現今充斥著商業的狂熱是對公眾健康的負責嗎？還是對商業的利益負責呢？為了賺取更多的利潤，大量虛假的專利藥品湧入世界各處的市場。商人們只注重標籤和廣告內容勝過一切，誠信、科學的原則與商業利潤的誘惑，兩者之間劍拔弩張，商業利益和公眾健康之間的矛盾和鬥爭，一刻也沒有停息過哪！置身於如此惡劣的環境，要把保護公眾健康的工作完全交給市場嗎？要如何公平和公正最終贏得了公眾和全社會的理解、支持和尊重呢？
現代世局既有食品生產者也產生了中間經銷商，有為了牟取高額利潤的不擇手段，也有政治家為了自身以及集團的利益所撒下的彌天大謊...既有志願者為了證明食品是否安全的獻身精神，也有正直的人們為了保護公眾健康所做出的巨大努力...超市的購物環境越來越花哨，消費者在其中尋找新鮮的天然食品的時候，常常被五花八門的標籤搞得不知所措...而且那些新進入市場的食品，又大約有40%都聲稱可以促進健康、防治疾病等等宣稱...。
這連串的產品類別五花八門，有早餐麥片、飲料、人造黃油、比薩...等等。在食品標籤上，必須所注明鹽和脂肪的含量...對於“低熱量”和“低鹽”等含義模糊的辭彙...都是必須要有已經量化的定義。“新鮮”的意思是生的食品，不是冷凍食品，不是儲存的食品，更不是加工過的食品。人類經濟高度發達，政治利益、商業利益和公共利益，共同形成了縱橫交錯的大舞臺，要在這利益和風險並存中也把維護公眾健康放在首位，將科學證據作為監管的決策者，將是“心”的考驗！
微生物也稱細菌，實際上包括細菌、黴菌、酵母和病毒等引起食物中毒的有害微生物（注意：有些微生物是有益的，如乳酸菌、麵包酵母等）。由於這些生物個體十分微小，要通過顯微鏡才能看到，因此稱為微生物。微生物無處不在，可在食物鏈的任何環節侵入食品：從動物到田間的植物、從加工的食品到端上餐桌的食物。如果我們食用的食物中有微生物繁殖，就可能造成疾病。
引起食物中毒的微生物繁殖迅速，但需要一定的條件：水分、溫度和營養物質。它們能在溫度5
食物中毒，是比“食源性疾病”更加廣泛的概念，是指任何由食物、水的攝入引起的感染和中毒性疾病。食物中毒包括化學污染引起的疾病和由微生物及其毒素引起的疾病。腹瀉、腹部的疼痛、嘔吐、噁心和發燒都是食物中毒的常見症狀（常稱為“腸胃炎”）。這些症狀來得很快，但幾天後如果再次食入不乾淨的食品可能會復發。依據不同的情況，症狀可能會改善。如果症狀持續，最好去看醫生。如果可能，在此期間，最好不要為自己和他人製作食品，直到所有症狀消失。
食源性疾病是指食用含有微生物及其毒素的食品引起的疾病。每年估計約1/10的人受到食源性疾病的影響。食源性疾病影響我們的健康，給國民經濟造成巨大損失。研究資料表明，家庭中的食源性疾病占總量的20%－30%。因此，重視家庭中的食品安全十分重要。
另外在宇宙中其實也充滿了各種微生物，地球生命最初也可能起源於太空，太空中生命力極強的微生物，跟隨著彗星或隕星一起墜落到地球表面，最終形成地球的生命。據英國開放大學微生物學家查理斯·科克爾介紹，實驗表明，一些微生物被送入太空後，仍然可以在太空中的惡劣環境下繼續生存。而且隨著越來越多的微生物在極端環境中被發現，生命在太空極端環境中生存可能成為現實。
在不久前，科克爾的理論甚至引起了外界的嘲笑。但是隨著人們對地球和太空的瞭解更加深入，該理論將不再僅僅被認為是牽強附會，甚至有可能被冠以“銀河有生源”之類的學說名稱。發現表明一些微生物可以生存於地球上某些最為極端的場所，如南極冰層、火山口、核反應爐等。天文學家們也似乎已經找到了一些類似地球的行星。此外已有證據證明彗星富含有機物質，這都為太空中可能充滿細菌提供了旁證。
“銀河有生源”理論的宣導者認為，地球生命起源於太空。也許在彗星或流星之中就存在生命。已有證據證明流星中富含氨基酸，而氨基酸是構成生命的基本要素。地球在形成初期的2億年間多次受到流星的撞擊，這也可以用來解釋流星將生命帶入地球的說法。美國哥倫比亞大學化學家羅納爾多·佈雷斯洛將地球和中子星的氨基酸的分子特徵進行了對比研究。羅納爾多發現，中子星上隕星墜落之地的氨基酸分子特徵與地球上完全一致。很明顯，隕星也會墜落到地球之外的其他地方。如果其他行星存在水或生命所必需的各種物質，同樣可以像地球一樣接受隕星帶來的生命。
彗星是一個由冰、塵埃和岩石組成的集合體，富含氮、氧及其他有機物質。受到外界的熱輻射，彗星內部的冰會融化成液態水。於是彗星變成了一個非常完美的星際皮氏培養皿，為微生物創造了一個良好的生存環境。而同樣，地球也許並不是太空中唯一適宜生命生存的星球。其他存在生命的星球在運行中可能會甩落小塊殘片，被經過的彗星收容。其中的微生物在彗星中繼續生存，隨著彗星進入太空的其他位置。
英國太空計畫專家約翰·畢爾夫指出，太空站和探測飛船很可能帶回太空微生物，這些微生物在孤立的空間內可能已經變種變形，如果它們回到地球並逃過被銷毀的命運，肯定會對人類構成威脅。約翰·畢爾夫說，俄羅斯和平號太空站就曾充斥著形形色色的變種真菌，它們若與地球泥土中可以分解的金屬、玻璃和塑膠的細菌混合，足以對人類構成致命的威脅。
約翰·畢爾夫透露，13年前俄羅斯一名微生物學家首度發現，太空站內的真菌存在殺傷力。雖然俄羅斯航天局一直都刻意淡化這樣的威脅，但是曾登上和平號的太空人都曾在控制器後、空氣調節器及其他太空站各個角落發現許多變種真菌。它們極具破壞力，能釋放出醋等腐蝕性物質，甚至會在空氣中釋放毒素。
美國宇航局的天體生物學家盧梅爾也認為，“在對太空標本進行研究或者人類登陸外星之前，我們必須採取措施防止太空生物入侵。太空污染是一個大問題，因為地球上還沒有任何一個專門處置外星污染物的場所。”
一些生物學家提出，如果太空微生物是某種“傳染性病原體”，將會造成相當可怕的後果。這種病原體會根據宿主的反應進行演化。當宿主對外來的病原體產生抵抗作用時，傳染性病原體就會以新的方式來維繫它的發展。一旦這樣，當人體防禦系統準備消滅外來病原體的時候，這些病原體就會發展出更加複雜的生存方式避免自己被吃掉。另外，人體的防禦系統都是針對地球上病原體的，因此，當來自太空的陌生病菌入侵人體時，人體的防禦系統可能會不知所措。
不過也有一些專家認為這是杞人憂天，因為太空探測器在返回地球大氣層後燃燒，赤熱的高溫是最好的消毒劑，任何太空細菌都立刻被銷毀，根本不會被帶到地球上來，也不可能危害地球生物。即便來自太空的微生物進入了地球，也不一定會造成傷害，因為它們無法適應地球環境。
美國科學家的研究表明，一種能引起食物中毒的沙門氏菌，在太空飛船零重力的情況下度過12天后，其毒性明顯加劇了。科學家認為，這項研究將有助於發明出效果更好的抗生素。美國亞利桑納州立大學傳染病中心的微生物學家謝麗爾·尼克森領導的研究小組，把裝有鼠傷寒沙門氏菌的燒瓶搭載在亞特蘭蒂斯號太空梭上運行了12天，並同時在甘迺迪太空中心設置相同的培養環境進行對比實驗。樣本返回地球後，研究人員檢測了這兩批細菌的基因活動，並進行了詳細的基因和蛋白質表達分析。結果發現，在太空“旅行”了近兩周後，太空飛船裏的細菌不僅能更快更多地殺死老鼠，“其致病幾率幾乎是地上細菌的3倍”，而且與陸地上的細菌相比，太空細菌有167個基因發生改變。
尼克森表示，太空裏的實驗排除了重力影響，提供了與以往完全不同的培養環境。她說，該研究揭露了產生變化的原因，可能與影響細菌的物理作用力有關。重力減小造成低流體切應力環境。病菌感染人體時，也需要這樣的環境。當科學家在地球實驗室中複製低流體切應力環境時，沙門氏菌樣本的表現同其在亞特蘭蒂斯號太空梭上的反應很相似。
瞭解了這一點，研究人員可以開拓藥物設計的新思路。比如他們發現，一種叫做Hfq的蛋白質似乎能控制經過太空飛行的細菌基因裏的很多新活動，依照這個原理生產出來的藥物，或許可以預防沙門氏菌引起的疾病。目前還沒有沙門氏菌疫苗，而且它對抗生素的抵抗性也越來越大。
尼克森認為，瞭解潛在危險同樣可以幫助保護宇航員。因為有研究表明，長時間太空飛行會抑制免疫系統的功能。雖然目前還沒有宇航員感染沙門氏菌的事例，但弗萊德·海斯在1970年阿波羅13的任務中曾因尿路感染而發燒，其他由於宇航員生病或面臨潛在感染危險而導致航太飛行推遲的例子也很多。
人類應用微生物的歷史非常久遠。遠古時代，當人們採集的水果和糧食有了剩餘的時候，便要儲存，在儲存過程中會發生變質，腐爛，有些產生了酒精而變成了‘酒’，人們在食用這些食物時發現了發酵食品的“美味”和‘酒’的“神奇”作用，便會逐漸有意無意地利用這種現象，這就是人類利用微生物的開始。
經過長期的實踐，慢慢地學會了發酵食品和釀酒,他們用陶罐、竹筒或皮口袋裝上水果或糧食釀酒或製造優酪乳，這是人類最原始的工業微生物應用工藝。在西元前2400年間，即埃及第五王朝的墓葬壁畫上就有烤制麵包和釀造啤酒的大幅浮雕；從考古發掘的用於盛酒、煮酒和沖酒的青銅器，以及對從這些容器中提取的殘留有機物判斷，中國釀酒的歷史可能有9000年之久，釀醋和醬油釀造技術創始於約3000年前，漢代開始有了用栽培葡萄釀造的葡萄酒，至今也已有2000多年的歷史。
發酵是利用微生物的生命活動使糧食水果等的成分發生較大的改變，使食品的營養成分更容易吸收，風味也更豐富，因此人類已經不能離開發酵食品了。民間所說的開門七件事：柴、米、油、鹽、醬、醋、茶。其中就有醬醋兩樣是微生物的貢獻。然而，真正的工業微生物學是在19世紀後期，由於以巴斯德為代表的一批科學家長期艱苦的探索，才證明發酵作用是由微生物的生命活動引起的化學變化，而且不同的微生物引起不同的發酵作用，產生不同的發酵產物。從此人們才知道酒精原來是由酵母菌發酵糖類產生的。
其中首先是德國人許旺（Schwann）等查明了酒精發酵是酵母菌引起，繼之荷蘭人漢森(Emil Christin Hansen)成功地獲得了單細胞純種培養的酵母菌。1879年巴斯德發現通氣有利於酵母的生長，首次使用通氣法生產酵母。1881年焦金森（Jargensen）利用漢森的方法選擇優良的酵母菌株用於啤酒發酵，同年阿瓦瑞（Avery）利用乳酸菌生產乳酸。1894年日本的高峰利用米麯黴製造了高峰澱粉酶。這些先驅者的工作為科學地應用微生物造福人類奠定了基礎。
隨後，德國醫生科赫在研究致病細菌時發明了純培養技術。從此人們才知道微生物也和動植物一樣，有不同的種類。1897年，一位後來獲得了諾貝爾獎的德國科學家布赫納在研究酒精發酵時發現，酒精發酵是酵母菌細胞內發生的一系列化學變化，其中必然有稱做酶的催化劑參與作用。從此，生命科學的一個新興分支—生物化學誕生了。人們開始考慮用微生物來生產化學物質，並深入研究微生物細胞內的各種化學變化、微生物的新陳代謝途徑，酶學研究從興旺起來。
正是19世紀後期微生物學的重要進展，孕育了20世紀工業微生物學的核心技術—發酵工程，而同一時期化學工程和電氣化的曙光，則催生了把微生物學和工程技術結合起來的工業微生物學。社會的需要是科學技術發展的動力。1914-1918年第一次世界大虎生產軍火的現實需要是發酵工程的催產婆。德國生物化學家能伯爾格發現，如果在進行酒精發酵的容器中添加亞硫酸氫鈉，酒精發酵時的副產物甘油就能大量積累。甘油是生產火藥的必需原料，而由於英國海軍封鎖使德國難於進口生產甘油的原料，於是能伯爾格的發現很快就被德國用於工業化生產，最多時每個月生產量曾達到1000噸。
這時德國的敵人，協約國方面的英國也急需生產火藥的另一種原料—丙酮。一位在俄國出生的猶太化學家魏茲曼，利用上個世紀巴斯德發現的丙酮、丁醇梭核菌生產了丙酮，並在1915年取得了專利。甘油和丙酮、丁醇的大規模生產是工業微生物學正式問世的標誌。從此，微生物的發酵作用不再僅僅被 利用來製造食品，而開始成為現代化大生產中的一個產業部門。雖然甘油的發酵生產由於成本等原因，未到第一次世界大戰結束就被人們放棄了，但丙酮、丁醇的生產直至今天仍然長盛不衰，1917年卡瑞（Currie）以糖為原料使用淺盤發酵法生產檸檬酸，其他發酵工業產品隨之接連問世。
從此利用微生物生產工業產品的工業微生物學越來越受到人們的關注，以致20世紀末，它在國民經濟中的重要性，以用電子工業並駕齊驅，並成為21世紀生物技術發展的支柱產業之一。工業微生物學的第二次飛躍發生在40年代第二次世界大戰的後期。當時，由英國微生物學家佛萊明發現的產生青黴素的青黴菌，已被佛羅瑞和錢恩兩位科學有在實驗室裏用來製成了穩定形式的青黴素。這種第一次被人類製成的抗生素對人類的多種細菌感染有很強的治療效果，但還處於戰時的英國無法進行大規模生產。
在美國農業部和幾家大藥廠的支持下，在1942年成功地實現了青黴素的大規模生產。青黴素對防止戰丿感染有神奇的效果，這英技術曾被美國當局定為絕密，和原子彈試驗的曼哈頓計畫同等對等。由於青黴素的巨大應用價值，研究工作又得到如此高度的支持，在不到3年的時間裏，無論用於生產的微生物菌種，還是生產設備都得到了空前的改良。
青黴素發酵生產技術的問世，在兩個方面具有里程碑的意義。首先，產生青黴素的青黴菌的生長需要氧氣，如何保證大規模培養時有足夠的氧氣，是發酵生產甘油或丙酮、丁醇時沒有遇到的難題，因為那些生產菌不需要氧氣（我們稱之為厭氧發酵）。為解決這個難題，化學工程師和微生物學家一起發明了一整套深層培養技術，包括培養基的來菌、向容器通入無菌空氣、攪拌、控制培養溫度等。直到20世紀末，儘管發酵設備越來越先進，控制的參數越來越多和精密，容器的體積越來越大（當前最大的發酵罐在英國，其體保積為
其次是菌種的選育，從此人們知道微生物和動植物一樣，也能進行人工改良。佛羅瑞和錢恩生產青黴素的初期，培養後的每升發酵液中不過5毫克青黴素，而今天已達到
隨著生物化學和遺傳學研究的深入，生命活動和遺傳變異的化學基礎逐漸為人們瞭解，從此人們認識到，一個微生物個體就是一個高效率的精細化工廠，可以利用微生物生產出多種化學物質，這些產物有些本身就是藥物。如在70年中後期，美國銷售的處方藥物中就有20¯直接或間接由微生物發酵生產的；還有許多產品被直接或作為原料製成多種溶劑、潤滑劑、塑膠、炸藥、汽油添加劑、農藥、染料、化妝品、食品添加劑和調味品-----等等。
20世紀50年代至60年代問世的氨基酸發酵和核酸發酵，是發酵工程技術進入新階段的標誌。現在我們將它稱為代謝控制發酵。利用微生物生產的產品，一般都是微生物生命活動需要的。例如氨基酸是組成蛋白質的原料，維生素是細胞內進行生和化學反應不可缺少的輔助因數。就微生物本身而言，在長期進化過程中形成了一種節約機制，即它形成某種產物的數量，只要滿足它生命活動所需時即停止形成；如果形成過量，對它通常有害的，只能把過量的產物排出體外，這卻為其他微生物提供了養料，從而使它在生存競爭中處於隨時可能被淘汰的地位。
可是，對於人類生產來說，則希望微生物生產我們需要的產品越多越好。生物化學研究使我們對氨基酸等物質在細胞內的形成和消失的步驟（即代謝途徑）已經瞭解得一清二楚了。這些產物形成的每個步驟基本上都是由酶催化的生物化學反應。如果使酶的作用加強或減弱，就有可能控制產物的形成或分解。酶的作用可以用改變微生物生長必需的營養物質或培養條件來控制，讓酶增量或減量產生，甚至可以使它根本不產生，或者即使產生卻沒有作用，這就要通過遺傳學手段來控制，即通過物理或化學手段改變生物的遺傳特性，使它們更適合人類的需要。
我們把這種人為的控制稱為代謝控制。將它用於發酵工程就是代謝控制發酵。代謝控制發酵是發酵工程技術發展的又一個飛躍。這一技術的延生使本來只能在細胞中大量產生。最明顯的實例是利用一種酵母菌生產核黃素時，該酵母菌可以產生超過它自身需要量的4萬倍，而用假單胞菌生產維生素B12時，該細菌形成的量競是它自身需要量的10萬倍！在20世紀50年工首先在日本實現了用細菌發酵法生產味精（它是化學名稱叫谷氨酸鈉），細菌能在
今天，全世界味精的產量已經達到每年接近百萬噸，中國的產量已雄踞世界第一。用代謝控制發酵技術生產的核苷酸類產品，是製造高鮮度調味各抗癌藥物的重要原料。代謝控制發酵是人類採用生物化學和遺傳學手段成功地駕馭向生物的重大成就，為一成就的取得，除了依靠微生物菌種的改良外，還由於材料科學和系統工程學在化學工程中的成功應用，保證了發酵過程的順利進行。例如，在50年代以後，為了保證發酵產物的純度和便於回收產品，採用了多種耐腐蝕的材料製造發酵容器；為了精確反映發酵過程以便進行有效控制，採用了許多先進的感測器和自動化裝置；70年代後，電子電腦也逐應用在發酵工程中了。
值得特別提出的是連續化發酵工藝的出現和廣泛應用，在早期，發酵過程是在容器中一個個批次進行的，稱為分批發酵。連續化工藝就是連續不斷地加進營養物質，補充微生物的消耗，同時又不斷把形成的產物排放出來，這磁在相同的設備五筆橋件下可以生產更多的產品。連續化生產的另一個優點，是用來進行發酵的微生物或用於催化發酵反應的酶不必每次像分批發酵時那樣隨同產物一起丟掉，可以節約成本。當然，微生物細胞或酶可以和產物分開後再重新使用，但這不僅手續繁瑣，而且容易發酵用的微生物被其他有害微生物污染。
所以，60年代後期開始了固定化技術。所謂固定化技術，就是在發酵容器中加入某種不會被微生物利用的固體支撐物（例如多孔陶瓷等），通過物理或化學作用把策生物細胞或酶固定在反應容器中。後來，化學工程師又把一種反應罐的裝置引進了發酵工業。最初使作的反應罐像一個上部擴大的直管子，其中充填著固定了微生物細胞或酶的固體，用泵將原料液從下部壓進罐中，在流動過程中便發生化學反應，從上部流出的便是產物了。我們現在把這種扭虧為盈術叫做固定化生物反應器，已在發酵工程中廣泛採用。
直到20世紀60年代末，為扒進發酵工程是步，在菌種方面所進行的努力取得了豐厚的報償。然而，主要手段還是誘發微生物發生有利於生產的變異，儘管代謝控制發酵比早期研究青黴素時有了較大的主動性，但仍然要經過長時間的摸索和付出巨大的工作量，取得成功的代價依然很高。
改用“人造的”菌種發酵：70年代基因工程的問世，為發酵工程提供了一種全新的手段。由於借助基因程 右以使不同遺傳類型的細胞進行遺傳性狀的重新組合，可以產生出具有雙親物性的後代。基因工程在培育用於發酵工程的微生物優良菌種時，主要採用原生質體融合、基因擴增和重組DNA等技術。利用原生質體融合技術，已經成功地所不同生產菌種的優良特性組合在一起。例如，把生產能力強但生長緩慢的菌種，與生產能力較弱而生長迅速的菌種組合起來，獲得既高產又生長局面的更優良的菌種，甚至可以培育出“人造的”菌種，用它們生產自然界本來不存在的有用人合物。應用基因擴增技術，能使起新局面定性作用的特定基因數量大幅度增加，從而顯著地增加細胞內產物的產生量。
70年代初，科學家發現利用幾種工具酶能把作為遺傳信息載體的DNA分子進行定位切割和拼接，這就是重組DNA技術。採用這種技術 ，可以破除動物、植物和微生物的物種界限，把各種生物的遺傳信息結合在一起，按人們的期待培育出理想的菌種。這項技術當前主要用於構建重組微生物，它們能產生人體特有的具有特定功能的蛋白質。這些蛋白質通常可以作為治療某些疾病的特效藥。它們在人體或動物體內含量甚微，不通過重組DNA技術獲得重組微生物來生產，要想獲得它們實際是不可能的。第一個成功的實例是把人的胰島素基因和大腸桿菌。
1982年美國一家制藥公司第一次采有用這個重組的細菌生產出了人胰島素商品。到80年代後期，其銷售額已經突破了1億美元大關。從此，發酵工程被放在了一個更加重要的位置，因為任何優良的菌種，要生產出足夠數量的商品，都必須經過發酵工程。當21世紀即將到來時，全世界用於生產新產品的重組微生物已經婁以千計，被批准作為藥品或食品的產品也有數十種。
應用重組微生物進行發酵產物生產是發酵工程面臨的新任務，理所當然會遇到問題。首先，人們目前還無法洞察這些自然界本來不存在的生物體是否會給人類造成災害，因此在應用時如何防止它們向大自然逃逸是個必須解決的課題。這樣，發酵工程中的滅菌工藝就不駐要維持發酵容器中菌種的純淨，還要保證沒有活的重組生物隨發酵液或排出的空氣排出。從80年代後期起，在許多國家已經高計出想當完備的設施，以確保環境中沒有重組微生物的污染。
其次，當前常有用的生產蛋白質的重組微生物是以大腸桿菌不能用來生產某些大的昨雜的蛋白質，但像干擾素、白細胞介素、生長因數、人血清白蛋白等人體中的重要因數，已經可以用重組後的大腸桿菌來生產。不過，這些蛋白質鑫數是不能溶解的，它們以沒有生物活性的包涵體形式存在於細胞中。目前要得到有生物活性的蛋白質，只能通過複雜的過程從包涵體中得到。90年代中期科學家們已經開始獲得能以可深形式積累並向細胞外分泌蛋折質的重組大腸桿菌，這將大增強人們用重組微生物發酵 生產藥物的信心。
第三，由於用重組大腸桿菌產生的目的產物（主要是蛋白質）多數是積累在細胞中，因此產率的高低取新局面一坳胞的密度，以及每單位細胞量在單位時間內生成的產物量。目前已發明了高細胞密度培養技術。這一技術可以縮小發酵容器，減少廢水，便利分離提限和純化。採用不斷向發酵罐中補加營養物的方法已經可以在每升培養液中培養出高於
現在許多科學家都在預言，21世經將是生命科學的世紀。在即將到來的親拒紀中，雖然發酵工程的部分應用領域將可能被諸如轉基因動物等技術取代，但發酵工程仍然是生物技術中的主要組成部隊分。除了許多食品和化工原料及抗生素等的生產不可能脫離發酵工程外，為了生產來源於高等動物或高等植物的某些產物，動植物細胞培養的技術也將主要借鑒現有的發酵工程技術。借助20世紀誕生的發酵工程，人類獲得了無數美味的食品和藥物，生產出了上百種重要的化工原料，提高了人類的生活品質。在新世紀到來的前夕，我們可以期待，發酵工程在解決人類面臨的糧食短缺、化石能源枯竭、環境品質惡化等嚴重問題方面，將繼續發揮更大的作用。
在丙酮、丁醇生產中，所用的細菌必須非常純淨，否則可能根本得不到任何產品。漢遜在啤酒生產中曾有遷的純種發酵技術，從此得到了發展。並且，這英技術從此成了發酵工廠的首要措施。人們開始認識到，防止污染是發酵工有利於的生命線。青黴素的發現和工業化生產為現代發酵工業的發展奠定了基礎。繼青黴素之後，發現了大量的抗生素，目前在臨床上應用的抗生素有近百種，它們為人類的健康和人類平均壽命的大幅度增加作出了巨大貢獻。抗生素工業已經成為一個重要的工業部門。在二十世紀的後半個世紀裏，一個包括抗生素工業，氨基酸工業，有機酸工業，維生素工業，酶製劑工業等在內的現代發酵工業迅速崛起。
二十世紀八十年代之後，由於生物技術，特別是基因工程技術的迅速發展，將能夠產生各種藥物的外源基因轉移到微生物中，獲得基因工程菌，利用工程菌的生長快，容易大規模培養，生產產量高的特點，進行‘借腹生子’，生產微生物不能生產的產品，如各種藥物。或利用基因工程技術改造、提高微生物的生產能力，用於更廉價的生產產品。隨著生物技術的進步，微生物發酵工程，生物反應器及酶工程的迅速發展，二十世紀九十年代形成了以微生物為‘載體’的生物技術為核心的生物技術產業。它涉及醫藥，食品，輕工，化工，農業，環境等眾多產業部門，成為與人們生活，健康，環境密不可分現代產業。