1、微生物纯培养技术的建立，发酵工业实现了第一次飞跃
第一次世界大战期间，由于对乙醇、甘油、丙酮丁醇有大量需求，发明了简便的密闭式低碳钢圆柱形发酵罐，采用加压蒸汽灭菌和无菌接种技术，通过人工控制环境条件，解决了杂菌污染的问题，使发酵效率大幅提高，逐步建立了厌氧性发酵工程技术，同时为解决战争引起的粮食危机，重点开展了酵母菌体的培养技术研究。通过试验，采用逐步补加少量麦芽汁来控制菌体生长的方法，解决了因菌体生长过快而影响溶解氧的难题。这就是目前在发酵工业中广泛应用的补料分批培养技术。
2、深层通气培养技术的引入，发酵工业实现了第二次飞跃
1929年弗莱明发现了青霉素。第二次世界大战期间，由于战争的需要，迫切需要大规模生产青霉素，在厌氧培养技术的基础上，用摇瓶进行实验室培养，以及用纤维过滤进行高效率的空气灭菌，通过搅拌使发酵罐内空气均匀分布，成功地建立起深层通风培养法。抗生素工业的兴起不仅使微生物应用到医药工业方面，同时大大促进了微生物工业的发展，开创了好氧性发酵工程。人们从经济要求出发，开始利用微生物生产大量的代谢产物，如各种有机酸、微生物酶制剂、维生素、氨基酸和激素等。
3、代谢控制发酵工程技术的产生，发酵工业实现了第三次飞跃
随着微生物遗传学和生物化学的发展，为提高菌种的生产能力，在氨基酸发酵工业中首先运用了人工诱变育种与代谢控制发酵的新型发酵工程技术。代谢控制发酵工程技术以动态生物化学和微生物遗传学为基础，将微生物进行人工诱变，得到适合于生产某种产品的突变株，再在人工控制的条件下培养，从而选择性地大量生产人们所需的物质。
4、基因工程技术的应用，发酵工业实现了第四次飞跃
20世纪70年代发展起来的基因工程技术，推动了发酵工业向着崭新的方向发展。利用基因工程技术构建 了所谓的“工程菌”，可以生产原来微生物所不能生产的产物。这就意味着过去依靠自然微生物的传统发酵观念被打破，形成了新型发酵的概念。
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