英文 "fermentation"（發酵）壹詞來源於拉丁語 "ferment"（發酵）、"foaming"（發泡）和 "churning"（攪動）。而 "fervor "則來源於拉丁語中的 "ferver"，即 "發泡 "和 "湧動"，因為發酵過程中會出現冒泡和類似沸騰、湧動的現象。
例如，中國黃酒的釀造和歐洲啤酒的發酵都以起泡現象作為發酵過程的標誌。
可以說，利用微生物進行食品發酵和釀造已有幾千年的歷史，發酵現象自古以來就被人們發現和掌握，但由於人們對發酵和釀造的主角--微生物缺乏了解，發酵和釀造的本質在很長壹段時間內沒有被揭示出來，始終充滿著神秘色彩。
因此，在 19 世紀中葉以前，發酵和釀造業的發展極為緩慢。
在發現微生物方面做出重大貢獻的是 17 世紀後半期的利文霍克（Leewenhoch），他用自制的手磨透鏡，成功地制成了世界上第壹臺顯微鏡，人類歷史上第壹次通過顯微鏡用肉眼發現了單細胞生物--微生物。-微生物。
由於當時 "自然發生說 "盛行，他的發現沒有得到應有的重視。
在接下來的 100 年裏，對各種微生物的觀察從未間斷過，但微生物與發酵之間的關系仍然難以捉摸。
直到 19 世紀中葉，巴斯德經過長期細致的研究，令人信服地宣布發酵是微生物作用的結果。
巴斯德在巴斯德瓶中加入肉汁，發現加熱後肉汁不發酵，不加熱時卻發生了發酵，並詳細觀察了發酵液中許多小生命的生長情況等，由此得出了發酵是微生物進行的化學變化的結論。
經過對乳酸發酵、轉化糖-酒精發酵、釀酒、制醋等發酵類型的相繼研究，巴斯德認識到，這些不同類型的發酵是由特定的微生物引起的，而這些微生物從形態上是可以區分的。
但在巴斯德的研究中，進行的是自然發生的混合培養，微生物控制技術還沒有很好地掌握。
此後不久，科赫建立了單個微生物的分離和純培養技術，並用這種技術研究炭疽，發現動物的傳染病是由特定的細菌引起的。
由此，人們了解到微生物和高等植物壹樣，可以根據物種關系明確區分。
此後，各種微生物的純培養技術相繼獲得成功，人類依靠智慧逐漸掌握了微生物的調控方法，單壹微生物菌種應用於各種發酵產品，在產品的保鮮、產量提高和品質穩定等方面發揮了重要作用。
因此，單壹微生物分離純培養技術的建立是食品發酵釀造技術發展的第壹個轉折點。
這壹時期，巴斯德、科赫等科學巨匠為現代發酵和釀造業奠定了堅實的基礎，他們揭示了發酵的本質，但仍然沒有認識到發酵的化學本質。
直到 1897 年，布赫納才闡明了微生物反應的化學本質。
為了將酵母提取物用於醫療目的，他用石英砂研磨酵母細胞制成酵母汁，並加入大量砂糖保存，結果意外地發現酵母汁也有發酵現象，產生了二氧化碳和乙醇，這是用無細胞體系發酵的第壹個例子。
由此人們認識到，任何生物都有引起發酵的酶。
從此，人們用活細胞的磨擦來研究反應，導致了當代生物化學的誕生，並把生物化學和微生物學聯系在壹起，大大拓展了發酵和釀造的範圍，豐富了發酵和釀造的產物。
然而，直到 20 世紀 40 年代，隨著抗生素工業的興起，發酵和釀造技術才有了特別的改進，建立了通風攪拌培養。
因為當時正值第二次世界大戰，由於戰爭需要，人們急需大規模生產青黴素，於是借鑒丙酮丁醇純厭氧發酵技術，成功建立了深層通氣培養法和壹整套培養工藝，包括向發酵罐內通入大量無菌空氣、攪拌使空氣均勻分布、培養基的滅菌和無菌接種等、使微生物在培養過程中，溫度、酸堿度、溫度、酸堿度、溫度、酸堿度、酸堿度、酸堿度、酸堿度、酸堿度。在微生物的培養過程中溫度、酸堿度、通氣量、培養物的供給量等都受到嚴格控制。
這些技術極大地促進了食品發酵和釀造業的發展，各種有機酸、酶、維生素、激素都可以借助好氧發酵進行批量生產，因此，好氧發酵工程技術成為發酵和釀造技術發展的第二個轉折點。
但是，這壹時期的發酵釀造技術主要還是依靠控制外界環境因素來達到目的，遠遠不能滿足人們對發酵產品的需求，於是，壹種新的技術--人工誘變育種與代謝調控發酵工程技術應運而生。
人們根據動態生物化學和微生物遺傳學原理，將微生物進行人工誘變，得到適合生產某種產品的突變菌株，然後在人工控制的條件下進行培養，有選擇地大量生產人們需要的物質。
這項新技術首先在氨基酸的生產中取得了成功，後來又應用於核苷酸、有機酸和抗生素等其他產品的生產。
可以說，人工誘變育種和代謝控制發酵工程技術是發酵釀造技術發展的第三個轉折點。
隨著礦產的開發和石油化工的迅速發展，微生物發酵產品不可避免地要與化學合成產品競爭。
礦產資源和石油為化學合成法提供了豐富而廉價的原料，這非常有利於利用這些原料生產壹些低分子有機化合物。
同時，世界糧食產量非常有限，而且價格昂貴。
因此，發達國家壹度有相當壹部分發酵產品轉向合成生產。
然而，由於擔心化學產品的毒性，化學合成的食品消費者無法接受，也難以有廣闊的市場；另外，對於壹些復雜的物質，化學合成法也無能為力。
而生產廠家既想采用化學合成法降低生產成本，又想使產品具有較高的質量，於是采用化學合成與微生物發酵相結合的方法。
如生產某種有機酸，先用化學合成法合成其前體物質，再用微生物轉化法得到最終產品。
這樣，化學合成與微生物發酵有機結合的工程技術就建立起來了，形成了發酵釀造技術發展的第四個轉折點。
除常規的微生物發酵外，這壹時期的許多產品都采用了壹步酶法轉化，即只用微生物產生的酶進行單壹的化學反應。
例如，果糖漿的生產就是利用葡萄糖異構酶將葡萄糖轉化為果糖。
因此，準確地說，這壹時期是微生物酶反應生物合成與化學合成相結合的應用時期。
隨著現代工業的飛速發展，這壹時期的食品發酵和釀造工程技術也得到了飛速發展，主要表現在發酵罐的大型化、多樣化、連續化和自動化得到了很大發展。
發酵過程中的所有基本參數，包括溫度、pH 值、罐壓、溶解氧、氧化還原電位、空氣流量、二氧化碳含量等，都可以自動記錄和自動控制，大型自動連續發酵罐已經投入應用。
發酵過程的連續化和自動化也成為這壹時期的重要發展。
20 世紀 70 年代，DNA 重組技術的發展極大地推動了發酵釀造技術的發展。
首先是細胞融合技術，獲得了許多具有特殊功能和多功能的新菌種，然後通過常規發酵獲得了許多新的有用物質。
如植物細胞的融合，可以得到多功能植物細胞，通過植物細胞培養生產保健品和藥品。
近年來，基因工程技術發展迅速，可以在體外重組生物細胞的基因，並克隆到微生物細胞中構成工程菌，利用工程菌生產原來微生物無法生產的產品，如胰島素、幹擾素等，使微生物發酵產品大大增加。
可以說，發酵釀造技術已經不再是簡單的微生物發酵，已經延伸到動植物細胞領域，包括天然微生物、人工重組工程菌、動植物細胞等生物細胞培養。
隨著轉基因動植物的問世，發酵設備--生物反應器已不再是傳統意義上的鋼鐵設備，昆蟲的屍體、動物細胞的乳腺、植物細胞的根、莖、果實等都可以看成是壹個生物反應器。
因此，隨著基因工程、細胞工程、酶工程和生化工程的發展，傳統的發酵釀造業被賦予了全新的內容，現代發酵釀造開辟了壹個嶄新的領域。
發酵工業的發展歷程
壹、國外發酵工業發展概況
發酵工業的發展歷程可分為五個階段。
第壹個階段是 19 世紀以前。
當時僅限於酒精飲料和醋的生產。
雖然啤酒在古埃及已經可以釀造，但直到 17 世紀才第壹次真正在容量為 1,500 桶（壹桶等於 110 升）的木桶中進行大規模釀造。
即使在釀酒的早期，人們也嘗試過對釀酒過程進行控制。
據歷史記載，溫度計在 1757 年就已應用；1801 年就有了原始的熱交換器。
十八世紀中葉，Cagniard-Latour、Schwann 和 Kutzing 分別證明了酒精發酵中的酵母活動模式。
帕斯特最終讓科學界相信了酵母在發酵過程中遵循的規律。
18世紀末，漢森開始了他在卡爾***爾格釀酒廠的開創性工作。
他建立了酵母單細胞的分離和繁殖技術，提供了純種培養技術，並發展了壹套復雜的生產初始培養技術。
在英國啤酒釀造中並沒有使用純種培養物。
事實上，許多小型的傳統麥酒釀造工藝到最後仍然使用混合酵母。
醋最初是在淺容器或未裝滿的木桶中釀造的，殘留的酒慢慢氧化生成醋，散發出天然的味道。
人們認識到空氣在醋生產中的重要性，於是發明了 "發生器"。
發生器中裝滿了惰性物質（如焦炭、煤炭和各種木屑），葡萄酒從裏面緩緩滴出。
醋發生器可以說是第壹個有氧發生器。
在 18 世紀末和 19 世紀初，基礎培養基經過巴氏殺菌，然後接種 10% 的優質醋，使其呈酸性，從而防止感染性細菌的汙染。
這樣就制成了良好的接種物。
20 世紀初，釀造業和制醋業確立了過程控制的概念。
1900 年至 1940 年間，主要的新產品有酵母、甘油、檸檬酸、乳酸、丁醇和丙酮。
其中，面包酵母和有機熔體的發酵技術取得了非常顯著的進步。
面包酵母的生產是壹個有氧過程。
酵母在豐富的營養物質中快速生長，耗盡了培養基中的氧氣。
在減少細菌生長的同時形成乙醇。
限制營養物質的初始濃度，使細胞生長受到碳源的限制而不是氧氣不足的限制；然後向培養基中添加少量營養物質。
這項技術現在被稱為批量補料，在發酵行業被廣泛用於防止缺氧，同時也改進了早期通過向培養液中通入空氣的配氣管向酵母培養液中通入空氣的方法。
配氣管可以用蒸汽沖洗。
第壹次世界大戰期間，魏茲曼開創了丁醇丙酮發酵法，並建立了真正的無菌發酵法。
所使用的工藝仍可被視為壹種能提供良好接種材料、符合衛生標準且汙染機會較少的方法。
雖然丁醇丙酮發酵是厭氧發酵，但在發酵的早期階段仍容易受到需氧菌的汙染；在後期階段，在厭氧條件下仍容易受到產酸厭氧菌的汙染。
發酵罐是壹個由低碳鋼制成的圓桶，頂部和底部呈半圓形。
它可以在壓力下進行蒸汽滅菌，以盡量減少雜菌汙染。
不過，使用 200 M3 容積的發酵罐很難擴大接種物並保持無菌。
20 世紀 40 年代有機溶劑發酵技術的發展是發酵技術的壹大進步。
同時，它也為無菌有氧工藝的成功實施鋪平了道路。
發酵工業的第三個進步階段是根據戰時需要，采用純培養技術，通過深層培養生產青黴素。
青黴素是在有氧過程中生產的，極易受到雜菌的汙染。
雖然從溶劑發酵中獲得了寶貴的知識，但仍需解決向培養基中通入大量無菌空氣和攪拌高粘度培養液的問題。
早期的青黴素生產也與溶劑發酵不同，青黴素的生產能力很低，從而促進了菌種改良過程，並在後來的工業中發揮了重要作用。
實驗工廠的興起進壹步發展了發酵工業，使新技術得以在半生產規模上進行試驗。
與此同時，在提取過程中大規模回收青黴素是另壹大進步。
這壹時期，發酵技術發生了重大變化，使許多新工藝的建立成為可能，包括其他抗生素、赤黴素、氨基酸、酶和類固醇的轉化。
20 世紀 60 年代初，許多跨國公司決定將微生物細胞的生產作為飼料蛋白質的來源，這推動了技術的進步。
這壹時期可視為發酵工業的第四階段。
最大的機械攪拌發酵罐的容積已從第三階段的 80M3 擴大到 150M3。
由於微生物蛋白質的售價較低，因此需要比其他發酵產品更大規模的生產。
如果使用碳氫化合物作為碳源，發酵過程中對氧氣的需求就會增加，因此需要開發無需機械攪拌的高壓噴射和強制循環發酵罐。
如果連續運行，這種工藝會更經濟。
在這壹階段，批量培養和批量補料培養在工業中得到了普遍應用。
連續發酵是指不斷向發酵罐註入新鮮培養基以誘導微生物持續生長，並不斷從發酵罐中移除部分培養物，但在大型工業中的應用極為有限。
同時，連續發酵的潛力已在釀造業中得到研究，但其在工業中的應用時間極短。
例如，ICI 仍在使用 3000M3 規模的連續強制循環發酵罐。
超大規模連續發酵的運行周期超過 100 天，存在細菌汙染問題。
其嚴重程度遠遠超過 20 世紀 40 年代的抗生素生產。
這些發酵罐的滅菌是通過高度標準化的發酵罐結構、持續的飼料滅菌以及使用計算機控制滅菌和運行周期來實現的，以最大限度地減少人工誤差。
發酵工業發展史上的第五個階段始於微生物基因的體外操作，即通常所說的基因工程。
基因工程不僅可以在不相關的生物體之間轉移基因，還可以非常精確地交換生物體的基因組。
因此，微生物細胞可以被賦予生產高等生物細胞所產生的化合物的能力。
這就產生了新的發酵過程，如生產胰島素和幹擾素，使工業微生物能夠生產出超出原始微生物範圍的化合物。
為了進壹步提高工業微生物生產常規產品的能力，還可以使用基因操縱技術。
可以肯定的是，基因操作技術將為發酵行業帶來壹場革命，產生大量新工藝。
但新工藝的開創將依賴於大規模細胞培養技術，從酵母和熔體發酵，到抗生素發酵，再到大規模連續細菌培養，都已使用了這種技術。