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高性能菌種對(duì)工業(yè)生物技術(shù)的工業(yè)化生產(chǎn)水平至關(guān)重要
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 軒凱生物    2023-12-07

工業(yè)生物技術(shù)包含上游、中游和下游三個(gè)階段，上游為原始菌種選育或工程菌種設(shè)計(jì)；中游涵蓋生產(chǎn)原料的預(yù)處理、菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)、空氣的無(wú)菌化處理、發(fā)酵方法的選擇、發(fā)酵過程的控制和酶催化反應(yīng)過程優(yōu)化等；下游涉及發(fā)酵產(chǎn)品的分離提純。工業(yè)生物技術(shù)工藝流程圖如下：

工業(yè)生物技術(shù)工藝流程圖

工業(yè)生物技術(shù)的工業(yè)化水平由三個(gè)因素所決定，即菌種性能，發(fā)酵、催化及提純工藝條件和生產(chǎn)設(shè)備。其中第一步也就是優(yōu)良的菌種是最重要的。工業(yè)生產(chǎn)用的菌株，最初都來自于自然界，它們除了能生活在動(dòng)物、植物可以生長(zhǎng)的環(huán)境中外，還可以生活在動(dòng)物、植物不能生長(zhǎng)的環(huán)境中。

為了適應(yīng)環(huán)境對(duì)它們生存造成的壓力，它們進(jìn)化出許多特殊的生理活性物質(zhì)。因此，微生物過去、現(xiàn)在及將來都是人類獲取生物活性物質(zhì)的豐富資源。一個(gè)菌種能否滿足工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要，是否有工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值是極為重要的，工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際對(duì)生產(chǎn)菌種的特性提出了需要要求，這些要求也就成為了評(píng)價(jià)生產(chǎn)菌種優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)和菌種選育工作的研究目標(biāo)

盡管生產(chǎn)菌種最初均來自于自然界，但天然菌種的生產(chǎn)性能一般比較低下。原始菌種選育為生產(chǎn)提供了各種類型的突變株，工程菌種設(shè)計(jì)加工出來多功能、高效和適應(yīng)性強(qiáng)的新型微生物，大幅提高了菌種產(chǎn)生有利用價(jià)值代謝產(chǎn)物的水平，還可以改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，去除不需要的代謝產(chǎn)物或產(chǎn)生新的代謝產(chǎn)物，大大推動(dòng)了微生物發(fā)酵/酶催化的工業(yè)化生產(chǎn)。

近年來，在工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域，各種技術(shù)、方法、設(shè)備都有了很大的進(jìn)步。例如，微生物誘變育種是提高產(chǎn)量、質(zhì)量的重要手段；高通量篩選技術(shù)利用機(jī)器來替代人工，可以高效快速地完成大批量篩選；定向進(jìn)化技術(shù)大幅提升了酶催化的效率。