淺談對發(fā)酵工程專業(yè)的認(rèn)識

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1、淺談對發(fā)酵工程專業(yè)的認(rèn)識當(dāng)今世界是一個快速發(fā)展的時代，眾所周知，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要指標(biāo)。而生物科技是其中的一個重要組成部分。通過微生物的發(fā)酵工程構(gòu)成了生物科技的核心。所謂發(fā)酵工程，是以微生物通過上游（分了改造，代謝工程等）、中游（發(fā)酵優(yōu)化，智能控制等）、下游（分離純化，清潔生產(chǎn)等）各種生物學(xué)操作，以得到人們所需要的一系列產(chǎn)品（細(xì)胞，代謝產(chǎn)物）的綜合性科學(xué)。從生物發(fā)酵工程角度來說，這一專業(yè)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)全球化存在著相輔相成的關(guān)系。即經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，推動了發(fā)酵工程專業(yè)的交流和創(chuàng)新，捉供了發(fā)酵工

2、程進(jìn)一步前進(jìn)的良好平臺。發(fā)酵工程的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、一藥物學(xué)、能源、環(huán)保、冶金、化工原料、動植物、凈化等。它必將對人類社會的政治、經(jīng)濟(jì)、軍事和生活等方面產(chǎn)生巨大的影響，為世界面臨的資源、環(huán)境和人類健康等問題的解決提供美好的前景。1.發(fā)酵工程簡介發(fā)酵工程，是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)。發(fā)酵工程的內(nèi)容包描菌種的選育、培養(yǎng)基的配制、滅菌、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過程和產(chǎn)品的分離提純等方面。發(fā)酵不僅僅

3、體現(xiàn)在食品領(lǐng)域，還存在于醫(yī)藥品、化妝品、能源、環(huán)境等領(lǐng)域。因此，發(fā)酵對于我們生活的方方面面都有著重要的影響，有光明的應(yīng)用前景。對于發(fā)酵工程而言，是指利用微生物的生長繁殖和代謝活動來大量生產(chǎn)人們所需要的產(chǎn)品過程的理論和工程技術(shù)體系，是生物工程與生物技術(shù)科學(xué)的重要組成部分。發(fā)酵工程也稱微生物工程，該技術(shù)體系主要包括菌種選育和保藏、菌種的擴(kuò)大生產(chǎn)、微生物代謝產(chǎn)物的發(fā)酵生產(chǎn)和分離純化制備。進(jìn)一步可以分為上游、中游和下游?，F(xiàn)代發(fā)酵工程的發(fā)展，是生物科學(xué)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等科學(xué)Z間相互交叉、滲透和相互促進(jìn)的結(jié)

4、果。發(fā)酵工程與有關(guān)科學(xué)的高度的雙向滲透和綜合，也已經(jīng)成為當(dāng)代生物科學(xué)的一個顯著特點(diǎn)和發(fā)展趨勢。2.上游領(lǐng)域（分子改造，代謝工程等）發(fā)酵工程的上游領(lǐng)域是整個發(fā)酵過程的基礎(chǔ)，隨著近年來分子生物學(xué)的蓬勃發(fā)展,系統(tǒng)代謝工程定向改造FI的產(chǎn)品生產(chǎn)菌株己經(jīng)成為發(fā)酵領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。因此，上游領(lǐng)域主耍集中在分子改造和代謝工程等相關(guān)方面。通過分了改造和代謝工程的和關(guān)操作而高效率得到目的產(chǎn)品生產(chǎn)工程菌。另外，合成生物學(xué)也漸漸的成為發(fā)酵工程的一個重要分支。合成生物學(xué)一方面對于研究生命起源和進(jìn)化，有重大的意義。另i方而，利

5、用合成生物學(xué)的方法和理論，對生命過程或生物體進(jìn)行有目標(biāo)的設(shè)計、改造乃至重新合成，可能帶來新一輪工程技術(shù)革命的浪潮，對于解決與國計民生和關(guān)的重大生物技術(shù)問題有著長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)的策略意義。它有可能從根本上改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，在帶來巨大社會財富的同時，促進(jìn)社會的穩(wěn)定、和諧發(fā)展。與我國的發(fā)酵上游領(lǐng)域的發(fā)展成果而言，發(fā)達(dá)國家的分子生物學(xué)領(lǐng)域更為突出和顯著。通過經(jīng)濟(jì)全球化趨勢的促進(jìn)，可以使得發(fā)達(dá)國家與發(fā)展屮國家的相關(guān)領(lǐng)威得到較為明顯的進(jìn)步?？梢酝ㄟ^學(xué)術(shù)人才交流、專業(yè)論壇、高等院校的合作等方式提高我國的上游技

6、術(shù)水平。2.中游領(lǐng)域（發(fā)酵優(yōu)化.智能控制等）當(dāng)上游構(gòu)建的重組菌進(jìn)行屮游的發(fā)酵操作時，會出現(xiàn)一系列的問題，如發(fā)酵條件的優(yōu)化和智能控制。對于現(xiàn)有的發(fā)酵過程工藝而言，我們知道需要提高控制水平和條件優(yōu)化以得到較多產(chǎn)品的目的。出于大多數(shù)的發(fā)酵過程屬于好氧發(fā)酵，對于氧氣的需求是表征整個發(fā)酵體系的一個重要指標(biāo)，但是目前的自動攪拌式發(fā)酵罐是通用型的罐休結(jié)構(gòu)，不能專一的針對某一種菌種進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計。由此同吋，自動化領(lǐng)域也漸漸的與發(fā)酵領(lǐng)域相結(jié)合，經(jīng)濟(jì)全球化過程中國外的一些口動化先進(jìn)技術(shù)也得到了廣泛的學(xué)習(xí)。將發(fā)酵工程的中

7、游控制問題與口動化專業(yè)和結(jié)合而形成的交義學(xué)科是未來控制問題的新方向。1.下游領(lǐng)域（分離純化、清潔生產(chǎn)等）經(jīng)過上游的分了生物學(xué)技術(shù)講菌體構(gòu)建成能夠高效表達(dá)的宿主，后利用各種優(yōu)化技術(shù)和控制手段而得到較高效價的發(fā)酵液，下一步就是如何將發(fā)酵液中的產(chǎn)品提取出來,這就引入了下游領(lǐng)域的技術(shù)手段。下游領(lǐng)域是獲取目的產(chǎn)物的一個重要環(huán)節(jié)，也是最后一個關(guān)鍵步驟。沒有一個高效準(zhǔn)確的分離純化手段很難得到高附加值的產(chǎn)品。隨著經(jīng)濟(jì)全球化趨勢的日益增強(qiáng)，發(fā)達(dá)國家的高效檢測手段和分離手段已經(jīng)逐步應(yīng)用于國內(nèi)的科研和工業(yè)領(lǐng)域。也這是全球

8、化對于發(fā)展屮國家的好處。如何準(zhǔn)確合理的利用這些高新技術(shù)推動了我國科研的進(jìn)步。值得關(guān)注的是：我國也已經(jīng)在發(fā)酵的下游領(lǐng)域獲得了極大的成果。一些儀器的性能也基木與國外的性能持平。然而，現(xiàn)代微生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的技術(shù)體系存在一個先天性的，共同的技術(shù)結(jié)構(gòu)性缺陷,即大量廢水產(chǎn)生的環(huán)境污染問題。國際范圍內(nèi)還沒有出現(xiàn)一個科學(xué)的，系統(tǒng)性的解決辦法，這一污染困局既危害當(dāng)前，也是制約21世紀(jì)生物工程產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個大的“技術(shù)瓶頸”。通過各種清潔生產(chǎn)工藝，口J以實(shí)現(xiàn)污水的循環(huán)利用。一方面減輕了