生物工程生物技术专业英语翻译(四)

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1、第四章发酵技术4.1发酵的本质发酵技术的起源是大量利用微生物生产食品和饮料，像奶酪、酸乳酪、酒精饮料、醋、泡菜、腌菜及sausages、酱油和许多其他Orientalfermentation（表4.1）。今天这些产品的大规模生产过程是过去家庭内部生产活动的放大版本。与产品形成的发展齐头并进的是对微生物在除去不喜欢的废物过程中所扮演的角色的认识，这使得大规模世界范围服务业的出现，包括水的净化、污水处理及垃圾处理。发酵技术新的扩展利用微生物（1）过量生产重要的特殊的代谢物像甘油、醋酸、乳酸、丙酮、butylalcohol,butanediol,有机酸、氨基酸、维生素

2、、多糖和黄原胶；（2）生产有用的次级代谢物（代谢物群体其在生产它们的微生物的生命中发挥的作用好像不能很快的被认识到）像青霉素、链霉素、土孢菌素、头孢菌素、赤霉素、生物碱、放线菌素；和（3）生产酶作为想要的工业产品像胞外酶淀粉酶、蛋白酶、果胶酶或者胞内酶像转化酶、天冬酰胺酶、尿酸氧化酶、限制性核酸内切酶和DNA连结酶。最近，发酵技术开始利用高等植物和动物细胞进行我们所知道的细胞或组织培养。植物细胞培养主要针对生产次级代谢物如生物碱、香水和调味品，而动物组织培养开始关注的是蛋白质分子形成如干扰素、单克隆抗体和许多其它的蛋白质。大大肯定了发酵产品的未来市场，由于lim

3、itedexception,通过化学方法不能经济的生产这些产品。而且，经济性也发生在基因工程有机体而具有独特的和更高的生产能力。发酵技术产品的商业市场是无限的但是最终要取决于经济与安全性方面的考虑。商业发酵过程是inessence非常相似的不管选择的是什么有机体、用的是什么培养基及形成什么产物。在所有的情况下，大量的具有一致特征的细胞在限制的控制的条件下生长。同一个装置经过微小改动就可以用来生产酶、抗生素、有机化学试剂或者单细胞蛋白。发酵过程最简单的形式就是仅仅是withanutrientbroth微生物的混合，并使组分发生反应。更为先进和复杂的大规模生产过程需

4、要对整体环境的控制从而使发酵过程能够有效地进行，更为重要的是，能够准确地进行重复，用相同量的原料、broth和cellinoculum生产出相同量的产物。所有的生物工程过程都是在一个容器或者生物反应器中进行的。在过去的三十年里，大部分共同的生物反应器的物理形式没有发生多大的改动。然而，近来，设计出了许多新型的生物反应器，它们将越来越积极的参与到生物工程中。生物反应器的主要功能是减少一个产品或这服务的生产成本，而位于设计和功能不断改进后面的驱动力是提高产品形成速度和产品或者服务质量的需求。研究开始考虑更好的aseptic设计和操作、更好的过程控制包括计算机的使用及

5、怎样去更好的理解一个系统尤其是热量和质量转移系统的速度控制步骤。在生物工程中，处理过程可认为是成本转化（conversioncostintensive）或者成本回收（recoverycostintensive）。对于conversioncostintensive，体积生产力Qp是重要的，而对于recoverycostintensive，产品的浓度P是减少成本的主要标准。表4.2列出了生物化工工业利用生物反应器生产出的各种不同的产品，而表4.3分辨了生物工程中所采用的各种培养方法。用于生物工程的生物反应器有三种主要的操作方式和两种形式的生物催化。生物反应器可在分批

6、式、半连续（分批给料fed-batch）或者连续基础上进行操作。反应可以在稳定的或者搅动的（agitated）培养液中，在有氧或者无氧、水溶液或者低湿度（固体底物发酵）条件下进行。Biocatalyst可以是处于生长状态或者不处于生长状态的细胞或者是分离的酶用作可溶的或固定的catalyst。总体上，生物反应器中发生的反应是在温和的pH（近中性）和温度（20-65℃）条件下进行的。在大部分生物反应器里，反应过程是在水相中进行的，产品streams就相对被稀释了。对生物反应器过程的优化包括减少原料（例如，养分、前体、酸/碱、空气）和能量（能量消耗以平均每年16%的

7、速度上涨）的使用，在回收前提高broth中产物的纯度和质量。过程优化是通过控制过程的物理和化学参数来实现的。表4.4列出了过程变化的范围它对于过程的发展是重要的并且在后面进行讨论。这章余下的内容将关注在生物反应器中微生物进行生长的原理，而且更为关注的用于产品形成的微生物细胞。不管酶是以水溶液还是固定化形式发挥作用的，针对于它所采用的生物反应器与特定类型的固定化微生物细胞系统一起将在第五章中讲述。4.2水溶液系统中微生物培养的原理有机体的生长可以看作是以质量形式或是以细胞数目形式所反映的细胞物质的增加，而且是高度一致（coordinated）的一系列（series

8、）以酶催化的生物步骤的结