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　　【中国制药网 技术文章】生物发酵技术的发展对于人们的日常生活有着很大的影响，并且逐渐渗透其中。例如啤酒、酸乳、甜酱等的生产，这些都需要用到发酵技术。而随着科学技术的进步，生物发酵技术作为新一代工业生物技术的核心，其发挥的作用越来越重要。

发酵罐作为上述技术的承载者，它的未来发展以及对行业的推动作用备受业内人士关注。专业生产发酵罐的江苏弗卢德流体设备有限公司(以下简称“弗卢德”)就发酵罐如何推动功能菌株的构建以及大规模筛选技术的发展进行了相关分析。

 

菌种易被筛漏 筛选技术和方法亟待开发

所谓的菌株又称品系，表示任何由一个独立分离的单细胞(或单个病毒粒子)繁殖而成的纯种群体及其后代。因此，一种微生物的每一个不同来源的纯培养物均可称为该菌种的一个菌株。菌株实际上是某一微生物达到“遗传性纯”的标志，一旦菌株发生变异，都应标上新的菌株名称。

由于微生物体内代谢网络的复杂性和多结点性，基因操作后，菌株的代谢流往往并不朝着预期设计的方向转移。尤其是在产生抗生素等次级代谢产物的复杂体系中，要想得到优良的工业生产菌株，主要还是采用随机选育技术，包括自然选育、诱变育种和以原生质体融合为代表的杂交育种技术，但筛选工作量大，费时又费力。

据悉，菌种筛选和筛选后的发酵工艺设计与优化工作是分开且顺序进行的，两者之间缺少技术参数的联系，导致了摇瓶筛选到的优良菌株与实际工艺条件产生不对应性，因而许多优良菌株的高产性能很难在工业生产中体现出来。这种筛选模式在我国沿用了半个多世纪而没有明显的改进。

在菌种选育中，根据其原理，菌种选育技术可分成随机选育和理性选育两大类。虽然以分子生物学为基础的基因工程、代谢工程以及由各种组学组成的系统生物学研究为定向构建功能细胞株提供了广阔前景，但要真正实现以这些功能细胞培养来达到改造的目标却极其困难。这是因为产量的高低属于数量性状，遗传学上由多基因决定，一次诱变和筛选很难有大幅度提高，需要多轮诱变筛选才能逐渐积累到一定的高产特性，这一点不同于以发现化合物为目标的菌种筛选。

因此，从菌种选育实践来看除了一些用代谢工程方法改造的初级代谢产物生产菌株外，不论采用随机选育还是理性选育，都无法绕开大量繁琐的菌株筛选工作。另一方面，无论是随机选育还是理性选育，经典的菌种初筛和复筛都是在没有任何检测参数的摇瓶或试管中进行的。在此条件下，筛选过程微生物的外在培养环境与工业发酵生产就存在巨大反差，很多真正符合实际生产环境、性状优良的菌种往往在筛选初期就被漏筛掉了。由此可见，在菌种选育领域，亟需开展多参数的与发酵工艺过程相结合的高通量菌种筛选技术和方法研究。

　　提高工业生产菌种发酵能力 弗卢德注重产品技术发展与创新

目前，国外已经发明了多种全自动高通量筛选系统，可以进行培养基灭菌、倒平板、挑取单菌落、分装发酵培养基、接种、抽提、HPLC(液相色谱)分析和数据自动收集处理等过程，即组合成一套连续的自动化系统，实现自动化筛选，从而大大提高筛选效率。上的菌种筛选技术正朝着高通量、微型化、自动化和仪器化方向发展，其中发酵罐微型化是当前发展的重要趋势。如美国马里兰大学、 麻省理工学院、 德国雷根斯堡大学、英国伦敦大学等都在加紧开发具备高通量特性的微型发酵罐，有些产品已经在不少大型制药公司得到商品化应用。

我国是名副其实的发酵大国，不过由于种种原因，我国的发酵技术水平仍处于落后的现状，其中菌种的发酵水平与国外先进技术相比有着相当大的差距。如青霉素，国外菌种发酵效价为每毫升发酵液近20万单位，而我国目前只有10万单位左右;红霉素的发酵能力上已经超过了1.5万单位/mL，而国内高水平仅有8000～10000单位/mL。此外，我国其他发酵产品的菌种生产能力基本上都落后于水平。

据悉，微生物发酵产品的市场规模约为200亿美元，其中抗生素占46%，从世界趋势看，抗生素市场正以8%的平均年增长率高速发展，而我国市场每年的增长更是超过 20%。另外，几大抗生素品种的原料药生产也都主要集中在我国。例如，我国青霉素年产量就超过了 6万吨，约占世界份额的90%，原料药销售中出口占比超过60%。除此之外，维生素C的产能超过了13万吨，需求量也保持在9万吨左右。

就我国而言，国内的四大企业产能已经超过9万吨，我国维生素C出口的国家和地区超过了150个，中国已经成为维生素C供应商的主要基地。即便如此，我国发酵技术水平、菌种生产能力还是与上述现象不成正比。因此，提高工业生产菌种的发酵能力是提升我国发酵工业整体水平的重要基础。

发酵罐行业弗卢德生产的微型发酵罐是一套实验室玻璃发酵设备，其功能强大，可以满足各种目的的发酵，如批式、批式流加、甚至动物细胞的培养。另外，该设备还采用了彩色触摸屏显示全部测量值和控制参数，方便了用户的操作。

在发酵中，各种参数如pH、DO、温度和转速都能通过控制器监控，所有的数据和控制参数都可传到控制器或者计算机上。结构紧凑，各种组件都能集成在发酵系统上。发酵罐采用上部驱动的直接耦合机械搅拌或下部驱动磁力间接耦合机械搅拌方式，结构简单，操作平稳。

结合国内的情况，在很长一段时间内，国内尚且无法推广国外这些价格昂贵的高能量筛选设备。因此对于自主研发的微型发酵罐，推动功能菌株大规模筛选技术是必然经历的过程。弗卢德是发酵行业的一个重要成员，推动这项技术的发展责无旁贷，为此，弗卢德将注重微型发酵罐的技术发展与创新，努力研发出适合我国行情的发酵罐产品。