第一章微生物工程概論

1、生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院范懷德范懷德生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n1-1 微生物工程研究領(lǐng)域現(xiàn)狀與研究內(nèi)容微生物工程研究領(lǐng)域現(xiàn)狀與研究內(nèi)容 n1-2 微生物工程與微生物工程發(fā)展簡史微生物工程與微生物工程發(fā)展簡史 n1-3 微生物工程應(yīng)用微生物工程應(yīng)用n1-4 微生物工程的特點微生物工程的特點生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院1-1 微生物工程研究領(lǐng)域現(xiàn)狀與微生物工程研究領(lǐng)域現(xiàn)狀與研究內(nèi)容研究內(nèi)容n1.1.1 微生物工程是生物工程科學(xué)的重要微生物工程是生物工程科學(xué)的重要基礎(chǔ)學(xué)科基礎(chǔ)學(xué)科n微生物工程（微生物工程（microbial engi

2、neering）是）是研究微生物生長代謝活動規(guī)律在工業(yè)化研究微生物生長代謝活動規(guī)律在工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)上應(yīng)用的科學(xué)。大規(guī)模生產(chǎn)上應(yīng)用的科學(xué)。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n它在不同的范圍內(nèi)以研究菌種的特性和它在不同的范圍內(nèi)以研究菌種的特性和選育、培養(yǎng)基的特性和選擇，微生物的選育、培養(yǎng)基的特性和選擇，微生物的代謝與控制、發(fā)酵工藝控制、微生物反代謝與控制、發(fā)酵工藝控制、微生物反應(yīng)動力學(xué)、染菌的防治與控制和產(chǎn)品分應(yīng)動力學(xué)、染菌的防治與控制和產(chǎn)品分離提純工藝控制以及單元操作等為主要離提純工藝控制以及單元操作等為主要內(nèi)容。內(nèi)容。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院1.1.2 微生物工程領(lǐng)域國內(nèi)外現(xiàn)狀

3、微生物工程領(lǐng)域國內(nèi)外現(xiàn)狀n世界微生物工程的發(fā)展現(xiàn)狀n國內(nèi)微生物工程的發(fā)展現(xiàn)狀生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院世界微生物工程的發(fā)展現(xiàn)狀世界微生物工程的發(fā)展現(xiàn)狀n美國生物技術(shù)企業(yè)有1200 多家，西歐有580多家，日本有300多家。n其中有ADM 公司、諾維信（原諾和諾德）公司等專門以發(fā)酵工程技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)各種產(chǎn)品的公司n有DSM 公司、漢高公司等利用大規(guī)模發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)部分產(chǎn)品的公司n有在某一方面有專長的公司如生產(chǎn)基因重組蛋白質(zhì)的Amgen公司等。 生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院國內(nèi)微生物工程的發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)微生物工程的發(fā)展現(xiàn)狀n從事酒精、溶劑、抗生素、有機酸、氨基酸、酶制劑、激素、維生素

4、、核苷酸發(fā)酵等方面的研究與生產(chǎn)。 生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院1.1.3 微生物工程主要研究內(nèi)容微生物工程主要研究內(nèi)容n微生物菌種、菌種選育的研究 n微生物的代謝調(diào)節(jié)和代謝工程的研究n培養(yǎng)基的研究 n發(fā)酵工藝控制研究 n下游加工技術(shù)的研究 生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院1.1.4當前微生物工程研究的總趨當前微生物工程研究的總趨勢與重點領(lǐng)域勢與重點領(lǐng)域 n當前微生物工程研究中的基本問題與發(fā)當前微生物工程研究中的基本問題與發(fā)展趨勢展趨勢 n微生物工程研究的主要課題和研究方向微生物工程研究的主要課題和研究方向 生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院微生物工程研究中的基本問題微生物工程研究

5、中的基本問題 n1 菌種技術(shù)菌種技術(shù) n菌種技術(shù)包括從自然界中得到生產(chǎn)目的產(chǎn)物菌種的菌種篩選技術(shù)提高菌種生產(chǎn)性能的菌種選育技術(shù)保證菌種生產(chǎn)能力長時間維持的菌種保藏技術(shù)。 生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院2 微生物營養(yǎng)物質(zhì)的資源開發(fā)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的資源開發(fā) n主要是利用石油、天然氣、空氣及纖維素資源，這是21世紀極富挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。n它對于開辟人類未來糧食資源，燃燒廢氣中物資回收以及解決公害具有很大意義。n它們是新興微生物工程的重要組成部分。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院3 微生物發(fā)酵動力學(xué)的研究微生物發(fā)酵動力學(xué)的研究 n微生物發(fā)酵動力學(xué)模型理論研究和生物傳感器的研究涉及到發(fā)酵過程中菌體

6、濃度、基質(zhì)濃度、溫度、pH值、溶解氧等工藝參數(shù)。n它們是如何調(diào)控發(fā)酵的？發(fā)酵動力學(xué)為探索發(fā)酵中各種因素的作用和最佳控制開辟新的前景，其模型理論研究為比似放大提供理論依據(jù)。n這方面的研究正方興未艾。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院4 微生物工程的發(fā)酵技術(shù)微生物工程的發(fā)酵技術(shù) n一 發(fā)酵培養(yǎng)基制備技術(shù)，原料來源和價格n滅菌技術(shù)包括工藝路線、滅菌時間和溫度，其發(fā)展趨勢是將發(fā)酵和提取結(jié)合綜合考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)成本來開發(fā)培養(yǎng)基制備的技術(shù)生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n二 發(fā)酵過程控制優(yōu)化技術(shù)n是在現(xiàn)有的菌種或基因工程菌的基礎(chǔ)上，在發(fā)酵罐中通過操作條件的控制或發(fā)酵裝備的適當改造達到發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)最優(yōu)

7、，即生產(chǎn)能力最大或經(jīng)濟效益最高或產(chǎn)品質(zhì)量最好生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n三 發(fā)酵過程配套的技術(shù)n涉及到空氣壓縮過濾技術(shù)、攪拌器的配套技術(shù)、制冷技術(shù)等，包括水、電、氣、汽等的動力成本占發(fā)酵生產(chǎn)成本的40%60%，而由于攪拌軸機械加工技術(shù)落后，使發(fā)酵罐容積難于突破200m3。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院5 下游分離純化技術(shù)下游分離純化技術(shù) n分離純化技術(shù)的研發(fā)有兩個方向，n一是結(jié)合其他學(xué)科的發(fā)展開發(fā)新的分離純化技術(shù)；n二是對現(xiàn)有的分離純化技術(shù)進行重新開發(fā)，從另一個角度對現(xiàn)有的分離純化技術(shù)進行利用，如絮凝和凝聚通常用于發(fā)酵工藝菌體去除，而國內(nèi)有報道將絮凝和凝聚用于含延胡索酸酶活菌體

8、的收集，通過選擇適合的絮凝劑，可以最大程度地去除雜質(zhì)，保護酶的活性。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n在發(fā)酵工程中尋求操作簡單、經(jīng)濟適用的分離純化技術(shù)，已經(jīng)成為生物化工領(lǐng)域的熱點研究問題之一，主要是利用現(xiàn)有的分離純化技術(shù)進行重新組合和開發(fā)，減少操作工藝程序，降低生產(chǎn)成本。n新型分離純化技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，可以減少后提取工藝的操作費用，提高后提取工藝的產(chǎn)品收率，大大降低了生產(chǎn)成本，使許多產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)成為可能，使生化過程替代化學(xué)過程成為可能。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院6 新技術(shù)的應(yīng)用新技術(shù)的應(yīng)用 n主要是結(jié)合其他學(xué)科的發(fā)展開發(fā)新的分離純化技術(shù)，涉及微生物學(xué)、生物學(xué)、工程學(xué)、電子學(xué)、信

9、息學(xué)、機械學(xué)、計算機等諸多學(xué)科領(lǐng)域，任何學(xué)科的發(fā)展都可以促進發(fā)酵工程的技術(shù)進步。新技術(shù)的應(yīng)用與探索，將促使微生物工程產(chǎn)業(yè)邁向一個新天地。n新技術(shù)的應(yīng)用包括膜分離技術(shù)、連續(xù)離子交換、連續(xù)結(jié)晶、分子蒸餾技術(shù)、氣體超臨界萃取技術(shù)等等的研究.生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院微生物工程研究的主要課題和研微生物工程研究的主要課題和研究方向究方向 n1 計算機控制微生物發(fā)酵過程計算機控制微生物發(fā)酵過程主要計主要計算機自控系統(tǒng)的作用算機自控系統(tǒng)的作用 n2 育種與分子生物學(xué)、組胚工程、遺傳育種與分子生物學(xué)、組胚工程、遺傳工程、代謝調(diào)控之間關(guān)系及其研究工程、代謝調(diào)控之間關(guān)系及其研究 n3 比擬放大方法比擬放

10、大方法 n4 染菌放活的研究染菌放活的研究 生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院1 計算機控制微生物發(fā)酵過程計算機控制微生物發(fā)酵過程主要計算機自控系統(tǒng)的作用主要計算機自控系統(tǒng)的作用 n根據(jù)微生物發(fā)酵動力學(xué)模型模擬理論作為依據(jù)來設(shè)計計算機程序，使得工藝流程和發(fā)酵技術(shù)參數(shù)達到最優(yōu)化控制。微生物發(fā)酵機制，發(fā)酵動力學(xué)，發(fā)酵工藝是計算機控制基礎(chǔ)和理論指導(dǎo)而計算機控制可促進微生物工程的發(fā)展。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n因此，大量的通過微生物發(fā)酵動力學(xué)的研究來進行最佳發(fā)酵工藝條件的控制是研究的主要問題，而計算機如何控制工藝參數(shù)及程序的動態(tài)變化是核心問題，計算機所起作用的大小完全取決于提供數(shù)據(jù)的分析

11、測試儀器的可靠性精確度，以及對微生物工程的生物化學(xué)知識是否了解透徹。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院2 育種與分子生物學(xué)、組胚工程、育種與分子生物學(xué)、組胚工程、遺傳工程、代謝調(diào)控之間關(guān)系及遺傳工程、代謝調(diào)控之間關(guān)系及其研究其研究 n微生物育種的研究一直是生物工程領(lǐng)域的熱點課題之一生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n它的基本內(nèi)容是：n突變菌株的篩選：重點是缺陷型菌株的篩選產(chǎn)生各種氨基酸；n雜交育種：重點是改變產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，創(chuàng)造出新品種；n質(zhì)生質(zhì)體融合技術(shù)；nDNA體外重組技術(shù)；n基因表達系統(tǒng)。把育種與基因表達調(diào)控聯(lián)系起來的研究是現(xiàn)代最時髦的熱點課題。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院

12、3 比擬放大方法比擬放大方法 n微生物工程在實驗室里用小試試驗設(shè)備進行科學(xué)實驗，如何在大型的生產(chǎn)規(guī)模設(shè)備里重視，是比擬放大所面臨的最基本問題。也是微生物工程迫切需要解決的問題。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n比擬放大方法的研究不僅可提示微生物代謝調(diào)控機制，反應(yīng)的動力學(xué)、力學(xué)及傳遞現(xiàn)象的深入了解，而且可確定微生物發(fā)酵工藝條件和操作條件，加強模型理論的研究。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n實驗室的小型試驗中間試驗規(guī)模大型生產(chǎn)規(guī)模這個生產(chǎn)順序仍是新產(chǎn)品、新品種投入生產(chǎn)的必經(jīng)之路。n因此，比擬放大方法在微生物工程中顯得就非常之重要。n當前，比擬放大方法是所謂的半數(shù)學(xué)模型法，定全的數(shù)學(xué)模型法

13、用于比擬放大尚存在困難，也是今后研究的重點課題之一。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院4 染菌放活的研究染菌放活的研究 n微生物工程中由于各種發(fā)酵工藝的菌種、培養(yǎng)基、發(fā)酵條件、發(fā)酵周期及產(chǎn)物性質(zhì)不同，受污染的危害性亦不同。n染菌是微生物工程的致使傷，輕者影響產(chǎn)率、產(chǎn)物種產(chǎn)量的質(zhì)量；嚴重者造成“倒罐”現(xiàn)象，破壞生產(chǎn)計劃，浪費原材料。n放活染菌的研究主要集中在：污染菌的性質(zhì)、污染的途徑、污染的時間、污染的程度和所產(chǎn)生的后果以及原因分析和避免污染的措施。n尤其是準確、快速的檢測方法是主要研究內(nèi)容之一。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n必須指出，上述諸領(lǐng)域與課題仍不能概括微生物工程的所有重大問題

14、，還有許多方面，諸如處理污水、凈化環(huán)境、防止菌種衰退的措施，酶合成的代謝調(diào)節(jié)等，都對微生物工程十分重要，而且近年來也迅速得以進展。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n微生物工程的發(fā)展劃分為四個階段：從人類開始從事釀造酒、醋的時期，是以自然發(fā)酵為主的微生物工程時期；19世紀末到20世紀30年代，主要建立純培養(yǎng)技術(shù)；1-2 微生物工程發(fā)展簡史微生物工程發(fā)展簡史生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院20世紀40年代到50年代，主要是建立深層培養(yǎng)技術(shù)為主的微生物工程時期，這個時期由于好氣性發(fā)酵工程的建立，1947年誕生了生化工程；20世紀5060年代以來，由于DNA重組技術(shù)、細胞融合技術(shù)的發(fā)展進入現(xiàn)代

15、微生物工程時期，微生物工程的發(fā)展史和微生物工程學(xué)科的建立與發(fā)展，大概是符合這一歷史進程的。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院微生物及微生物工程發(fā)展的歷史微生物及微生物工程發(fā)展的歷史大概可劃分為如下幾個階段：大概可劃分為如下幾個階段： n自然發(fā)酵自然發(fā)酵傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù)傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù) n純培養(yǎng)技術(shù)的建立純培養(yǎng)技術(shù)的建立第一代微生物發(fā)第一代微生物發(fā)酵技術(shù)酵技術(shù) n深層培養(yǎng)技術(shù)的建立深層培養(yǎng)技術(shù)的建立第二代（近代）第二代（近代）微生物發(fā)酵技術(shù)微生物發(fā)酵技術(shù)n微生物工程微生物工程第三代微生物發(fā)酵技術(shù)第三代微生物發(fā)酵技術(shù) 生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)

16、院生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院1-3 微生物工程應(yīng)用微生物工程應(yīng)用 n微生物工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用微生物工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用 n微生物工程在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用微生物工程在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用 n微生物工程在酶工程中的應(yīng)用微生物工程在酶工程中的應(yīng)用 n微生物工程在化工和漂產(chǎn)品的應(yīng)用微生物工程在化工和漂產(chǎn)品的應(yīng)用 n微生物工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用微生物工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 n微生物工程在環(huán)境保護中的應(yīng)用微生物工程在環(huán)境保護中的應(yīng)用 n微生物工程在金屬冶煉中的應(yīng)用微生物工程在金屬冶煉中的應(yīng)用 n微生物工程在高新技術(shù)研究中的應(yīng)用微生物

17、工程在高新技術(shù)研究中的應(yīng)用 生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院1-4 微生物工程的特點微生物工程的特點n微生物工程是微生物技術(shù)和化學(xué)工程有機結(jié)合的產(chǎn)物，是微生物發(fā)酵技術(shù)和或與生物加工技術(shù)走向工業(yè)化、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化所形成的一個新體系和新系統(tǒng)，利用化工過程進行發(fā)酵控制與生產(chǎn)，得到生物產(chǎn)品，造福人類。但與化工過程相比較，微生物工程具有不可比擬的優(yōu)勢。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院1.4.1微生物工程特點微生物工程特點n 生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院微生物工程優(yōu)點微生物工程優(yōu)點 n微生物工程工業(yè)優(yōu)點如下：n反應(yīng)條件溫和：n微生物反應(yīng)是生物化學(xué)反應(yīng)，通常在常溫常壓下進行，一系列的反應(yīng)過程均為

18、自身的代謝調(diào)節(jié)方式進行。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n生物發(fā)酵罐的通用性：n微生物生物發(fā)酵罐（或稱為生物反應(yīng)器）多數(shù)為通氣、攪拌式通用發(fā)酵罐，同一種或同類的反應(yīng)器能生產(chǎn)各種產(chǎn)物。如某藥廠的車間成為“三抗車間”，指一套設(shè)備可生產(chǎn)三種不同的抗生素。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n生產(chǎn)原料多數(shù)為農(nóng)副產(chǎn)品：n微生物工程所用原料來源豐富、廣泛。通常以淀粉、糖蜜等碳水化合物為主，其中包括各種農(nóng)副產(chǎn)品及食品、制糖、造紙等工業(yè)的廢水和廢料。只要不含有毒物質(zhì)，所用原料一般沒有精致的必要，微生物本身能有選擇地攝取其中所需的有用物質(zhì)。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n微生物反應(yīng)機理的高度選擇性：n

19、由于微生物特有的反應(yīng)機制，微生物能高度選擇性地在復(fù)雜化合物的特定部位進行氧化、還原、官能團導(dǎo)入等轉(zhuǎn)化反應(yīng)，從而獲得某些具有重大經(jīng)濟價值的工業(yè)物質(zhì)。如黃色短桿菌，能將延胡索酸轉(zhuǎn)換成L-蘋果酸。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n微生物菌種選育的優(yōu)越性：n通過不同的菌種選育，諸如誘變選育、雜交育種、原生質(zhì)體的融合、以及基因工程（或工程菌）育種均可大幅度地提高生產(chǎn)率，獲得高產(chǎn)菌株。例如微生物生產(chǎn)青霉素，從最初其產(chǎn)率不到0.01%，到今天已達5%以上，產(chǎn)率提高了500多倍。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n可以生產(chǎn)目前不能生產(chǎn)的或用化學(xué)法生產(chǎn)較困難的性能優(yōu)異的產(chǎn)品：n微生物工業(yè)最為發(fā)展前景的領(lǐng)域

20、是，微生物能用簡單的物質(zhì)合成復(fù)雜的高分子化合物。如某些現(xiàn)代生物制品（干擾素、乙肝疫苗、人促紅細胞生長素等），以及酶制劑、活性蛋白、活性肽和多糖等生物產(chǎn)品。 生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院微生物工程缺點微生物工程缺點n能源消耗較大：n由大多數(shù)微生物工業(yè)發(fā)酵屬于好氧發(fā)酵，需要消耗大量氧氣，否則微生物菌體就會窒息而死，于是空壓機、攪拌裝置需要不停的進行工作，進行供氧，這些裝置就要消耗很多的能量。 生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n微生物菌體的生長需要消耗部分原料：n微生物工程是通過微生物自身的生長代謝分泌產(chǎn)物，而維持菌體正常生長與繁殖需要消耗一部分原料，而有些菌體發(fā)酵結(jié)束后是無用的，甚至?xí)?/p>

21、造成環(huán)境污染。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n需要消耗大量水：n微生物發(fā)酵溶媒是水，由于微生物自身的特點，造成底物濃度和產(chǎn)物濃度都不能過高，且維持一定的比例，這樣造成發(fā)酵罐體積越來越大，但產(chǎn)量較少，效率低。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院n廢水、廢液量大，易造成污染：n微生物發(fā)酵廢液量大，洗滌用水量也很大。廢水中生化需氧量（BOD5）一般較高，易造成污染。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院微生物工程與酶工程比較微生物工程與酶工程比較 n發(fā)酵工程和酶工程二者之間，既有聯(lián)系又有區(qū)別，因為大多數(shù)酶制劑也是由發(fā)酵而產(chǎn)生的產(chǎn)物，如淀粉酶、糖化酶、蛋白酶等。n酶制劑的研究開發(fā)涉及產(chǎn)酶菌種選育、

22、生產(chǎn)工藝、酶反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)化以及酶制劑產(chǎn)品的應(yīng)用，酶制劑能有效帶動相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)水平的提高，包括微生物工程的技術(shù)的提高。n微生物工程與酶工程的比較見表。生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院 微生物工程與酶工程的比較項 目微生物工程酶 工 程應(yīng) 用系列串聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)物包括微生物代謝產(chǎn)物、微生物細胞本身和細胞組成部分（胞內(nèi)產(chǎn)物）單酶系統(tǒng)時，為單一反應(yīng)；多酶系統(tǒng)時，可用于若干串聯(lián)反應(yīng)或多底物、多產(chǎn)物反應(yīng)來源與價格來源廣、價格低、菌種可傳代；在發(fā)酵開始時，接入少量種子液，即可在過程中自行繁殖從細胞中提取或通過微生物發(fā)酵制得。除若干大宗工業(yè)酶制劑外，大多價格昂貴穩(wěn)定性較高，可通過多種途徑保持其穩(wěn)定性較差，只有

23、高穩(wěn)定性或經(jīng)穩(wěn)定性修飾的酶才能在工業(yè)上應(yīng)用輔酶再生在微生物代謝中自行解決在需要輔酶再生的反應(yīng)中，技術(shù)和經(jīng)濟問題難以解決原料要求可用粗原料，但培養(yǎng)基中需要提供菌體生長和產(chǎn)物形成所必需的成分簡單，但要求純度較高的化合物作底物反應(yīng)時間較長，1天左右至一周以上較短，數(shù)分鐘至幾十小時反應(yīng)器體積較大，但結(jié)構(gòu)較簡單體積較小，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜操作方式多為分批式、少量連續(xù)式；對于固定化細胞，也可用固定床、流化床反應(yīng)器進行連續(xù)操作對游離酶反應(yīng)，分批式和連續(xù)式無明顯區(qū)別；對于固定化酶，以連續(xù)固定床、流化床反應(yīng)器為主過程控制較復(fù)雜，過程常分為菌體生長和產(chǎn)物形成兩個階段；物料成分及性質(zhì)復(fù)雜，代謝途徑較難控制簡單產(chǎn)品分離較復(fù)雜，反應(yīng)終了時，發(fā)酵液中含有菌體、殘余培養(yǎng)基和較多的副產(chǎn)物簡單工業(yè)生產(chǎn)較多，有上千種工業(yè)產(chǎn)品較少，目前常見的工業(yè)產(chǎn)品進十幾種生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院微生物工程與動植物細胞培養(yǎng)比微生物工程與動植物細胞培養(yǎng)比較較 n微生物培養(yǎng)具有生長速度快、培養(yǎng)要求簡單、對環(huán)境條件要求較低等特