发酵工程技术主要包括以下几个方面:
高性能生产菌种的选育与改造
菌种来源:从自然界中分离和筛选微生物菌株。
筛选方法:采用已知的分离方法和特殊的筛选模型,以加速目的生产菌种的筛选过程。
遗传改造:运用遗传学原理和技术对菌株进行改造,去除不良性质,增加有益新性状,以提高其产率和改善工艺性能。
发酵过程控制技术
环境因素:调节培养基能量物质的含量以及控制温度、pH等环境因素。
过程优化:选择适宜的微生物和培养条件,实现生物转化和产物合成。
产物提取与分离技术
分离方法:包括固液分离(离心、过滤、沉淀等)、细胞破壁(超声、高压剪切等)、蛋白质纯化(沉淀法、色谱分离法、超滤法等)。
纯化技术:最终产品的包装处理技术(真空干燥、冰冻干燥等)。
基因工程技术
基因编辑:通过直接对基因组进行改造来改变细胞的性状,提高发酵效率和产物质量。
代谢工程:利用现代分子生物学的方法来调控微生物的代谢通路,使其具有更好的生物合成能力。
计算机仿真技术
模拟与优化:利用计算机模拟真实环境下的发酵过程,分析和优化发酵参数,缩短实验周期,降低成本。
微流控技术
实时监测:通过微型化的流控系统实时监测和控制发酵的各个参数,如PH值、溶氧量、悬浮细胞密度等。
其他相关技术
生物传感技术:通过检测微生物代谢产物、酶的活性、细胞状态等,实现对发酵过程的实时监测和控制。
废水处理与再利用:应用于废水处理和环境修复等领域。
这些技术共同构成了发酵工程的核心,广泛应用于医药、食品、化工、环保等多个领域,为解决人类面临的能源、环境与健康三大危机提供了重要支撑。