高性能菌种对工业生物技术的工业化生产水平至关重要
思瀚产业研究院 轩凯生物    2023-12-07

工业生物技术包含上游、中游和下游三个阶段，上游为原始菌种选育或工程菌种设计；中游涵盖生产原料的预处理、菌种的扩大培养、空气的无菌化处理、发酵方法的选择、发酵过程的控制和酶催化反应过程优化等；下游涉及发酵产品的分离提纯。工业生物技术工艺流程图如下：

工业生物技术工艺流程图

工业生物技术的工业化水平由三个因素所决定，即菌种性能，发酵、催化及提纯工艺条件和生产设备。其中第一步也就是优良的菌种是最重要的。工业生产用的菌株，最初都来自于自然界，它们除了能生活在动物、植物可以生长的环境中外，还可以生活在动物、植物不能生长的环境中。

为了适应环境对它们生存造成的压力，它们进化出许多特殊的生理活性物质。因此，微生物过去、现在及将来都是人类获取生物活性物质的丰富资源。一个菌种能否满足工业生产的实际需要，是否有工业生产价值是极为重要的，工业生产实际对生产菌种的特性提出了需要要求，这些要求也就成为了评价生产菌种优劣的标准和菌种选育工作的研究目标

尽管生产菌种最初均来自于自然界，但天然菌种的生产性能一般比较低下。原始菌种选育为生产提供了各种类型的突变株，工程菌种设计加工出来多功能、高效和适应性强的新型微生物，大幅提高了菌种产生有利用价值代谢产物的水平，还可以改进产品质量，去除不需要的代谢产物或产生新的代谢产物，大大推动了微生物发酵/酶催化的工业化生产。

近年来，在工业生物技术领域，各种技术、方法、设备都有了很大的进步。例如，微生物诱变育种是提高产量、质量的重要手段；高通量筛选技术利用机器来替代人工，可以高效快速地完成大批量筛选；定向进化技术大幅提升了酶催化的效率。