生物工程是應(yīng)用生物體(包括微生物、動物細胞、植物細胞)或其組成部分(細胞器和酶),在最適條件下,生產(chǎn)有價值產(chǎn)物的生物技術(shù)。它包括生物體或其亞細胞組分在制造業(yè)、服務(wù)業(yè)和環(huán)境管理等方面的實際應(yīng)用技術(shù)。生物工程是以細菌、酵母、真菌、藻類、植物細胞和培養(yǎng)的哺乳動物細胞作為工業(yè)生產(chǎn)過程的原料,因此,只有微生物學(xué)、生物學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、化學(xué)和化工諸學(xué)科,多技術(shù)的結(jié)合才能使生物工程的應(yīng)用獲得成功。
生物工程通常包括生物細胞或生物材料的生產(chǎn)以及所需化學(xué)轉(zhuǎn)化物的獲得。后者又可分為:所需終產(chǎn)物的合成(如酶、抗生素、有機酸、類固醇)及特定起始物的分解(如污水處理、工業(yè)廢物及廢油的分解)。
生物工程通常有下列幾個分支:發(fā)酵工程(微生物工程);細胞工程;酶工程;基因工程;生化工程。其中發(fā)酵工程占主要位置。不論是微生物,還是運植物細胞;也不論是一般選育的菌株,還是工程菌(重組微生物),其生產(chǎn)過程大致如圖9-1所示。不采取這種模式的生物工程有單克隆抗體與植物基因工程。
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生理———→生化工程———→下游處理———→質(zhì)理檢定
營養(yǎng) 發(fā)酵罐設(shè)計 菌體分離 包裝
誘導(dǎo)出阻遏 空氣過濾 菌體破碎
通氣 培養(yǎng)消毒
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離子層析
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溫度 通氣攪拌 產(chǎn)物回收
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親合層析
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兩相液體萃取等
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前體 儀表、傳感器
pH 補料 廢水廢渣處理
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動力學(xué)等
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參數(shù)測定
動力學(xué)
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最優(yōu)化條件
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工程菌防護
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工程菌防護-排氣
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圖9-1 生物工程生產(chǎn)過程
從理論上講,幾乎所有有機物都可以用生物工程的方法產(chǎn)生。據(jù)估計,到2000年,世界范圍內(nèi)生物工程產(chǎn)品的市場潛力將可達到65萬億美元,詳見表9-1:
表9-1 生物工程產(chǎn)品發(fā)展?jié)摿?/span>
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市場類別
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發(fā)展?jié)摿︻A(yù)測(百萬美元)
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能量
食品店
化學(xué)品
醫(yī)藥
農(nóng)業(yè)
金屬回收
其它
總計
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16350
12655
10550
9080
8546
4570
3100
64861
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