第一节 传统生物技术
生物技术是应用于有生命物质的技术。它是一个总称,内容很广,大致可分为传统生物技术和现代生物技术两种。前者包括发酵工程、细胞工程、酶工程和遗传育种等,近20年来,它逐渐走出低效状态,发展成高效的现代化生物技术,成为高技术领域的核心。
在发酵技术中唱主角的是微生物,包括细菌、病毒、真菌、原生生物等。发酵工程的开端始于本世纪40年代初期,当时大规模生产抗生素的工艺已经建立,它是生物技术与化工技术相结合的产物。1929年,英国弗莱明偶然发现青霉素以后,相继又发现一些其他抗生素,由于社会需求很大,传统的发酵技术生产效率很低,迫切需要进行大规模工业化生产,发酵工程就在这个基础上应运而生。
发酵工程就是通过研究改造发酵所用的菌,以及应用各种技术手段来控制发酵过程,进行大规模工业化生产发酵产品。目前医用抗生素、农用抗生素等近200种,绝大部分都是发酵工程的产品。除抗生素外,发酵工程产品还包括氨基酸、核苷酸、维生素、甾体激素、黄原胶、工业用酶等。如味精、维生素B2等都是发酵工程的产品;此外有啤酒制造等酿造业也是。
发酵工程包括三个方面。
(一)对微生物产生的生活活性物质及其菌株进行筛选。例如,青霉素的生产就是要筛选出能产生青霉素的青霉菌。(www.xing528.com)
(二)对微生物的生理代谢进行研究。例如,1957年,日本率先将谷氨酸发酵生产工业化,关键是搞清楚了生物素在细胞通透中的作用。
(三)采用新的发酵工艺和新的控制程序。例如,新的生物反应器对微生物的溶氧参数、热参数、酸碱度、氧化还原电位等,要严加控制。
传统发酵工程主要是得益于以上三个方面的发展。此外,传统的生物技术还有细胞工程、酶工程、遗传育种等。
生物学的发展特别是分子生物学的发展和各种尖端技术在生物领域的运用,诞生了一种具有划时代意义的高技术,这就是基因工程技术,也叫DNA重组技术,它彻底改变了传统生物技术的被动状态,使人可以按自己的意愿来改造生命成为可能。因此,把基因工程以前的这些生物技术称为传统生物技术。
最古老的生物技术对于微生物的运用,纯属一种想象的产物,当时没有显微镜,不能直观到微生物的存在及其行为,因此,微生物是创造性思维的产物。例如,我国古代酿造业,对于优良菌种的培养,对于发酵条件控制,都采用了经验控制论的方法,即把酿造对象当作一个看不清内幕的黑箱,只通过改变输入条件和观察其输出结果的变化,来判断自己工艺技术的正确与否,用经济学语言来说,这相当于一种宏观调控。只有到了高倍数显微镜,特别是电子显微镜问世后,才可以说是由宏观进入了微观。
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