行業(yè)資訊 | Nature：光遺傳學(xué)技術(shù)將酵母變成“生化工廠” 
 

近日美國(guó)普林斯頓大學(xué)發(fā)布新聞公報(bào)說(shuō),，該校研究團(tuán)隊(duì)用光控制轉(zhuǎn)基因酵母,，讓酵母在“繁殖”與“勞動(dòng)”兩種狀態(tài)之間及時(shí)切換，生產(chǎn)化工原料異丁醇,，效率可達(dá)到以往方法的5倍,。

研究人員給酵母植入一個(gè)經(jīng)改造的光敏基因，使其對(duì)特定的藍(lán)光敏感,。在受到藍(lán)光照射時(shí),，酵母會(huì)正常生長(zhǎng)繁殖,，分解葡萄糖生產(chǎn)乙醇，同時(shí)抑制異丁醇生產(chǎn);而在撤除光照后,，異丁醇生產(chǎn)線就會(huì)啟動(dòng),。讓光照時(shí)間有恰當(dāng)?shù)拈g隔，就可以取得較高的異丁醇產(chǎn)量,，同時(shí)維持菌群存活,。光照的成本低、作用速度快,，并且能在任意時(shí)刻打開或關(guān)閉光源,，實(shí)現(xiàn)調(diào)控。相關(guān)論文已經(jīng)發(fā)表在英國(guó)《自然》雜志上,。
 

發(fā)酵是人類較早接觸的一種生物化學(xué)反應(yīng),，通過(guò)對(duì)具有生物活性的物質(zhì)（微生物、動(dòng)植物細(xì)胞,、酶等）進(jìn)行大規(guī)模的生長(zhǎng)培養(yǎng),、從而產(chǎn)生和積累大量人們所需要的代謝產(chǎn)物的過(guò)程，稱為“發(fā)酵”,。如今在食品工業(yè),、生物和化學(xué)工業(yè)中均有廣泛應(yīng)用。

其實(shí)這些年來(lái),，作為流體傳輸領(lǐng)域*的蘭格精密泵為生命科學(xué)做出了不少貢獻(xiàn),，特別是在發(fā)酵應(yīng)用方面解決了不少挑戰(zhàn)！

發(fā)酵罐（或各種各樣的反應(yīng)器）是發(fā)酵的核心設(shè)備,，為發(fā)酵過(guò)程提供良好的反應(yīng)環(huán)境,。發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)主要包括反應(yīng)容器和控制系統(tǒng)兩大部分，反應(yīng)容器提供發(fā)酵過(guò)程的反應(yīng)環(huán)境,，控制系統(tǒng)將反應(yīng)環(huán)境控制在設(shè)定目標(biāo)值,。

一般認(rèn)為：500L以下的是實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的發(fā)酵罐，500L以上是生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)酵罐,。

小型發(fā)酵罐為生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)酵罐運(yùn)行提供數(shù)據(jù)信息,，包括：種子的驗(yàn)證、培養(yǎng)基配方的篩選,、工藝參數(shù)的優(yōu)化等,。因此做好實(shí)驗(yàn)室小型發(fā)酵罐的發(fā)酵是今后投入工業(yè)生產(chǎn)的必經(jīng)之路！

實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的發(fā)酵罐一般為每個(gè)反應(yīng)容器配置四路蠕動(dòng)泵,，一般選用固定轉(zhuǎn)速型蠕動(dòng)泵OEM產(chǎn)品,，控制系統(tǒng)通過(guò)控制蠕動(dòng)泵啟停時(shí)間控制添加量，典型產(chǎn)品是蘭格的G*&TH15-12-A。

其中兩路蠕動(dòng)泵添加酸,、堿：控制系統(tǒng)通過(guò)PH值監(jiān)測(cè),、添加酸或堿的閉環(huán)控制，將反應(yīng)環(huán)境的PH值控制在設(shè)定目標(biāo)值,。

一路蠕動(dòng)泵添加消泡劑：控制系統(tǒng)通過(guò)泡沫監(jiān)測(cè),、添加消泡劑的閉環(huán)控制，將反應(yīng)環(huán)境的泡沫量控制在設(shè)定目標(biāo)值,。

另一路蠕動(dòng)泵則添加培養(yǎng)基：控制系統(tǒng)通過(guò)營(yíng)養(yǎng)水平監(jiān)測(cè),、添加營(yíng)養(yǎng)試劑的閉環(huán)控制，將反應(yīng)環(huán)境的營(yíng)養(yǎng)水平控制在設(shè)定目標(biāo)值,。 
 

實(shí)驗(yàn)室小型發(fā)酵罐發(fā)酵實(shí)驗(yàn)時(shí)的挑戰(zhàn)

在進(jìn)行發(fā)酵罐發(fā)酵試驗(yàn)時(shí),，發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌種生長(zhǎng)、繁殖和合成產(chǎn)物之用,。它既要使種子接種后能迅速生長(zhǎng),，達(dá)到一定的菌絲濃度，又要使長(zhǎng)好的菌體能迅速合成需產(chǎn)物,。因此,，要求發(fā)酵培養(yǎng)基的組成應(yīng)豐富、*,，碳,、氮源要注意*和遲效的互相搭配，少用*營(yíng)養(yǎng),，多加遲效營(yíng)養(yǎng);還要考慮適當(dāng)?shù)奶嫉?，加緩沖劑穩(wěn)定pH值;并且還要有菌體生長(zhǎng)所需的生長(zhǎng)因子和產(chǎn)物合成所需要的元素、前體和促進(jìn)劑等,。除有菌體生長(zhǎng)所必需的元素和化合物外,，還要有產(chǎn)物所需的特定元素、前體和促進(jìn)劑等,。但若因生長(zhǎng)和生物合成產(chǎn)物需要的總的碳源,、氮源、磷源等的濃度太高,，或生長(zhǎng)和合成兩階段各需的條件要求不同時(shí),，則可考慮培養(yǎng)基用分批補(bǔ)料來(lái)加以滿足,。

而消泡劑等試劑也是*的,，因?yàn)樵谶M(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)時(shí)，微生物必定會(huì)產(chǎn)生代謝產(chǎn)物,，這些代謝產(chǎn)物會(huì)引起菌液中pH的變化,，并且隨著發(fā)酵的進(jìn)行，肯定會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，從而使菌液的溶氧下降,，導(dǎo)致菌體無(wú)法正常生長(zhǎng)繁殖,。這時(shí)就需要酸堿來(lái)調(diào)節(jié)其pH，用消泡劑來(lái)消除大量氣泡,，使其達(dá)到適宜的生長(zhǎng)環(huán)境,。

解決方案

由于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的發(fā)酵罐會(huì)進(jìn)行多種多樣的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)常需要更換添加液體種類,，而蘭格蠕動(dòng)泵傳輸?shù)囊后w只接觸軟管,，只需要簡(jiǎn)單的更換軟管就可以滿足這種需求，是這類應(yīng)用的選擇,。

實(shí)驗(yàn)室用小型發(fā)酵罐,，通常可以采用蘭格OEM蠕動(dòng)泵,，體積小巧結(jié)構(gòu)緊湊,。中試規(guī)模的發(fā)酵罐需要的流量較大，可以采用蘭格標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)式蠕動(dòng)泵,，既可手動(dòng)調(diào)節(jié),，也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程閉環(huán)控制。

生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)酵罐,，由于工藝參數(shù)已經(jīng)固定,，一般不會(huì)更換添加液體種類，會(huì)有其它液體添加方式的選擇,，但蠕動(dòng)泵依然是其中一種重要的方式,，尤其是對(duì)剪切力敏感的液體，這類應(yīng)用一般會(huì)選擇大流量的蠕動(dòng)泵,。

蘭格擁有完整的蠕動(dòng)泵產(chǎn)品線,，包括：臺(tái)式蠕動(dòng)泵標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品、固定轉(zhuǎn)速型蠕動(dòng)泵OEM產(chǎn)品,、用戶調(diào)速型蠕動(dòng)泵OEM產(chǎn)品,、用戶驅(qū)動(dòng)型蠕動(dòng)泵OEM產(chǎn)品，滿足客戶的各種需求,。