实验室玻璃发酵罐 微生物发酵罐

1.改良乳汁品质;
2.生产药用蛋白。
3.外源基因在动物体内的位点整合问题;
4.乳蛋白基因表达组织特异性问题;
5.目的蛋白的翻译后修饰问题;
6.表达产物的分离和纯化问题;
7.的技术与方法问题;
8.道德问题。
膀胱生物反应器
膀胱反应器有着和乳腺反应器一样的优点：收集产物蛋白比较容易，不必对动物造成伤害。此外，该系统可从动物一出生就收集产物，不论动物的性别和是否正处于生殖期。膀胱生物反应器**显著的优势在于从尿中提取蛋白质比在乳汁中提取简便、高效。
膀胱生物反应器多用Uroplakin启动子启动人生长激素(hGH)的表达，产生 hGH特异性的高丰度RNA，这些RNA与蛋白分泌量高度相关。Uroplakin基因在多种哺乳动物体内有很高的保守性，如鼠、兔、牛、羊和人等。
生长激素 Kerr等[12]将pUPII-LacI用质粒的Kpn i进行消化，用T4DNA多聚酶切去3'端，然后用BamHI消化，分离出3.6kb的5'端小鼠UPII基因片段，此片段含有膀胱反应器特异性表达所需的大部分序列。将此片段与位于无启动子的pOGH质粒纯化SaI和BamHI位点间的hGH结构基因的5'端连接，得到pUPII-hGH质粒，能表达该质粒的组织分布有限。将得到的pUPII- hGH质粒用HindIII和EcoRI消化，得出一段5.7kb的UPII-hGH融合基因可用于显微注射，在膀胱上皮细胞中合成hGH，收集动物尿液，从中提取重组蛋白。但在这一途径中动物会因hGH的作用逐渐肥胖，并导致雌性动物不育症。乳腺生物反应器也能表达hGH。用同源重组方法将hGH基因导入210kb的人α-乳球蛋白位置依赖性YAC载体，将重组的YAC dNA显微注入大鼠胚胎，大鼠的乳汁中含有高水平的hGH，含量可达0.25～8.9mg/ml[13]。
翻译与修饰
动物分泌的蛋白，特别是糖链成分的结构与人体蛋白有差异。因此研究分泌蛋白的修饰就显得很重要。在乳腺生物反应器中，蛋白质翻译前修饰的主要方式是在多个位点对乳腺中的蛋白前体进行信号肽剪切和对糖链进行修饰。例如，从山羊乳液中得到的长效组织型纤溶酶原*剂与人体内和相比较，含有少量的异种(外源)低聚糖，同时，唾液酸、N-乙酰葡萄糖胺和半乳糖含量明显减少，关且出现缺少蛋白质C127的N-乙酰半乳糖胺。此外，从猪乳液中得到的C蛋白中是没有的;从羊乳液中得到的重组α1-抗胰蛋白酶多聚肽也反映了唾液酸酸化程度的差异;在山羊乳腺中观察到了重组抗凝血酶Ⅲ上低聚甘露糖与特异天冬酰胺的位点特异性聚合等等。研究小鼠乳液中的重组γ-干扰素可对翻译前修饰有更好的理解，γ-干扰素有大量的位点特异性变化，在N端连接位点进行复杂的唾液酸酸化和连接核心岩藻多聚糖，其次是低聚甘露糖。与从小鼠细胞中取得的蛋白质相比，分泌的重组蛋白没有GalNAc、NeuGC和Gal∞l 、3Gal-βl、 4GlcNAc残基。这些蛋白特异性的糖基化类型可与细胞上的受体结合并*病人体内的重组蛋白，因此可能会影响，**终的结果尚有待验证。
同源组织表达蛋白质的优点是可对表达产物进行调控并校正珠蛋白链的翻译过程，避免无效的翻译前修饰，使产物蛋白尽可能与人体**蛋白相似，降低人体内的排斥反应，提高药物蛋白。目前，蛋白分离技术飞速发展，大大提高了蛋白质分离的可行性和分离效率。*二种技术路线中目前以乳腺生物反应器较为多见，因为乳汁易得到，且乳汁中的特异蛋白含量较大，对蛋白水解酶的降解作用也比较稳定。乳汁是一种混合物，含3%～6%的总蛋白，3%～5%的脂类，对蛋白提纯技术要求比较高。另一方面，药用蛋白是在动物乳腺中产生。因此只有含型人雌性动物在泌乳期才能生产药用蛋白，可用的动物数目有限，且生产期较短。膀胱生物反应器的优点在于含有型的两性动物都可用，产后收集时间长，提取产物蛋白浓度双乳液中的含量低得多，尽管收集的尿液多且时间长，生产单位数量的药用蛋白在乳腺和膀胱生物反应器中的成本是差不多的
问题与展望
在动物生物反应器的应用中，有些问题尚待解决。比如，由于动物的基因是镶嵌整合型的，因此它的下一代并不都型。但是在绵羊，猪和山羊中观察到只要型从起始个体传给了下一代，这种型就可以稳定地遗传好几代。而其他一些因素，如外源基因的整合率低，胚胎移植的受孕率低等都使有效的动物大大减少。同时，由于对调控表达水平的程序，指导进行准确的组织特异性和发育调控表达的程序，以及调控和编码内含子序列间可能的相互作用的认识尚不充分[14]，容易引起异位点表达;由于现在的技术还不能控制整合的位点，因此存在对内源基因进行插入诱变的可能性，型的表达会受整合的不同位点的影响。这些因素使得在家畜长成前，要用小鼠对新基因构型进行常规试验。
动物生产的药用蛋白可用于预防和**疾病，其转运系统及口服用药引起的耐受性等问题都在作进一步研究。以家畜生产珍贵的药用蛋白具有重大的经济价值和社会效益，这项生物技术**终将会得到广泛应用。

生物发酵罐是用于将乳制品和酒类进行发酵处理的一种罐子，也是用于培养微生物或细胞的封闭容器或生物反应装置。生物发酵罐采用了无菌系统，防止产品被空气中微生物的污染，保证产品的保质期和味道的**。生物发酵罐体内安装了无菌呼吸气孔或者无菌正压发酵系统，让您存放的产品在罐子中呼吸、发酵。罐体上设有米洛板或迷宫式夹套，可通入加热或冷却介质来进行循环加热或冷却。
生物发酵罐广泛应用于乳制品、饮料生物工程、制药、精线化工等行业，乳制品和酒类进行发酵处理罐体与上下填充头(或雏形)均采用旋压R角加工，罐内壁经镜面抛光处理，无卫生死角，罐体设有夹层、保温层、可加热、冷却、保温。而全封闭设计确保物料始终处一无污染的状态下混合、发酵，设备配备空气呼吸孔，CIP清洗喷头，人孔等装置。
生物发酵罐具有哪些优点和缺点？
主要优点：
1、生物发酵罐结构简单，基本原理也不复杂，与带搅拌桨的浆式反应器相比能耗较低;
2、依靠气体产生定向循环，而非离心泵类机械设备，流动形式确定，液体循环强烈，内部无运动部件，具有较小的剪切应力，能量耗散很均匀，对剪切力敏感物料具有特别重要的意义;
3、生物发酵罐与传统发酵罐相比，其可操作量的气体和液体流速范围大得多;
4、生物发酵罐供气效率高，升气管中通气可大于鼓泡反应器进气量，有利于好氧类反应;
5、流化效果，可以是固体颗粒，甚至较重的颗粒完全保持悬浮状态。
主要缺点：
1、生物发酵罐需要非常大的空气吞吐量；
2、相间混和接触较差；
3、当循环的**体和操作条件发生变化时，底物、营养物和氧的量不能保持一致；
4、混和与通气是耦合问题，很难在不改变通气的条件下改善混和状况。

生物反应器，是指利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接种至液相或固相的反应系统。目前研究得**多的两种反应器是“升降机型反应器”和“土壤泥浆反应器”。升降机型反应器是通过水相的流动来提供适当的营养、碳源和氧气，从而达到降解土壤中污染物质的目的。与固相系统相比，生物反应器能够在更短的时间内将污染物进行有效降解。该生物反应器技术已经应用于**污染土壤的生物修复中

发酵罐广泛应用于饮料、化工、食品、乳品、佐料、酿酒、制药等行业，起发酵作用。发酵罐的组成部件包括：罐体主要用来培养发酵各种菌体，密封性要好（防止菌体被污染），罐体当中有搅拌浆，用于发酵过程当中不停的搅拌；底部有通气的Sparger，用来通入菌体生长所需要的空气或氧气 ，罐体的**盘上有控制传感器，常用的有pH电极和DO电极，用来监测发酵过程中发酵液pH和DO的变化；控制器用来显示和控制发酵条件。根据发酵罐的设备分为机械搅拌通风发酵罐和非机械搅拌通风发酵罐；根据微生物的生长代谢需要分为好气型发酵罐和厌气型发酵灌。