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在當今快速發展的生物科技領域，生物反應器作為一種革命性的生物實驗裝置，正以其獨特的魅力引領著生物發酵新時代發展。與傳統的發酵罐相比，生物反應器不僅在結構設計和原理上有著的差異，更在應用領域展現出了驚人的多樣性和前沿性。讓我們一起探尋生物反應器的奇妙之處。
 
一、生物反應器與發酵罐有何區別？
首先，生物反應器是實施生物催化反應的裝置，其目標是滿足細胞增殖及高效合成目標產物。它可根據需求設計反應器、傳熱設備、控制系統等多個部分，為微生物、動物、植物等多種細胞類型培養提供理想的生長環境，從而實現高效可控的生物反應過程。一般用于生產工程領域。

而傳統的發酵罐則相對簡單，主要用于簡單的微生物菌群的生長和代謝，傳統設計基本以罐體為主，更多用于食品、飲料等領域。因此，生物反應器在生物工程領域的發展中正扮演著不可替代的角色。
 
二、生物反應器的類型
其次，生物反應器根據不同的分類角度，可以分為多種類型。本篇主要分析我們最常提及的生物反應器有機體種類的分類，包括微生物生物反應器、植物細胞生物反應器、動物細胞反應器、以及酶生物反應器。
（一）微生物反應器
微生物反應器是生產中基本主要的設備，其作用就是按照發酵過程的工藝要求，保證和控制各種生化反應條件，如溫度、壓力、供氧量、密封防漏防止染菌等，促進微生物的新陳代謝，使之能在低消耗下獲得較高的產量。
主要用于菌種批量生產、微生物轉基因工程等微生物實驗小試培養或規模化生產培養，微生物反應器多適用于生物發酵工程，所以也習慣性地稱為發酵罐。
 

 

 
（二）動物細胞生物反應器
動物細胞無細胞壁，所以非常脆弱，它對剪切作用十分敏感且對體外的培養環境要求較嚴格。傳統的微生物反應器不能用于動物細胞大規模培養,而具備低剪切效應、較好的傳遞效果和力學性質是動物細胞設計和改進必須遵循的原則，通常可用螺旋槳攪拌器取代圓盤渦輪式攪拌器,以減少液體攪動時的剪切力。
動物細胞大規模培養技術及其生物反應器工程可廣泛應用于抗體、基因重組蛋白質藥物、病毒疫苗等生物技術產品的研究開發和工業化生產，如人工肝生物反應器。
 
（三）植物細胞生物反應器
植物細胞對營養要求比動物細胞簡單，且由于植物細胞有細胞膜,所以能像微生物一樣在液體中進行懸浮培養,但對流體的剪切力的耐受性比微生物要低。植物細胞培養反應器一開始多采用微生物反應器,但由于植物細胞與微生物細胞形態結構還是有所差異。還是比較適合用直徑較大的羅氏攪拌器;大角度槳形板攪拌器;平葉形攪拌器(加擋板); 螺旋槳式攪拌器等。

 

植物生物反應器有兩個研究方向：一是利用植物生產大量的蛋白質抗原，經分離提純再制成疫苗;二是不需要分離提純，將植物或其某部分作為可直接口服的疫苗。植物反應器生產的重組抗體既有小分子肽片段，也有結構復雜的多聚體蛋白質。在全面提升農業綜合生產力上發揮著重要的作用。
 
（四）酶生物反應器
酶反應器指是游離酶和固定化酶在體外反應時所需的反應設備。特點是在低溫、低壓的條件下發揮作用，反應時消耗能和產能都比較少，它不同于發酵反應器，因為它不表現自催化方式，即細胞的連續再生。
酶反應器用于酶催化反應，如酶工程研究、酶催化合成等。有常用于飲料和食品加工工業的攪拌罐型反應器，使用廣泛的固定化酶反應器的固定床型反應器，適合于生化反應的膜式反應器等。每種類型的反應器各有優缺點，應根據不同需要進行選擇。

 

生物反應器在生物科技領域的重要作用不容置喙，未來，讓我們攜手邁向生物反應器的全新時代，釋放科技魅力，引領未來生物發酵新時代！

*本文部分圖源于網絡