生物技術的心臟——發酵罐與生物反應器
時間：2024.06.24
在現代工業生產中，發酵罐和生物反應器這兩種設備想必大家都不陌生。但這兩者間究竟有何區別與聯系呢？它們又是如何在歷史的長河中演變，來適應不斷進步的生物技術需求的呢？
一、發酵罐的定義與作用
發酵罐，顧名思義，是用于發酵過程的容器。它不僅是生物反應器的一種，更是實現生物轉化過程的核心設備。發酵罐可以根據其操作方式、結構和功能被分為多種類型，如連續式、間歇式、攪拌式等。在工業生產中，發酵罐通過控制溫度、pH值、氧氣供應等條件，為微生物提供理想的生長環境，從而促進目標產物的高效生產。
二、發酵罐的歷史發展
人們其實很早發現了發酵現象，但真正深入了解卻是經歷了幾百年的歷史。我們在之前的文章中也提到微生物發酵歷史可以追溯到遠古，但現代發酵罐的發展始于20世紀初。和過去簡單發酵來實現獲取食物的目的不同，現代的發酵已被賦予了不同的意義。
早期的發酵罐多為簡單的陶瓷質地容器；19世紀末20世紀初，發酵罐初見雛形，開始采用金屬材質（鋼制發酵罐），并且有了簡單的溫度控制器；20世紀四十至六十年代，機械攪拌通風、無菌培養等技術逐漸完善，不僅出現了可以測定pH和DO的電極，計算機還可控制過程，為發酵的精確控制提供了助力；20世紀八十年代至今，現代工業技術和生物科學技術的快速發展，讓發酵罐的外型、材質和自動化水平都有了迅猛發展，智能化算法優化控制發酵過程，提高產率。霍爾斯Cla210實驗室經典發酵罐就是在La210的基礎上進行了升級迭代，實現了智能自動化。
總而言之，發酵罐從最初的陶瓷材質，發展到不銹鋼、玻璃等耐腐蝕材料的使用，再到現代的計算機控制系統，發酵罐的演變見證了工業生物技術的發展。
三、生物反應器的定義與類別
生物反應器是一種用于生物過程的設備，它包括了發酵罐，但不限于此。生物反應器可以按照其用途和操作方式進行分類，如用于細胞培養、酶反應、組織工程等。在生物反應器系列文中，我們也對這些類別進行了更詳細的探討。
四、生物反應器的歷史發展與現代應用
生物反應器的發展與發酵罐緊密相連，但其應用范圍更為廣泛。早期的設備主要為厭氧微生物發酵培養，到了二十世紀四十年代后，逐步建立了通氣攪拌液體深層發酵。1962年，Capstick等人取得了突破性進展，成功地馴化了BHK21細胞，實現了懸浮培養，為獸醫疫苗的大規模生產鋪平了道路。1967年，VanWezel又開發了微載體并實現在生物反應器中大規模培養貼壁細胞。
進入20世紀80年代，CHO細胞的懸浮培養技術得到了進一步的發展和應用，治療性抗體生產技術的飛速進步，推動了生物反應器在生物制藥領域的應用，并在90年代末達到了萬升級工業規模。這一時期，補料分批培養技術、灌注培養技術以及基因工程技術的成熟，極大地推動了生物反應器技術的發展，使其成為一個多功能平臺，能夠用于生產病毒載體、活病毒以及基于病毒的疫苗等多種生物制品。
從最初的簡單發酵過程，到現在的基因工程、細胞工程等現代生物技術領域，生物反應器已經成為不可或缺的工具。隨著生物技術的不斷進步，生物反應器的設計和功能也在不斷優化，以滿足更高效率和更精確控制的需求。
從最初的簡單發酵過程，到現在的基因工程、細胞工程等現代生物技術領域，生物反應器已經成為不可或缺的工具。隨著生物技術的不斷進步，生物反應器的設計和功能也在不斷優化，以滿足更高效率和更精確控制的需求。
發酵罐和生物反應器作為工業生物技術的核心，它們的發展不僅反映了科技進步的步伐，也預示著未來生物產業的無限可能。隨著對生物過程更深入的理解，我們可以期待這些設備在未來將發揮更大的作用。