산업 발효 및 바이오프로세싱

산업 발효 및 바이오프로세싱은 공학적으로 설계된 생물반응기에서 미생물 배양을 확대하여 저렴한 원료로부터 광범위한 제품을 생산하는 과정입니다.

Definition

산업 발효 및 바이오프로세싱은 제품을 생산하기 위한 미생물 또는 그 구성 요소의 통제된 대규모 배양과 해당 제품이 만들어지고 회수되는 공정을 공학적으로 설계하는 것을 의미합니다.

Scope

이 주제는 생물반응기의 설계 및 작동; 1차 대사산물과 2차 대사산물의 구별; 회분식, 유가식, 연속식 공정; 균주 선택 및 개량; 통기, 온도, pH와 같은 조건 제어; 그리고 제품의 하류 회수 및 정제를 다룹니다. 이는 미생물 배양을 생리학적 원리에 기반을 둔 공학 분야로 취급합니다.

Core questions

• 미생물은 산업 규모에서 어떻게 배양됩니까?
• 1차 대사산물 생산과 2차 대사산물 생산을 구별하는 것은 무엇입니까?
• 수율을 극대화하기 위해 생물반응기 조건은 어떻게 제어됩니까?
• 발효액에서 제품은 어떻게 회수됩니까?

Key concepts

• 생물반응기 설계 및 작동
• 1차 대사산물 대 2차 대사산물
• 회분식, 유가식, 연속식 발효
• 균주 선택 및 개량
• 하류 공정

Mechanisms

생물반응기에서는 영양분 공급, 산소, 온도, pH와 같은 조건이 성장 및 제품 형성에 유리하도록 제어됩니다. 1차 대사산물은 활발한 성장 중에 축적되는 반면, 많은 항생제와 같은 2차 대사산물은 일반적으로 성장이 둔화된 후에 생산됩니다. 기질의 유가식 첨가를 포함한 공정 전략은 수율을 최적화하며, 하류 공정은 배양액으로부터 제품을 분리하고 정제합니다.

Clinical relevance

산업 발효는 항생제, 효소, 유기산, 아미노산, 비타민 및 재조합 단백질을 대규모로 생산하며, 바이오프로세싱의 원리는 많은 의약품, 식품 및 산업 화학 물질 제조의 기반이 됩니다.

History

대규모 미생물 공정은 20세기 전통적인 발효 기술에서 과학 기반 산업으로 발전했으며, 산업용 아세톤-부탄올 발효와 페니실린 생산의 전시 대규모화와 같은 이정표는 현대 바이오프로세싱의 방법을 확립했습니다.

Key figures

• Louis Pasteur
• Chaim Weizmann

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

2차 대사산물이란 무엇입니까?

2차 대사산물은 성장에 필수적이지 않으며 일반적으로 활발한 성장이 둔화된 후에 생성되는 미생물 제품입니다. 많은 항생제가 2차 대사산물이며, 이 때문에 발효 시 항생제 생산은 종종 배양 후기 단계에서 최고조에 달합니다.