生物反应器
指以活细胞或酶为生物催化剂进行细胞增殖或生化反应提供适宜环境的设备，它是生物反应过程中的关键设备。生物反应器的结构、操作方式和操作条件的选定对生物化工产品的质量、收率（转化率）和能耗有密切关系。生物反应器的设计、放大是生化反应工程的中心内容，也是生物化学工程的重要组成部分。
分类 从生物反应过程说，发酵过程用的反应器称为发酵罐；酶反应过程用的反应器则称为酶反应器。另一些专为动植物细胞大量培养用的生物反应器，专称为动植物细胞培养装置。
发酵罐 发酵罐若根据其使用对象区分，可有：嫌气发酵罐、好气发酵罐、污水生物处理装置等。其中嫌气发酵罐最为简单，生产中不必导入空气，仅为立式或卧式的筒形容器，可借发酵中产生的二氧化碳搅拌液体。
若以操作方式区分，有分批操作和连续操作两种。前者一般用釜式反应器，后者可用连续搅拌式反应器或管式及塔式反应器。好气发酵罐按其能量输入方式或作用原理区分，可有：
①具有机械搅拌器和空气分布器的发酵罐 这类发酵罐应用最普遍，称为通用式发酵罐。所用的搅拌器一般为使罐内物料产生径向流动的六平叶涡轮搅拌器，它的作用为破碎上升的空气泡和混合罐内的物料。若利用上下都装有蔽板的搅拌叶轮，搅拌时在叶轮中心产生的局部真空,以吸入外界的空气,则称为自吸式机械搅拌发酵罐。
②循环泵发酵罐 用离心浆料泵将料液从罐中引出，通过外循环管返入罐内。在循环管顶端再接上液体喷嘴，使之能吸入外界空气的,称喷射自吸发酵罐。
③鼓泡塔式发酵罐 以压缩空气为动力进行液料搅拌，同时进行通气的气升发酵罐。目前，世界所发展的大型发酵罐是英国卜内门化学工业公司的发酵罐，它以甲醇为原料生产单细胞蛋白的压力循环气升发酵罐,其直径为7m，高为60m，总容量为 2300m□，自上至下有5000～8000个喷嘴进料。目前，还有些发酵产品，如固体曲等，使用专门设计的能调节温、湿度的旋转式固体发酵装置。
中国奶牛・２００６年第４期 ・２７・
动物乳腺生物反应器的原理及研究进展
张忠诚
（中国农业大学动物科技学院，北京１０００９４）
中图分类号：￥８１３．３文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—４２６４（２００６）０４—００２７—０４
１基本概念
１．１转基因动物（ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ ａｎｉｍａ１）
转基因动物是指通过实验的某些方法．
收稿日期：２００５—０９—２０ 建的外源目的基凶导人动物的生殖细胞或早期胚胎
（原核或受精卵），使其稳定地整合到动物基因组中，并
将人为构 能遗传给后代的动物。最早的转基因动物是鸡（ｍｕｎｒｏ，
１９６８），其后是转基因鼠（Ｊａｅｎｉｓｈ １９７４注射法，１９７６病
蛋白（ＲＵＰ）的含量．达到粗蛋白的３２％左右．一般发酵 工业蛋白饲料、高温处理的大豆等含较高的ＲＵＰ。提高
围产前期日粮蛋白质含量可以提高乳蛋白产量和百分 比．降低酮病、胎衣不下的发生率等等。
１－３纤维水平 保证足量的有效纤维是十分重要的．一般建议中
性洗涤纤维（ＮＤＦ）含量要大于３２％。每天可饲喂２－３ｋｇ 优质禾本科干草．以促进瘤胃及其微生物区系功能发
挥．防止真胃移位 １．４预防低血钙的措施 为了预防产后低血钙．以及减少由此引发的一系
列代谢紊乱，如干物质采食量降低、胎衣不下、产乳热、 真胃移位、酮病等，需要调整围产前期奶牛日粮的阴阳 离子平衡（ＤＣＡＢ），使ＤＣＡＢ值在…５０ １５０ｍｅｑ／ｋｇＤＭ 范围内．奶牛尿液ｐＨ值降低到６．０～６．５范围内．即能达
到最佳效果。在添加阴离子盐２ ３ｄ后．就可以对尿液 ｐＨ值进行测定．测定方法是：饲喂后２ ４ｈ采集尿样，
用ｐＨ计或ｐＨ试纸测试 添加阴离子有效激活了钙的代谢．但也增加了钙 的排泄．为了满足奶牛自身维持需要和胎儿生长需要．
一般要求日粮中钙的供应量在１５０ｇ左右 低血镁和低血磷也常常造成围产期奶牛产乳热的
发生．围产期给奶牛饲喂含镁量为０．３５％～０．４％的日粮 可以防止产后血镁浓度的降低．每头奶牛每天饲喂４０～
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动物乳腺生物反应器的原理及进展
摘要：
动物乳腺生物反应器技术是转基因技术的应用，于上世纪80年代提出，其目的是利用动物乳腺产生目的蛋白。利用该技术生产的蛋白具有低成本，高活性，易提取纯化的优点。虽然该技术尚处于发展时期，但具有广阔的应用前景和巨大地商业潜力，是许多公司大力发展的对象。
关键词：动物乳腺生物反应器、原理、进展、优点
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动物乳腺生物反应器（mammary gland reactor）是指利用动物乳腺特异性启动子调控元件指导外源基因在乳腺中特异性表达，并能从转基因动物乳汁中获取重组蛋白的一种生物反应器。1生物反应器(bioreactor) 经历了3 个发展阶段：细菌基因工程、细胞基因工程、转基因动物生物反应器。细菌基因工程产物往往不具备生物活性,必须经过糖基化、羟基化等一系列修饰加工后, 才能成为有效的药物,而细胞基因工程又因为哺乳动物细胞的培养条件要求相当苛刻,成本太高,限制了规模生产。动物生物反应器具有产品质量高,容易提纯的特点，弥补了其它各类基因表达系统的缺陷。它是在转基因技术体系基础上发展起来的。7自从上世纪80年代出现以来，已经取得了许多突破，现己成为生物技术研究的热点。并向商业化阶段转变， 显示了广阔的应用前景。并且利用转基因动物乳腺生物反应器生产饮用奶，以期望获得既能满足蛋白质需要，又能增加抵抗力的品质全面的奶，为人类服务。2
1、动物乳腺生物反应器的原理
乳腺生物反应器的原理是应用重组DNA 技术和转基因技术，将目的基因转移到尚处于原核阶段的动物胚胎中，经胚胎移植得到转基因乳腺表达的个体。1 外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控区，即需要一个引导泌乳期乳蛋白基因表达的序列，这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下，使其在乳腺中表达再通过回收奶获得具有生物活性的目的蛋白。它是一个专门化的分泌腺体，可以生产出具完全生物活性的药用重组蛋白质，其纯化3
－２·
动物乳腺生物反应器
刘静（山东省济宁学院生命科学与工程系２７３１５５）
摘要应用转基因动物乳腺生物反应器能够获得多种药用蛋白质．具有高效、经济、安全等特点。本文就转基因动物乳腺生物反应器的定义、研究发展简史、药用蛋白生产的特点及存在的主要闷题作了简要综述，并对其开发应用前景作了展望。关键词动物乳腺生物反应器药用蛋白转基因动物
动物乳腺生物反应器（ｍ啪抛ａｒｙｄａＩｌｄｂｉｏｐ瞪ｃｔｏｒ）
的研究始于２０世纪９０年代初，是一项利用转基因动
物的乳房代替传统的生物发酵，进行大规模生产可供
治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技
术。动物乳腺反应器是生产外源蛋白质最有效的生物
反应器，也是目前国际上唯一证明可以达到商业化生
产水平的生物反应器。本文就动物乳腺生物反应器的
定义、发展简史、药用蛋白质的生产特点及其存在的主要问题作简要综述。
ｌ什么是动物乳腺生物反应器
动物乳腺生物反应器是指利用动物乳腺特异表达
的乳蛋白基因的调控序列构建表达载体，来制作转基
因动物，指导特定外源基因在乳腺中特异、高效表达，
并能从乳汁中获取重组蛋白的一种生物反应器…。
其原理是应用转基因技术，将目的基因转移到尚处于
原核阶段（或ｌ或２细胞的梦精卵）的动物胚胎中，经
胚胎移植得到转基因乳腺表达的个体。外源基因在乳
腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控
区，即需要一个引导泌乳期乳蛋白基因的表达序列，这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之
下，使其在乳腺中表达，再通过回收乳汁获得具有生物
活性的目的蛋白【２｜。．
２动物乳腺生物反应器的研究发展简史
转基因动物研究始于２０世纪８０年代初期Ｌ２Ｊ。
１９８０年，Ｇｏｒｄｏｎ等…将重组ＤＮＡ用显微注射法导入
小鼠受精卵原核，首次获得了整合有外源基因的小鼠。１９８２年，ＰａｌＩＩｌｉｔｅｒ等Ｌ４ｊ将大鼠生长激素基因显微注射
到小鼠受精卵中，首次获得了体重为正常小鼠２倍以上的“超级小鼠”并提出了从转基因动物中提取药物
