第一篇：IC反应器调试

IC反应器调试

IC的启动过程主要分为三个阶段进行：污泥驯化期、提高负荷期和满负荷运行期。本系统采用两种污泥的接种方式，一个反应器采用我公司专门培养的颗泥污泥100吨作为接种污泥，另一个采用普通的厌氧污泥150吨作为接种污泥。IC接种颗泥污泥和普通厌氧污泥之后，先用稀释的处理废水（废水的浓度控制在1000 mg／L左右）浸泡接种污泥2-3d（污泥的激发阶段），使污泥基本适应该废水水质，然后向反应器中进废水，正式启动IC反应系统。为了保证调试过程的正常运行，进水温度控制在35℃左右，pH控制在7-8之间，进水COD控制在2000mg／L以内，水量控制在600 m3／d。在污泥驯化期初期采用低浓度脉冲单个进水方式，以增加反应器内部反应液的混合程度，进水量和进水流速用电动阀和流量计控制。进水同时开启回流循环系统，回流比为200%（此回流系统在负荷达到设计值后就不需再开启），以保证调试初期反应器内的上升流速。保持进水浓度基本不变，在 COD的去除率达到70%以上时，稳定3-4d后再按20%-30%增加水量（此时负荷也控制在2000mg／L以内），直达到设计水量值，使污泥得到驯化（污泥的强化阶段）。在水量达到设计值后待COD去除率达到70%以上且产气情况良好时，稳定运行7-8d，再按照将进水有机负荷提高20%的计划逐步提高有机负荷，主要注意的是每次负荷提高后，一定要在COD达到70%以上并且稳定7d左右才能再次增加负荷。（MLSS控制在 15-18g/l，VFA控制在100-300mg/l，最高不超过500 mg/l，方可增加负荷）。在反应器启动过程中，每天测定反应器的COD去除率、出水VFA、pH等指标。整个调试过程大约需要120d。调试过程中，需投加生物营养物质，具体量根据实际情况来确定。注：在整个启动过程中，一定要逐渐增加有机负荷，避免反应器内部有机负荷有较大波动，增加有机负荷后应该控制出水COD、VFA去除率达到要求水平，并在产气情况良好的情况下稳定运行一定时间再进行下一负荷运行。调试过程中，有部分污泥被淘汰掉，导致反应器中污泥总量的减少，这时一定要注意保持有机负荷的稳定，尤其要检测出水中碱度的情况，避免反应器中出现酸化现象，影响系统的处理效果。名词解释：

1、进水COD容积负荷

表示单位反应器容积（m3），在单位时间内（1天），能够接受，并将其降解到预定程度的有机污染物量（COD），单位kgCOD/(m3·d)。容积负荷=)(mkgCODdm333m反应器有效体积）

浓度（反应器进水）反应器进水流量（2、进水COD污泥负荷 进水COD污泥负荷=混合液悬浮固体浓度 容积负荷 进水COD

3、挥发性脂肪酸VFA 挥发性脂肪酸包括：乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、异戊酸等,它们的共同特点是具有较强的挥发性,生物学上一般称之为挥发性脂肪酸，是水解酸化细菌发酵有机物的产物。

4、总碱度TA 表示废水中所有能与强酸发生中和反应的物质总量，是中和酸能力的一个指标,单位mgCaCO3/L。

5、碳酸氢盐碱度BA 碳酸氢盐碱度(BA)= 总碱度(TA)－0.83×0.85×挥发性脂肪酸(VFA)反应器中的碳酸氢盐碱度是反应器自动控制pH能力的量度，也是反应器对所产挥发性脂肪酸VFA缓冲能力的量度。

VFA/BA<0.4时，反应器具有足够的缓冲能力，VFA的增加不致引起反应器内pH很大的波动。VFA/BA=0.4~0.8时，反应器的缓冲能力有限。VFA/BA>0.8时, 反应器的缓冲能力很小，需要补充碱度。

6、混合液悬浮固体浓度MLSS 又称混合液污泥浓度，它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活件污泥固体物的总重量，单位mg/L。

活性污泥是由下列四部分物质所组成：A具有代谢功能活性的微生物群体；B微生物(主要是细菌)内源代谢、自身氧化的残留物；C由原污水挟人的难为细菌降解的惰性有机物；D由污水挟人的无机物质。

7、混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS 本项指标所表示的是混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度，单位mg/L。以MLVSS/MLSS的比值可以表示活性污泥的活性程度，一般该比值越大表明活性污泥活性越好。

IC运行参数记录表

说明：a、容积负荷是根据现场测得的进水COD浓度，进水流量计算而得。b、除VFA、碱度、MLSS以外的参数每天需要记录，VFA、碱度隔一天取样测定，送样时VFA和碱度为同一水样。MLSS每周测定一次。c、根据测得的VFA和碱度计算出碳酸氢盐碱度（BA），进而计算出的比值，如果VFA/BA>0.4则需要补充碳酸氢钠。

第二篇：EGSB反应器调试

EGSB反应器调试

整个工程的关键在于厌氧系统，因此厌氧启动在整个调试过程中尤为重要，厌氧启动程序如下。

（1）接种污泥。接种污泥为某市污水处理厂经消化后的污泥。污泥的接种量为200t，污泥含水率为75.8%，VSS/TSS 为0.54，即反应器内污泥量为10.9g VSS/L。

（2）污泥的稳定化。将污泥投入调节池和初沉池，加入清水使污泥完全沉入水中静置1 天或几天，水温控制在25℃ 以上，PH 控制在6.5～8，当污泥不上浮时，用潜污泵将污泥从反应器的上部泵入EGSB 反应器中。

（3）污泥的驯化。当稳定化的污泥泵入EGSB反应器后，开始进废水，反应器的启动容积负荷为0.2 Kg COD/(m3·d)，PH 6.8 ～7.8，间歇进水，每3h进一次，同时开启回流泵（回流量：进水量=4：1），厌氧池内温度控制在25℃以上，温度变化不要超过3℃/d。运行2周。待出水COD去除率达到80% 时，开始进入提高负荷阶段。（4）逐步提高负荷阶段。进水由PLC 自动控制，进水的模型为：在水质变化不大的情况下，设定进水的周期Τ 为3 h，每天8 次间歇进水，开始启动进水时间t0= OLR0 Τ/10，第一次进水时间为t1=（1+0.01κ）t0 ,第二次进水时间为t2=（1+0.01κ）t1，依此类推，则第n次进水的时间为tn=（1+0.01κ）nt0，式中κ 为步长，（正常情况下为0.5），OLR0 为初始启动容积负荷，取0.2 Kg COD/(m3·d)，10 为设计容积负荷。当tn = Τ 时，则为连续进水，即满负荷运行。因VFA 在反应器中的积累将导致整个系统的酸化，使产甲烷菌受到抑制，所以在提高负荷时，主要监测出水中的VFA 变化情况来评价反应器运行的正常与否，当VFA 小于5 m mol/L时，反应器的运行状态最好，当VFA 小于5～10 m mol/L时，应注意提高负荷的幅度不要太大，应小于25%，当VFA大于10 m mol/L，且，PH 大于6.4时，则停止提高负荷，待VFA小于10 m mol/L时再逐步提高负荷。当出水VFA大于10 m mol/L时，且出水PH小于6.4时，应停止进水，开启回流泵，待VFA 和PH正常后再进水，进水负荷为上一次负荷的75%。

（5）主要控制措施。通过小试，中试及生产调试，得出以下主要控制条件：①PH和VFA的控制：调试过程中发现，进水的PH并不是一个必要的控制条件，因为在进水中采用了回流，只要控制好进水量和回流量，进入EGSB反应器的混合水PH一般能满足产甲烷菌的生长条件，由于废水的PH较低，一般在3.5左右，如果进水PH控制在6.5以上，用碱来调节，消耗碱量大，一般企业难以承受。但应注意，如果废水中的酸度是由无机酸引起的，则要考虑加碱调节，因为产甲烷菌不能以无机酸作代谢底物。出水的PH和VFA是监测整个厌氧消化过程正常与否的关键指标，出水的VFA在10 m mol/L以下则为正常，超出这个值，厌氧反应器内很容易发生VFA的积累，PH自然就会降低，系统发生酸化，产甲烷菌会受到抑制，这时用停止进负荷的办法比用加碱来提高PH更经济，②温度的控制：反应器温度应保持一定的稳定性，温度变化控制在3℃/d，由于工程项目位于海南，气温即使在冬天也较高，水温一般在25℃左右，特别适合厌氧消化。③进水SS的控制：进水SS控制在1000 mg/L以下。④投配负荷的控制：通过逐步提高进水量来达到提高有机负荷。

第三篇：IC厌氧反应器调试及颗粒污泥的培养

江西吉安市新琪安科技有限公司

EGSB厌氧污泥床反应器调试方案

南京工业大学 2013.4.13

EGSB调试及厌氧颗粒污泥的驯化

一、调试计划

1、颗粒污泥菌种

经研究决定EGSB颗粒污泥菌种选用山东金禾柠檬酸集团污水站的颗粒污泥，经现场考察，颗粒污泥的性状非常好。其粒度分布较均匀，大小在2-3mm,表面光滑，呈现灰黑色；颗粒的密度较大，沉降性能非常好，几乎几秒钟的时间，颗粒就与水分离，且水色清澈，没有浑浊现象。产气量大，静置几分钟时间，容器内就产生大量的气泡升浮到液面，需要不时地打开容器的瓶盖排气。见图示。

2、颗粒污泥的运输

由于调试时间紧，近日气温高，决定选用30吨槽罐车由高速公路运输。

由于颗粒污泥价格较高，考虑柠檬酸废水与三氯蔗糖废水在水质性质上存在一定的差异，需要积累和掌握三氯蔗糖废水颗粒污泥驯化的经验和要求，以减少调试的风险，保证调试时间。

基于上述的考虑，调试分两阶段进行。第一阶段先调试西北面的EGSB反应器，待调试成功进入第二阶段调试余下的反应器。

根据调试经验和试验结果，利用颗粒污泥进行驯化，所需颗粒污泥量要求大于12kg/m3,据此计算，第一阶段一个罐体所需干污泥量大于9600kg,按污泥的含水率为90%～93%计算，则湿污泥量为96t～120t。按100t采购，三辆槽罐车运输。

3、颗粒污泥的验收

运输车到现场后，应进行验收含水率、颗粒形态和污泥量检验验收：（1）含水率检测 现场准备一只100ml或1000ml玻璃量筒，运输车到现场后，取泥量至量筒的刻度，经5～10分钟的静置沉淀，泥水界面大于8ml或80ml,即含水率满足要求；

（2）颗粒形态观察 观察沉淀筒中的颗粒污泥的形态。如颗粒的大小约2～3mm，形状呈球形或橄榄状，颜色呈灰黑色，即形态满足要求；

（3）污泥量估算 根据槽罐车的形状，量测污泥的液位深度。通常液位超过罐顶，在罐顶人孔颈位附近。否则，量不够。

4、颗粒污泥的装填

（1）排空EGSB反应罐内污水，以免现存废水对接种颗粒污泥产生毒害作用；（2）直接装填，减少中间环节 从槽罐车到反应器宜直接装填，尽可能减少中间环节，以免打碎颗粒污泥；

（3）应采用螺杆泵增压提升 颗粒污泥输送提升应采用螺杆泵，以免导致颗粒污泥破碎解体；

（4）管道输送流速应小于1.0m/s，以免打碎污泥；

（5）适当加热 在输送污泥罐上设置间接加热装置，使污泥温度保持在35℃。

5、污泥驯化

(1）驯化时间：约20天

（2）污泥负荷：分三阶段增加负荷，第一阶段：0.05～1.5kgCOD/kgMLSS.d；第二阶段：1.6～3.0kgCOD/kgMLSS.d；第三阶段：3.1～5.0kgCOD/kgMLSS.d；

(3)原水：第一阶段：生化系统出水；第二阶段：生化系统出水和预处理系统出水各一半水量；第三阶段：预处理系统出水；

(4)进水量：50m3/h；进水频率：1次/h；(5)进水管上设置流量计，以准确计量流量；(6)进水水质浓度：2000mg/L～8000mg/L；

(7)进水温度控制：原水温度通过加热器控制在37℃。

二、调试驯化必须注意以下几点 1营养元素和微量元素

在当废水中N、P等营养元素不足时，不易于形成颗粒，对于已经形成的颗粒污泥会发生细胞自溶，导致颗粒破碎，因此要适当加以补充。

（1）N源不足时，可添加氮肥、含氮量高的粪便、氨基酸渣及剩余活性污泥等；

（2）P源不足时，可适当投加磷肥。铁、镍、钴和锰等微量元素是产甲烷辅酶重要的组成部分，适量补充可以增加所有种群单位质量微生物中活细胞的浓度以及它们的酶活性。2选择压

通常将水力负荷率和产气负荷率两者作用的总和称为系统的选择压。选择压对污泥床产生沿水流方向的搅拌作用和水力筛选作用，是EGSB等一系列无载体厌氧反应器形成颗粒污泥的必要条件。

高选择压条件下，水力筛选作用能将微小的颗粒污泥与絮体污泥分开，污泥床底聚集比较大的颗粒污泥，而比重较小的絮体污泥则进入悬浮层区，或被淘汰出反应器。定向搅拌作用产生的剪切力使颗粒产生不规则的旋转运动，有利于丝状微生物的相互缠绕，为颗粒的形成创造一个外部条件。

低选择压条件下，主要是分散微生物的生长，这将产生膨胀型污泥。当这些微生物不附着在固体支撑颗粒上生长时，形成沉降性能很差的松散丝状缠绕结构。液体上升流速在2.5～3.0m/d之间内，最有利于EGSB反应器内污泥的颗粒化。

3有机负荷率和污泥负荷率

可降解的有机物为微生物提供充足的碳源和能源，是微生物增长的物质基础。在微生物关键性的形成阶段，应尽量避免进水的有机负荷率剧烈变化。

实验研究表明，由絮状污泥作为种泥的初次启动时，有机负荷率在0.05～0.4 kgCOD/(kgVSS.d)时，有利于颗粒污泥的形成。4 碱度

碱度对污泥颗粒化的影响表现在两方面：一是对颗粒化进程的影响；二是对颗粒污泥活性的影响。后者主要表现在通过调节pH值(即通过碱度的缓冲作用使pH值变化较小)使得产甲烷菌呈不同的生长活性，前者主要表现在对污泥颗粒分布及颗粒化速度的影响。在一定的碱度范围内，进水碱度高的反应器污泥颗粒化速度快，但颗粒污泥的产甲烷活性低；进水碱度低的反应器其污泥颗粒化速度慢，但颗粒污泥的产甲烷活性高。因此，在污泥颗粒化过程中进水碱度可以适当

偏高(但不能使反应器体系的pH>8.2，这主要是因为此时产甲烷菌会受到严重抑制)以加速污泥的颗粒化，使反应器快速启动；而在颗粒化过程基本结束时，进水碱度应适当偏低以提高颗粒污泥的产甲烷活性。5接种污泥

颗粒污泥形成的快慢很大程度上决定于接种污泥的数量和性质。

根据Lettinga的经验，中温型EGSB反应器的污泥接种量需稠密型污泥12～15kgVSS/m3或稀薄型污泥6 kgVSS/m。高温型EGSB反应器最佳接种量在6～15kgVSS/m3。过低的接种污泥量会造成初始的污泥负荷过高，污泥量的迅速增长会使反应器内各种群数量不平衡，降低运行的稳定性，一旦控制不当便会造成反应器的酸化。较多的接种菌液可大大缩短启动所需的时间，但过多的接种污泥量没有必要。6温度

温度对于EGSB的启动与保持系统的稳定性具有重要的影响。EGSB反应器在常温(25℃)，中温(33℃～41℃)和高温(55℃)下均能顺利启动，并形成颗粒污泥。但绝大多数EGSB启动过程的研究都是在中温条件下进行的，也有少数低温启动的报道。另外，不同种群产甲烷菌对生长的温度范围，均有严格要求。因此，需要对厌氧反应的介质保持恒温。不论何种原因导致反应温度的短期突变，对厌氧发酵过程均有明显的影响。

三、加速污泥颗粒化的方法 投加无机絮凝剂或高聚物

投加无机絮凝剂或高聚物为了保证反应器内的最佳生长条件，必要时可改变废水的成分，其方法是向进水中投加养分、维生素和促进剂等。投加细微颗粒物

向反应器中投加适量的细微颗粒物如粘土、陶粒、颗粒活性炭等惰性物质，利用颗粒物的表面性质，加快细菌在其表面的富积，使之形成颗粒污泥的核心载体，有利于缩短颗粒污泥的出现时间。但投加过量的颗粒会在水力冲刷和沼气搅拌下相互撞击、摩擦,造成强烈的剪切作用，阻碍初成体的聚集和粘结，对于颗粒污泥的成长有害无益。投加金属离子

适量惰性物如Ca2+、Mg2+和CO32-、SO42-等离子的存在，能够促进颗粒污泥初成体的聚集和粘结。多位研究者研究了颗粒化中惰性颗粒的作用。

四、厌氧颗粒污泥的形成

厌氧颗粒污泥是由产甲烷菌，产乙酸菌和水解发酵菌等构成的自凝聚体。其良好的沉淀性能和产甲烷活性是升流式厌氧污泥床反应器成功的关键，颗粒污泥的化学组成和微生物相对其结构和维持起着重要作用，颗粒化过程是一个多阶段过程，取决于废水组成，操作条件等因素。综述了近年来厌氧颗粒污泥及其形成机理的研究进展内容包括厌氧颗粒污泥的基本特性和微生物相，厌氧颗粒污泥结构及其颗粒化过程。

1、厌氧颗粒污泥的培养

启动与污泥活性提高阶段：反应器的有机负荷一般控制在2.0 kgCOD／m3·d以下，运行时间约需l～l.5个月。值得注意的是：

① 最初污泥负荷应低于0.1～0.2 kgCOD／kgTS.d；

② 在废水中的各种挥发性脂肪酸没有充分分解之前，不要增加反应器的负荷；

③ 应将反应器内的环境条件控制在有利于厌氧微生物（主要是产甲烷细菌）繁殖的范围。

④ 投产时，使反应器有效截留重质污泥并允许多余（稳定性差的）污泥流出反应器。

颗粒污泥形成阶段：有机负荷一般控制在2.0～5.0 kgCOD/m3.d。污泥在重质污泥颗粒的表面富集、絮凝并生长繁殖，最终形成粒径为1～5mm的颗粒污泥。此阶段也需l～1.5个月。

污泥床形成阶段：反应器的有机负荷大于5 kgCOD／m3.d。反应器内的污泥浓度逐步增大，颗粒污泥床的高度也相应增高。颗粒污泥床的形成约需3～4个月。

2、颗粒污泥的类型

杆菌颗粒污泥”，粒径约l～3mm。

松散球形颗粒污泥。主要由松散互卷的丝菌组成，丝菌附着在惰性粒子表面，也称为“丝菌颗粒污泥”，粒径约l～5mm；

紧密球状颗粒污泥。主要由甲烷八叠球菌组成，粒径较小，一般为 0.1～0.5mm

3、颗粒污泥的性质

颗粒污泥一般呈球形或椭球形，其颜色呈灰黑或褐黑色，肉眼可观察到颗粒的表面包裹着灰白色的生物膜。颗粒污泥的比重一般为1.01～1.05，粒径为0.5～3mm（最大可达5 mm，污泥指数（SVI）为10～20 mL/gSS（与颗粒的大小有关），沉降速度多在5～10 mm/s。成熟颗粒污泥的VSS/SS值为 70～80％。颗粒污泥含有碳酸钙等无机盐晶体以及纤维、砂粒等，还含有多种金属离子。颗粒污泥中的碳、氢、氮的含量分别为40～50％、7%和10％左右。

第四篇：植物反应器研究进展

植物反应器研究进展

摘要：以转基因植物作生物反应器生产外源蛋白，包括抗体、疫苗、药用蛋白等具很强的优越性，目前已成为国内外基因工程研究领域的热点之一。植物系统具有低成本、安全和易规模化优势，其表达生物活性药用蛋白能力已被许多研究所证实；同时，植物药用蛋白产品还表现出潜在的市场和广阔应用前景。

关键词：植物、生物反应器、外源蛋白

1前言

随着人类经济社会的发展，对传统农业产品的要求也越来越高。现代生物技术，尤其是农业生物技术的迅速发展，对全球现有的农作物种植和生产结构能够产生重要影响，增强农产品对人类的服务功效及市场竞争力，增加农民的收入，促进农业的可持续发展。通过转基因用植物体表达外源蛋白(包括疫苗、抗体、药用蛋白)已成为植物基因工程领域内一个研究的热点，正在逐步形成产业化，具有极大的市场前景和商业价值。植物生物反应器就是利用植物这个系统，包括植物细胞、组织器官以及整株植物为工厂，来生产具有商业价值的生物制品，包括疫苗、抗体、药用蛋白等[1]。目前，已用于生物反应器的植物有烟草、拟南芥、大豆、小麦、水稻、玉米、油菜、马铃薯、番茄等[2]。

生物技术特别是在基因工程研究领域内的快速进展使人类进一步拓宽了植物的应用范围。国外发达国家特别是美国采用植物生物反应器这种“分子农业” 的方法，已经成功地生产出多种高新生物技术产品，包括特殊的饱和或不饱和脂肪酸、改性淀粉、环糊精或糖醇、次生代谢产物、工农业用酶以及一些高经济附加值的药用蛋白多肽，一些研究机构和公司已经开始从这些产品生产中获得巨大的经济效益[3]。

2植物生物反应器简介

生物反应器是指利用生物系统大规模生产有重要商业价值的外源蛋白，用于医疗保健和

[4]科学研究。1982年首次成功地利用细菌生产重组胰岛素，这一突破消除了大规模应用胰岛素的限制因素，但依赖微生物发酵和哺乳动物培养生产商业蛋白体系成本高、规模化生产困

[5]难，安全性较差。随着DNA重组技术和植物组织培养技术的快速发展，世界第一例转基因植物在1983年成功诞生于美国的华盛顿大学。1989年哺乳动物抗体在转基因植物中首次成功表达，证实了植物作为生物反应器的可行性。此后，植物生物反应器研究逐渐兴起。

2.1植物反应器概念

广义上讲，植物生物反应器是指以植物悬浮细胞培养、天然的或经基因工程改良的植物细胞和组织，或整株植物为“工厂”大量生产具有药用价值(如人类或动物的疫苗、抗体)，或可作为工业原料的植物次生代谢产物、食品添加剂等重要应用价值的蛋白或氨基酸。从狭义上讲，植物生物反应器是指以转基因的整株植物为“工厂”来大量生产各种价值及附加值

[6]高的生物制品。

2.2植物反应器的优点

植物作为生物反应器的优势有：(1)植物生产外源蛋白成本低，只需阳光、土壤、水分和肥料，而微生物发酵和动物细胞培养则需要昂贵的培养基，并且工业化大规模生产时需要严格控制培养条件，增加生产成本。(2)植物细胞能够再生成植物，易于成活、生长周期短、易于快速筛选转基因阳性植物、比构建动物生物反应器省时、成功率更高。(3)转基因植物

[7]通过自交得到的后代遗传性状稳定，从而可以在植物体内积累多基因。(4)植物可大规模

种植，产物贮藏在种子、果实、块茎中，易于保存、运输，其中那些能直接食用的植物疫苗

不需特殊贮存条件。(5)植物生物反应器能正确地表达、组装复杂的蛋白质，生产的蛋白活性高，很多复杂的蛋白质在微生物系统中不能正确地翻译、折叠、聚合，最终被降解或形成没有活性的包涵体，而植物具有生产任何复杂蛋白的潜能性。(6)植物生物反应器生产外

[9]源蛋白更安全，植物体只表达部分免疫蛋白，不含致病微生物，没有其他病原菌污染。

2.3植物反应器的创建步骤

创建步骤可分为4个部分：① 外源目的基因在植物表达载体中的克隆及对植物细胞的转化表达；② 转化体系的再生和选择；③重组蛋白的回收和纯化；④终产物的鉴定。到目

[10]前为止，大多数的工作都集中在外源目的基因的克隆和表达方面。

3植物生物反应器研究现状

3.1植物反应器平台

利用DNA重组技术在植物系统中表达目标生物活性分子—— 植物生物反应器研究仅有近20年历史；植物系统安全、低成本和易规模化优势使之成为目前重组蛋白生产主要系统之一。植物主流表达系统有3种：稳定核基因组转化、稳定叶绿体基因组转化和病毒瞬时转化，三者各有优势，均有不足。核基因组转化可以稳定遗传和具有较高级蛋白加工和修饰系统，不过外源蛋白表达水平低；叶绿体基因组转化可以实现外源蛋白高效表达、稳定遗传(胞质)和转基因花粉无逃逸风险，但无法完成复杂蛋白加工修饰，与原核生物类似；病毒

[11]瞬时转化，操作程序简单，也可以实现外源蛋白高效表达，但不能稳定遗传。

目前使用的植物平台有双子叶植物(拟南芥、胡萝卜、羽扇豆、烟草、番茄、紫花苜蓿、叶用莴苣、大豆和马铃薯)、单子叶植物(玉米、大麦、小麦和水稻)、某些水生植物、藻类和苔藓。

3.2疫苗生产现状

将人体免疫机理与植物转基因技术相融合所生产出的能使机体获得免疫功能的疫苗就是转基因植物疫苗。转基因植物生产疫苗有两种方式：一种是使用整株植物生产免疫蛋白，即注射疫苗，需要分离提纯；一种是直接在植物的可食性器官中合成，即口服疫苗，无需分

[12]离提纯，可直接食用。近几年来已成功表达的有病毒疫苗、细菌疫苗、寄生虫疫苗等。

3.3抗体生产现状

将编码全抗体或抗体片段的基因导入植物，在植物中表达出具有功能性识别抗原及结合特性的全抗体或部分抗体片段就是植物抗体。1989年，Hiatt克隆了小鼠的IgG基因导人烟草，再通过有性杂交获得F1抗体，从此，植物抗体开始了迅猛的发展。目前成功表达的全抗体包括IgG1、IgA 和IgG1／IgA嵌合抗体以及Fab抗体；抗体片段包括抗精子微型抗

[13]体scFvl9和乙型脑炎抗体重链可变区等。

4植物生物反应器存在问题及解决策略

4.1基因沉默或不稳定表达

基因沉默指利用遗传转化方法导人并稳定整合进受体细胞中的完整的外源基因。在当代转化体或在其后代中表达受到抑制的现象。这就使转入的基因在受体植物中往往不能稳定表达，有时甚至完全不表达，其可以通过以下途径解决：(1)探明影响植物基因表达的基因调控元件，加以修饰和开启控制；(2)了解转录过程，以便在转录水平进行基因操作，提高转录效率；(3)研究翻译过程，提高翻译效率；(4)构建一些新的植物高效表达系统，即各种

[14]载体及高效元件。

4.2蛋白表达含量低

多数转基因植物通过自交后可以选择出目的基因纯合的后代，可以稳定遗传，使表型得以延续．但是大部分外源基因的表达水平在植物体内不高，目前没有得到很好的解决．但可以尝试以下方法加以解决：(1)选择合适的植物表达宿主是表达量高低的关键，烟草以其高的生物学产量和成熟的转化步骤被广泛用来表达各种药物蛋白质；而植物种子的定位表达[8]

是近几年发展起来的另一有效途径重组药物蛋白质专一定位在种子中表达可提高其表达量并且利于贮存和运输。(2)合理选择启动子，添加有效的增强子元件，去除无效的抑制序列

[15]是外源基因高效表达的内在因素。

4.3下游成本过高

尽管植物生产体系具有许多优点，但如果产物需提纯，其费用还是比较昂贵的，因此有待降低下游生产成本，尽可能地避免或部分避免表达产物的纯化，如用转基因植物生产直接口服疫苗。

4.4安全性问题

对于转基因产品的安全性目前存在着很大的争议，尤其是在口服药物和口服疫苗方面。公众对转基因产品的接受和认可程度还不够，从而使转基因产品的市场化进程受到影响。因此，一方面要加大宣传普及力度，另一方面还要对转基因产品的潜在危险性进行充分评价，[16]开发清洁载体，防止目标产物受到污染，同时还要制定相应的安全和管理法规。

5展望

作物作为植物生物反应器大量生产外源目的蛋白具有广阔的研究价值和应用前景。全球生物技术飞速发展、生物产业不断壮大，尤其是朝气蓬勃的农业生物技术已经成为许多国家发展战略的重点，吸引着众多投资，生物经济已经成为国际经济竞争的焦点，逐步形成为与工业经济、信息经济相对应的新经济形态。据测算，到2020年全球生物技术市场将达到3万亿美元。这对于进一步提高我国生物产业水平，促进国民经济更快、更好地发展具有重要的意义。生物经济已经成为新的经济增长点，其市场空间可能是信息产业的l0倍，全球生物技术及产业的发展迅速。美国《时代》周刊预言，2020年世界将进入生物经济时代，革命性的市场投放阶段预计在2025年后到来，随着对生物技术和生物产业的不断深化认识，大量的民营资产和民营企业意识到了的投资的巨大潜力。据中国保健协会《2006—2007中国生物产业投资分析报告》预测，到2015年我国生物制品销售收入将会达到1100亿元，植物生物反应器低成本高产出的巨大前景吸引着越来越多的商业聚焦，一批以植物生物反应器为技术支撑的新型制药或生物技术公司纷纷建立起来，同时植物生物反应器产品涉及百姓生活方方面面，囊括了医药、食品、保健等。推动以作物为载体的植物生物反应器技术的生物经济快速健康发展，将会更好地加快我国未来生物经济发展。

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