用进化工程和发酵工程生产天然食品香精

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用进化工程和发酵工程生产天然食品香精
  真菌是在自然栖息环境中表现具有显著的形态变化的一类真核生物。这些变化或者发生在无性和有性的生活史中、或者发生在由于周围环境条件发生较大变化而侵入植物中。从分子真菌学上考虑，有些真菌如一些水生真菌是兼性厌氧的。在基因组的大小尺度或者每一单倍体核的DNA的数量上，从原核生物至哺乳动物，真菌所处的位置比藻类和原生动物更接近原核生物。
   促进生物进化的主要因素是环境因子，在他们处在新奇环境条件下，受到环境因子的刺激（输入信号）即调整其内部的遗传结构和生理功能，进行一系列的调控过程，对环境给以正确的反应（输出信号）。这种逐渐的由暂时联系（条件反射即响应信号）过渡到永久的联系（无条件反射即适应）久而久之，表现为进化也就是产生了适应性，按照自组织理论的观点，单细胞、多细胞生物都是在地球上环境条件中自组织产生的，也就是按照各种相对稳定的遗传结构决定了千姿百态的生物的出现。也就产生了生物的多样性，不同物种各自在环境条件不断变化的情况下，按上述的规律调整自己，逐步产生适应与进化。
    在自然界中任何环境条件下的微生物都不是单一的种群，微生物之间及其于环境之间有着特定的关系，它们彼此影响，相互依存，呈现着系统关系，这就是微生物系统。
    生物的生态性的其中之一是指生物处在其它生物体内的内环境。内生微生物与宿主植物就是一例。这蕴涵着微生物与植物的内环境的复杂关系。其基本特点是：在开放和远离平衡的条件下，进行物质、能量和信息的流动。
    在生物的进化长河中，当地球遇到灾难，而发生巨大的环境变化，其中大气中的氧含量在较短时间内，达到某种程度的缺氧，在上述环境因素影响下，好氧微生物需要寻找避难所，这时一些微生物应地制宜的侵入到某种植物体内，但植物也缺氧，原来许多需氧代谢几乎都停止了。怎么办？是等待灭绝，还是寻找新生。为了生存，这些侵入植物体内的微生物与宿主植物只能选择建立一个共生体，它们相互依存，互惠共生，共建一个适应缺氧环境的生存条件，这个共生体生存下来，并存活至今，表现为一种被子植物。而这些内生微生物经历了这非凡的进化历程，具有进化工程的特性。另外在共建共生体过程中，促进其化学生态过程和分子生态过程的变化，产生了与众不同的独特功能和属性。而从分子真菌学可知，在这些内生微生物中有水生真菌时，这种水生真菌具有兼性厌氧，在缺氧时，水生真菌的线粒体的结构发生改变以及功能也发生改变。
   我发现一种“胎生”植物。该植物的能量是由太阳的光能转化为化学能，但其转化的途径和方式与其他植物截然不同。从这种植物中分离出一种原生动物、一种水生真菌以及另一新种微生物。通过研究和探索，得知这是一个共生体。它们经历了在缺氧环境下的进化历程，而这些内生微生物具有非凡的进化工程特性。我正是运用这些内生微生物的进化工程特性以及微生物原有的发酵特性进行一种崭新的、综合性工程。具体如下：
   用上述这些内生微生物为菌种，以新鲜芳香植物的花、或果、或种子、或叶子等为基质，加水，在密封的生物反应器中，进行上述的崭新的、综合性的工程，来生产天然食品香精。
   该工程的所谓“崭新”有两方面的意思。一方面是指，工程的主流部分是再现菌种与基质细胞在缺氧环境下的进化历程，即细胞水平上的进化工程。另一方面是指，在上述进化历程中，菌种细胞与基质细胞的相互作用，菌种能侵入到基质组织内部以及基质细胞内，菌种侵入基质细胞内不是采用掠夺基质细胞中的蛋白质、脂肪、碳水化合物等生物大分子方式很快使基质细胞死亡，，而是与基质细胞共同形成一个共生体，相互依存，互惠共生。在进化过程中，这个共生体演绎了化学生态过程和分子生态过程的变化，并建立可持续生存的内外环境，在该过程中，共生体向发酵液分泌许多种代谢产物，最终形成一个混合产物，它就是天然食品香精。
   该工程所谓的“综合性”是指，它是由进化工程与发酵工程组成。发酵工程部分是：基质中总有一些破损的细胞，这些细胞失去活性，其内含物暴露出来、或者是一些非细胞部分与菌种相互作用，进行发酵工程，它辅助上述进化工程，与其协调。
   总之，该工程突出表现生物种间的生态性、系统性以及协同进化特性。
   该工程的特点是，它是进化工程与发酵工程有机结合地崭新的、综合性工程。以三种微生物为菌种，从表象上说，它可以是静态发酵、或缺氧发酵、或多种微生物发酵。在发酵过程中无需无菌空气和搅拌，能耗低。发酵产品是液体，它是水溶性的。基质中原来许多不溶于水的或难溶于水的芳香挥发性组分被转化为水溶性。该发酵周期为16~20d，最适温度低于摄氏32度，发酵易控制，上下游工艺流程简约。如下游工艺：首先，对发酵进行预处理，即通过离心除去菌体，通过过滤除去杂质和胶状体，其次，灭菌和脱水浓缩，制成一定浓度的天然食品香精。产品用量为0.1%。该工程在世界上也是少有的、难得的生物工程项目之一。其产品品质极高，收得率也高，有些产品是世界首创，产品市场前景良好。