您对化学品了解吗？化学品是日常生活中必不可少的吗？化学品有好坏之分吗？在“Stahl小课堂”系列中，斯塔尔化学家和研发人员将详细回答这些常见问题。回顾上一期的"Stahl小课堂"-何为生物技术？(第一部分)

除基因工程外，还有一个因素对生物技术的成功也产生了重大影响，该因素还促进了技术的进步，涉及到基质的预处理、培养基优化、生物反应器设计和下游加工。

这里我用养殖户饲养牛作类比，以解释这些术语。牛饲料要经过优化，才能满足牛自身及其产奶或产肉的需求。同时，饲料还要易得、易于消化。微生物也一样，当处于适合生长繁殖的理想环境中，便会呈现出最佳状态，意即提供给微生物的食物（称为基质）要容易食用，也就是我们所说的：经过预处理。

养殖户不仅会给牛喂青草和干草，还会饲喂精料补充料，大多数时候还会使用矿物质舔砖。同时，牛的饮食应优化均衡，才能促进其健康成长，饲料中要富含多种维生素、矿物质、蛋白质和脂肪。如果食物不够充足，牛就会处于虚弱、不健康状态，进而导致牛奶或肉类产量减少。在这方面微生物也类似，只不过其饮食平衡状态有所不同。因此，优化培养基的目的是，提供微生物生长的理想环境，使其产出目的产物。

除了提供合适的基质外，生物反应器的设计也很重要，因为我们必须确保反应器内部的条件有利于微生物生长，就像养殖户应确保动物享有良好的生存环境一样。在农场内走动时，可能会发现装满木屑的畜栏，偶尔还能看到牛体刷。牛棚不会完全关闭，方便牛呼吸涌入的新鲜空气。室外温度较低时，牛棚将关闭以防止牛冻伤；室外温度较高时，牛棚将打开以便帮助牛散热。微生物就像牛一样，冷热适中时最易满足。有一些微生物也需要空气，不过其偏好的空气成分可能与我们呼吸的空气稍有不同。有些微生物可以靠常规空气来存活，而有些则需要浓度更高的氧气。还有些微生物则相反，非常讨厌氧气，如果接触氧气可能会死亡：即厌氧微生物。还有很多重要因素，但是这些因素需要我们对此课题有更深刻的理解。总的来说，生物体生长、繁殖和生产都需要舒适的环境，可以通过智能设计保存微生物的生物反应器来实现。

下游加工是从反应器中取出所需产物，并将产物纯化至一定等级的艺术。这可以比作挤奶和对牛奶进行巴氏灭菌。从生物反应器中取出产物时要格外小心，以免污染和损坏产物，正如从牛奶中取出牛奶并在低温下储存以防止细菌生长一样。从生物反应器中取出产物时，纯度并不是100％。实现特定纯度可采用的技术有很多，且根据应用需要可同时使用多种技术。例如，医学应用对纯度要求非常高，而皮革应用则受纯度的影响较小。你可以想象得到，这是多么重要的一环。如果发酵剩余物还有残留，例如最终产物中含有细菌或副产物，那么在医学上便无法使用。

牛顺利生长和繁殖后，健康的牛群可以生产足够的肉或奶，这样养殖户就能够负担成本费用并赚钱。同样的，如果生物反应器内部的菌群健康，并生产出足够高浓度的目的产物以支付成本费用并带来一些额外收入，那么企业可能会决定投资该系统。