抗生素的發(fā)酵生產(chǎn)工藝

1、 抗生素的發(fā)酵生產(chǎn)工藝姓名 魏鎮(zhèn)專業(yè) 生物科學(xué)專業(yè)年級 2012級1抗生素定義（別名：抗細(xì)菌劑）抗細(xì)菌藥（英語：antibacterial）也稱為“抗細(xì)菌劑”，是一類用于抑制細(xì)菌生長或殺死細(xì)菌的藥物。在不引起歧義的情況下，抗細(xì)菌藥也可簡稱為“抗菌藥”?？辜?xì)菌劑與抗生素并不是相同的概念，抗生素實際上僅為抗細(xì)菌劑下的一類?？辜?xì)菌藥除了包括青霉素類、四環(huán)素類等抗生素，還包括抗真菌藥以及磺胺類、喹諾酮類等藥物。2基本簡介抗生素主要是由細(xì)菌、霉菌或其他微生物產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物或人工合成的類似物。20世紀(jì)90年代以后，科學(xué)家們將抗生素的范圍擴(kuò)大，統(tǒng)稱為生物藥物素。主要用于治療各種細(xì)菌感染或致病微生物感染類

2、疾病，一般情況下對其宿主不會產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用。2011年10月18日，中國衛(wèi)生部表示，在中國，患者抗生素的使用率達(dá)到70%，是歐美國家的兩倍，但真正需要使用的不到20%。預(yù)防性使用抗生素是典型的濫用抗生素。3抗生素的分類糖的衍生物：主要由氨基己糖的衍生物組成。多肽類抗生素：主要或全部由氨基酸組成，有多肽或蛋白質(zhì)的某些特性。多烯類抗生素：分子結(jié)構(gòu)中有多個雙鍵。大環(huán)內(nèi)酯抗生素：由一個或多個單糖組成并與碳鏈一起形成一個巨大的芳香內(nèi)酯化合物。四環(huán)類抗生素：都具有四個縮合苯環(huán)。嘌呤類抗生素：都含有嘌呤環(huán)。4抗生素的作用機(jī)理阻礙細(xì)菌細(xì)胞壁的合成，導(dǎo)致細(xì)菌在低滲透壓環(huán)境下膨脹破裂死亡。哺乳動物的細(xì)胞沒有細(xì)胞

3、壁，不受這類藥物的影響。喹諾酮類抗生素三大不良反喹諾酮類抗生素三大不良反與細(xì)菌細(xì)胞膜相互作用，增強(qiáng)細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性、打開膜上的離子通道，讓細(xì)菌內(nèi)部的有用物質(zhì)漏出菌體或電解質(zhì)平衡失調(diào)而死。與細(xì)菌核糖體或其反應(yīng)底物（如tRNA、mRNA）相互所用，抑制蛋白質(zhì)的合成這意味著細(xì)胞存活所必需的結(jié)構(gòu)蛋白和酶不能被合成。阻礙細(xì)菌DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，阻礙DNA復(fù)制將導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞分裂繁殖受阻，阻礙DNA轉(zhuǎn)錄成mRNA則導(dǎo)致后續(xù)的mRNA翻譯合成蛋白的過程受阻。5抗生素的發(fā)酵生產(chǎn)工藝（1）制備過程菌種孢子制備種子制備發(fā)酵發(fā)酵液預(yù)處理提取及精制成品包裝（2）具體介紹菌種來源于自然界，獲得能產(chǎn)生抗生素的微生物，經(jīng)分

4、離、選育和純化后即稱為菌種。菌種的保藏：冷凍干燥、超低溫冷凍、砂土管、液體石蠟、斜面低溫保藏。孢子制備將保藏的處于休眠狀態(tài)的孢子，接種至固體斜面培養(yǎng)基，在一定溫度下培養(yǎng)5-7或7日以上。進(jìn)一步用扁瓶在固體培養(yǎng)基上擴(kuò)大培養(yǎng)。種子制備目的使孢子發(fā)芽、繁殖以獲得足夠數(shù)量的菌絲，并接種到發(fā)酵罐中。搖瓶或直接將孢子接入種子罐逐級放大培養(yǎng)。種子培養(yǎng)定時取樣做無菌試驗，觀察菌絲形態(tài)，測定種子液中發(fā)酵單位和進(jìn)行生化分析。種子級數(shù)培養(yǎng)基的制備碳源供給菌種生命活動所需能量，構(gòu)成菌體細(xì)胞及代謝產(chǎn)物參與抗生素的生物合成常用碳源：淀粉、葡萄糖及油脂氮源構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)和含氮代謝物參與含氮抗生素合成有機(jī)氮源無機(jī)氮源前體菌

5、體利用其構(gòu)成抗生素分子的一部分而其本身沒有顯著改變的物質(zhì)一定條件下控制菌體合成抗生素的方向并增加抗生素的產(chǎn)量發(fā)酵目的是使微生物大量分泌抗生素接種10%通氣攪拌控制罐溫消泡控制pH 定時采樣進(jìn)行抗生素生化分析、鏡檢，測定菌體濃度、殘?zhí)橇?、抗生素含量等發(fā)酵液的過濾和預(yù)處理分離菌絲、去除雜質(zhì)預(yù)處理：去除高階無機(jī)離子和蛋白質(zhì)過濾：去除固體物及菌體發(fā)酵液的預(yù)處理草酸及磷酸去除高價離子鈣、鎂，還能促使蛋白質(zhì)凝固黃血鹽有利于去除鎂離子硫酸鋅有利于凝固蛋白質(zhì)等電點法、加熱法、絮凝法去除蛋白發(fā)酵液的過濾板框過濾機(jī)：本機(jī)為不銹鋼多層板框式壓濾機(jī)，適用于濃度50%以下粘度較低，含渣量較少的液體作密閉過濾以達(dá)到提純，

6、滅菌、澄清等精濾、半精濾的要求，直接選用微孔濾膜，可不經(jīng)微孔薄膜過濾器過濾可達(dá)到無菌過濾之目的）。本機(jī)過濾面積大，流量大，適用范圍大，所以在制藥、化工、食品等行業(yè)有廣泛用途，應(yīng)用在制藥廠針劑藥液之過濾，效果甚佳。結(jié)構(gòu)特點: 本機(jī)除配用電機(jī)外，其它機(jī)件均采用1Cr18Ni9Ti或316L優(yōu)質(zhì)耐腐蝕不銹鋼材料制成，適用于過濾各種PH值酸堿溶液，本機(jī)應(yīng)用加壓密閉過濾，濾液損耗少，過濾質(zhì)量好，效率高。過濾部分由十層濾板組成，過濾面積大，流通量大；且可根據(jù)被濾溶液之不同生產(chǎn)工藝（初濾、半精濾、精濾）要求，更換不同濾膜、及根據(jù)用戶生產(chǎn)流量之大小可適當(dāng)減少或增加濾板層數(shù)，使之適合生產(chǎn)之需要，因此本機(jī)具有一機(jī)

7、多用適用范圍廣之特點；濾板采用平面螺紋網(wǎng)狀形，結(jié)構(gòu)先進(jìn)，不變形，容易清洗，能有效地增長各種濾膜的使用壽命，從而降低和節(jié)約生產(chǎn)成本，本機(jī)配備之不銹鋼輸液泵，其配用電機(jī)小，耗電省。機(jī)座下裝有膠輪，操作方便，移動靈活，可供移動使用。鼓式真空過濾機(jī)：轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)，英文：rotary vacuum disk -fiter 。 連續(xù)式過濾機(jī)的一種。構(gòu)造與轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)相似，操作原理也相同。以負(fù)壓作過濾推動力，過濾面在圓柱形轉(zhuǎn)鼓表面的連續(xù)過濾機(jī)。這種過濾機(jī)最初用于制堿和采礦工業(yè)，后來應(yīng)用擴(kuò)展到化工、煤炭和污泥脫水等部門。自動出渣離心機(jī)傾析器：是實現(xiàn)傾析操作的裝置 。利用重力進(jìn)行傾析操作的傾析器稱為沉降槽；

8、利用離心力進(jìn)行傾析操作的傾析器稱為離心沉降機(jī)。傾析器分間歇操作和連續(xù)操作兩種型式，有時只將連續(xù)式離心沉降機(jī)稱為傾析器?？股氐奶崛∪苊捷腿》ǎ河置?液萃取法，是利用互不相混的兩液相間物質(zhì)的分配，從而達(dá)到分離精制所需物質(zhì)的方法。離子交換劑：能與溶液中的離子進(jìn)行等當(dāng)量交換反應(yīng)的物質(zhì)，常指用于離子交換操作的一類不溶、不熔的細(xì)粒固體。還可用作溶液中非電解質(zhì)溶質(zhì)的吸附劑和某些有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的催化劑。它的干品還用作有機(jī)液體的脫水劑。直接沉淀法：是制備超細(xì)微粒廣泛采用的一種方法，其原理是在金屬鹽溶液中加入沉淀劑，在一定條件下生成沉淀析出，沉淀經(jīng)洗滌、熱分解等處理工藝后得到超細(xì)產(chǎn)物。不同的沉淀劑可以得到不同的

9、沉淀產(chǎn)物，常見的沉淀劑為：NH3H2O、NaOH、(NH4)2CO3、Na2CO3、(NH4)2C2O4等抗生素的精制藥品生產(chǎn)符合GMP規(guī)定脫色及去除熱原質(zhì)脫色：是發(fā)酵過程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，與菌種及發(fā)酵條件有關(guān)活性炭脫色熱原質(zhì)：在生產(chǎn)過程中由于被污染后由雜菌所產(chǎn)生的一種內(nèi)毒素，G-產(chǎn)生的熱原質(zhì)反應(yīng)高于G+，是多糖磷類脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的結(jié)合體，引起惡寒高熱，甚至休克 活性炭吸附 超濾去除結(jié)晶和重結(jié)晶進(jìn)一步精制結(jié)晶與重結(jié)晶：在無機(jī)物的制備或有機(jī)物的合成中，為了獲得所需的產(chǎn)品，反應(yīng)結(jié)束之后，通常采用蒸發(fā)（濃縮）、結(jié)晶的方法，將化合物從混合溶液中分離出來。蒸發(fā)濃縮一般在蒸發(fā)皿中進(jìn)行，對熱穩(wěn)定的溶液可用直火

10、加熱，否則要用水浴等間接加熱，當(dāng)溶液濃縮到一定濃度后，冷卻就會有溶質(zhì)的晶體析出，如果結(jié)晶所得的物質(zhì)純度不符合要求，需要重新加入一定溶劑進(jìn)行溶解、蒸發(fā)和再結(jié)晶，這個過程稱為重結(jié)晶。共沸蒸餾法：指蒸餾中破壞共沸組成進(jìn)行蒸餾或分餾的一系列技術(shù)。在化學(xué)工程中，共沸蒸餾 通常指的是某種加入一種組分以產(chǎn)生一種新的，非均相低沸點共沸點物的技術(shù)，(例如產(chǎn)生兩種不能互溶的液體相)，如在水和乙醇中加入苯。這一加入一種能導(dǎo)致分相的共沸劑的操作即是工業(yè)上的共沸蒸餾操作方法中的一部分，或是與其的結(jié)合。在某種意義上,加入一種共沸劑與萃取蒸餾是類似的。柱層析法：吸附柱層析是以固體吸附劑為固定相，以有機(jī)溶劑或緩沖液為流動相構(gòu)成柱的一種層析方法。其原理是利用吸附劑對混合試樣各組分的吸附力不同而使各組分分離。當(dāng)采用溶劑洗脫時，發(fā)生一系列吸附解吸再吸附再解吸的過程，吸附力較強(qiáng)的組分，移動的距離小，后出柱；吸附力較弱的組分，移動的距離大，先出柱。中間鹽轉(zhuǎn)移法分子篩：分子篩是結(jié)晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，由硅氧四面