發(fā)酵工程制藥

關(guān)于發(fā)酵工程制藥第1頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述第2頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

又稱微生物工程，是利用微生物制造工業(yè)原料與工業(yè)產(chǎn)品并提供服務(wù)的技術(shù)。現(xiàn)代發(fā)酵工程已形成完整的工業(yè)體系，包括抗生素、氨基酸、維生素、有機酸、有機溶劑、多糖、酶制劑、單細胞蛋白、基因工程藥物、核酸類物質(zhì)及其他生物活性物質(zhì)等的生產(chǎn)。發(fā)酵工程第3頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

利用微生物技術(shù)，通過高度工程化的新型綜合技術(shù)，以利用微生物反應(yīng)過程為基礎(chǔ)，依賴于微生物機體在反應(yīng)器內(nèi)的生長繁殖及代謝過程來合成一定產(chǎn)物，通過分離純化進行提取精制，并最終制劑成型來實現(xiàn)藥物產(chǎn)品的生產(chǎn)。發(fā)酵工程制藥的定義第4頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵工程的4個階段第一階段1676年制成第一臺顯微鏡——微生物的存在1857年巴斯德證明了酒精是由活的酵母發(fā)酵引起的1897年畢希納發(fā)現(xiàn)磨碎的酵母仍使糖發(fā)酵形成酒精——酶第5頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第二階段對發(fā)酵技術(shù)的認識起始于19世紀末，主要來自于厭氧發(fā)酵，如利用酵母菌、乳酸菌生產(chǎn)酒精、乳酸和各種發(fā)酵食品。第三階段20世紀40年代初，第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，青霉素迅速工業(yè)大規(guī)摸生產(chǎn)。深層培養(yǎng)、生產(chǎn)大規(guī)?；?、多種抗生素、氨基酸、核酸發(fā)酵成功。第6頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第四階段20世紀50年代，利用代謝調(diào)控發(fā)酵氨基酸、核酸。20世紀70年代，利用固定化酶或細胞連續(xù)發(fā)酵。20世紀80年代，基因工程、蛋白質(zhì)工程、細胞融合技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用階段。第7頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月FERMENTATIONProcessControlFermentationengineering上游工程UPSTREAMPROCESSES下游工程DOWNSTREAMPROCESSES發(fā)酵工程組成

從廣義上講，由三部分組成：

上游工程、發(fā)酵工程、下游工程第8頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月UPSTREAMPROCESSES-genetics,cell…-inoculumdevelopmentmediaformulationsterilization-inoculationFERMENTATIONProcessControl上游工程Fermentationengineering第9頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月DOWNSTREAMPROCESSES-productextraction,purification&assay-wastetreatmentbyproductrecoveryFERMENTATIONProcessControl下游工程Fermentationengineering第10頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月1、微生物菌體的發(fā)酵單細胞蛋白SCP、藥用真菌（冬蟲夏草、茯苓等）生物防治制劑（如蘇云金桿菌）活性乳制劑

細胞的生長與產(chǎn)物的積累成平行關(guān)系，生長速率最大的時期也是產(chǎn)物合成最高階段。微生物發(fā)酵類型第11頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月2、微生物酶發(fā)酵各種酶制劑：糖化酶、α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等天冬酰胺酶：抗癌納豆激酶、鏈激酶：治療血栓青霉素?；福呵嗝顾厣a(chǎn)需要誘導或遭受阻遏、抑制等調(diào)控作用，在菌種選育、培養(yǎng)基配制以及發(fā)酵條件等方面需注意。第12頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月3、微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵初級代謝產(chǎn)物：與菌體生長相伴隨的產(chǎn)物、對菌體生長、分化和繁殖是必須的氨基酸、核苷酸、維生素、糖類等菌體對其合成反饋控制嚴密，一般不過量積累次級代謝產(chǎn)物：與菌體生長不相伴隨，以初級代謝的中間產(chǎn)物為原料而合成抗生素、生物堿、毒素、色素、胞外多糖等結(jié)構(gòu)常較復雜對環(huán)境條件敏感第13頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月4、微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵利用微生物細胞的一種或幾種酶，對外源化合物的特定部位進行加工，如加入羥基、還原雙鍵、脫氧或切斷支鏈等。反應(yīng)最顯著的特點是特異性強，包括反應(yīng)特異性、結(jié)構(gòu)位置特異性、立體特異性。如：甾體轉(zhuǎn)化可的松（Cortisone）第14頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)物：微生物細胞，酶，活性物質(zhì)，特殊化學品和食品添加劑。第15頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵工業(yè)簡介發(fā)酵食品有機酸氨基酸核酸類物質(zhì)酶制劑醫(yī)藥工業(yè)（抗生素…）飼料工業(yè)（單細胞蛋白）環(huán)境工程（廢物處理）其它（冶金工業(yè)…）

FermentationIndustry

FermentedFoodsOrganicAcidsAminoAcidsNucleotidesEnzymesPharmaceutical(Antibiotics…)Feedstuff(eg.SCP)EnvironmentalApplication(WasteTreatment)Others(eg.Metallurgicalindustry…)第16頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月藥用發(fā)酵產(chǎn)品分類生物來源作用對象作用機制化學結(jié)構(gòu)細菌真菌放線菌抗菌藥抗腫瘤藥抗病毒藥除草劑酶抑制劑免疫調(diào)節(jié)劑抑制細胞壁合成藥影響細胞膜功能藥干擾蛋白質(zhì)合成藥抑制核酸合成藥抑制生物能量反應(yīng)藥抗生素維生素氨基酸核苷酸甾體激素酶及酶抑制劑第17頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵工程制藥的特點微生物菌種選育獲得高產(chǎn)發(fā)酵的理論產(chǎn)量存在約10%的變量發(fā)酵過程常溫常壓，操作條件溫和純種培養(yǎng)、無菌條件生產(chǎn)過程是以生物體的自動調(diào)節(jié)方式進行的分子水平生產(chǎn)，定向發(fā)酵、突變、雜交等手段投資少、見效快第18頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)展趨勢利用DNA重組技術(shù)和細胞工程技術(shù)的發(fā)展、新的工程菌和新型微生物的開發(fā)新型的生理活性多肽和蛋白質(zhì)類藥物：干擾素、白介素促紅細胞生成素等；新型菌體制劑和疫苗。紅細胞生成素

(治療貧血)

生長激素

(促進生長)胰島素

(治療糖尿病)

干擾素

(抗病毒、抗腫瘤)

第19頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)發(fā)酵制藥中的微生物第20頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月常見的制藥用微生物細菌放線菌真菌第21頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌之大腸桿菌屬(Escherichiacoli)生產(chǎn)天冬氨酸、蘇氨酸、纈氨酸等氨基酸類藥物基因工程的載體第22頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌之短桿菌屬(Brevibacterium)維生素B12、氨基酸、核苷酸類藥物生產(chǎn)中常用的菌種，也是酶法合成生產(chǎn)輔酶A的菌種。第23頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌之棒狀桿菌屬(Corynebacterium)生產(chǎn)氨基酸、核苷酸類藥物，用于甾體轉(zhuǎn)化是谷氨酸和其他氨基酸的高產(chǎn)菌，如北京棒桿菌AS1.299鈍齒棒桿菌AS1.542第24頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌之芽孢桿菌屬(Bacillus)生產(chǎn)氨基酸、核苷酸、抗生素類、維生素B12用于甾體轉(zhuǎn)化等第25頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌之假單胞菌屬(Pseudomonas)生產(chǎn)維生素B12、氨基酸、核苷酸類進行類固醇（甾體）轉(zhuǎn)化有些菌株可利用烴類生產(chǎn)單細胞蛋白第26頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌之乳酸桿菌屬(Lactobacillus)生產(chǎn)抗癌類藥物第27頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月放線菌

抗生素12000余種，60%左右來自放線菌，經(jīng)濟價值大。第28頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月放線菌之鏈霉菌屬(Streptomyces)灰色鏈霉菌(Streptomycesgriseus)

產(chǎn)鏈霉素金霉素鏈霉菌(Streptomycesaureofaciens)

產(chǎn)金霉素紅霉素鏈霉菌(Streptomyceserythreus)

產(chǎn)紅霉素龜裂鏈霉菌(Streptomycesrimosus)

產(chǎn)土霉素第29頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月放線菌之諾卡氏菌屬(Norcadia)生產(chǎn)利福霉素等。第30頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月放線菌之小單胞菌屬(Micromonospora)多種可產(chǎn)抗生素，如棘孢小單胞菌(M.echinospora)產(chǎn)慶大霉素。第31頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月真菌之根霉屬(Rhizopus)生產(chǎn)甾體激素、延胡索酸及酶制劑等。第32頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月真菌之曲霉屬(Aspergillus)

生產(chǎn)枸櫞酸、葡萄糖酸、有機酸類、抗生素，進行甾體轉(zhuǎn)化。第33頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月真菌之青霉屬(Penicillum)產(chǎn)黃青霉(Penicillumchrysogenum)

生產(chǎn)青霉素，也可用來生產(chǎn)葡萄糖氧化酶、葡萄糖酸、檸檬酸和抗壞血酸。第34頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月真菌之頭孢霉菌屬(Cephalosporium)產(chǎn)黃頭孢霉(Cephalosporiumchrysogen)頂孢頭孢霉菌(Cephalosporiumacremonium)

都生產(chǎn)頭孢菌素C第35頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月真菌之酵母菌屬(Saccharomyces)啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)：生產(chǎn)啤酒、酒精、藥用酵母等；核酸、麥角固醇、細胞色素C、凝血質(zhì)和輔酶A等。紅酵母(Rhodotorula)：β-胡蘿卜素棉病針孢酵母(Nematsporagossypii)：核黃素第36頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月真菌之其它牛肝菌屬：含有人體必需的8種氨基酸，還含有腺膘呤、膽堿和腐胺等生物堿。靈芝屬：靈芝多糖、靈芝多肽、三萜類、16種氨基酸(其中含有七種人體必需氨基酸)、蛋白質(zhì)、甾類、甘露醇、香豆精苷、生物堿、有機酸（主含延胡索酸），以及Fe、Ca、Mn、Zn等。第37頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵菌種的選育要求生產(chǎn)力：能在廉價的培養(yǎng)基上迅速生長，所需的代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量高，其它類似代謝產(chǎn)物少。操作性：培養(yǎng)條件簡單，發(fā)酵易控制，產(chǎn)品易分離。穩(wěn)定性：抗噬菌體能力強，菌種純粹，遺傳性狀穩(wěn)定、不易變異退化。安全性：非病源菌，不產(chǎn)有害生物活性物質(zhì)或毒素。第38頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

誘變育種的理論依據(jù)是DNA分子結(jié)構(gòu)的改變。分為：菌種選育自然選育誘變育種雜交育種原生質(zhì)體融合基因工程第39頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月從自然界中獲得新菌種土壤、空氣、動植物等，嚴重污染的水域，極端環(huán)境等基本程序：采樣→預處理→富集培養(yǎng)→篩選→鑒定→野生型菌株第40頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月誘變育種物理或化學方法誘發(fā)突變。物理誘變劑：紫外線、X-射線、γ-射線等化學誘變劑：氮芥、亞硝酸、5-氟尿嘧啶等第41頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月自然選育：不經(jīng)人工處理利用微生物的自然突變進行育種的過程。誘變育種：利用物理、化學等因素，誘發(fā)基因突變，并從中篩選出具有某一優(yōu)良性狀的突變體。雜交育種：借助基因重組，使不同菌株的遺傳物質(zhì)得以交換。原生質(zhì)體融合育種：借助原生質(zhì)融合技術(shù)實現(xiàn)遺傳物質(zhì)的交換?；蚬こ逃N：DNA體外重組技術(shù)定向育種，技術(shù)含量高，應(yīng)用面廣。第42頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

基因突變及其機制

第43頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月誘變育種操作步驟第44頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)基因工程菌的構(gòu)建第45頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月菌種保藏(Cultureconservation)目的：保證菌種經(jīng)過較長時間后仍保持生活能力，防止被雜菌污染，形態(tài)特征和生理形狀盡可能不發(fā)生變異。第46頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月菌種保藏三要素典型菌種的優(yōu)良純種的休眠體；創(chuàng)造有利于種子休眠的環(huán)境（低溫、干燥、缺氧、避光、缺少營養(yǎng)）；盡可能采用多種不同的手段保藏同一菌株。第47頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月菌種保藏的常用方法斜面低溫保藏法石蠟油封存法砂土管保藏法麩皮保藏法甘油懸液保藏法冷凍真空干燥保藏法液氮超低溫保藏法宿主保藏法第48頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第49頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)發(fā)酵方式（一）分批培養(yǎng)（二）連續(xù)培養(yǎng)（三）其它培養(yǎng)方法第50頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）分批培養(yǎng)1、分批培養(yǎng)的定義2、分批培養(yǎng)的生長過程3、分批培養(yǎng)過程中影響細胞生長的因素第51頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月1、分批培養(yǎng)的定義分批培養(yǎng)是一種間歇式的培養(yǎng)方法，在每一批次的培養(yǎng)過程中，不再加入其它營養(yǎng)物料。待生物反應(yīng)進行到一定程度之后，將全部培養(yǎng)液倒出、進行后道工序處理。為了提高生物反應(yīng)器在分批培養(yǎng)中的效率通常采用多級分批培養(yǎng)的辦法。即在小型生物反應(yīng)器中接入少量種子經(jīng)過分批培養(yǎng)，來獲得較大數(shù)量的細胞作為種子再轉(zhuǎn)入到大型生物反應(yīng)器中分批培養(yǎng)的設(shè)備要求較少操作也較簡單工業(yè)微生物生產(chǎn)中經(jīng)常采用第52頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月2、分批培養(yǎng)的生長過程培養(yǎng)中的細胞經(jīng)過4個生長階段：（1）延遲期（2）指數(shù)生長期（3）靜止期（4）衰亡期

第53頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月1、延遲期（1）種齡越長，延遲期越長，

（2）接種量越少、延遲期越長。4、衰亡期營養(yǎng)物質(zhì)消耗貽盡培養(yǎng)液中有害物質(zhì)積累太多導致培養(yǎng)液中的細胞開始死亡，稱為衰亡期。

3、靜止期隨著營養(yǎng)物質(zhì)被逐漸消耗、細胞的生長速率開始下降，最終細胞濃度不再增加，稱為靜止期。2、指數(shù)生長期細胞的倍增時間指細胞濃度增長一倍所需要的時間。微生物的倍增時間一般為0.5-1小時。第54頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月3、分批培養(yǎng)中影響細胞生長的因素共有以下5種影響因素：（1）營養(yǎng)物質(zhì)濃度（2）溫度（3）pH值（4）溶解氧濃度（5）產(chǎn)物第55頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）營養(yǎng)物質(zhì)濃度營養(yǎng)物質(zhì)的限制性濃度-------當某一種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度下降到一定程度之后，就會影響細菌的生長，此時的濃度就稱為營養(yǎng)物質(zhì)的限制性濃度。營養(yǎng)物質(zhì)的最大濃度-------當某一種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度超過一定程度之后，也會對細菌的生長產(chǎn)生抑制作用。第56頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）溫度當培養(yǎng)溫度偏低時，細胞的生長速率較低，隨著溫度的升高，細菌的生長速率也隨之加快，當溫度超出一定范圍時，由于蛋白質(zhì)等細胞結(jié)構(gòu)的變性，導致細菌生長速率的急速下降。微生物細胞的最適生長溫度并不等于其代謝產(chǎn)物的最佳生產(chǎn)溫度。因此在具體的生產(chǎn)過程中，培養(yǎng)的前期常常將溫度調(diào)控在有利于細胞生長的區(qū)域，而在后期則常常將溫度轉(zhuǎn)到最佳的生產(chǎn)溫度，以獲得較多的產(chǎn)物第57頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)培養(yǎng)溫度的要求的不同，可以將微生物分成：低溫菌，中溫菌，高溫菌。采用高溫菌生產(chǎn)有許多優(yōu)點：

（1）高溫菌所生產(chǎn)出的酶，其熱穩(wěn)定性較好。

（2）高溫菌的培養(yǎng)溫度較高，細胞的生長速率較大。

（3）不容易發(fā)生雜菌污染。

（4）在大規(guī)模生產(chǎn)時可以節(jié)約冷卻水、同時能夠減少動力消耗。發(fā)酵溫度調(diào)控技術(shù)第58頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）pH值細菌適宜于在中性、弱堿性的條件下生長。酵母菌、霉菌則喜酸性環(huán)境。乳酸菌、醋酸菌對于低PH值環(huán)境有著很好的耐受性。第59頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）溶解氧濃度不同的培養(yǎng)過程對于溶解氧有著不同的要求應(yīng)該根據(jù)具體情況來加以控制。

空氣過濾片第60頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）代謝產(chǎn)物的抑制作用細胞的代謝產(chǎn)物會影響到細胞的生長，這種現(xiàn)象稱作產(chǎn)物抑制作用。而代謝產(chǎn)物多數(shù)就是生物制物的原材料。因此，在實際生產(chǎn)過程中要設(shè)法定期收集細胞的代謝產(chǎn)物第61頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）連續(xù)培養(yǎng)1、連續(xù)培養(yǎng)方法的優(yōu)缺點2、連續(xù)培養(yǎng)法的分類第62頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌連續(xù)培養(yǎng)的設(shè)備簡化示圖

第63頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月1、連續(xù)培養(yǎng)方法的優(yōu)點（1）細胞生長速率較高。（2）連續(xù)培養(yǎng)可發(fā)使得培養(yǎng)液達到一個穩(wěn)定狀態(tài)2、連續(xù)培養(yǎng)方法的缺點（1）連續(xù)培養(yǎng)延續(xù)的時間長，發(fā)生雜菌污染的概率也就增加（2）長時期進行連續(xù)培養(yǎng)，細胞發(fā)生變異、質(zhì)粒丟失、基因突變（3）細菌株生產(chǎn)性能退化的現(xiàn)象也就比較突出第64頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月3、連續(xù)培養(yǎng)法的分類可以分為以下3類：（1）單級連續(xù)培養(yǎng)（2）細胞回流式的單級連續(xù)培養(yǎng)（3）多級連續(xù)培養(yǎng)第65頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）單級連續(xù)培養(yǎng)新鮮培養(yǎng)基的加入速率=培養(yǎng)之后的物料抽出速率。這種培養(yǎng)方法稱為單級連續(xù)培養(yǎng)法。在單級連續(xù)培養(yǎng)方法之中，發(fā)酵液體積保持恒定，生物反應(yīng)器中各組分分布均勻。單級連續(xù)培養(yǎng)是一種最簡單的連續(xù)培養(yǎng)方法。第66頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）細胞回流式的單級連續(xù)培養(yǎng)將單級連續(xù)培養(yǎng)流出液中的細胞加以濃縮，然后再送回到生物反應(yīng)器中，這種方法稱為細胞回流式的單級連續(xù)培養(yǎng)。細胞回流式的單級連續(xù)培養(yǎng)相當于不斷地對生物反應(yīng)器進行接種，有利于提高連續(xù)培養(yǎng)的效率。第67頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）多級連續(xù)培養(yǎng)

將幾個生物反應(yīng)器串聯(lián)起來，第一個反應(yīng)器的流出液作為第二個反應(yīng)器的流入液，第二個反應(yīng)器的流出液又作為第三個反應(yīng)器的流入液，這種培養(yǎng)方式就稱為多級連續(xù)培養(yǎng)法。第68頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）其它培養(yǎng)方法1、補料分批培養(yǎng)2、透析培養(yǎng)3、萃取培養(yǎng)4、閃蒸培養(yǎng)5、離子交換培養(yǎng)第69頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月1、補料分批培養(yǎng)

補料分批培養(yǎng)法是介于分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)之間的一種操作方法。是指在進行分批培養(yǎng)中間，向生物反應(yīng)器中加入營養(yǎng)物質(zhì)進行補料，但同時不取出培養(yǎng)液的方法。

（1）方法改良（2）補料分批培養(yǎng)的優(yōu)點（3）補料分批培養(yǎng)的缺點由于補料，使得培養(yǎng)液的體積逐漸擴大，到一定時間之后，再將培養(yǎng)液從反應(yīng)器中一次性放出第70頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）方法改良

連續(xù)補料分批培養(yǎng)法——在進行補料分批培養(yǎng)時，如果所取出的培養(yǎng)液數(shù)量少于補進的物料數(shù)量，反復進行多次的放料和補料操作，這種方法稱為連續(xù)補料分批培養(yǎng)。第71頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）補料分批培養(yǎng)的優(yōu)點

（1）通過流加高濃度的營養(yǎng)物質(zhì)，培養(yǎng)罐內(nèi)的細胞濃度可以達到非常高的程度這對于細胞產(chǎn)物的生產(chǎn)十分有利（3）通過補料，能夠解除某些營養(yǎng)物的低濃度限制效應(yīng)提高產(chǎn)物的合成效率。（2）通過補料和放料的連續(xù)進行，能夠解除某些基質(zhì)、產(chǎn)物對細胞的抑制作用第72頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）補料分批培養(yǎng)的缺點（1）要考慮到生物反應(yīng)器的供氧能力（2）要考慮培養(yǎng)過程中大量代謝產(chǎn)物積累后的細胞毒性第73頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)發(fā)酵設(shè)備及消毒滅菌第74頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵的一般流程種子擴大培養(yǎng)培養(yǎng)基配制空氣除菌培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵生產(chǎn)下游處理發(fā)酵設(shè)備第75頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵設(shè)備——發(fā)酵罐發(fā)酵罐的特點軸封嚴密，泄漏少能承受一定壓力、溫度攪拌通風裝置保證氣液充分混合具有足夠的冷卻面積死角少，滅菌徹底適宜的徑高比（高與直徑的比值為2.5—4）第76頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵罐的類型攪拌釜反應(yīng)器鼓泡式反應(yīng)器氣升式反應(yīng)器發(fā)酵設(shè)備——發(fā)酵罐第77頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵輔助設(shè)備無菌空氣系統(tǒng)滅菌系統(tǒng)、管道、閥門第78頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月培養(yǎng)基及其滅菌培養(yǎng)基（medium）培養(yǎng)基的成分碳源氮源無機鹽前體物促進劑抑制劑第79頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月培養(yǎng)基滅菌空罐滅菌實罐滅菌連續(xù)滅菌第80頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)發(fā)酵工程制藥的過程與控制第81頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵過程即微生物反應(yīng)過程，指由微生物在生長繁殖過程中所引起的生化反應(yīng)的過程。根據(jù)對氧的需要分：厭氧和有氧發(fā)酵。根據(jù)培養(yǎng)基物理性狀分：液體和固體發(fā)酵。根據(jù)微生物生長特性分：分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵。

第82頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵的一般過程空氣空氣凈化處理保藏菌種斜面活化擴大培養(yǎng)種子罐主發(fā)酵碳源、氮源、無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)滅菌產(chǎn)物分離純化成品第83頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵過程第84頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月菌種篩選搖瓶試驗發(fā)酵罐試驗第85頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月菌種選育目的是改善菌種的特性，使能提高產(chǎn)量、改進質(zhì)量、降低成本、改革工藝、方便管理及綜合利用等。

基本方法自然選育、生產(chǎn)育種、抗噬菌體菌株的選育、誘變育種、代謝控制育種及原生質(zhì)體技術(shù)和體外重組DNA技術(shù)（基因工程）等。

第86頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月菌種從自然界分離

采樣增殖培養(yǎng)純種分離性能測定地點方法目的方法方法方法第87頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月種子罐級數(shù)

指種子需逐級擴大培養(yǎng)的次數(shù)。一般根據(jù)種子的生長特性、孢子發(fā)芽及菌體繁殖速度，以及發(fā)酵罐的容積而定。對于生長快的細菌，種子用量少，故種子罐級數(shù)相應(yīng)也少。如谷氨酸生產(chǎn)，種子接入種子罐后于320C培養(yǎng)7-10h，菌濃達到108-109個/ml，即可接入發(fā)酵罐作為種子，這稱為一級種子罐擴大培養(yǎng)，也稱二級發(fā)酵。第88頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月種子罐級數(shù)

對生長較慢的菌種，如青霉素生產(chǎn)菌種，種子接入一級種子罐270C培養(yǎng)40h后，再需移入裝有新鮮培養(yǎng)基的第二級種子罐，于270C培養(yǎng)10－24h移至發(fā)酵罐作為種子，稱為二級種子罐擴大培養(yǎng)，也稱三級發(fā)酵。一般50m3發(fā)酵罐都采用三級發(fā)酵。

第89頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵過程砂土孢子冷凍干燥孢子實驗室種子制備階段（一級種子培養(yǎng)）生產(chǎn)車間種子制備階段（二級發(fā)酵三級發(fā)酵）斜面孢子搖瓶液體培養(yǎng)茄子瓶斜面培養(yǎng)固體培養(yǎng)基培養(yǎng)一級種子罐二級種子罐發(fā)酵罐種子擴大培養(yǎng)流程圖第90頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月生理代謝菌種篩選種子培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)發(fā)酵第91頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物發(fā)酵方式分批發(fā)酵補料分批發(fā)酵半連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵第92頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵過程中的中間分析項目產(chǎn)物產(chǎn)量pH糖氨基氮菌絲形態(tài)第93頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵過程的影響因素及控制菌體濃度營養(yǎng)物質(zhì)溫度pH溶氧泡沫染菌發(fā)酵終點的判斷第94頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月菌體濃度在適合的生長速率下，發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)率與菌體濃度成正比關(guān)系。特別是初級代謝產(chǎn)物。菌體濃度過低，產(chǎn)物產(chǎn)率下降。菌體濃度過高，產(chǎn)生其他影響。措施：調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)的濃度。第95頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月營養(yǎng)物質(zhì)碳源氮源磷酸鹽：生長亞適量濃度補料：半饑餓狀態(tài)第96頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度考慮菌種及生長階段綜合考慮其他培養(yǎng)條件考慮菌種生長情況發(fā)酵熱pH補加酸或堿和補料的方式第97頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月溶氧和CO2溶氧異常下降溶氧異常上升

泡沫負面影響措施第98頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月染菌發(fā)酵前期染菌發(fā)酵后期染菌發(fā)酵終點的判斷提高產(chǎn)物的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益降低生產(chǎn)成本第99頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)生產(chǎn)實例抗生素類氨基酸類維生素類其它有機物與醫(yī)藥中間體第100頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月一、抗生素的分類按進行生產(chǎn)的微生物母體分：（1）細菌生產(chǎn)的抗生素——短桿菌肽，短桿菌肽S、桿菌肽、多粘菌素B。（2）霉菌生產(chǎn)的抗生素——青霉素、灰黃霉素、甾酸菌素。（3）放線菌生產(chǎn)的抗生素——鏈霉素、氯霉素、金霉素、四環(huán)素、紅霉素、螺旋霉素、利福霉素、卡那霉素、交沙霉素、麥迪加霉素。

第101頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月按化學結(jié)構(gòu)分：（1）β-內(nèi)酰胺類抗生素——青霉素類、頭孢菌素類。（2）氨基糖苷類——鏈霉素、新霉素、卡那霉素、慶大霉素。（3）大環(huán)內(nèi)酯類——紅霉素、竹桃霉素、麥迪加霉素、制霉菌素。（4）四環(huán)素類——土霉素、金霉素、四環(huán)素。（5）多肽類——桿菌肽、多粘菌素B第102頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月二、發(fā)酵法可以生產(chǎn)的種類

（1）青霉素 （2）頭孢菌素

（3）鏈霉素 （4）卡那霉素

（5）慶大霉素 （6）紅霉素

（7）羅紅霉素 （8）麥迪霉素

（9）乙酰螺旋霉素 （10）四環(huán)素

（11）土霉素（氧四環(huán)素）

（12）金霉素（氯四環(huán)素）

（13）林可霉素 （14）多粘菌素

（15）桿菌肽第103頁，課件共113