3.5微生物药物的发酵生产技术.pptVIP

第二章 微生物制药 五、微生物药物的发酵生产技术 发酵菌种 种子制备 发酵生产 发酵液预处理 产品提取和精制 成品检验 成品分包装 发酵废液的环保治理 （一）微生物药物工业生产菌种 工业生产用菌株不同于实验室研究菌株，不但要求其产物合成能力能够稳定的表达，还应追求产量尽可能的高，作为目标产品的类似物尽可能的少，发酵产物尽可能的易于提取精制等。因此。在工业生产中，需要对生产菌株不断的纯化、复壮和改良。 1、药物生产菌株 注意生产菌株的产物合成潜能和产物合成的稳定性。 2、生产种子的制备 （1）生产菌种的保藏制备 基本原则： 低营养 干燥 缺氧 低温 密封 （2）实验室种子制备 斜面菌种制备 短期存放 斜面菌种要求丰富的孢子和营养菌体细胞 斜面应软硬适中，光滑，表面无游离水，无污染，斜面长不超过试管2/3。 制备好的斜面菌种要求无污染，外观生长均匀，孢子或菌体丰满，无杂菌杂色等。 米孢子的制备 质量要求：无污染，孢子数足，发芽率高，生产能力稳定。 影响米孢子质量的因素： 米的质量——用优质品种、新米； 米的湿度——以灭菌后不结块为准； 营养液成分 摇瓶种子的制备 摇瓶种子提供的通常是丰富的营养菌体细胞。要求无污染、生产力高、菌体浓度高、处于生长阶段。 要求培养基组成丰富而均衡， 控制液体装瓶量，一般：40-50 ml/250ml，60-80 ml/500ml，80-100 ml/750ml （3）种子罐种子的制备 种子罐的种子制备以生长营养菌体为目的， 种子罐的级数应随产物的品种及生产规模而定，也随工艺条件的改变做适当调整。 细菌发酵一般采用二级种子发酵，即经过斜面菌种、一级摇瓶种子、二级种子罐培养、大罐发酵的过程。 放线菌常用三级扩大的方法培养种子。 3、药物生产菌的生长和产物合成 微生物药物是微生物的次级代谢产物，是在微生物完成快速生长和某些营养被利用殆尽后才开始产生的。 适宜于次级代谢产物合成的发酵条件是菌体细胞生长的限制条件，但次级代谢产物的合成水平又决定于菌体细胞生长状态。 在微生物药物生产发酵中如何调整培养基组成是影响药物产量的决定性因素。 （1）药物产生菌的营养需求和培养基配制 培养基成分包括碳源、氮源、无机盐、特殊生长因子、水等五大类物质。 （2）影响微生物生长和产物合成的环境因子 温度 压力和溶氧 剪切力 pH 水活性 基质和产物的浓度 （3）微生物次级代谢产物发酵生产的优化和控制 代谢调控 碳源阻遏 能被微生物快速利用、促进产生菌快速生长的碳源对次级代谢产物生物合成都表现出抑制作用——葡萄糖效应。 氮源调控 缓效氮源可以防止和减弱氮代谢物的阻遏作用，有利于次级代谢产物的合成；速效氮源能促进菌体的生长，却不利于次级代谢产物的合成。 磷酸盐控制 1）促进初级代谢、抑制次级代谢 2）阻遏次级代谢产物合成中某些关键酶的合成 3）抑制次级代谢产物合成中某些关键酶的活性 4）增加菌体能荷，促进初级代谢 自控因子和多效因子 产物反馈抑制 4、药物的发酵技术 （1）搅拌式发酵罐 （3）生产过程及参数控制 In 1928, Alexander Fleming ( left), a Scottish bacteriologist, discovered a mold with bacteria-killing powers so incredible it was effective even when diluted 800 times. Courtesy of the USDA. Right, a strain of P. notatum was used for some of the first tests of pencillin. Courtesy of the FDA’s Center for Drug Evaluation and Research. 5、几种重要抗生素的发酵工艺 （1）青霉素的发酵工艺 青霉素的产生菌——产黄青霉（Penicillium chrysogenum）51-20和点青霉（P. notatum），目前全世界用于青霉素生产的高产菌株几乎都是以产黄青霉为出发菌株，经不同的改良途径得到的。目前青霉素的发酵单位最高达到60000U/ml。 甘油、葡萄糖和蛋白胨组成的培养基斜面培养 砂土孢子 生产孢子的制备 大米或小米固体培养基上25℃培养7d，孢子成熟后真空干燥，低温保藏备用。 大规模发酵生产 采用三级发酵，其目的是使青霉菌菌体数量逐步扩大和适应发酵，其次是使发酵罐连续使用，缩短发酵周期。 一级发酵：小罐，使孢子萌芽形成菌丝； 二级发酵：大量繁殖青霉菌菌丝体； 三级发酵：继续大量繁殖菌丝体，生产青霉素。 发酵的影响因素及控制 碳源、