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第十四讲抗生素发酵生产工艺学
概述 生产前期研究 生产菌改良 生产工艺过程 发酵条件的控制 提取和精制 Introduction Research in Lab Strain improvement Production processing Fermentation control Isolation purification 抗生素 是生物在其生产活动过程中所产生,并能在低微浓度下有选择性地抑制或杀灭其他微生物或肿瘤细胞的有机物。 Antibiotics Any organic substances produced by various organisms that have the power of arresting the growth of other microorganisms or of destroying them. 历史 1929年,英国弗莱明发现青霉素 二战期间,大规模发酵生产 世界上最早用于临床的抗菌素 History Penicillin was discovered by Fleming in 1929. World War II, fermented in large-scale The first major antibiotic to be commercialized 根据抗生素的作用机制分类 (Modes of Action of Antibiotics) 抑制细胞壁合成 (Cell Wall Synthesis) : 青霉素 抑制细胞膜功能 (Cell Membrane Damage) : 多烯类抗生素 抑制蛋白质合成 (Protein Synthesis) : 四环素 抑制核酸合成 (Nucleic Acid Synthesis) : 丝裂霉素 根据抗生素的化学结构分类 β-内酰胺类 (β-lactam): 青霉素类 (penicillins) 头孢菌素类 (cephalosporins) 氨基糖苷类 (aminoglycosides) : 链霉素、庆大霉素 大环内酯类 (macrolides) : 红霉素、麦迪加霉素 四 环 类 (tetracyclines) : 四环素、土霉素 多 肽 类 (polymyxin) : 多粘菌素 产生菌的筛选 抗菌性试验 提取、精制、鉴定 毒性试验 药理和临床试验 Screening of a strain Antimicrobial trial Isolation, purification and identification Toxicological trial Medicinal clinical trial 人工诱变法: 紫外线、X-线、r-线照射 亚硝基胍、亚硝酸、秋水仙素、氮芥等诱变剂处理 Conventional strain selection Physical mutagen eg. Ultraviolet Radiation Chemical mutagen eg. Nitrosoguanidine (NTG) Improved strain can be selected empirically Scale-up(比拟放大) 菌种 → 种子制备 → 发酵 → 发酵液预处理 → 提取及精制 → 成品包装 Strain → Preparation of seed → Fermentation → Treatment of broth → Isolation purification → Package of product Stirred tank Fermentation 搅拌发酵 发 酵 控 制 Fermentation control 菌种 (strain):产黄青霉菌 (Penicillium chrysogenum) 孢子培养 (spore cultivation):25 oC, 6-7 d 种子培养 (seed cultivation): 25 oC, 2-3 d 发酵培养 (fermentation): 22-26 oC, 6-7 d 加糖控制 (sugar feeding):残糖降至0.6% 补氮 (nitrogen feeding):氨控制在 0.01-0.05% 前体 (precursor):残余
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