10微生物发酵制药工艺1幻灯片.ppt

第10章微生物发酵制药工艺

;本章内容;10.1微生物发酵与制药;1发酵概念;2发酵制药;制药微生物的种类

细菌、放线菌和丝状真菌

细菌主要生产环状或链状多肽类抗生素，如芽孢杆菌(Bacillus)产生杆菌肽（bacitracin）。细菌还可以产生氨基酸和维生素，如黄色短杆菌（Brevibacteriumflarum）产生谷氨酸，大小菌生产维生素C。

放线菌主要产生各类抗生素，以链霉菌属最多，诺卡菌属较少，还有小单孢菌属。生产的抗生素主要有氨基糖苷类（链霉素、新霉素、卡那霉素等）、四环类（四环素、金霉素、土霉素等）、放线菌素类（放线菌素D）大环内酯类（红霉素、螺旋霉素、柱晶白霉素）和多烯大环内酯类（制霉菌素、抗滴虫霉素等）。

真菌的曲菌属产生桔霉素，青霉素菌属产生青霉素和灰黄霉素等，头孢菌属产生头孢霉素等。;3发酵制药的基本过程;10.2微生物的生长特征;发酵前期特征;发酵中期特征;发酵后期特征;2、制药微生物的生长动力学;*;*;（3）减速期

减速期(declinephase)是指菌体生长速率下降的一段时间。由培养基中基质浓度下降，有害物质积累等不利因素引起。在减速期内，生长速率与菌体浓度仍符合一级动力学关系，但受基质浓度限制。一般生物的减速期较短。;*;*;4、生长与产物的关系模型;II型：菌体生长与产物生成半偶联型（semi-couplingmodel）

该模型介于偶联和非偶联模型之间，产物生成与基质消耗、能量利用之间存在间接关系。产物来自能量代谢所用的基质，但是在次级代谢与初级代谢分开的。在细胞生长期内，基本无产物生成，在生长的中后期生成大量的产物而进入产物形成期。分批发酵出现两个高峰，先是基质消耗和菌体生长的高峰，然后是产物形成的高峰。如柠檬酸和某些氨基酸的发酵，一部分组成型表达的蛋白质药物也属于此类型。产物生成速率和比速率分别为：?????????;;5、代谢产物的生物合成;（1）次级代谢产物生物合成的基本特征;形成时期：生长期转向生产期，形态与生理发生变化。次级代谢产物是在细胞生长后期开始形成，当生长受限制时被启动。完成菌体营养生长期之后，出现次级代谢物合成期，其生物合???比生长对环境更敏感，要求更高。次级代谢产物是以初级代谢产物为前体，受到初级代谢的调节。可能是缺乏某种营养成分，菌体生长抑制，启动了次级代谢物合成。菌体内中间代谢物积累，抑制了初级代谢酶，使之消失或活性下降，诱导了新酶的出现，转入生产期。芽孢杆菌形成芽孢，放线菌和真菌形成孢子，抗生素合成可能是细胞分化的伴随现象。;组成：次级代谢产物是结构相似的一组混合物，但活性差异较大。参与反应的酶的底物特异性不强。产生菌利用一种或两种以上的初级代谢产物合成一种主要的次级代谢产物，并继续对该产物进行修饰生成多种衍生物。一种次级代谢产物可由两种或两种以上代谢途径合成。;(2)次级代谢产物的构建单位;(3)次级代谢产物的生物合成的基本过程;菌种选育原因：高产量的菌种，自然界中的菌种生长繁殖快速，发酵有大量积累产物。

诱变育种方法：天然变异，物理因子，化学因子和生物因子。

20世纪80年代，以原生质体融合的杂交育种和基因工程育种，90年代以后，可以用基因组shuffling育种。;1、新药生产菌的选育;微生物药物与菌种的筛选流程;（1）生产菌的自然分离;培养基：

选择适宜的培养基，营养和pH；添加抑制剂。

分离方法：

a稀释法：无菌水，生理盐水，缓冲液

b滤膜法：0.22－0.45μm。细菌在膜上，放线菌菌丝可穿透，进入培养基。

培养条件：温度。放线菌：25－30℃，32－37℃，7－14天至1月；45－50℃，1~2d。

琼脂扩散法——活性测定：

非致病菌为对象，耐药细菌和厌氧菌的抗生素，筛选生物活性物质。

HPLC、LC－MS等，分析鉴定活性物质

;(2)自然选育;(3)诱变育种;诱变育种流程;（3）杂交育种;接合育种;原生质体融合育种;2菌种保藏;保藏方法;3保藏机构－中国;10.4培养基制备;1培养基的成分;碳源(carbonsources);氮源（nitrogensources）;有机氮源;无机盐和微量元素;水;生长因子（growthfactor）;前体(precursor);促进剂(accelerant);消沫剂（defoamingagent）;2培养基种类;固体培养基;发酵培养基;3制药生产用培养基的配制;（1）培养基设计一般原则;（2）培养基设计基本思路;（3）理论计算与定量配制;碳源和氮源进行转化率计算和分析;4灭菌工艺;(1)灭菌方法与原理;物理灭菌;干热灭菌;蒸汽灭菌;2培养基灭菌;(2)培养基灭菌的操作方式;分批灭菌的操作过程;连续灭菌