中山大学药学院 生物技术制药课件第7章发酵工程制药.pptVIP

第7章

发酵工程制药-1

第一节概述

Ø一、发酵工程

微生物工程:自催化

过程

完整的工业体系

二、发酵类型

1、微生物菌体发酵

Ø定义：是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞为

目的的产品的发酵工业，包括单细胞的酵母和藻类、

担子菌，生物防治的苏云金杆菌以及人、畜防治疾

病用的疫苗等。药用微生物制剂等。

2、微生物酶发酵

Ø目前的酶多数来源于微生物发酵

Ø医用酶制剂的生产

Ø医药工业用酶

Ø酶的特点：易于工业化生产，便于改善工艺提高

产量。

Ø生物合成特点：需要诱导作用，或遭受阻遏、抑

制等调控作用的影响，在菌种选育、培养基配制

以及发酵条件等方面需给予注意。

3、微生物代谢产物发酵

Ø包括初级代谢产物、中间代谢产物和次级代

谢产物。

Ø对数生长期形成的产物是细胞自身生长所必

需的，称为初级代谢产物或中间代谢产物。

Ø各种次级代谢产物都是在微生物生长缓慢或

停止生长时期即稳定期所

产生的，来自于中间代谢

产物和初级代谢产物。

1,3-丙二醇两步发酵法

糖

酵母

甘油

伯氏肺炎杆菌、丁酸梭菌等

1,3-丙二醇

4、微生物的生物转化

Ø定义：是利用生物细胞对一些化合物某一特定

部位（基团）的作用，使它转变成结构相类似

但具有更多经济价值的化合物。

Ø最终产物是由微生物细胞的酶或酶系对底物某

一特定部位进行化学反应而形成的。

三、微生物发酵生产药物的分类

（一）抗生素类

Ø10000种

Ø微生物发酵占70％。有价值的抗生素，几乎全部

由微生物生产

Ø抗细菌，病毒，真菌，肿瘤，原虫，寄生虫等

（二）氨基酸类

Ø单个氨基酸制剂：

Ø复方氨基酸制剂：

Ø微生物发酵法：

Ø酶转化法

黄色短杆菌合成赖氨酸的途径

（三）核苷酸类

Ø肌苷酸，肌苷，AMP，ATP，辅酶等

（四）维生素类

Ø维生素C的原料药2-酮基-古龙酸，维生素A的前体

B-类胡萝卜素，维生素D2的前体麦角甾醇，维生

素B2，B12等

（四）甾体类激素

Ø甾体类激素的生产过程中，一些特异反应需借

助微生物的反应。

黄体酮11α-羟基黄体酮

（五）治疗酶及酶抑制剂

Ø药用酶

Ø酶抑制剂

（六）多糖类

ØHA

Ø右旋糖酐

四、发酵工程制药特点及发展趋势

Ø（1）菌种是根本

Ø（2）理论产量存在“生物学变量”

Ø（3）常温常压下反应，安全，条件简单

Ø（4）纯种培养，防污染

Ø（5）可制备复杂高分子化合物

Ø（6）分子水平，定向发酵，组合生物合成等

Ø（7）发酵工业成本低

发酵工程基本流程

菌种选育分离纯化

自然界选种、诱变育种、菌体：过滤、沉淀；代谢产物：

基因工程、细胞工程蒸馏、萃取、离子交换

培养基配制发酵过程（中心阶段）

根据培养基的配制原则制备，检测进程，满足营养需要；

实践中需多次试验配方

严格控制温度、pH、溶氧、

转速等

灭菌

杀灭杂菌（胞体、孢子

扩大培养和接种

及芽孢）

典型发酵过程

二、生产菌种的选育

工业化菌种的要求

Ø1.遗传性能要相对稳定

Ø2.生长速度快，不易感染它种微生物或噬菌体

Ø3.目标产物产量接近理论转化值

Ø4.目标产物分泌到胞外

Ø5.尽可能减少类似物产量

Ø6.能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高

效地合成产物

（1）自然选育

自然状态下，碱基对发生自然突变的机率为10-8～10-9

一种是我们生产上所不希望看到的，表现为菌

株的衰退和生产质量的下降，这种突变成为负

突变。

另一种是我们生产上希望看到的，对生产有利，

这种突变成为正突变。

1采样

2.分离菌株

自然选育操作步骤：

一般习惯上将自然选育称为菌种的分离纯化。

单细胞(孢子)悬液的制备

礼来公司花了平板分离

10年的时间从

40万株微生物

挑选单菌落注意形态的观察

中，发现了三