發(fā)酵工程制藥

關(guān)于發(fā)酵工程制藥第一頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第一節(jié)概述第二頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日

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)?，F(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(jī)酸、有機(jī)溶劑、多糖、酶制劑、單細(xì)胞蛋白、基因工程藥物、核酸類(lèi)物質(zhì)及其他生物活性物質(zhì)等的生產(chǎn)。發(fā)酵工程第三頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日

利用微生物技術(shù)，通過(guò)高度工程化的新型綜合技術(shù)，以利用微生物反應(yīng)過(guò)程為基礎(chǔ)，依賴于微生物機(jī)體在反應(yīng)器內(nèi)的生長(zhǎng)繁殖及代謝過(guò)程來(lái)合成一定產(chǎn)物，通過(guò)分離純化進(jìn)行提取精制，并最終制劑成型來(lái)實(shí)現(xiàn)藥物產(chǎn)品的生產(chǎn)。發(fā)酵工程制藥的定義第四頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵工程的4個(gè)階段第一階段1676年制成第一臺(tái)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——酶第五頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二階段對(duì)發(fā)酵技術(shù)的認(rèn)識(shí)起始于19世紀(jì)末，主要來(lái)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(jì)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。第六頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四階段20世紀(jì)50年代，利用代謝調(diào)控發(fā)酵氨基酸、核酸。20世紀(jì)70年代，利用固定化酶或細(xì)胞連續(xù)發(fā)酵。20世紀(jì)80年代，基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞融合技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用階段。第七頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日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、下游工程第八頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日UPSTREAMPROCESSES-genetics,cell…-inoculumdevelopmentmediaformulationsterilization-inoculationFERMENTATIONProcessControl上游工程Fermentationengineering第九頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日DOWNSTREAMPROCESSES-productextraction,purification&assay-wastetreatmentbyproductrecoveryFERMENTATIONProcessControl下游工程Fermentationengineering第十頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、微生物菌體的發(fā)酵單細(xì)胞蛋白SCP、藥用真菌（冬蟲(chóng)夏草、茯苓等）生物防治制劑（如蘇云金桿菌）活性乳制劑

細(xì)胞的生長(zhǎng)與產(chǎn)物的積累成平行關(guān)系，生長(zhǎng)速率最大的時(shí)期也是產(chǎn)物合成最高階段。微生物發(fā)酵類(lèi)型第十一頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日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(dǎo)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。第十二頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日3、微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵初級(jí)代謝產(chǎn)物：與菌體生長(zhǎng)相伴隨的產(chǎn)物、對(duì)菌體生長(zhǎng)、分化和繁殖是必須的氨基酸、核苷酸、維生素、糖類(lèi)等菌體對(duì)其合成反饋控制嚴(yán)密，一般不過(guò)量積累次級(jí)代謝產(chǎn)物：與菌體生長(zhǎng)不相伴隨，以初級(jí)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(fù)雜對(duì)環(huán)境條件敏感第十三頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日4、微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵利用微生物細(xì)胞的一種或幾種酶，對(duì)外源化合物的特定部位進(jìn)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(diǎn)是特異性強(qiáng)，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）第十四頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)物：微生物細(xì)胞，酶，活性物質(zhì)，特殊化學(xué)品和食品添加劑。第十五頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵工業(yè)簡(jiǎn)介發(fā)酵食品有機(jī)酸氨基酸核酸類(lèi)物質(zhì)酶制劑醫(yī)藥工業(yè)（抗生素…）飼料工業(yè)（單細(xì)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…)第十六頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日藥用發(fā)酵產(chǎn)品分類(lèi)生物來(lái)源作用對(duì)象作用機(jī)制化學(xué)結(jié)構(gòu)細(xì)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(xì)胞壁合成藥影響細(xì)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十七頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵工程制藥的特點(diǎn)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(guò)程常溫常壓，操作條件溫和純種培養(yǎng)、無(wú)菌條件生產(chǎn)過(guò)程是以生物體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式進(jìn)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(jiàn)效快第十八頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)展趨勢(shì)利用DNA重組技術(shù)和細(xì)胞工程技術(shù)的發(fā)展、新的工程菌和新型微生物的開(kāi)發(fā)新型的生理活性多肽和蛋白質(zhì)類(lèi)藥物：干擾素、白介素促紅細(xì)胞生成素等；新型菌體制劑和疫苗。紅細(xì)胞生成素

(治療貧血)

生長(zhǎng)激素

(促進(jìn)生長(zhǎng))胰島素

(治療糖尿病)

干擾素

(抗病毒、抗腫瘤)

第十九頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)發(fā)酵制藥中的微生物第二十頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日常見(jiàn)的制藥用微生物細(xì)菌放線菌真菌第二十一頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日細(xì)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(lèi)藥物基因工程的載體第二十二頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日細(xì)菌之短桿菌屬(Brevibacterium)維生素B12、氨基酸、核苷酸類(lèi)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。第二十三頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日細(xì)菌之棒狀桿菌屬(Corynebacterium)生產(chǎn)氨基酸、核苷酸類(lèi)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第二十四頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日細(xì)菌之芽孢桿菌屬(Bacillus)生產(chǎn)氨基酸、核苷酸、抗生素類(lèi)、維生素B12用于甾體轉(zhuǎn)化等第二十五頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日細(xì)菌之假單胞菌屬(Pseudomonas)生產(chǎn)維生素B12、氨基酸、核苷酸類(lèi)進(jìn)行類(lèi)固醇（甾體）轉(zhuǎn)化有些菌株可利用烴類(lèi)生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白第二十六頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日細(xì)菌之乳酸桿菌屬(Lactobacillus)生產(chǎn)抗癌類(lèi)藥物第二十七頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日放線菌

抗生素12000余種，60%左右來(lái)自放線菌，經(jīng)濟(jì)價(jià)值大。第二十八頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日放線菌之鏈霉菌屬(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)土霉素第二十九頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日放線菌之諾卡氏菌屬(Norcadia)生產(chǎn)利福霉素等。第三十頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日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。第三十一頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日真菌之根霉屬(Rhizopus)生產(chǎn)甾體激素、延胡索酸及酶制劑等。第三十二頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日真菌之曲霉屬(Aspergillus)

生產(chǎn)枸櫞酸、葡萄糖酸、有機(jī)酸類(lèi)、抗生素，進(jìn)行甾體轉(zhuǎn)化。第三十三頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日真菌之青霉屬(Penicillum)產(chǎn)黃青霉(Penicillumchrysogenum)

生產(chǎn)青霉素，也可用來(lái)生產(chǎn)葡萄糖氧化酶、葡萄糖酸、檸檬酸和抗壞血酸。第三十四頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日真菌之頭孢霉菌屬(Cephalosporium)產(chǎn)黃頭孢霉(Cephalosporiumchrysogen)頂孢頭孢霉菌(Cephalosporiumacremonium)

都生產(chǎn)頭孢菌素C第三十五頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日真菌之酵母菌屬(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(xì)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)：核黃素第三十六頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日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(lèi)、16種氨基酸(其中含有七種人體必需氨基酸)、蛋白質(zhì)、甾類(lèi)、甘露醇、香豆精苷、生物堿、有機(jī)酸（主含延胡索酸），以及Fe、Ca、Mn、Zn等。第三十七頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵菌種的選育要求生產(chǎn)力：能在廉價(jià)的培養(yǎng)基上迅速生長(zhǎng)，所需的代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量高，其它類(lèi)似代謝產(chǎn)物少。操作性：培養(yǎng)條件簡(jiǎn)單，發(fā)酵易控制，產(chǎn)品易分離。穩(wěn)定性：抗噬菌體能力強(qiáng)，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。第三十八頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日

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)體融合基因工程第三十九頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日從自然界中獲得新菌種土壤、空氣、動(dòng)植物等，嚴(yán)重污染的水域，極端環(huán)境等基本程序：采樣→預(yù)處理→富集培養(yǎng)→篩選→鑒定→野生型菌株第四十頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日誘變育種物理或化學(xué)方法誘發(fā)突變。物理誘變劑：紫外線、X-射線、γ-射線等化學(xué)誘變劑：氮芥、亞硝酸、5-氟尿嘧啶等第四十一頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日自然選育：不經(jīng)人工處理利用微生物的自然突變進(jìn)行育種的過(guò)程。誘變育種：利用物理、化學(xué)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(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的交換。基因工程育種：DNA體外重組技術(shù)定向育種，技術(shù)含量高，應(yīng)用面廣。第四十二頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日

基因突變及其機(jī)制

第四十三頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日誘變育種操作步驟第四十四頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日轉(zhuǎn)基因工程菌的構(gòu)建第四十五頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日菌種保藏(Cultureconservation)目的：保證菌種經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)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。第四十六頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日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(yíng)養(yǎng)）；盡可能采用多種不同的手段保藏同一菌株。第四十七頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日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四十八頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四十九頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(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)方法第五十頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（一）分批培養(yǎng)1、分批培養(yǎng)的定義2、分批培養(yǎng)的生長(zhǎng)過(guò)程3、分批培養(yǎng)過(guò)程中影響細(xì)胞生長(zhǎng)的因素第五十一頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日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(guò)程中，不再加入其它營(yíng)養(yǎng)物料。待生物反應(yīng)進(jìn)行到一定程度之后，將全部培養(yǎng)液倒出、進(jìn)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(jí)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(guò)分批培養(yǎng)，來(lái)獲得較大數(shù)量的細(xì)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(jiǎn)單工業(yè)微生物生產(chǎn)中經(jīng)常采用第五十二頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、分批培養(yǎng)的生長(zhǎng)過(guò)程培養(yǎng)中的細(xì)胞經(jīng)過(guò)4個(gè)生長(zhǎng)階段：（1）延遲期（2）指數(shù)生長(zhǎng)期（3）靜止期（4）衰亡期

第五十三頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、延遲期（1）種齡越長(zhǎng)，延遲期越長(zhǎng)，

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

3、靜止期隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被逐漸消耗、細(xì)胞的生長(zhǎng)速率開(kāi)始下降，最終細(xì)胞濃度不再增加，稱為靜止期。2、指數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞的倍增時(shí)間指細(xì)胞濃度增長(zhǎng)一倍所需要的時(shí)間。微生物的倍增時(shí)間一般為0.5-1小時(shí)。第五十四頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日3、分批培養(yǎng)中影響細(xì)胞生長(zhǎng)的因素共有以下5種影響因素：（1）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度（2）溫度（3）pH值（4）溶解氧濃度（5）產(chǎn)物第五十五頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（1）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的限制性濃度-------當(dāng)某一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度下降到一定程度之后，就會(huì)影響細(xì)菌的生長(zhǎng)，此時(shí)的濃度就稱為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的限制性濃度。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的最大濃度-------當(dāng)某一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度超過(guò)一定程度之后，也會(huì)對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。第五十六頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）溫度當(dāng)培養(yǎng)溫度偏低時(shí)，細(xì)胞的生長(zhǎng)速率較低，隨著溫度的升高，細(xì)菌的生長(zhǎng)速率也隨之加快，當(dāng)溫度超出一定范圍時(shí)，由于蛋白質(zhì)等細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變性，導(dǎo)致細(xì)菌生長(zhǎng)速率的急速下降。微生物細(xì)胞的最適生長(zhǎng)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(guò)程中，培養(yǎng)的前期常常將溫度調(diào)控在有利于細(xì)胞生長(zhǎng)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)物第五十七頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日根據(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(diǎn)：

（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(xì)胞的生長(zhǎng)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(shí)可以節(jié)約冷卻水、同時(shí)能夠減少動(dòng)力消耗。發(fā)酵溫度調(diào)控技術(shù)第五十八頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（3）pH值細(xì)菌適宜于在中性、弱堿性的條件下生長(zhǎng)。酵母菌、霉菌則喜酸性環(huán)境。乳酸菌、醋酸菌對(duì)于低PH值環(huán)境有著很好的耐受性。第五十九頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（4）溶解氧濃度不同的培養(yǎng)過(guò)程對(duì)于溶解氧有著不同的要求應(yīng)該根據(jù)具體情況來(lái)加以控制。

空氣過(guò)濾片第六十頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（5）代謝產(chǎn)物的抑制作用細(xì)胞的代謝產(chǎn)物會(huì)影響到細(xì)胞的生長(zhǎng)，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(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中要設(shè)法定期收集細(xì)胞的代謝產(chǎn)物第六十一頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（二）連續(xù)培養(yǎng)1、連續(xù)培養(yǎng)方法的優(yōu)缺點(diǎn)2、連續(xù)培養(yǎng)法的分類(lèi)第六十二頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日細(xì)菌連續(xù)培養(yǎng)的設(shè)備簡(jiǎn)化示圖

第六十三頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、連續(xù)培養(yǎng)方法的優(yōu)點(diǎn)（1）細(xì)胞生長(zhǎng)速率較高。（2）連續(xù)培養(yǎng)可發(fā)使得培養(yǎng)液達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)2、連續(xù)培養(yǎng)方法的缺點(diǎn)（1）連續(xù)培養(yǎng)延續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)生雜菌污染的概率也就增加（2）長(zhǎng)時(shí)期進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)，細(xì)胞發(fā)生變異、質(zhì)粒丟失、基因突變（3）細(xì)菌株生產(chǎn)性能退化的現(xiàn)象也就比較突出第六十四頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日3、連續(xù)培養(yǎng)法的分類(lèi)可以分為以下3類(lèi)：（1）單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)（2）細(xì)胞回流式的單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)（3）多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)第六十五頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（1）單級(jí)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(jí)連續(xù)培養(yǎng)法。在單級(jí)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(jí)連續(xù)培養(yǎng)是一種最簡(jiǎn)單的連續(xù)培養(yǎng)方法。第六十六頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）細(xì)胞回流式的單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)將單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)流出液中的細(xì)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(xì)胞回流式的單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)。細(xì)胞回流式的單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)相當(dāng)于不斷地對(duì)生物反應(yīng)器進(jìn)行接種，有利于提高連續(xù)培養(yǎng)的效率。第六十七頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（3）多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)

將幾個(gè)生物反應(yīng)器串聯(lián)起來(lái)，第一個(gè)反應(yīng)器的流出液作為第二個(gè)反應(yīng)器的流入液，第二個(gè)反應(yīng)器的流出液又作為第三個(gè)反應(yīng)器的流入液，這種培養(yǎng)方式就稱為多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)法。第六十八頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（三）其它培養(yǎng)方法1、補(bǔ)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)第六十九頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、補(bǔ)料分批培養(yǎng)

補(bǔ)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(jìn)行分批培養(yǎng)中間，向生物反應(yīng)器中加入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)料，但同時(shí)不取出培養(yǎng)液的方法。

（1）方法改良（2）補(bǔ)料分批培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)（3）補(bǔ)料分批培養(yǎng)的缺點(diǎn)由于補(bǔ)料，使得培養(yǎng)液的體積逐漸擴(kuò)大，到一定時(shí)間之后，再將培養(yǎng)液從反應(yīng)器中一次性放出第七十頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（1）方法改良

連續(xù)補(bǔ)料分批培養(yǎng)法——在進(jìn)行補(bǔ)料分批培養(yǎng)時(shí)，如果所取出的培養(yǎng)液數(shù)量少于補(bǔ)進(jìn)的物料數(shù)量，反復(fù)進(jìn)行多次的放料和補(bǔ)料操作，這種方法稱為連續(xù)補(bǔ)料分批培養(yǎng)。第七十一頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）補(bǔ)料分批培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）通過(guò)流加高濃度的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，培養(yǎng)罐內(nèi)的細(xì)胞濃度可以達(dá)到非常高的程度這對(duì)于細(xì)胞產(chǎn)物的生產(chǎn)十分有利（3）通過(guò)補(bǔ)料，能夠解除某些營(yíng)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(guò)補(bǔ)料和放料的連續(xù)進(jìn)行，能夠解除某些基質(zhì)、產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞的抑制作用第七十二頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（3）補(bǔ)料分批培養(yǎng)的缺點(diǎn)（1）要考慮到生物反應(yīng)器的供氧能力（2）要考慮培養(yǎng)過(guò)程中大量代謝產(chǎn)物積累后的細(xì)胞毒性第七十三頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)發(fā)酵設(shè)備及消毒滅菌第七十四頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵的一般流程種子擴(kuò)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)備第七十五頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵設(shè)備——發(fā)酵罐發(fā)酵罐的特點(diǎn)軸封嚴(yán)密，泄漏少能承受一定壓力、溫度攪拌通風(fēng)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）第七十六頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵罐的類(lèi)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)酵罐第七十七頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵輔助設(shè)備無(wú)菌空氣系統(tǒng)滅菌系統(tǒng)、管道、閥門(mén)第七十八頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日培養(yǎng)基及其滅菌培養(yǎng)基（medium）培養(yǎng)基的成分碳源氮源無(wú)機(jī)鹽前體物促進(jìn)劑抑制劑第七十九頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日培養(yǎng)基滅菌空罐滅菌實(shí)罐滅菌連續(xù)滅菌第八十頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第五節(jié)發(fā)酵工程制藥的過(guò)程與控制第八十一頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵過(guò)程即微生物反應(yīng)過(guò)程，指由微生物在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中所引起的生化反應(yīng)的過(guò)程。根據(jù)對(duì)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(zhǎng)特性分：分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵。

第八十二頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵的一般過(guò)程空氣空氣凈化處理保藏菌種斜面活化擴(kuò)大培養(yǎng)種子罐主發(fā)酵碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)滅菌產(chǎn)物分離純化成品第八十三頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵過(guò)程第八十四頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日菌種篩選搖瓶試驗(yàn)發(fā)酵罐試驗(yàn)第八十五頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日菌種選育目的是改善菌種的特性，使能提高產(chǎn)量、改進(jìn)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。

第八十六頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日菌種從自然界分離

采樣增殖培養(yǎng)純種分離性能測(cè)定地點(diǎn)方法目的方法方法方法第八十七頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日種子罐級(jí)數(shù)

指種子需逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù)。一般根據(jù)種子的生長(zhǎng)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(duì)于生長(zhǎng)快的細(xì)菌，種子用量少，故種子罐級(jí)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(dá)到108-109個(gè)/ml，即可接入發(fā)酵罐作為種子，這稱為一級(jí)種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)，也稱二級(jí)發(fā)酵。第八十八頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日種子罐級(jí)數(shù)

對(duì)生長(zhǎng)較慢的菌種，如青霉素生產(chǎn)菌種，種子接入一級(jí)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(jí)種子罐，于270C培養(yǎng)10－24h移至發(fā)酵罐作為種子，稱為二級(jí)種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)，也稱三級(jí)發(fā)酵。一般50m3發(fā)酵罐都采用三級(jí)發(fā)酵。

第八十九頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵過(guò)程砂土孢子冷凍干燥孢子實(shí)驗(yàn)室種子制備階段（一級(jí)種子培養(yǎng)）生產(chǎn)車(chē)間種子制備階段（二級(jí)發(fā)酵三級(jí)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(jí)種子罐二級(jí)種子罐發(fā)酵罐種子擴(kuò)大培養(yǎng)流程圖第九十頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日生理代謝菌種篩選種子培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)發(fā)酵第九十一頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日微生物發(fā)酵方式分批發(fā)酵補(bǔ)料分批發(fā)酵半連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵第九十二頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵過(guò)程中的中間分析項(xiàng)目產(chǎn)物產(chǎn)量pH糖氨基氮菌絲形態(tài)第九十三頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵過(guò)程的影響因素及控制菌體濃度營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溫度pH溶氧泡沫染菌發(fā)酵終點(diǎn)的判斷第九十四頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日菌體濃度在適合的生長(zhǎng)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(jí)代謝產(chǎn)物。菌體濃度過(guò)低，產(chǎn)物產(chǎn)率下降。菌體濃度過(guò)高，產(chǎn)生其他影響。措施：調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度。第九十五頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)碳源氮源磷酸鹽：生長(zhǎng)亞適量濃度補(bǔ)料：半饑餓狀態(tài)第九十六頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日溫度考慮菌種及生長(zhǎng)階段綜合考慮其他培養(yǎng)條件考慮菌種生長(zhǎng)情況發(fā)酵熱pH補(bǔ)加酸或堿和補(bǔ)料的方式第九十七頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日溶氧和CO2溶氧異常下降溶氧異常上升

泡沫負(fù)面影響措施第九十八頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日染菌發(fā)酵前期染菌發(fā)酵后期染菌發(fā)酵終點(diǎn)的判斷提高產(chǎn)物的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益降低生產(chǎn)成本第九十九頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第五節(jié)生產(chǎn)實(shí)例抗生素類(lèi)氨基酸類(lèi)維生素類(lèi)其它有機(jī)物與醫(yī)藥中間體第一百頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、抗生素的分類(lèi)按進(jìn)行生產(chǎn)的微生物母體分：（1）細(xì)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。

第一百零一頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日按化學(xué)結(jié)構(gòu)分：（1）β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素——青霉素類(lèi)、頭孢菌素類(lèi)。（2）氨基糖苷類(lèi)——鏈霉素、新霉素、卡那霉素、慶大霉素。（3）大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)——紅霉素、竹桃霉素、麥迪加霉素、制霉菌素。（4）四環(huán)素類(lèi)——土霉素、金霉素、四環(huán)素。（5）多肽類(lèi)——桿菌肽、多粘菌素B第一百零二頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、發(fā)酵法可以生產(chǎn)的種類(lèi)

（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）桿菌肽第一百零三頁(yè)，共一百一十三頁(yè)，編