抗生素發(fā)酵生產(chǎn)工藝學(xué)jsp

概述生產(chǎn)前期研究生產(chǎn)菌改良生產(chǎn)工藝過程發(fā)酵條件的控制提取和精制IntroductionResearchinLabStrainimprovementProductionprocessingFermentationcontrolIsolation&purification抗生素發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)AntibioticsFermentationProduction1現(xiàn)在是1頁\一共有33頁\編輯于星期二抗生素是生物在其生產(chǎn)活動(dòng)過程中所產(chǎn)生，并能在低微濃度下有選擇性地抑制或殺滅其他微生物或腫瘤細(xì)胞的有機(jī)物。

Antibiotics

Anyorganicsubstancesproducedbyvariousorganismsthathavethepowerofarrestingthe

growthofothermicroorganismsorofdestroyingthem.1.概述Introduction2現(xiàn)在是2頁\一共有33頁\編輯于星期二歷史1929年，英國弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素二戰(zhàn)期間，大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)世界上最早用于臨床的抗菌素History

PenicillinwasdiscoveredbyFlemingin1929.WorldWarII,fermentedinlarge-scale

Thefirstmajorantibiotictobecommercialized1.概述Introduction3現(xiàn)在是3頁\一共有33頁\編輯于星期二根據(jù)抗生素的作用機(jī)制分類(ModesofActionofAntibiotics)

抑制細(xì)胞壁合成(CellWallSynthesis)

：青霉素抑制細(xì)胞膜功能(CellMembraneDamage)

：多烯類抗生素抑制蛋白質(zhì)合成(ProteinSynthesis)

：四環(huán)素抑制核酸合成(NucleicAcidSynthesis)

：絲裂霉素

分類Classification1.概述Introduction4現(xiàn)在是4頁\一共有33頁\編輯于星期二復(fù)制翻譯轉(zhuǎn)錄5現(xiàn)在是5頁\一共有33頁\編輯于星期二根據(jù)抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類β-內(nèi)酰胺類(β-lactam)：青霉素類(penicillins)

頭孢菌素類(cephalosporins)氨基糖苷類(aminoglycosides)：鏈霉素、慶大霉素大環(huán)內(nèi)酯類(macrolides)：紅霉素、麥迪加霉素四環(huán)類(tetracyclines)：四環(huán)素、土霉素多肽類(polymyxin)：多粘菌素

分類Classification1.概述Introduction6現(xiàn)在是6頁\一共有33頁\編輯于星期二

HNONSCH3CH3HCOO-H-lactamringβ-內(nèi)酰胺環(huán)RnaturalpenicillinR=CH2-CO-7現(xiàn)在是7頁\一共有33頁\編輯于星期二β-內(nèi)酰胺環(huán)8現(xiàn)在是8頁\一共有33頁\編輯于星期二兩性霉素Antibioticsare

socomplextheycanonlybesynthesized

inalivingsystem9現(xiàn)在是9頁\一共有33頁\編輯于星期二產(chǎn)生菌的篩選抗菌性試驗(yàn)提取、精制、鑒定毒性試驗(yàn)藥理和臨床試驗(yàn)ScreeningofastrainAntimicrobialtrialIsolation,purificationandidentificationToxicologicaltrial

Medicinal&clinicaltrial

2．生產(chǎn)前期研究ResearchinLab10現(xiàn)在是10頁\一共有33頁\編輯于星期二

Agardiffusionassayagarplate瓊脂培養(yǎng)基lawnoftestbacteria測試菌苔filterpaperssoakedwithtestcompounds含藥物濾紙zonesofinhibition(nogrowth)

抑菌圈11現(xiàn)在是11頁\一共有33頁\編輯于星期二分析儀器Analyticalinstruments現(xiàn)代分析儀器：核磁共振毛細(xì)管電泳氣相色譜高效液相色譜質(zhì)譜Modernanalyticalinstruments:Nuclearmagneticresonance(NMR)Capillaryelectrophoresis

(CE)Gaschromatography

(GC)Highperformanceliquidchromatography

(HPLC)Massspectroscopy

(MS)

Automation

Sensitivity

Accuracy

自動(dòng)靈敏準(zhǔn)確12現(xiàn)在是12頁\一共有33頁\編輯于星期二人工誘變法：紫外線、X-線、r-線照射亞硝基胍、亞硝酸、秋水仙素、氮芥等誘變劑處理ConventionalstrainselectionPhysicalmutageneg.UltravioletRadiationChemicalmutageneg.Nitrosoguanidine(NTG)Improvedstraincanbeselectedempirically3.抗生素生產(chǎn)菌改良StrainImprovement13現(xiàn)在是13頁\一共有33頁\編輯于星期二基因工程GeneticEngineering

3.抗生素生產(chǎn)菌改良StrainImprovementRecombinantDNATechnology（DNA重組技術(shù)）克隆14現(xiàn)在是14頁\一共有33頁\編輯于星期二StrainImprovementScale-upStrain出發(fā)菌株Agarplate平板技術(shù)PrimaryshakeflaskEvaluation搖瓶培養(yǎng)Secondaryshakeflaskevaluationdifferentmedia二級(jí)搖瓶培養(yǎng)各種培養(yǎng)基

Labfermentorevaluation

ProductionCondition小型發(fā)酵罐模擬生產(chǎn)條件MastercellbankWorkingcellbankInoculumDevelopment菌種擴(kuò)大培養(yǎng)PilotplantEvaluation中試生產(chǎn)ProductionEvaluation生產(chǎn)60003003031Possiblerecycle15現(xiàn)在是15頁\一共有33頁\編輯于星期二16現(xiàn)在是16頁\一共有33頁\編輯于星期二Scale-up（比擬放大）modelsELGaddenJr<10dm3GoodproductGoodproductivity>200m3Sameproductivity?Limitations?模擬17現(xiàn)在是17頁\一共有33頁\編輯于星期二搖瓶發(fā)酵Shake-flaskfermentation10-50mlin125-500mlflaskBatchonlyLimitedcontrol:temperatureSlowmetabolizingcarbohydrateAmbientpressureBuffersneededtocontrolpHIn-processsamplingdifficultVolumedecreasebyevaporationSolidgrowthonsidewallsAntifoamnotneededAgitationlimited:shakerspeedNocontrolofdissolvedoxygen裝液量：10%(~250ml)間歇培養(yǎng)溫控受限制代謝碳水化合物慢常壓緩沖液控制pH在線取樣難容量減少瓶壁上結(jié)垢無需消泡攪拌受限制無法控制溶解氧18現(xiàn)在是18頁\一共有33頁\編輯于星期二攪拌罐發(fā)酵Stirredtankfermentation10-100,000升容量間歇和補(bǔ)料培養(yǎng)連續(xù)控制：pH，溫度需要銨鹽或氨氣2大氣壓無需緩沖液在線取樣易補(bǔ)料,容量增加生長均勻一致需消泡多種攪拌控制溶解氧:通氣,加壓10-100,000litervesselsBatchandfeedpossibleContinuouscontrol:pH,temperatureAmmoniumsaltsorammonianeededPressureattwoatmospherespossibleNobuffersnecessaryIn-processsamplingeasyVolumeincreasebysugarfeedVeryuniformgrowthAntifoamoftenrequiredWidevarietyofimpellersandbafflesDissolvedoxygencontrolledbyaeration,pressure19現(xiàn)在是19頁\一共有33頁\編輯于星期二搖瓶發(fā)酵Shake-flask裝液量：10%(~250ml)間歇培養(yǎng)溫控受限制代謝碳水化合物慢常壓緩沖液控制pH在線取樣難容量減少瓶壁上結(jié)垢無需消泡攪拌受限制無法控制溶解氧10-100,000升容量間歇和補(bǔ)料培養(yǎng)連續(xù)控制：pH，溫度需要銨鹽或氨氣2大氣壓無需緩沖液在線取樣易補(bǔ)料,容量增加生長均勻一致需消泡多種攪拌控制溶解氧:通氣,加壓攪拌罐發(fā)酵Stirredtank20現(xiàn)在是20頁\一共有33頁\編輯于星期二菌種

→種子制備

→發(fā)酵

→發(fā)酵液預(yù)處理→提取及精制→成品包裝Strain

→Preparationofseed

→Fermentation

→Treatmentofbroth→Isolation&purification→Packageofproduct4.抗生素生產(chǎn)工藝過程AntibioticsProductionProcessing21現(xiàn)在是21頁\一共有33頁\編輯于星期二Aschemeofthematerialflowinanantibioticproduction22現(xiàn)在是22頁\一共有33頁\編輯于星期二Aschemeofthematerialflowinanantibioticproduction連消發(fā)酵罐緩沖罐種子罐23現(xiàn)在是23頁\一共有33頁\編輯于星期二發(fā)酵生產(chǎn)原料

MaterialsforFermentationCarbonsource:Beet&canemolassesGlucose,lactose,starchEthanol,methanolGlycerolMaltosesyrup,cornsyrupCottonseedoil,peanutoil,soyoilLardoilMethyloleateTallow碳源:甜菜和甘蔗糖蜜葡萄糖，乳糖，淀粉乙醇，甲醇甘油麥芽糖漿，玉米糖漿綿籽油，花生油，豆油豬油油酸甲酯油脂24現(xiàn)在是24頁\一共有33頁\編輯于星期二氮源:綿籽粉玉米粉和玉米浸出液大豆粉和大豆面花生粉菜籽粉牛血，酪蛋白水解液乳清魚粉酵母酵母膏肉粉和骨粉

Nitrogensource:CottonseedmealCorn

meal&steepliquorSoybeanmeal&flourPeanutmealRapeseedmealBeefblood,CaseinhydrolysateWheyFishmealWholeyeastYeastextractMeat&bonemeal

發(fā)酵生產(chǎn)原料

MaterialsforFermentation25現(xiàn)在是25頁\一共有33頁\編輯于星期二

培養(yǎng)基MediaforCellGrowth&FinalproductionComponentsRange%組成葡萄糖/蔗糖Starch淀粉碳酸鈣Phosphate磷酸鹽

硫酸胺Urea尿素Oil油Fermentation發(fā)酵培養(yǎng)基

ComponentsRange%組成Starch

玉米浸提液andfedperiodicallyOil1.0andfedcontinuouslyCornsyrupfedcontinuously

玉米糖漿連續(xù)加料Tankseed種子培養(yǎng)基26現(xiàn)在是26頁\一共有33頁\編輯于星期二StirredtankFermentation攪拌發(fā)酵27現(xiàn)在是27頁\一共有33頁\編輯于星期二5.發(fā)酵控制FermentationControl

SampleAnalysispHDOSugarAmmoniaPhosphateSulphateProductsPrecursorsContaminationPressureprobeLevelprobepHprobeTbeDOprobeAntifoamAcid/BaseCoolingAir/agitationSugar/Oilfeed28現(xiàn)在是28頁\一共有33頁\編輯于星期二ScaleWeightSignalPumpSpeedAmplifierControll