微生物药物的发酵生产技术

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1、第二章微生物制药一、微生物药物的几个相关基本概念二、微生物药物的分类三、微生物药物的应用四、药源微生物及微生物药物的筛选技术五、微生物药物的发酵生产技术六、微生物药物的分离、精制和鉴别七、废弃物的综合利用和环境保护五、微生物药物的发酵生产技术发酵菌种种子制备发酵生产发酵液预处理产品提取和精制成品检验成品分包装发酵废液的环保治理（一）微生物药物工业生产菌种工业生产用菌株不同于实验室研究菌株，不但要求其产物合成能力能够稳定的表达，还应追求产量尽可能的高，作为目标产品的类似物尽可能的少，发酵产物尽可能的易于提取精制等。因此。在工业生产

2、中，需要对生产菌株不断的纯化、复壮和改良。1、药物生产菌株注意生产菌株的产物合成潜能和产物合成的稳定性。工业生产菌株应满足的要求：能够产生较高浓度的目标产物；微生物药物工业发酵中高浓度产物一般是胞外产物；产物便于分离提取；能利用易得廉价原料，如淀粉、糖蜜、甲醇和纤维素物质等；不致病，不产生内毒素；发热量低，需氧低，具备适中的发酵温度和细胞形态，即发酵条件较温和；容易进行代谢调控。（1）产生菌株的筛选直接从国内外的各种非盈利的微生物菌种保藏中心购买生产菌株的改良——重组DNA技术和常规诱变筛选的结合（2）生产菌株的纯化不断纯化高产

3、性状的菌株筛选遗传上稳定的菌株（3）理化诱变及筛选细胞的准备诱变剂的选择诱变处理的效率突变株的分离（4）生产菌株基因重组改良自然繁育系统原生质体融合基因工程2、生产种子的制备种子制备的一般流程沙土管冻干管液氮管一级斜面子瓶母瓶米孢子二级斜面一级种子罐发酵罐三级种子罐二级种子罐生产现场种子制备实验室种子制备保藏菌种（1）生产菌种的保藏制备基本原则：低营养干燥缺氧低温密封（2）实验室种子制备斜面菌种制备短期存放斜面菌种要求丰富的孢子和营养菌体细胞斜面应软硬适中，光滑，表面无游离水，无污染，斜面长不超过试管2/3。制备好的斜面菌种要求

4、无污染，外观生长均匀，孢子或菌体丰满，无杂菌杂色等。米孢子的制备质量要求：无污染，孢子数足，发芽率高，生产能力稳定。影响米孢子质量的因素：米的质量——用优质品种、新米；米的湿度——以灭菌后不结块为准；营养液成分大米/小米水洗沥干孢子悬液斜面孢子或米孢子分装灭菌摇匀培养米孢子调pH营养液米孢子的制备工艺流程摇瓶种子的制备摇瓶种子提供的通常是丰富的营养菌体细胞。要求无污染、生产力高、菌体浓度高、处于生长阶段。要求培养基组成丰富而均衡，控制液体装瓶量，一般：40-50ml/250ml，60-80ml/500ml，80-100ml/75

5、0ml（3）种子罐种子的制备种子罐的种子制备以生长营养菌体为目的，种子罐的级数应随产物的品种及生产规模而定，也随工艺条件的改变做适当调整。细菌发酵一般采用二级种子发酵，即经过斜面菌种、一级摇瓶种子、二级种子罐培养、大罐发酵的过程。放线菌常用三级扩大的方法培养种子。生产现场，一级种子罐用火圈法或压力差法接种，二、三、四级种子罐用压力差法接种。一般种子罐之间的接种量在5%-10%，种子罐到发酵罐之间的接种量可以控制在20%-30%。种子罐的控制内容包括细胞代谢状态、发酵液中的残糖和氨氮含量、pH变化、细胞的呼吸活性等。为了菌体细胞进

6、入发酵罐后能很快的适应发酵培养基条件，应该在最后一级种子罐配料上加入适当的发酵培养基条件，如pH、消泡剂。3、药物生产菌的生长和产物合成微生物药物是微生物的次级代谢产物，是在微生物完成快速生长和某些营养被利用殆尽后才开始产生的。适宜于次级代谢产物合成的发酵条件是菌体细胞生长的限制条件，但次级代谢产物的合成水平又决定于菌体细胞生长状态。在微生物药物生产发酵中如何调整培养基组成是影响药物产量的决定性因素。（1）药物产生菌的营养需求和培养基配制培养基成分包括碳源、氮源、无机盐、特殊生长因子、水等五大类物质。培养基配制中常用的组分营养性

7、质可用组分碳源糖类：己糖（葡萄糖），戊糖（木糖），双糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖），多糖（淀粉、糊精、菊糖、纤维素）醇类：甲醇，乙醇，多元醇羧酸：醋酸，不饱和脂肪酸碳氢化合物：甲烷，正丁烷，石蜡油氮源无机氮源：铵盐，硝酸盐有机氮源：尿素，动植物粉类，玉米浆，酵母和蛋白水解液无机盐磷（KH2PO4），硫（硫酸盐）其他：常量元素和微量元素其他成分前体（苯乙酸→青霉素，应注意对细胞的毒性）促进/诱导剂（硫氰化苄→四环素）消泡剂（植物油脂和动物油脂，聚醚类和硅油类合成消泡剂）酶制剂等在发酵培养基设计中，一般先用合成成分鉴别特殊需要，再转为天然

8、培养基，以扩大生产。在发酵培养基成分选择是，除传统营养外，可选用各种农副产品、工业副产品、废料等。开发天然培养基时，应考虑：新选微生物及其工艺的特殊营养需求；为保持培养基成分稳定，改善储藏条件和加工条件；原料的性质及配制、灭菌、发酵条件对产物提取的影响；培养基价