微生物药物的发酵工艺详解.ppt

微生物药物工业生产的组成(原料药） （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。 在工业生产中，需要对生产菌株不断的纯化、复壮和改良。 菌种的选育 1. 寻找产生新化合物的菌种（略） 2. 现有微生物药物产生菌种的选育 目的：a. 提高目标产物的产率水平，降低杂质组分含量 b. 提高菌种对工业化生产条件的适应力 方法：a. 自然纯化选育 b. 传统诱变选育（紫外线、诱变剂、离子束） c. 代谢调控和条件模型选育 d. 基因工程选育 工业用菌种的分离纯化 菌种分离纯化流程（例） 菌种制备保存方式： 1.短期制备保存 短期制备保存方式主要用于生产用菌种的扩增制备和短时保存。 保证培养物能够短时的保存在常温或者冷藏条件下，随时应用 于生产。 主要包括：菌落平板 试管/茄子瓶斜面 麸皮/米孢子培养物 2. 中长期制备保藏 中长期制备保存方式主要用于菌种中长期保存，保证菌种的遗 传特性和活力，保证生产菌种有可靠来源。 主要包括：冷冻甘油管保藏 冷冻干燥管保藏 液氮甘油管保藏 沙土/石蜡管保藏 （二）微生物药物发酵生产过程 发酵生产流程概况 发酵种子培养过程 发酵种子培养的调控 1. 培养基 碳源、氮源、无机盐、生长因子是微生物生长的四大营养要素。一般而言，种子配方中碳/氮比要求均衡，量以满足生长为宜，优质有机氮源要有一定比例。碳氮源种类选择上则必须了解菌种的利用能力，并配合考虑种龄种量和发酵配方中碳氮源组成。 2. 环境因素 影响菌种生理活性的因素包括了温度、pH、溶氧、渗透压、离子强度等。不同的菌种都有着其最适应的范围，从而进行正常的生理代谢。 所有上述因素的选择在种子阶段都应以菌种的生长最适条件来进行选择。 3. 种子级数的设计 种子培养级数越多，培养周期越长，过程中可能出现的不稳定因素越多。在设备条件允许的情况下，应尽可能缩减种子培养级数，提高每一级培养下菌体的扩增量，保证下一级需要。 发酵生产流程 发酵生长曲线 影响发酵的相关因素—培养基 1. 碳源 碳源用于提供微生物能量来源、构建细胞和形成产物。碳源包括单糖、双糖、多糖、天然复合物、油脂、低级醇烃等，如葡萄糖、蔗糖、淀粉、面粉、豆油、甘油等。当培养基中碳源达到5%以上就形成高渗透压溶液，影响发酵。同时在一定浓度下碳源会阻遏产物合成酶，形成碳分解代谢物阻遏。 2. 氮源 氮源是微生物蛋白质和其他含氮有机物的来源，也参与形成含氮产物。氮源包括无机氮源和有机氮源，如氨盐、硝酸盐、玉米浆粉、蛋白胨等。无机氮中的铵离子及有机氮通过降解得到的铵离子也有阻遏产物合成酶的性质。 3. 矿物盐 磷酸盐、镁盐、钙盐是微生物能量代谢和生长的参与因素。锌、铁、钼、钴等是微生物所需要的微量元素。碳酸钙可以调节发酵液pH，但盐浓度达到一定程度则成为生长抑制和产抗调节因素。 影响发酵的相关因素—培养基 4. 生长因子 许多微生物生长需要它们所不能合成的生长因子，如特殊氨基酸、维生素、生物素、嘌呤等。一般在天然复合物（如酵母粉、玉米浆）中有存在，但有时也必须单独添加以保证需要。 5. 消泡剂 发酵过程中，由于营养物分解代谢和菌体老化，加上发酵罐内通气和搅拌效果，易导致泡末产生，造成溶氧不足和逃液等问题。可通过消泡剂的添加控制泡末。一般消泡剂为高分子聚合物，如泡敌，聚乙二醇等。油类也具有类似效果，如豆油、葵花子油等。 6. 前体物质 次生代谢产物的合成往往需要特定化学结构物质作为反应起始物。这些物质虽然也能够通过微生物代谢合成得到，但如果予以人为添加则可以有效减少限制，促进产物合成。