微生物制药一般工艺流程模板.doc

微生物制药技术工业微生物技术是可连续发展一个关键支撑，是处理资源危机、生态环境危机和改造传统产业根本技术依靠。工业微生物发展使现代生物技术渗透到包含医药、农业、能源、化工、环境保护等几乎全部工业领域，并饰演着关键角色。欧美日等国已不一样程度地制订了以后几十年内用生物过程替换化学过程战略计划，能够看出工业微生物技术在未来社会发展过程中关键地位。微生物制药技术是工业微生物技术最关键组成部分。微生物药品利用是从大家熟知抗生素开始，抗生素通常定义为：是一个在低浓度下有选择地抑制或影响其它生物机能微生物产物及其衍生物。(有些人曾提议将动植物起源含有一样生理活性这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素范围，但多数学者认为传统概念抗生素仍应只限于微生物次级代谢产物。)多年来，因为基础生命科学发展和多种新生物技术应用，报道微生物产生除了抗感染、抗肿瘤以外其它生物活性物质日益增多，如特异性酶抑制剂、免疫调整剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制一些微生物生命活动范围。但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素全部有共同特点，但把它们通称为抗生素显然是不合适，于是不少学者就把微生物产生这些含有生理活性（或称药理活性）次级代谢产物统称为微生物药品。微生物药品生产技术就是微生物制药技术。能够认为包含五个方面内容： 第首先 菌种取得依据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购置；从大自然中分离筛选新微生物菌种。 分离思绪 新菌种分离是要从混杂各类微生物中依据生产要求、菌种特征，采取多种筛选方法，快速、正确地把所需要菌种挑选出来。试验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必需重新进行分离纯化。具体分离操作从以下多个方面展开。定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种生长培养特征。采样：有针对性地采集样品。增殖：人为地经过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。分离：利用分离技术得到纯种。发酵性能测定：进行生产性能测定。这些特征包含形态、培养特征、营养要求、生理生化特征、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适pH值、提取工艺等。第二方面 高产菌株选育工业上生产用菌株全部是经过选育过。工业菌种育种是利用遗传学原理和技术对某个用于特定生物技术目标菌株进行多方位改造。经过改造，可使现存优良性状强化，或去除不良性质或增加新性状。工业菌种育种方法：诱变、基因转移、基因重组。育种过程包含下列3个步骤： (1)在不影响菌种活力前提下，有益基因型引入。(2)期望基因型选出。(3)改良菌种评价(包含试验规模和工业生产规模)。选择育种方法时需综合考虑原因(1)待改良性状本质及和发酵工艺关系(比如分批或连续发酵试验)；(2)对这一特定菌种遗传和生物化学方面认识明了程度；(3)经济费用。假如对特定菌种基础性状及其工艺知晓甚少，则多半采取随机诱变、筛选及选育等技术；假如对其遗传及生物化学方面性状已经有较深认识，则可选择基因重组等手段进行定向育种。工业菌种具体改良思绪：(1)解除或绕过代谢路径中限速步骤（经过增加特定基因拷贝数或增加对应基因表示能力来提升限速酶含量；在代谢路径中引伸出新代谢步骤，由此提供一个旁路代谢路径。） (2)增加前体物浓度。 (3)改变代谢路径，降低无用副产品生成和提升菌种对高浓度有潜在毒性底物、前体或产品耐受力。(4)抑制或消除产品分解酶。 (5)改善菌种外泌产品能力。(6)消除代谢产品反馈抑制。如诱导代谢产品结构类似物抗性。第三部分 菌种保藏技术转接培养或斜面传代保藏；超低温或在液氮中冷冻保藏； 土壤或陶瓷珠等载体干燥保藏。第四部分 发酵工艺条件确实定微生物营养起源 能源，自养菌：光；氢，硫胺；亚硝酸盐，亚铁盐。异养菌：碳水化合物等有机物，石油天然气和石油化工产品，如醋酸。碳源，碳酸气；淀粉水解糖，糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等，石油、正构石蜡，天然气，醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品氮源，豆饼或蚕蛹水解液，味精废液，玉米浆，酒糟水等有机氮，尿素，硫酸铵，氨水，硝酸盐等无机氮，气态氮无机盐，磷酸盐，钾盐，镁盐，钙盐等其它矿盐，铁、锰、钴等微量元素等特殊生长因子，硫胺素、生物素、对氨基苯甲酸、肌醇等培养基确实定（1）首先必需做好调查研究工作，了解菌种起源、生活习惯、生理生化特征和通常营养要求。工业生产关键应用细菌、放线菌、酵母菌和霉菌四大类微生物。它们对营养要求现有共性，也有各自特征，应依据不一样类型微生物生理特征考虑培养基组成。（2）其次，对生产菌种培养条件，生物合成代谢路径，代谢产物化学性质、分子结构、通常提取方法和产品质量要求等也需要有所了解，方便在选择培养基时做到心中有数。（3）最好先选择一个很好化学合成培养基做基础，开始时先做部分摇瓶试验;然后深入做小型发酵罐培养，探索菌种对多种关键碳源和氮源利用情况和产生代谢产物能力。注意培养过程中pH改变，观察适合于菌种生长繁殖和适合于代谢产物形成两种不一样pH，不停调整配比来适应上述多种情况。（4）注意每次只限一个变动条件。有了初步结果以后，先确定一个培养基配比。其次再确定多种关键金属和非金属离子对发酵影响，即对多种无机元素营养要求，试验其最高、最低和最适用量。在合成培养基上得出一定结果后，再做复合培养基试验。最终试验多种发酵条件和培养基关系。培养基内pH可由添加碳酸钙来调整，其它如硝酸钠、硫酸铵也可用来调整。（5）有些发酵产物，如抗生素等，除了配制培养基以外，还要经过中间补料法，一面对碳及氮代谢给予合适控制，一面间歇添加多种养料和前体类物质，引导发酵走向合成产物路径。 (6)依据经济效益选择培并基原料考虑经济节省，尽可能少用或不用主粮，努力节省用粮，或以其它原料代粮。糖类是关键碳源。碳源代用具关键是寻求植物淀粉、纤维水解物，以废糖蜜替换淀粉、糊精和葡萄糖，以工业葡萄糖替换食用葡萄糖；石油作为碳源微生物发酵也能够生产以粮食为碳源发酵产品。有机氮源节省和替换关键为降低或替换黄豆饼粉、花生饼粉、食用蛋白胨和酵母粉等含有丰富蛋白质原料为目标，代用原料能够是棉籽饼粉、玉米浆、蚕蛹粉、杂鱼粉、黄浆水或麸汁、饲料酵母、石油酵母、骨胶、菌体、酒糟，和多种食品工业下脚料等。这些代用具大多蛋白质含量丰富，价格低廉，便于就地取材，方便运输。培养工艺确实定：培养条件：温度、pH值、氧、种龄、接种量、温度 工业微生物培养法分为静置培养和通气培养两大类型。静置培养法立即培养基盛于发酵容器中，在接种后，不通空气进行发酵，又称为厌氧性发酵。通气培养法生产菌种以需氧菌和兼性需氧菌居多，它们生长环境必需供给空气，以维持一定溶解氧水平，使菌体快速生长和发酵，又称为好气性发酵。在静置和通气培养两类方法中又可分为液体培养和固体培养两大类型，其中每一类型又有表面培养和深层培养之分。 相关液体深层培养：用液体深层发酵罐从罐底部通气，送入空气由搅拌桨叶分散成微小气泡以促进氧溶解。这种由罐底部通气搅拌培养方法，相对于由气液界面靠自然扩散使氧溶解表面培养法来讲，称为深层培养法。特点是轻易根据生产菌种对于代谢营养要求和不一样生理时期通气、搅拌、温度、和培养基中氢离子浓度等条件，选择最好培养条件。深层培养基础操作3个控制点 灭菌：发酵工业要求纯培养，所以在发酵开始前必需对培养基进行加热灭菌。所以发酵罐含有蒸汽夹套，方便将培养基和发酵罐进行加热灭菌，或将培养基由连续加热灭菌器灭菌，并连续地输送于发酵罐内。温度控制：培养基灭菌后，冷却至培养温度进行发酵，因为伴随微生物增殖和发酵会发烧、搅拌产热等，所以为维持温度恒定，须在夹套中以冷却水循环流过。 通气、搅拌：空气进入发酵罐前先经空气过滤器除去杂菌，制成无菌空气，以后由罐底部进人，再经过搅拌将空气分散成微小气泡。为了延长气泡滞留时间，可在罐内装挡板产生涡流。搅拌目标除了溶解氧之外，可使培养液中微生物均匀地分散在发酵罐内，促进热传输，和为调整pH而使加入酸和碱均匀分散等。第五部分 发酵产物分离提取提取方法：过滤离心和沉降细胞破碎萃取吸附和离子交换色谱分离沉析（盐析、有机溶剂沉析、等电点等）膜分离结晶干燥分离提取过程多个注意问题：水质热源去除（石棉板吸滤、活性碳吸附、过离子交换柱）溶剂回收废物处理生物安全性