抗生素-微生物在药学中的应用

2.微生物酶发酵
酶普遍存在于动物、植物和微生物中。因为微生物种类多、产酶的品种多、
生产容易和成本低等特点，所以目前工业应用的酶大多来自微生物发酵。
3.微生物代谢产物发酵
微生物代谢产物很多。在菌体对数生长期所产生的产物，如氨基酸、核苷
酸、蛋白质和糖类等是菌体生长繁殖所必需的，这些产物叫做初级代谢 产物。在菌体生长静止期，某些菌体能合成一些具有特定功能的产物， 如抗生素、生物碱、植物生长因子等。这些产物与菌体生长繁殖无明显 关系，叫做次级代谢产物。
保持干燥、隔氧、纯粹
中国微生物菌种保藏中心
中心名称
缩写
所在地
武汉大学 中国科学院微生物研究所 中国科学院病毒研究所 中国农业科学院 土壤肥料研究所 轻工部食品发酵工业研究所 中国医学科学院 皮肤病研究所 中国药品生物制品检定所 中国医学科学院 医药生物技术研究所 国家医药管理局 四川抗生素工业研究所 华北制药厂抗生素研究所 农业部兽医药品监察所 中国林业研究所
三、微生物发酵工业所用菌种
优良的微生物菌种是发酵工业的基础和关键，微生物资源非常 丰富，广泛分布于土壤、水和空气中，尤以土壤中为最多 1.从微生物分类学的角度把所需菌种分为：细菌类如短杆菌、 枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、梭状芽孢 杆菌等；酵母菌如啤酒酵母、酒精酵母、汉逊酵母和假丝酵 母等；霉菌如黄曲霉、红曲霉、青霉菌和赤霉菌等；放线菌 如各种抗生素，链、庆大等。 2.作为工业微生物发酵使用的菌种，通常有以下特点：(1)具有 稳定的遗传学特性。(2)微生物生长和产物的合成对于基质没 有严格的要求。 (3)生长条件易于满足。(4)具有较高的各种 酶活力。（5）对于包含体，要求在细胞破碎是不易破碎，而 在目的产物的分离提出时，则易破碎。
4.微生物的转化发酵
微生物的转化是利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转 变成结构相关的更有经济价值的产物。可进行的转化反应包括： 脱氢反应、氧化反应、脱水反应、缩合反应、氨化反应、脱氨反 应等。
5.生物工程细胞的发酵
是指利用生物工程技术所获得的细胞，如DNA重组的“工程菌”，细 胞融合所得的“杂交”细胞等进行培养的新型发酵。此类发酵的 产物多种多样，如用基因工程菌生产胰岛素、干扰素等。
抗生素-微生物在药学中的应用
一 发酵的概念： 发酵是指利用生物体（包括微生物、植物 细胞、酵母菌等）的代谢功能，使有机物分 解的生物化学反应过程。

二、微生物发酵的类型
1.微生物菌体发酵
是以获得具有某种用途的菌体为目的的发酵。用于面包制作的酵母发酵及 用于人类或动物食品的微生物菌体蛋白发酵是比较传统的菌体发酵工业。 新的菌体发酵可用来生产药用真菌，如香菇菌、依赖虫蛹而生存的冬虫 夏草菌、与天麻共存的密环菌等药用菌。
工 艺 流 程
菌种保藏 （strain conservation)
定义： 将有用的微生物以特定培养形态在特定的环境条件 下存放，以保持种的存活、纯粹和遗传性状的稳 定。 一、条件及原理 1. 低营养 2. 干燥 降低代谢速率或使细胞处于休眠状态 3. 隔氧 4. 低温

5. 密封
年代，微生学家开始用紫外线、激光、化学诱变剂等处理
菌种，使菌种产生突变，以筛选出符合要求的优良菌种。随 着细胞工程、基因工程等技术的日益成熟，科学家开始构建 工程细胞或工程菌，用它们进行发酵，甚至能生产出一般微 生物所不能生产的产品。
二、菌种培养基的配制
培养基是选择出的菌种生活的环境，对菌种有多方面的影响， 所以至关重要。一般来说，培养基的配方要经过反复的实验才 能确定。另外，发酵工程中所用的菌种多要求是纯培养的，即 整个发酵过程不能混有杂菌，否则将导致产量大大下降，甚至 得不到产品。例如，如果青霉素生产过程中污染了杂菌，这些 杂菌会分泌青霉素酶，将形成的青霉素分解掉。因此，培养基 和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
五、 工业发酵的工艺流程
生物发酵工艺多种多样，但基本上包括菌种的选育、菌种培 养基的配制、扩大培养和接种、发酵过程下游处理即分离提
纯等几个过程。
一、菌种的选育
找到合适的菌种是发酵工程的前提。人们最初是从自然界寻
找所需要的菌种，如谷氨酸发酵时常用菌有谷氨酸棒状杆菌 等。但这种方法得到的菌种，产量一般都比较低。20世纪40
三、扩大培养和接种
在大规模的发酵生产中，需要将选育出的优良菌种经过多次扩 大培养，让它们达到一定数量以后，再进行接种。
四、发酵过程
发酵过程一般是在发酵罐内进行的，发酵罐是一种圆柱形 的容器，容量从几升到几百万升，罐上除有通气、搅拌、 接种、加料、冷却等装置外，还有对温度、pH、通气量与 转速等发酵条件进行检测和控制的装置。 发酵过程中环境条件的变化，不仅会影响菌种的 生长繁殖，而且会影响菌种代谢产物的形成。为了使发酵 过程能顺利进行，要随时取样，检测培养液中的细菌数目、 产物浓度，同时还要及时为发酵菌提供必需的营养，并严 格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件。
四、微生物发酵的基本特征
1.微生物发酵过程是一个典型的化工过程。 2.微生物发酵过程是一个典型的代谢控制发酵。 3.微生物发酵工业又是一个有别于化工过程的一个工业。 微生物发酵主要有以下几个特征： （1）反应条件温和。通常由于微生物的生理特性，要求温 度为30℃～40℃、pH值中性偏酸性如酵母、霉菌、放线 菌的发酵和pH值中性偏碱性如细菌的发酵。 （2）无菌发酵，整个反应过程要求无菌。培养基无菌、空 气无菌、补料和取样要求无菌操作、某些工程菌，其尾 气也要求进行无菌处理。 （3）非连续性生产。微生物的生理特性决定了发酵过程的 非连续性，大部分的工业发酵是以间歇操作为基础进行 的，目前可以实现连续化生产的是啤酒的连续化生产。
五、分离提纯
发酵结束后，要对发酵液或生物细胞进行分离和提取精 制，将发酵产物制成合乎要求的产品。对发酵产品的 要求不同，分离提纯的方法也相应有些区别。利用发 酵工程生产的产品有菌种代谢产物和菌种本身（如酵 母菌和细菌）两大类，如果产品是菌种，分离方法一 般是通过过滤、沉淀从培养液中分离出；如果产品是 代谢产物，则采用蒸馏、萃取、离子交换等方法提取。 分离提纯后的产品，还要经过质量检查合格后，才能 成为正式产品。