微生物发酵制药工艺
发酵工艺原理
发酵工艺原理发酵工艺是一种利用微生物或酶在适宜条件下进行生物转化的技术。
它在食品加工、酿酒、制药等领域有着广泛的应用。
发酵工艺的原理包括微生物的生长、代谢过程以及发酵过程中的环境条件等多个方面。
下面将详细介绍发酵工艺的原理。
首先，发酵工艺的原理之一是微生物的生长和代谢过程。
微生物在适宜的温度、pH值、营养物质等条件下，可以进行生长和代谢活动。
在生长过程中，微生物会吸收外界的营养物质，并释放代谢产物。
这些代谢产物包括酒精、有机酸、气体等，它们在发酵过程中起着重要的作用。
其次，发酵工艺的原理还涉及到发酵过程中的环境条件。
温度、pH值、氧气、营养物质等因素都会影响微生物的生长和代谢活动。
不同的微生物对环境条件有着不同的要求，因此在实际的发酵过程中需要根据具体的微生物种类和发酵产品的要求来控制这些环境条件。
另外，发酵工艺的原理还包括了酶的作用。
酶是生物体内的一种催化剂，可以加速生物化学反应的进行。
在发酵过程中，酶可以促进底物的转化，提高反应速率，从而加快发酵过程。
总的来说，发酵工艺的原理是一个复杂的系统工程，涉及到微生物学、生物化学、工程学等多个学科的知识。
只有深入理解发酵工艺的原理，才能更好地控制发酵过程，提高产品的质量和产量。
在实际的生产中，发酵工艺的原理需要与现代科学技术相结合，通过对微生物的筛选改良、发酵工艺的优化设计等手段，不断提高发酵产品的质量和经济效益。
同时，还需要加强对发酵工艺原理的研究，探索新的发酵工艺，为相关产业的发展做出更大的贡献。
综上所述，发酵工艺的原理涉及到微生物的生长和代谢过程、发酵过程中的环境条件以及酶的作用等多个方面。
只有深入理解和掌握发酵工艺的原理，才能更好地应用于实际生产中，为相关产业的发展和进步提供有力支持。
制药工艺学资料
制药工艺学复习资料名词解释1发酵制药：利用制药微生物的生长繁殖，通过发酵，代谢合成药物，然后从中分离提取，精制纯化，获得药品的过程。
2 干扰素：机体受到病毒感染时避免细胞产生的一组机构类似物，功能接近的细胞因子。
3 CHO：中国仓鼠、卵巢上皮样细胞系。
4 EPO：红细胞生成素。
5 前体：加入到发酵培养基中的某些化合物，被直接结合到目标产物分子中，而自身的结构无多大的变化。
6促进剂：促进产物生成的物质，但不是营养物，也不是前提的一类化合物。
7培养基：供微生物生长繁殖和代谢产物所需要的按一定比例配置的多种营养物的混合物。
8生长因子：维持微生物生长所必须的微量有机物质，不起碳源和氮源作用。
9消泡剂：降低泡沫的液膜强度和表面黏度，是泡沫破裂的化合物。
10 泡沫：气体分散在少量液体中，气体与液体之间被一层液膜隔开就形成了泡沫。
11发酵终点：最低成本获得最大生产能力的时间。
12 分批灭菌操作：配置好培养基输入发酵罐内，直接蒸汽加热，达到灭菌要求的温度和压力后持续一段时间，再冷却至佛教要求温度。
13 连续灭菌操作：培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续的加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程。
14基因工程菌：微生物为操作对象，通过基因工程技术获得的表达的外源基因或过量或抑制表达自身基因的工程生物体。
15天然培养基：直接取自于动物组织提取液或体液作为培养基。
16 合成培养基：用化学成分明确的试剂配制的培养基。
17 无血清培养基：全部用已知成份组配，不加血清的合成培养基。
18生长基质：改变生长表面特性，促进细胞贴附的物质。
19 接触抑制：细胞在生长基质上分裂增殖，逐渐汇集成片，当每个细胞与其周围的细胞相。
互接触时，细胞就停止增殖。
20贴壁依赖性细胞：需要有适量带电荷固体或半固体支持表面才能生长的细胞。
21非贴壁依赖性细胞：不依赖固体支持物表面生长的细胞，可在培养液中悬浮生长。
22兼性贴壁依赖性细胞：对支持无的依赖性不严格，即可贴壁生长，也可悬浮生长。
微生物发酵制药工艺
3发酵制药的基本过程
菌种选育
孢子制备
实验室、种子库
种子制备
发酵工段
发酵车间
发酵控制
提炼工段
成品工段
预处理
分离提取
浓缩纯化
成品工段
提炼车间
包装车间
包装
原料药
2.2 微生物的生长特征
微生物发酵基本过程特征（批式）菌体生长与产物生成的特征，
三个阶段
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发酵前期(fermentation prophase)
甲羟戊酸、糖类、不常见的氨基酸（如D－氨基酸、
β－氨基酸等）、环多醇和氨基环多醇等。
次级代谢产物的生物合成的基本过程
❖
次级代谢产物的合成基本过程包括构建单位
的聚合—再修饰—装配。在此过程中，次级
代谢产物的累积受合成途径中某些酶活性的
限制，这些关键酶活性大小与产量正相关。
（1）前体聚合
❖
微生物合成生源后，通过缩合反应形成聚酮体、寡肽、聚乙
菌体生长期（cell
发酵中期(fermentation metaphase)
产物合成（生产）期(product synthesis phase)
growth phase）
发酵后期(fermentation anaphase)
菌体自溶期(cell autolysis phase)
发酵前期特征
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❖
往往在静止期，加入诱导物，基因转录和产物表达，
所以产物生成速率和比速率分别为：
代谢产物的生物合成
❖
代谢（metabolism）是生物体内进行的生理生化反应的统称。
浅谈制药企业中的发酵工艺优化
浅谈制药企业中的发酵工艺优化发酵工艺是制药企业生产药品不可或缺的重要环节之一。
随着现代制药科技的不断发展和提升，发酵工艺也不断得到了优化和提升，以更好地满足市场的需求和要求。
本文将浅谈制药企业中的发酵工艺优化，探讨其原理、优势与限制，并对未来的发展做出展望。
一、发酵工艺中的优化发酵工艺是指利用微生物生长和代谢过程，使原料得到转化和新陈代谢，产生某种物质的过程。
当今，制药企业采用发酵工艺可以较为快速、有效地生产大量的复杂药物，如抗生素、基因工程药物、酶制剂等。
而发酵工艺的优化也是为了提高生产效率、降低制造成本，从而提高产品质量和市场竞争力。
1.来源的优化。
在制药企业的发酵工艺过程中，源头优化是一个重要的步骤。
源头的选择决定了整个发酵过程中的质量和效率。
那么，这个源头应如何进行优化呢？首先，选择最优质的微生物菌种。
不同的微生物菌种有着不同的发酵特性及代谢能力。
通过筛选、改进和改造微生物菌种，以获取更好的耐受性、效率和产量，从而提高了药品的生产效率和质量。
其次，根据不同的微生物需求，对发酵基质介质进行优化，以提高其营养和适应性。
此外，对浓度和PH值也要进行控制，保证一个适宜的环境。
这样一来，可以提高微生物产量，降低副产物产生的几率。
2.发酵操作的优化。
发酵操作优化是指通过调整操作流程，来提高发酵效率和产量。
如：（1）提高溶氧量和控制温度，使微生物在更适宜的状态下、更有效地进行代谢，从而提高产品产量和质量；（2）优化搅拌速度、转速等参数，使微生物更均匀地分布在发酵液中，促进发酵和代谢；（3）酵母菌在繁殖和传代过程中通常会产生沉淀，为了防止酵母的沉淀和培养室的污染，可以采取循环引流，通过对发酵液的过滤和回收来减少损耗。
3.发酵设备的优化。
发酵设备的优化可以提高装置使用寿命，提高产量和质量。
如：（1）对均质器、泵进行升级，以提高其发酵操作的效率和质量；（2）采用一些新的发酵设备，如生物反应器、微生物固定化设备、膜分离设备等，使制造方式更加简单、自动化，快速和高效；（3）在设备设计层面，重点考虑操作维护和清洁的方便性，提高设备运行的可靠性和稳定性。
微生物发酵制药宝典-第十章(2)制药微生物菌种建立
发酵制药
生产菌种的建立
药物的筛选
• 琼脂扩散法——活性测定： 非致病菌为对象，筛选生物活性物质。 耐药和超敏菌种。 HPLC、LC－MS等，分析鉴定活性物质。 • 靶向筛选 • 高通量筛选 • 高内涵筛选
发酵制药
生产菌种的建立
微生物药物与菌种的筛选流程
样品采集
微生物分离
筛选方法学建立
培养
筛选鉴定 新 药 前药－新 化合物分离 研 阳性结果 化合物 纯化鉴定 究 与 开 生产出发菌 菌种鉴定与保藏 发
高产菌株 复筛
单菌落初筛 稳定性 特性 放大 中试
稀释涂板
投入生产
发酵制药
生产菌种的建立
10.3.1.4 原生质体融合育种
•概念 通过化学或物理学的方法，使两个不同种 类的体细胞融合在一起，形成杂合细胞， 产生兼具两个亲本遗传性状的新细胞。 特点：有一定的定向性，效果显著。
发酵制药
操作过程
a. 原生质体制备：
菌株1
生产菌种的建立
菌株2
用去壁酶处理将微生 物细胞壁除去，制成 原生质体。
e.高产菌株
去细胞壁
原生质体1
b.原生质体融合： c.细胞壁再生
原生质体2
高渗，PEG处 理
d.筛选，鉴定 异核体或重组子
hybrid cell
杂合原生质体
发酵制药 10.3.1.5基因组shuffling
生产菌种的建立
概念：操作对象为单染色体组成的基因组，以原生质 体融合技术为基础，使基因组整体发生重组形成候选
突变库，经过筛选得到生产途径和表型改进的菌种，
即经济适用的菌种。 特点：短时、快速，定向 应用：效果很显著
发酵制药 基因组Shuffling过程
发酵工程在制药工作的应用
新药生产菌的选育
自然选育：在生产过程中，不经过人工诱变处理，根据 菌种的自发突变而进行菌种筛选的过程叫自然选育或自然分 离。
基本过程如下： 菌种→单孢子或单细胞悬液→适当稀释→琼脂平板分离→挑 单个菌落进行生产能力的测定→选出优良菌株。
自然选育简单易行，可达到纯化菌种、防止退化、稳定 生产水平和提高产量的目的。但效率低，增产幅度不会很大。
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新药生产菌的选育
杂交育种：是两个不同基因型的菌株通过接合或原生质体融合使 遗传物质重新组合，再从中分离和筛选具有新性状的菌株。带有定向 育种的性质。
基因工程技术育种：采用基因工程技术即基因克隆与表达技术，过 量表达或抑制表达某一个或一组基因，调控代谢过程，实现目标产物 的高效表达。
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新药生产菌的保藏
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发酵制药种类
微生物菌体发酵、 微生物酶的发酵、微生 物代谢产物、发酵微生 物转化发酵。
制药微生物的种类
生产药物的天然微生物主要包括细菌、放线菌和丝状真菌 三大类。细菌主要生产环状或链状多肽类坑生素，如芽孢杆 菌（Bacillus)产生杆菌肽（bacitracin），细菌还可以产生氨基 酸和维生素，如黄色短杆菌（Brevibacterium flarum）产生氨 基酸，大小菌生产维生素C。
发酵制药的基本过程发酵制药就是利用制药微生物通过发酵培养在一定的条件下生长繁殖同时在代谢过程中产生药物然后从发酵液中提取分离纯化精制获得药品
发酵工程在制药工作中的应用研究进展
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发酵工程
主要指在最适发 酵条件下，发酵 罐中大量培养细 胞和生产代谢产 物的工艺技术。
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微生物发酵技术的产生
• 1857年法国化学家、微生物学家巴斯德提出了著名的发酵 理论：“一切发酵过程都是微生物作用的结果。”
制药工艺学--微生物发酵制药工艺 ppt课件
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4、真实的生物学过程模拟与举例
tL：延滞期； tmax:最大比速率期
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一种芽孢杆菌的生长曲线
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Vero细胞在16％血清中生长曲线
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5、生长与生产关系的模型
Gaden把生长与生产分为三种： I型：生长与生产偶联型 II型：生长与生产半偶联型 III型：生长与生产非偶联型
Monod方程：
μmax
μ =μmax S/(Ks + S)
比
生
S很低，浓度与比生长 长
速率成正比。
速 率
1/2μmax
S很高，菌体以最大比
生长速率进行生长。
Ks
基质浓度
μmax：各种基质对菌体的生长效率，不同基质之间比较。
Ks：为饱和常数，菌体对基质亲和力，Ks越小，亲和力越大，利用越好。
注意：与酶反ppt课应件 动力学MM方程的区别。
2发酵制药基本工艺过程9207菌种选育种子制备发酵培养分离纯化产品菌种选育发酵工段种子制备菌种活化发酵控制实验室种子库发酵车间10207原料药包装成品检验提炼工段预处理分离提取浓缩纯化成品工段包装车间提炼车间发酵制药过程工段岗位操作与车间流程关系库存间162微生物的生长与生产的关系微生物动力学研究微生物生长动力学11207基质利用的动力学生长与生产关系的动力学模型微生物发酵过程特征1发酵动力学研究概念
围。
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发酵制药
已建立动力学模型的类型
发酵的反应过程与速度：
r S（底物） ─→ X（菌体） ＋ P（产物）
机制模型：根据反应机制建立，几乎没有 现象模型：经验模型，目前大多数
微生物发酵工艺
第六章微生物发酵制药工艺6.1 微生物发酵与制药6.2 微生物生长与生产的关系6.3 微生物生产菌种建立6.4 发酵培养基制备6.4 发酵培养基制备• 概念（medium）供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物所需要的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。
• 培养基的组成和比例是否恰当，直接影响微生物的生长、生产和工艺选择、产品质量和产量。
6.4.1 培养基的成分碳源氮源无机盐水生长因子前体与促进剂消泡剂1、碳源(carbon sources)概念：构成微生物细胞和代谢产物中碳素的营养物质。
作用：为正常生理活动和过程提供能量来源，为细胞物质和代谢产物的合成提供碳骨架。
碳源种类糖类：葡萄糖、淀粉、糊精和糖蜜脂肪：豆油、棉籽油和猪油醇类：甘油、乙醇、甘露醇、山梨醇、肌醇蛋白类：蛋白胨、酵母膏速效碳源：糖类、有机酸迟效碳源：酪蛋白水解产生的脂肪酸2、氮源（nitrogen sources）概念：构成微生物细胞和代谢产物中氮素的营养物质。
作用：为生长和代谢主要提供氮素来源。
种类：无机氮源、有机氮源有机氮源几乎所有微生物都能利用有机氮源黄豆饼粉、花生饼粉棉籽饼粉、玉米浆、蛋白\胨、酵母粉、尿素无机氮源氨水、铵盐和硝酸盐等。
氨盐比硝酸盐更快被利用。
工业应用：主要氮源或辅助氮源；调节pH值生理酸性物质：代谢后能产生酸性残留物质。
（NH4）2SO4利用后，产生硫酸生理碱性物质：代谢后能产生碱性残留物质。
硝酸钠利用后，产生氢氧化钠。
3、无机盐和微量元素• 概念：组成生理活性物质或具有生理调节作用矿物质• 作用方式：低浓度起促进作用，高浓度起抑制作用。
• 种类：盐离子磷、硫、钾、钠、镁、钙，常常添加铁、锌、铜、钼、钴、锰、氯，一般不加。
4、水菌体细胞的主要成分。
营养传递的介质。
良好导体，调节细胞生长环境温度。
培养基的主要成分之一。
5、生长因子（growth factor）概念：维持微生物生长所必需的微量有机物，不起碳源和氮源作用。