原料药发酵知识
发酵制药学

发酵制药学名词解释目录1、发酵:2、发酵工程:3、微生物菌体发酵:4、菌体生长期:5、微生物转化:6、表面培养法:7、深层培养法:8、深层通气培养法:9、菌丝体:10、微生物生长曲线:11、微生物细胞的分化:12、初级代谢物:13、次级代谢物:14、构建单位的生源说:。
15、生物合成:16、分叉中间体:17、反馈抑制:18、酶合成的调节:19、反馈阻遏:20、多价阻遏:21、酶活性调节:22、能荷调节23、自然选育:24、诱变育种:25、前突变:26、表型迟延:27、随机筛选:28、摇瓶筛选法:29、琼脂快筛选法:30、理化性筛选:31、杂交育种:32、原生质体融合:33、分子克隆:34、培养基:35、培养条件:36、碳源:37、氮源:38、前体:39、孢子培养基:40、种子培养基:41、发酵培养基42灭菌:43、辐射灭菌:44、干热灭菌:45、热阻:46、分批灭菌:47、连续灭菌:48、介质过滤除菌:49、致死温度:50、致死时间:51、孢子进罐法:52、种子制备:53、一级种子:54、二级种子:55、二级发酵:56、三级发酵:57、四级发酵:58、种龄:59、接种量:60、菌丝团:61、菌丝粘壁:62、菌种衰退:63、微生物摄氧率:64、呼吸强度:65、呼吸监界氧浓度:66、气泛点:67、菌体浓度(菌浓):68、发酵热(Q发酵)69、生物热(Q生物):70、搅拌热(Q搅拌):71、蒸发热(Q蒸发):72、辐射热(Q辐射):73、补料分批培养(FBC):74、呼吸商:75、前反馈控制76、PID控制:77、串级反馈控制:78、自适应控制系统:79、离线传感器:80、在线传感器:81、原位传感器:82、发酵规模的缩小:83、发酵规模的放大:84、发酵实验室试验:85、发酵中间工厂试验:86、化学需氧量:87、生化需氧量88、好氧生物处理:89、厌氧消化处理:90、生物膜法:91、厌氧消化处理:92、发酵工业废渣:93、发酵批产量:94、发酵产率:95、基质转化率:96、单位产量发酵成本:一、名词解释:1、发酵:发酵在应用微生物工业中,把所有通过微生物或其他生物细胞(动,植物细胞)的培养,统称为发酵,包括天然的发酵过程和人工控制的发酵过程两种。
发酵制药知识点归纳总结

发酵制药知识点归纳总结一、发酵制药概述1. 发酵制药的定义:发酵制药是利用微生物、酶或细胞等生物体的代谢活动,生产生物制药品的一种方法。
2. 发酵制药的历史:发酵制药起源于古代,但现代发酵制药始于19世纪末20世纪初,随着生物工程和分子生物学的发展,发酵制药技术得到了新的发展。
二、发酵制药的生物体1. 微生物:包括细菌、真菌、酵母等,广泛应用于发酵制药中。
2. 酶:可由微生物或动植物中分离提取,用于生产特定的药物。
3. 细胞:包括细菌、酵母、哺乳动物细胞等,用于生产重组蛋白等生物制药品。
三、发酵制药的基本工艺1. 发酵基质:包括碳源、氮源、微量元素、 pH 调节剂等,在发酵过程中提供必要的营养物质。
2. 发酵设备:发酵罐、搅拌器、通气设备等,用于提供生物体生长所需的条件。
3. 发酵条件:包括温度、 pH、氧气供应、营养物质浓度等,对生物体的生长和代谢有重要影响。
四、发酵制药的产品1. 生物制药品:包括重组蛋白、抗体、疫苗等,由生物体代谢活动产生的药物。
2. 发酵中间体:包括抗生素、激素、酶等,常用于制药过程中的中间体合成。
五、发酵制药的应用1. 医学:生产治疗癌症、糖尿病、风湿性关节炎等疾病的生物制药品。
2. 工业:生产纤维素、乳酸、醋酸等工业产品,用于化工、食品等领域。
六、发酵制药的发展趋势1. 高效发酵技术:包括批次发酵、连续发酵、固定化发酵等技术,提高发酵产物的产量和纯度。
2. 基因工程:通过基因修饰、基因克隆等技术,设计高产菌株、高表达蛋白等。
3. 生物反应器的智能化和自动化:利用先进的控制技术,提高生产效率和质量。
以上是关于发酵制药的一些知识点归纳总结,希望对你有所帮助。
如果对发酵制药还有其他疑问,欢迎随时与我交流。
发酵工艺原理知识点归纳

发酵工艺原理知识点归纳发酵工艺是一种将微生物应用于食品、饮料、药品、化妆品等生产过程的方法。
通过微生物的代谢活动,原料经过酶促反应转化为终产物。
发酵工艺原理是指发酵过程中微生物的生长、代谢、产物生成等基本原理。
下面将发酵工艺原理的知识点进行归纳。
1.微生物选择:发酵工艺中,选择适合的微生物菌种是十分关键的。
微生物菌种的选择受到产品的要求、原料的性质、废物的处理等方面的考虑。
不能阻碍微生物生长和代谢的因素,如温度、酸度、抗生素、重金属离子等,需要在菌种选择中予以考虑。
2.生长条件:微生物的生长需要适合的环境条件,如温度、酸碱度、氧气浓度等。
不同微生物对环境条件的要求不同,需要根据菌种选择合适的条件。
此外,生长条件也会影响微生物代谢产物的生成,需要根据产品要求进行调控。
3.底物转化:微生物通过代谢作用将底物转化为产物。
底物转化的原理可分为有氧与无氧两种情况。
有氧情况下,微生物通过氧化作用转化底物。
无氧情况下,微生物通过发酵作用转化底物。
底物转化需满足适当的温度、pH等条件,以及提供足够的底物和营养物质。
4.发酵过程控制:发酵过程中需要进行严格的控制,以确保产品的质量和产量。
控制因素包括温度、pH、营养物质供应、气体供应等。
通过控制这些因素,可以调节微生物的生长速度、代谢产物生成以及产物分布。
5.产品分离与提纯:在发酵过程中,发酵液中的微生物产物需要分离和提纯。
常用的分离技术包括离心、过滤、膜分离、吸附等。
分离与提纯的目的是获得纯度高、活性好、稳定性强的产物。
6.废物处理:发酵过程中会产生一些废物,需要进行合理的处理。
废物处理方式包括生物处理、物理处理和化学处理等。
废物处理的目的是减少对环境的影响,同时回收可利用的物质。
以上是发酵工艺原理的主要知识点的归纳。
发酵工艺的应用范围广泛,涉及食品、饮料、药品等多个领域。
发酵工艺原理的研究不仅关乎产品的质量和产量,还与环境保护和资源回收利用密切相关。
随着科学技术的发展,发酵工艺原理的研究也在不断推进,为发酵工艺的应用和发展提供了新的思路和方法。
发酵原料药生产

发酵原料药生产
发酵原料药生产是将微生物和物质发酵后制成的药物,是一个涉及生物工艺、化学工艺、物理工艺及系统设施性等多学科、多种技术资源的传统制药工艺。
发酵原料药生产的技术要求高,具有灵活性强,可以大规模、快速生产,并且产品的质量更稳定的特点,发挥着重要的作用。
发酵原料药生产的基本流程一般包括:培养、发酵、抽提、再生酵素,发酵操作、冷冻和干燥,成品的活性评价、质量控制等。
培养是发酵原料药生产的关键步骤,把酵母或其他菌放入培养基中,经过一定条件培养,使其在合适的环境中,按照一定的生长周期趋向活化、生长和繁殖。
发酵操作也是一个重要的步骤,通过改变培养基的组成,控制发酵的温度、湿度、渗透压等因素,以及添加除藻类和抑制类物质,来控制发酵过程,从而获得满足要求的产品。
抽提是将发酵液中的有效物通过毛细管抽提出来,使用水、醇、醚、氯仿等溶剂分离,并对有效成分进行纯化处理,从而得到所需的有效成分。
再生酵素是将从发酵液中抽提出来的有效物质与酶原料混合,使其发挥作用而获得所需的有效成分。
最后,需要进行成品活性评价和质量控制,确保发酵原料药的质量符合GMP要求。
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原料药发酵的知识

生物发酵相关知识随着我国生物医药技术的蓬勃发展,生物发酵系统(也称为生物培养)项目越来越多,无论是工业化大发酵,如抗生素原料药的发酵、氨基酸和有机酸(柠檬酸,乳酸)的发酵、酶制剂、酵母或淀粉糖的发酵,还是各种生物疫苗、动植物细胞的发酵等。
品种众多,生产规模大小也不一,大到几百立方米容积,小到几千升容积的发酵罐,在项目的实施过程中都要系统或设备的需求标准的建立。
对URS而言,生物发酵系统设备的URS编写就越显其重要性。
因此,如何切合生产实际、结合发酵的品种和培养工艺的要求,编写出既合理又实用的URS是生物发酵系统项目能够顺利实施的第一步,这也是生物发酵项目的招投标、设备制造、工程系统安装调试的基本依据条件。
1 生物发酵系统设备URS的范围生物发酵系统设备的URS文件可以分两个部分,即生物发酵主系统设备和与之配套的辅助系统设备(亦称发酵支持系统)组成。
其中,生物发酵主系统由菌种保存、解冻复活、移种、生物培养器(发酵罐)及其支持控制系统、培养基的配制与灭菌以及输送系统组成;生物发酵的辅助系统是由与之相关联的工艺气体用水系统(纯化用水及注射用水)、无菌压缩气体系统(空气,氮气,CO2等)、固液分离系统(如离心分离、膜过滤、板框过滤等)、发酵液的收集系统、发酵液的贮存与冷藏等组成。
2生物发酵主系统设备URS的编制依据2.1发酵流程生物发酵的过程是一组涉及多相、多组分、非线性的生物化学反应,也是一组群体性的生物生长过程,是人们把预先选定的微生物或动植物细胞在一组密闭的系统中按其生长规律与生长发育条件的代谢过程,常见的流程见图1 。
2.2 GMP对生物发酵设备的要求结合GMP对设备的要求以及生物发酵本身的特点,在编制生物发酵系统设备URS文件时应具备下列几个条件:(1)设备(发酵罐)的材质要求。
与培养基(包括补料物质) 、发酵液(微生物、细菌、疫苗、细胞等)相接触的材质必须是无毒性、耐腐蚀、不吸收上述物质、不与上述物质发生化学反应的材料制成。
原料药发酵和化学合成

原料药是指用于制造药品的原始化学物质或天然物质。
原料药的生产方法主要有发酵和化学合成两种。
1. 发酵:发酵是利用微生物(如细菌、真菌等)在适宜的条件下,通过代谢产生目标化合物的过程。
发酵法生产原料药的优点是可以利用微生物的代谢能力合成复杂的有机化合物,且对环境友好。
发酵法的步骤一般包括以下几个阶段:-选取合适的微生物菌种,并进行培养和增殖。
-提供适宜的培养基,包括碳源、氮源、微量元素等,以满足微生物生长和代谢的需要。
-控制发酵条件,如温度、pH值、氧气供应等,以促进目标化合物的产生。
-收获和提取发酵液中的目标化合物,并进行纯化和结晶等处理。
2. 化学合成:化学合成是通过化学反应将原料化合物转化为目标化合物的过程。
化学合成法生产原料药的优点是可以精确控制反应条件和产物纯度,且生产规模较大。
化学合成法的步骤一般包括以下几个阶段:
-设计和选择合适的合成路线,确定反应步骤和条件。
-进行反应,将原料化合物经过一系列的化学反应转化为目标化合物。
-进行纯化和结晶等处理,以获得高纯度的目标化合物。
-进行后续的制剂工艺,如制备药片、胶囊等。
需要注意的是,发酵和化学合成并不是互相排斥的方法,而是根据具体情况选择使用的方法。
有些原料药可以通过发酵法获得,而有些则需要通过化学合成法。
此外,还有一些原料药可以通过天然提取的方式获得,即从植物、动物等天然来源中提取目标化合物。
高中发酵工程的知识点总结

高中发酵工程的知识点总结一、发酵工程的基本概念1. 发酵工程的定义发酵工程是以微生物或酶等生物催化剂为基础,通过控制合适的环境条件,利用微生物或酶的代谢作用,进行有选择地生产物质或提取有用产品的工程技术。
2. 发酵工程的原理发酵工程利用生物催化剂在适宜的温度、pH、氧气供应等条件下对原料进行代谢作用,使其产生有用的化学产物。
发酵过程分为有氧发酵和无氧发酵,有氧发酵是指微生物在充分供氧的情况下进行代谢作用,而无氧发酵则是微生物在缺氧条件下进行代谢作用。
3. 发酵工程的应用发酵工程在食品、医药、酒类、饲料、化工等领域都有重要的应用,可以生产出酒精、乳酸、维生素、抗生素、酶等多种产品。
二、微生物学基础1. 微生物的分类微生物是一类极小的生物体,包括细菌、真菌、酵母菌、病毒等。
其中,细菌可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌,酵母菌主要是酵母菌科的酵母菌,真菌包括霉菌和酵母菌。
2. 微生物的生长特性微生物的生长需要适宜的温度、pH值、氧气供应等条件,不同微生物的生长特性有所不同。
典型的微生物生长曲线包括潜伏期、对数生长期和平稳期。
3. 微生物的代谢特点微生物的代谢分为呼吸代谢和发酵代谢两种形式。
呼吸代谢需要有氧气,产生CO2和H2O,而发酵代谢不需要氧气,产生乳酸、酒精、醋酸等产物。
4. 微生物的培养方法微生物的培养方法包括液体培养和固体培养两种形式,培养基的选择对微生物的生长有重要影响。
三、发酵工程的工艺流程1. 发酵工程的基本流程发酵工程的基本流程包括发酵菌种的培养和保存、发酵罐的设计和运行、发酵过程的控制和调节、产品的分离和提取等步骤。
2. 发酵工程的发酵罐发酵罐是进行微生物发酵的设备,按照不同的设计要求可分为批式发酵罐和连续式发酵罐。
3. 发酵工程的发酵菌种发酵菌种是进行发酵的微生物,可以是细菌、酵母菌、真菌等。
合适的发酵菌种是发酵工程成功的关键。
4. 发酵工程的发酵过程控制发酵过程的控制包括温度、pH值、氧气供应、营养物质的添加等方面,需要根据不同的菌种和发酵产品进行调节。
发酵工艺原理知识点归纳

发酵⼯艺原理知识点归纳所学内容:1、菌种:选育、培养、保藏;2、发酵的概念、原理、参数控制;3、介绍⼀些产品的发酵过程第⼀章绪论⼀、发酵1、发酵的定义:培养⽣物细胞(包括动物细胞、植物细胞和微⽣物)来制得产物的过程。
2、发酵⼯业:根据有⽆风味要求分为酿造⼯业和发酵⼯业。
3、实现发酵需具备的条件:①适宜的微⽣物;②保证微⽣物进⾏代谢的条件(pH、营养、温度等);③进⾏发酵的设备;④有提取精制产品的⽅法和设备⼆、发酵⼯业的沿⾰①天然发酵阶段:嫌⽓发酵、⾮纯种培养(靠的是经验),质量不稳定。
②纯种培养技术的建⽴:巴斯德认识到发酵是由微⽣物所进⾏的化学反应;柯赫建⽴了单种微⽣物的分离和纯培养技术。
——表⾯培养、产量少③通⽓搅拌发酵技术的建⽴:青霉素④代谢控制发酵技术:运⽤动态⽣物化学、遗传学知识,控制⽣物合理代谢。
⑤开拓发酵原料时期;⑥基因⼯程阶段三、发酵⼯业的范围1、微⽣物菌体发酵:酵母、微⽣物菌体蛋⽩(scp单细胞蛋⽩)、藻类、活性乳酸菌制剂、真菌、⽣物杀⾍剂。
2、微⽣物酶发酵:⼯业应⽤的酶⼤都来⾃微⽣物发酵。
3、微⽣物代谢产物发酵初级代谢产物:对数⽣长期所产⽣的产物,是菌体⽣长繁殖所必需的,如氨基酸、核苷酸、蛋⽩质、核酸、类脂、糖类等次级代谢产物:菌体⽣长静⽌期中,某些菌体能合成在⽣长期中不能合成的、具有⼀些特性的产物,如抗⽣素、⽣物碱、细菌毒素、植物⽣长因⼦等4、微⽣物转化发酵: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的⽣化反应,特点是特异性强,包括反应特异性、结构位置特异性和⽴体特异性。
最古⽼的⽣物转化就是利⽤菌体将⼄醇转化成⼄酸的醋酸发酵。
5、利⽤⽣物技术所得的⽣物细胞发酵①消除环境污染;②保持⽣态平衡;③湿法冶⾦;④利⽤⽣物技术所得的⽣物细胞发酵四、发酵⼯业的特征1、发酵原料的选择和预处理2、微⽣物菌种的选育及扩⼤培养3、发酵设备选择及⼯艺条件控制4、发酵产物的分离纯化5、发酵废弃物的回收利⽤五、发展趋势第⼆章⼯业微⽣物的⽣长与产物的⽣物合成微⽣物的特点:体积⼩、繁殖快、吸收转化快、适应性强、容易变异、分布⼴、种类多、代谢类型多。
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生物发酵相关知识随着我国生物医药技术的蓬勃发展,生物发酵系统(也称为生物培养)项目越来越多,无论是工业化大发酵,如抗生素原料药的发酵、氨基酸和有机酸(柠檬酸,乳酸)的发酵、酶制剂、酵母或淀粉糖的发酵,还是各种生物疫苗、动植物细胞的发酵等。
品种众多,生产规模大小也不一,大到几百立方米容积,小到几千升容积的发酵罐,在项目的实施过程中都要系统或设备的需求标准的建立。
对URS而言,生物发酵系统设备的URS编写就越显其重要性。
因此,如何切合生产实际、结合发酵的品种和培养工艺的要求,编写出既合理又实用的URS是生物发酵系统项目能够顺利实施的第一步,这也是生物发酵项目的招投标、设备制造、工程系统安装调试的基本依据条件。
1 生物发酵系统设备URS的范围生物发酵系统设备的URS文件可以分两个部分,即生物发酵主系统设备和与之配套的辅助系统设备(亦称发酵支持系统)组成。
其中,生物发酵主系统由菌种保存、解冻复活、移种、生物培养器(发酵罐)及其支持控制系统、培养基的配制与灭菌以及输送系统组成;生物发酵的辅助系统是由与之相关联的工艺用水气体等)、系统(纯化用水及注射用水)、无菌压缩气体系统(空气,氮气,CO2固液分离系统(如离心分离、膜过滤、板框过滤等)、发酵液的收集系统、发酵液的贮存与冷藏等组成。
2生物发酵主系统设备URS的编制依据2.1发酵流程生物发酵的过程是一组涉及多相、多组分、非线性的生物化学反应,也是一组群体性的生物生长过程,是人们把预先选定的微生物或动植物细胞在一组密闭的系统中按其生长规律与生长发育条件的代谢过程,常见的流程见图1 。
2.2 GMP对生物发酵设备的要求结合GMP对设备的要求以及生物发酵本身的特点,在编制生物发酵系统设备URS文件时应具备下列几个条件:(1)设备(发酵罐)的材质要求。
与培养基(包括补料物质) 、发酵液(微生物、细菌、疫苗、细胞等)相接触的材质必须是无毒性、耐腐蚀、不吸收上述物质、不与上述物质发生化学反应的材料制成。
经常选用的材料是316L、304L、304、316;(2)生物发酵罐因整个生物培养需在无菌条件下进行,罐体要有SIP过程,所以在制作过程中应符合《钢制压力容器》(150-1998)、《钢制压力容器焊接规程》(JB/T4709-2000)、《承压设备无损检测》(JB/T4730-2005)以及《压力容器安全技术监察规程》等标准。
同时,发酵罐的内表面应光滑、无死角,防止积沉物料,发酵结束后易清洗灭菌;(3)生物发酵罐的外接件应坚持三个方便,即安装拆卸、清洗灭菌与操作维修方便,并能承受高压蒸汽灭菌;(4)生物发酵罐在培养过程中涉及活性物质,因此须符合生物安全标准,既要做到防止一切外界微生物的污染,也要能防止发酵罐内的培养物质不污染周围环境。
因而,生物发酵罐应该是一个密封性能良好的系统装置,其放空、排放罐内气体与液体等需经过滤装置除去活性物质;(5)生物发酵罐应具备优良的传质/传热效果、优良的物料混合性能,以便于提供培养物的最佳生长温度。
在进行动物细胞培养时,除了能充分混合均匀外,又要做到不能打碎动物细胞,以保证生物发酵培养过程的顺利进行。
2.3培养工艺对生物发酵系统的要求2.3.1培养基的配制、灭菌和输送方式生物发酵是一群生物体的生长繁殖过程,而培养基是提供给微生物或细胞生长、繁殖并按一定比例配制而成的一组营养物质。
一个良好的合适的培养基配比是经过不断实践、调整与改进而筛选出来的最优化组合,它的基本组分是由碳源、氮源、无机盐类(微量元素)等组成。
培养基(包括发酵过程中的补料物质)的理化性质、配制方式都应描述清楚,作为制订URS文件的依据。
培养基配制后的灭菌方式是采用热力灭菌还是过滤除菌、配料罐的大小、搅拌型式等也应一一描述出来。
此外,配比后的贮存方式以及输送到下工序(种子罐,发酵罐)的方式是用压缩气体输送、真空输送,还是采用泵输送,这些须在URS文件中描述。
2.3.2生物发酵过程编制生物发酵系统技术文件的基础是为了解生物发酵的过程。
影响发酵过程的主要因素如下,其应在URS文件中详细注明其控制范围和控制方式。
(1)温度对生物发酵过程的影响。
温度是影响微生物或细胞生长发育的主要因素之一,大多数微生物或细胞的培养温度都是嗜中性的,这要求对培养过程中发酵液的温度加以控制。
根据不同品种及不同的生长阶段对发酵罐内的温度加以控制调节,从而选择最适合的培养温度,以利发酵过程的顺利进行。
(2)pH对发酵过程的影响。
发酵液的pH值会直接影响微生物或细胞的生长与繁殖。
培养基的种类、微生物或细胞的代谢过程都会影响发酵液的pH值。
为了保障生物发酵的正常进行,必须随时对发酵液中pH进行调节与控制。
方式有多种,可以直接加入酸碱进行调节,也可以选择合适的培养基,或加入某些不影响发酵的缓冲剂进行调节。
此外,pH调节方式及pH值控制范围的描述关系到生物发酵系统中pH调节装置的配备。
(3)通气搅拌(溶解氧)对发酵过程的影响。
对培养液进行通气搅拌直接关系到氧在培养液中的溶解量,并影响发酵物的产量。
对需氧发酵的品种而言,必须在有氧的条件下才能正常生长繁殖,为了增加培养液中氧的含量,须对培养液进行通气搅拌加速氧在培养液中的溶解和传递。
微生物或细胞在不同的生长期对氧的需求量也不同,用什么方式与如何调节含氧量均应描述清楚。
一般可以通过调节搅拌的转速和通气的流量,来加以控制。
(4)泡沫的产生对发酵的影响。
由于大量空气的通入并与培养液进行气液混合,发酵过程中的通气加上机械搅拌,极易产生泡沫。
大量泡沫的产生不仅使发酵罐的装填系数降低,而且能使发酵液从排气管或轴封处产生逃液现象,相应产量减少,通气效果下降,抑制了生物的生长与繁殖。
而这种以无菌空气和生物代谢时产生的气体为分散相,以培养液为连续相形成的泡沫,可以用机械方式或加入化学消泡剂办法加以消除,在编制文件时也应注明用什么方式消除泡沫。
(5)中间补料对生物发酵系统的影响。
中间补料指的是在发酵过程中,针对生物生长的不同时期补充某些营养物质,其可以满足生物生长繁殖的需要,提高发酵的产量。
中间补料以补充碳源和能量物质,如糖类(液化淀粉、麦芽糖、葡萄糖、乳糖等)、氮源(如酵母粉、蛋白胨、尿素等)及微量元素(如磷酸盐,ZnSO4、CoCl2等),当然中间也有补水或补全料(按培养基配比)。
另外,中间补料方式有流加式或滴加式,这种方式兼用或单独使用。
(6)培养物(生物)的代谢对发酵过程的影响。
微生物或细胞在培养过程中在一系列酶的作用下,不断地生长、发育、繁殖与增大,培养液中的成分也不断地变化。
如何去掌握这些因生物代谢而发生的变化?使生物发酵朝着有利于提高产量的方向发展,可以通过分析监控与调节细胞的数量(含量,效价,表达率等)、pH值、糖的含量、氨基酸与氨氮的含量、磷的含量以及细胞浓度与形态来加以控制。
(7)特殊要求对生物发酵过程的影响。
在生物发酵系统中,还有一些特殊方式常被采用,尤其是在哺乳动物细胞的发酵培养过程中,常用微载体发酵的方式进行生物培养,在URS文件中也必须加以描述。
微载体顾名思义指的是直径50~250μm,能够适合细胞贴壁生长繁殖的一种微珠,微载体发酵是常用的一种细胞培养方式。
在生物发酵中常用的培养方式有二种:一种是悬浮培养(培养对象悬浮于发酵培养液中生长繁殖);另一种是贴壁培养(培养物附着于固体表面生长繁殖),如某些哺乳动物细胞的培养可以利用微载体比表面积大、均匀性好、表面光滑,利于细胞贴壁附着生长,采用微载体贴壁培养加悬浮培养的方式进行发酵。
由于微载体对细胞无毒害作用,与动物细胞相容性好,更利于这种表面比较脆弱的细胞的生长与繁殖。
(8)对进行微载体发酵的项目在发酵罐、工艺管道、泵、配料罐等装置都要与之相适应。
此外,还有气升式发酵,若培养工艺有此要求也应列出加以说明。
2.3.3发酵液分离方式与收集生物发酵结束后,有的品种收集发酵液的上清液,有的品种收集固形物(如菌丝体或细胞),无论收集液体或固体发酵后都要进行固液分离。
常采用的方式有离心分离、板框过滤、碟式过滤器及膜分离等几种。
可根据发酵液的物理性状,如黏度、固含量、菌丝体的形态来选择一项合适的分离方式。
分离后需进行贮存,选择合适的收集罐,把分离后的清夜或细胞收集贮藏,备下工序提取纯化使用。
3 生物发酵系统工程设备URS文件要点3.1发酵工艺流程和主设备的URS要点3.1.1工艺流程生物发酵系统无论项目大小,其工艺流程均要描述清楚,是采用单级(单罐),还是采用多级(二级、三级发酵)。
一般视发酵品种,生产规模大小而定。
单级(单罐)常用在小规模的项目,多级发酵指的是常被采用的三级发酵(见图2所示)。
发酵工艺流程确定后再对主体设备(发酵罐)进行技术要求的描述。
3.1.2.发酵罐(生物培养器)的构成及技术要求首先根据项目的生产规模列出发酵系统所需用的发酵罐的规格大小及数量。
3.1.2.1可用下列表格形式明确标示出来:3.1.2.2发酵罐(种子罐与生产罐)本体发酵罐又被称为生物反应器,或生物培养罐。
先定罐体的规格大小,如有效工作容积、全容积、最小工作容积、径高比例(常用2:1~3:1)、工作环境(如温度、湿度、电源配置)、罐内工作状况、工作温度(常用35℃ ~37 ℃)、灭菌温度(121 ℃,30分钟)、最高设计温度(135 ℃)、设计压力(0.30 ~0.40MPa)、材质(本体316L、夹套及外保温层304)等。
加工制造规范为中国压力容器规范。
此外,还有与发酵罐相关联的工艺管接口种类与方位。
(1)发酵罐上封头工艺管接口。
常有人/手孔、搅拌器口、压力表口、灯视镜、CIP接口、排气口、液位计探头、压力探头、泡沫剂加入口、进料/补料口以及灭菌蒸汽口等;(2)发酵罐筒身工艺管接口。
常有取样口、检测口(pH、DO、T、浊度等)、混合气体加入口以及条型视镜等;(3)筒体夹套(如整体夹套、半管夹套、蜂窝夹套)接口。
常有加热蒸汽/热水入口、冷却水出口、加热蒸汽出口/冷却水进口;(4)发酵罐下封头工艺管接口,搅拌机口(下搅拌用)出料口;(5)发酵罐内附件,如挡流板(或冷却蛇管)、空气分布器、喷淋球;(6)发酵罐的操作架台。
3.1.2.3发酵罐的搅拌装置搅拌装置在发酵罐中起重要作用,在技术文件中应重点描述。
具体有:搅拌轴及连轴器、轴封(双端面机械密封)、桨叶型式(有效选择)、搅拌功率、搅拌转速以及调节方式等。
此外还有材质与表面处理的要求( Ra≤0.4μm),特殊要求电抛Ra≤0.3μm。
其桨叶选择见图3。
假若工程项目为动物细胞的话,发酵时宜选择剪切力小的桨叶,避免打碎动物细胞。
有特殊要求的,还可以根据细胞脆弱程度试验设计特殊结构桨叶的搅拌装置,既能使发酵液充分混合均匀,又不打碎动物细胞。
桨叶的层数可以根据发酵罐的大小及发酵工艺对搅拌要求选择单层、双层或三层搅拌装置的调节转速,宜选用变频器进行变频调速,并与控制系统相关联。