抗生素发酵生产知识1-10
发酵工程抗生素发酵生产技术概述
严格控制环境卫生、定期灭菌、使用一次性塑料薄膜和胶管、种子 培养物严格筛选等。
控制方法
定期取样检查,一旦发现污染,立即采取措施,如加入抗菌素或重 新灭菌。
发酵异常现象及其处理
1 2
异常现象
菌体生长缓慢、产物形成少、发酵液泡沫多、 pH 值异常等。
处理方法
根据具体情况调整培养条件,如温度、湿度、通 风、pH 值、培养基组成和浓度等。
提取
发酵结束后,通过离心、过滤等方法将菌体与发酵液分离, 得到粗制抗生素。
精制
通过重结晶、萃取、吸附等方法进一步纯化抗生素,提高其 纯度和结晶收率。
03
发酵工程中抗生素发酵的工艺 优化
菌种选育与改良
菌种选育
通过自然突变、诱变、基因重组等技 术,筛选具有高产抗生素特性的菌株 ,提高抗生素产量。
菌种改良
特性
具有高度选择性,对不同微生物的作 用效果不同;对细胞的生长和分化具 有调节作用;通常对敏感菌具有杀菌 作用,对耐药菌无效。
抗生素的种类与用途
种类
β-内酰胺类、大环内酯类、氨基糖苷类、四环素类、氯霉素类、林可胺类、糖 肽类、噁唑烷酮类、磺胺类等。
用途
治疗各种由细菌引起的感染性疾病,如肺炎、肠道感染、尿路感染等;预防细 菌感染;用于食品和农业中的防腐和保鲜。
THANKS
谢谢您的观看
抗生素发酵生产的历史与现状
历史
自20世纪40年代青霉素的发现以来,抗生素的研发和应用经历了60多年的发展历程。目前,抗生素已成为医疗 、食品和农业领域中不可或缺的重要物质。
现状
随着抗生素的广泛应用,耐药菌株的出现和传播已成为全球性的问题。因此,新型抗生素的研发和生产技术不断 改进,以应对日益严重的耐药性问题。同时,各国政府和国际组织也在加强抗生素使用的监管和管理,以减少不 必要的抗生素使用和防止耐药性的传播。
10.1抗生素发酵生产
(3) 青霉素应用 • 临床应用70多年,主要控制敏感金黄色葡糖 球菌、链球菌、肺炎双球菌、淋球菌、脑膜 炎双球菌、螺旋体等引起的感染,对大多数 革兰氏阳性菌(如金黄色葡萄球菌)和某些 革兰氏阴性细菌及螺旋体有抗菌作用。
16
• • • •
优点: ①毒性小; ②可作为半合成青霉素的原料; ③经过扩环后,形成头孢菌素母核,为半 合成头孢菌素的原料。 • 氨苄青霉素耐酸广谱;磺苄青霉素抗铜绿 假单胞菌;乙氧萘青霉素耐酸、耐酶、可 口服。
37
(3)发酵控制
操作方式:反复分批式发酵。 带放6-10次,间隔24h。带放量10%,发酵时间 204h。
发酵罐:100m3发酵罐,装料80m3 发酵周期:180-220 h。 补料:发酵过程需连续流加补入葡萄糖、硫酸铵 以及前体物质苯乙酸盐。
补糖率是最关键的控制指标,不同时期分段控制。
38
青霉素的生产周期
14
(2) 青霉素的作用机理
• 作用于细胞壁合成中的肽多糖合成的第三阶段,线 性肽多糖在转肽酶的催化下进行交联,肽多糖链之 间每两条肽链结合时均释放出一个D-丙氨酸,青 霉素与肽多糖的D-丙胺酰-D-丙氨酸二肽相似, 竞争性与转肽酶结合,使转肽酶不能催化多肽链之 间的交联,从而起到抑菌作用。
• 因此,青霉素对生长中的细胞有效,对静止细胞无 效。
②糖类衍生物
链霉素
③以乙酸、丙酸为单位的衍生物
红霉素
8
10.1.3 抗生素的应用
(1)抗生素在医疗上的应用
(2)抗生素在农牧业中的应用
பைடு நூலகம்
9
10.1.4 抗生素生产的工艺过程
抗生素的工业生产包括发酵和提取两部分。 工艺流程大致如下: 菌种→孢子制备→种子制备→发酵→ →发酵液预处理→提取及精制→成品包装
发酵工程抗生素发酵生产技术概述
发酵工程抗生素发酵生产技术概述发酵工程是一种利用微生物、酶和发酵介质(常见的如糖)来生产有用化合物的技术。
在这个过程中,微生物通过代谢物质的转化来生成目标产品。
抗生素发酵生产技术是发酵工程的一个重要应用领域,在制药、医疗等领域中起到重要作用。
本文将就抗生素发酵生产技术进行一些概述。
抗生素是一类能够抑制或杀死细菌或其他微生物的药物,广泛应用于医疗、养殖和农业等领域。
然而,抗生素的生产过程并不容易。
抗生素分子具有复杂的结构,不同的抗生素有不同的生产方式和工艺。
一般来说,抗生素的生产过程可以分为以下几个步骤:获得产生抗生素的微生物菌种;培养产生抗生素的微生物菌种;提取和纯化抗生素产物;加工和包装抗生素产物。
在抗生素发酵生产技术中,首先需要获得产生抗生素的微生物菌种。
这些微生物可以从自然环境或已知产生抗生素的菌株中分离得到,也可以通过基因工程技术进行修改得到。
随后,需要对这些微生物进行培养。
培养条件的选择对于微生物的生长和抗生素产量有重要的影响。
常见的培养条件包括培养基的组成、温度、pH值、氧气供应等。
通过调节这些条件,可以提高菌株的生长速度和产生抗生素的能力。
在培养过程中,需要不断监测微生物菌种的生长情况和抗生素产量。
常用的监测方法包括测定菌株密度、测定发酵液的抗生素浓度等。
通过监测,可以对微生物的生长状态进行控制和调节,以及对抗生素产量进行评估和优化。
当培养达到一定程度后,需要对发酵液进行产品的提取和纯化。
传统的提取方法包括萃取、蒸馏、结晶等。
这些方法可以将抗生素从发酵液中分离出来,并去除其他杂质。
随后,抗生素产品需要经过纯化过程,获得高纯度的抗生素。
纯化方法包括过滤、层析、电泳等。
这些方法可以去除抗生素中的杂质,提高纯度。
最后,经过提取和纯化的抗生素产品需要进行加工和包装,以便后续的药物制剂或应用。
加工包括液体制剂的调整和固体制剂的制备。
包装过程需要严格控制产品的质量和卫生条件,以确保最终产品的安全性和稳定性。
发酵工程-第九章-抗生素
PG
Pka 2.7
RCONH
6
4
5S
CH3
HH
7
O
N1
3 CH3
2
COOH
H
2S,5R,6R
临床用其钠盐、钾盐或普鲁卡因盐,增强水溶性。 粉针剂,有效期2年 临床用粉针剂,现用现配
不稳定性
β –内酰胺环是青霉素中最 不稳定的部分,原因是
1、四元环和五元环稠合, 环的张力大
2、两个环不在同一平面, 青霉素结构中β-内酰胺环 中羰基和氮原子的孤对电 子不能共轭, 易受到亲核 性或亲电性试剂的进攻, 使β-内酰胺环破裂。
(二)一般生产流程
抗生素发酵阶段一般主要包括:孢子制备、种子 制备和发酵,这是进行微生物逐步扩大培养过 程。
1、孢子制备 目的是将沙土管保存的菌种进行 培养,以制备大量孢子供下一步种子制备之用, 一般于试管、扁瓶或摇瓶内进行。
2、种子制备 目的是使有限数量的孢子发芽繁 殖,获得足够菌丝体以供发酵之用。在种子罐 内进行。通过种子制备,可以缩短发酵罐内菌 丝体繁殖生长的时间,增加抗生素合成的时间。 一般通过种子罐1-3次,再移种到发酵罐中-内酰胺类抗生素 (二)四环类抗生素
(三)氨基糖苷类抗生素 (四)大环内酯类抗生素 (五)多烯大环类抗生素 (六)多肽类抗生素 (七)蒽环类抗生素 (八)其他类
四、根据作用机制
(一)抑制细胞壁合成 (二)影响细胞膜功能 (三)抑制和干扰蛋白质合成 (四)抑制核酸合成 (五)抑制细菌生物能作用
OH
H+ or HgCl2
-CO2
NH O
Penilloaldehyde
CHO
O
NH S H
呼伦贝尔北方药业抗生素生产知识问答(发酵)
抗生素生产知识问答(内部资料)第一册发酵部分1、抗生素工业的建立始于何时?抗生素工业的建立始于1943年,在美国首次开始工业化生产青霉素,时值第二次世界大战期间,生产的青霉素仅供军需,生产属于保密,到1944年,在青霉素生产的发酵工艺中有一次很大的改革,试验成功深层培养法,找到了适宜深层发酵的菌种,产量大大增加,青霉素才普及于民用。
2、抗生素剂量的表示方法是什么?抗生素的剂量用效价单位来表示,简称单位,以u代表,分为发酵液的u/ml和纯品结晶粉的u/mg两种表示方法。
抗生素的效价单位是以其抗菌活性来表示的,一个青霉素效价单位表示能完全抑制50毫升肉汤培养基中生长的金黄色葡萄球菌的最小剂量。
1毫克青霉素G钠盐的纯品能完全抑制83350毫升肉汤中的葡萄球菌,因此,青霉素成品的毫克单位是1667。
一个链霉素效价单位为能完全抑制1毫升肉汤培养基中生长的大肠杆菌的最小剂量,1毫克链霉素碱能完全抑制1000毫升肉汤培养基中的大肠杆菌,因此,链霉素碱成品的毫克单位是1000。
同理,土霉素、红霉素、卡那霉素、万古霉素、新霉素等抗生素的游离碱均以1毫克作1000单位计。
氯霉素、四环素及金霉素的盐酸盐也以1毫克作1000单位计。
各种抗生素盐类的效价应根据其分子量换算。
在实际应用上,药用抗生素的最低毫克单位是根据医疗上的要求与生产技术的水平由药典来规定的。
3、抗生素发酵的定义是什么?发酵二字在不同情况下有不同的含义。
从广义讲,发酵是至微生物籍酶的作用而致有机基质发生化学变化的物质代谢过程。
在生化学中,发酵是指代谢过程中的无氧呼吸过程,如酒精发酵、乳酸发酵和丙酮、丁醇发酵。
以抗生素生产而言,发酵酒是微生物活细胞在一定培养条件下,分介利用各类有机物质生物合成抗生素的过程。
4、抗生素发酵的特点是什么?微生物的发育过程分为两个阶段,一是大量繁殖菌体,二是菌体生长减慢,菌体细胞内大量合成各种代谢产物。
因此抗生素的发酵过程也分为两个时期,第一时期代谢旺盛,微生物分介利用培养基中的营养物质来合成细胞物质,从而大量繁殖菌丝体,这时初级代谢油管酶活力高而抗生素合成有关酶受抑制,因为不合成抗生素或合成抗生素的量极少。
抗生素发酵工艺
一、名词解释1、分批发酵:在发酵中,营养物和菌种一次加入进行培养,直到结束放出,中间除了空气进入和尾气排出外,与外部没有物料交换。
2、补料分批发酵:又称半连续发酵,是指在微生物分批发酵中,以某种方式向培养系统不加一定物料的培养技术。
3、前体:指某些化合物加入到发酵培养基中,能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去,而其自身的结构并没有多大变化,但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。
4、接种量:移入种子的体积接种量=—————————接种后培养液的体积5、次级代谢产物:是指微生物在一定生长时期,以初级代谢产物为前体物质,合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质过程,这一过程的产物,即为次级代谢产物。
6、实罐灭菌:实罐灭菌(即分批灭菌)将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中,通入蒸汽将培养基和所用设备加热至灭菌温度后维持一定时间,在冷却到接种温度,这一工艺过程称为实罐灭菌,也叫间歇灭菌。
7、种子扩大培养:指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。
这些纯种培养物称为种子。
8、倒种:一部分种子来源于种子罐,一部分来源于发酵罐。
二、填空题1、微生物发酵培养(过程)方法主要有分批培养、补料分批培养、连续培养、半连续培养四种。
2、发酵过程工艺控制的只要化学参数溶解氧、PH、核酸量等.3、发酵过程控制的目的就是得到最大的比生产率和最大的得率。
4、微生物的培养基根据生产用途只要分为孢子培养基、种子培养基和发酵培养基。
5、常用灭菌方法:化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌6、发酵过程工艺控制的代谢参数中物理参数温度、压力、搅拌转速、功率输入、流加数率和质量等7、染菌原因:发酵工艺流程中的各环节漏洞和发酵过程管理不善两个方面。
抗生素的发酵生产工艺.doc
抗生素的发酵生产工艺.doc抗生素是一类广泛应用于医疗和兽医领域的药物,用于预防或治疗细菌感染。
不同的抗生素有不同的化学结构,生产抗生素的方法也因此各不相同。
本文将重点介绍抗生素的发酵生产工艺。
一、抗生素发酵生产的基本流程1. 培养菌抗生素的生产主要依靠微生物,因此首先需要筛选出具有生产该抗生素能力的微生物。
筛选后的微生物将在培养基上进行大规模培养,以提供充足的细胞质和代谢产物。
2. 发酵过程发酵是抗生素生产的关键步骤。
一般采用批量、半连续和全连续三种发酵方式。
其中,批量发酵是最常用的方式。
批量发酵流程如下:①铺面:将培养基注入发酵罐中,通入空气以增氧。
②接种:将筛选得到的微生物接入发酵罐中。
③培养:培养12-24小时,以形成菌体。
④产生抗生素:开始产生目标抗生素,持续时间一般为3-5天。
⑤收获:收获抗生素后,将生产产物进行提纯和精制,以达到合格的药品标准。
1. 青霉素青霉素是一类广泛使用的β内酰胺类抗生素,由链霉素产生的放线菌筛选出,其发酵生产工艺如下:铺面罐:加入甜菜汁、植物硝酸盐和钙磷酸盐等培养基组分,保持pH值的恒定,通入空气以增氧。
发酵罐:将铺面罐的培养液移入发酵罐中,加入接菌液(含有链霉素菌丝的液态培养基),在恒温、恒湿的条件下进行底层搅拌式发酵,温度控制在18℃左右。
霉素沉积罐:将发酵获得的青霉素经过分离和提取,再通过沉淀、烘干、加工等步骤,得到制剂。
培养基:加入淀粉、麦芽粉、氨基酸等营养物质,以提供菌体生长所需的能量和物质。
分离纯化:通过分离、沉淀、过滤、萃取等多种方法,得到纯净的链霉素制剂。
3. 山梨酸钙山梨酸钙是一种广泛使用的防腐剂和保鲜剂,由发酵的亚铁酸菌(Gluconobacter oxydans)产生,其生产工艺如下:基础培养液:加入铵盐、硫酸铵、硫酸亚铁等组分,以满足微生物的基础营养需求。
预处理:将亚铁酸菌接入培养基中,培养24小时,产生菌体。
发酵罐:将预处理得到的菌体接种发酵罐中,发酵温度控制在30℃左右。
抗生素的发酵生产
抗生素的发酵生产抗生素的发酵法生产摘要:对马杜霉素,螺旋霉素,农用抗真菌素的发酵生产,确定其最佳的发酵条件,并且对其各自发酵工艺进行比较,深入的了解用发酵法产抗生素的原理及方法。
关键词:马杜霉素螺旋霉素农用抗真菌素发酵生产引言采用发酵工程技术生产医药产品是制药工程的重要部分,其中抗牛素是我国医药生产的大宗产品,随着基因工程技术的进展,基因工程药的比例逐渐增大。
但抗生素在国计民生中所起的作用是能完全替代的。
特别是西方同家出于能源和环保的考虑,转产生产高附加值的药物,留出厂抗生素的市场空间,为我国的抗生素生产发展提供了机遇,作为一个发展中的国家,可以说在相当长时间内,我国抗生素生产在整个医药产品巾仍占很大的比例,因此抗生素类发酵过程优化技术研究对医药行业的生产具有重要的经济和社会意义。
抗生素发酵过程优化研究中主要存在的问题长期以来为提高抗生素发酵水平,把注意力主要放在菌种筛选与改造,或从国外引进菌株。
近年来,随着现代牛物技术的日益发展,尤其是基因工程和代谢1:程技术的发展,已经取得了引入注目的效果,主要有:(1)将生物合成途径中关键酶基因克隆来改良现有抗生素生产菌种;(2)将抗生素生物合成产生副产物的酶基因敲除,以提高产生抗生素的能力;(3)克隆外源基因以改良原菌种的发酵生理特性;(4)克隆外源抗生素合成基因簇来合成新的抗牛素等,但是在通过各种方法得到一个高产菌株后,在实际发酵操作时,往往忽视厂生物反应器中上程问题所必须加以考虑的工艺变化和过程优化。
随后的逐级放大与优化基本上是以最佳工艺控制点为依据,采用人工经验为主的静态操作,在方法上基本以正交试验为基础。
因此,发酵过程优化与放大始终是生化上程中一个复杂问题的两个侧面,人们从不同的角度进行研究。
此外,随着计赞机技术的迅速发展,各抗生素发酵工厂已普遍采用计算机在线控制,主要在补料操作上采用杯式流加技术,基本上满足了抗生素工业发酵生产上所需要的高精度控制补料速率问题,对提高发酵效价起了重要作用。
抗生素发酵生产工艺
抗生素发酵生产工艺1. 引言抗生素是一类具有抑制或杀死细菌生长的药物,广泛用于医疗领域。
而抗生素的生产则主要通过发酵过程来实现。
本文将介绍抗生素发酵生产的工艺流程及相关要点。
2. 抗生素发酵生产工艺流程抗生素的发酵生产流程一般包括以下几个关键步骤:2.1. 选材与接种抗生素发酵的起点是菌种的选取与接种。
通常选用的是具有产生目标抗生素能力的细菌或真菌菌种。
接种时应注意保持菌种的纯度,并选择合适的培养基进行预培养。
2.2. 发酵罐配置与预处理发酵罐是抗生素生产的核心设备之一,其配置应根据具体抗生素的特性和工艺要求进行选择。
常见的发酵罐包括摇床发酵罐和搅拌发酵罐。
在进一步发酵前,需要进行罐体消毒和培养基的预处理工作。
2.3. 发酵过程控制发酵过程中,需要对发酵罐中的培养基进行控制和调节,以满足微生物的生长和抗生素的产生需求。
常见的控制参数包括pH值、温度、氧气供应和搅拌速度等。
此外,还需监测微生物的生长和抗生素的产量。
2.4. 抗生素提取与纯化发酵结束后,需要进行抗生素的提取与纯化工作。
常见的提取方法包括有机溶剂法和固相萃取法。
提取后的抗生素需经过一系列工艺步骤,如浓缩、结晶和干燥等,以获得高纯度的抗生素产品。
3. 抗生素发酵生产工艺的关键要点3.1. 培养基配方和优化培养基的配方直接影响着菌种的生长和抗生素的产生。
在选择培养基成分时,需根据目标抗生素的特性和菌种的需求进行优化。
常见的成分包括碳源、氮源、无机盐和生长因子等。
3.2. 发酵过程参数的控制与调节发酵过程中的参数控制对于抗生素的产量和品质具有重要影响。
pH值、温度、氧气供应和搅拌速度是常见的控制参数,需要根据具体菌种和抗生素的特性进行合理的调节和控制。
3.3. 发酵罐的选择与配置发酵罐的选择与配置应根据抗生素的需求和工艺要求进行。
摇床发酵罐适用于部分产生低分子量抗生素的菌种,而搅拌发酵罐适用于大规模生产。
同时,罐体的材质、内部结构和附件设置也需要考虑。
抗生素的发酵生产—四环素的发酵生产
金霉菌的培养特征
金霉菌在马铃薯葡萄糖等固体斜面培养基中生长 时,营养菌丝能分泌金黄色色素,但其气生菌丝 却没有颜色。孢子在初形成时是白色的,在28℃ 培养5-7d,孢子从棕灰色转变为灰黑色。 金霉菌形态
孢子形状一般呈圆形或椭圆形,也有方形或长方 形,孢子在气生菌丝上排列成链状。
金色链霉菌沉没培养的生长时期 A 第一期(原生菌丝期)孢子吸水膨胀,发芽,长出分枝,
分枝旺盛而生长成一个菌丝团 B 第二期(次生菌丝期)菌丝团散开,主体菌丝两侧的次生
菌丝延长、交织成网状,菌丝分枝明显 C 第三期(分泌期)菌丝趋短或中长状,菌丝侧枝中有中短
分枝,菌丝中出现空泡,中后期菌丝更短,分枝减少,成 短枝芽状。 D 第四期(自溶期电点析出游离碱。 • 发酵液先用酸酸化,然后加黄血盐、硫酸锌,过滤得滤液。滤
渣以草酸溶液洗涤,滤液和洗涤液合并,控制滤液单位在 7000U/ml左右,送去结晶。 • 从四环素精碱制造盐酸盐,系利用其盐酸盐在有机溶剂中、在 不同温度下有不同的结晶速度的性质。将四环素精碱悬浮在丁 醇中,加入化学纯浓盐酸,温度不超过18℃,迅速过滤掉不溶 解杂质,然后加热,即有盐酸盐析出。析出的盐酸盐用无水丙 酮洗涤,干燥,得四环素盐酸盐成品。
等),抑制四环素的生物合成; 培养基中的CaCO3能与菌体合成的四环素结合成四环素钙
盐(水中溶解度很低),从而降低了水中可溶性四环素的 浓度,促进菌丝体进一步分泌四环素。 消沫剂:植物油、动物油
抑氯剂
抑氯剂的作用是抑制氯原子进入四环素分子结构 ,抑制金霉素的合成,增加四环素的产量。
生产中加入的溴化钠主要是让溴和氯竞争,来抑 制氯的活性。但抑氯效果不高,通常还要加入促 进剂M(2-巯基苯并噻唑),溴化钠一起作用,抑 制氯进入四环素分子,使金霉素的产量低于5%。 此外,还有2,5-巯基-1,3,4-噻二唑等有效抑 氯剂。
抗生素的发酵生产—链霉素的发酵生产
2.吸附和解吸
• 目前生产上都用羧酸树脂的钠型来提取链霉素。 其交换吸附和洗脱的反应可用下列方程式表示:
• 生产上常用的树脂 1 弱酸101×4 2 弱酸110×3
3.精制
• 主要杂质:链霉胍、二链霉胍、杂质1号 • 精制方法: 1. 高交联度树脂精制 2. 浓缩和活性炭脱色精制
• 将所得的精制液用硫酸或氢氧化钡调pH值至4.3~5.0 ,并按精制液透光度的不同加入不同量的活性炭, 进行常温脱色,得透光度在95%以上的滤出液。
等杂质分开,可用于提纯精制链霉素。
3.链霉素的抗菌作用和应用范围
• 链霉素的抗菌范围较广,抗菌效果不是很强,但 对结核杆菌具有很强的敏感性,因此现在仍然是 临床上治疗结核杆菌感染的首选药物。
• 链霉素对革兰阴性菌的抗菌作用,可以补充青霉 素对革兰阴性菌作用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ明显的缺点。链霉素和青 霉素在临床上联合使用,呈现协同现象,能增加 对方的抗菌效果。
(二)种子制备
2.摇瓶种子培养
• 生产斜面的菌落接种到摇瓶培养基中,经过培养即 得摇瓶种子。摇瓶种子(母瓶)可以直接接种子罐 ,也可以先扩大培养,用培养所得的子瓶接种。
• 摇瓶培养基的成分为黄豆饼粉,葡萄糖,硫酸铵, 碳酸钙等
• 种子质量检查指标:菌丝阶段特征,发酵单位,菌 丝粘度或浓度,糖氮代谢,种子液色泽和无杂菌检 查。
1.直接还原法:以活性镍铅合金或氧化镉为催化剂,在高压下
通入氢气,对硫酸链霉素进行氢化,即可制得双氢链霉素。
2.电解还原法:将链霉素溶液放在电解阴极槽中,通入适
量电流,就可达到还原作用。
; 3.化学还原法 即利用某些能生成活性氢的化合物,将链霉素
还原成双氢链霉素。工业上常采用钾硼氢(KBH4)或钠硼氢(NaBH4)作为还 原剂。
抗生素的发酵生产
产量已居世界前列。五十年代是抗生素大发展时代,六十年代
形成了抗生素工业和科研体系,七十年代抗生素科研及生产虽 然继续发展,但由于“十年文革”,使基础理论科研工作基本
处于停顿状态,八十年代是抗生素事业改革开放的时期,九十
年代是抗生素事业调整、充实、提高、再发展的新阶段。 就目前情况来说,我国抗生素在品种、质量、技术水平及
代谢时期
青霉素——次级代谢产物(代谢途径不清)
BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY
第二节 青霉素的发酵生产
碳源:最适乳糖,主要使用淀粉水解糖 二、培养基
氮源:最适玉米浆,主要使用花生饼粉、尿素等 前体:苯乙酰胺和苯乙酸 无机盐:S、P、Ca、Mg、K、Fe
培养基中各组分质量的稳定性是获得连续、高产的关键; 青霉素的生产应定品种、定产地、定加工方法、定贮存条件、 定统一质量标准
第二节 青霉素的发酵生产
三、发酵工艺及过程
BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY
第二节 青霉素的发酵生产
目前青霉素发酵工艺控制(分批补料)主要有以下几个方面: ①碳源控制(加糖):依据残糖量、发酵过程的pH及菌丝形 态。一般在28-30h,残糖在0.5%-0.8%,pH6.5以上,菌丝内 产生空泡,按照0.05%-0.06%/h,1次/2h。 ②氮源及添加前体:依据pH、菌丝形态及发酵单位。一般在30h 后,45-50h是合成青霉素合成能力最旺盛的时期, pH6.26.4,1次/3h,其数量根据菌丝形态、pH 和发酵单位的增长 速度而定。 ③pH控制:主要通过添加碳源和氮源控制。 ④温度控制:青霉菌生长最适温度高于其分泌青霉素的最适温 度,种子罐27℃,发酵罐27℃-26℃,分期变温培养。
抗生素发酵生产知识1-10
抗生素发酵生产知识1-101、微生物发酵的概念及发展史。
答:1857年巴斯德提出著名发酵理论:“一切发酵过程都是微生物作用的结果。
”。
1929年Flemming爵士发现了青霉素,增加一大类新产品-抗生素。
20世纪40年代,以获取细菌的次生代谢产物-抗生素为主要特征的抗生素工业成为微生物发酵工业技术的支柱产业。
20世纪50年代,氨基酸发酵工业又成为微生物技术产业的又一个成员,实现了对微生物的代谢进行人工调节,这又使微生物技术进了一步。
20世纪60年代,微生物技术产业又增加了酶制剂工业这一成员。
20世纪70年代,为了解决由于人迅速增长而带来的粮食短缺问题,进行了非碳水化合物代替碳水化合物的发酵,如利用石油化工原料进行发酵生产,培养单细胞蛋白,进行污水处理,能源开发等。
80年代以来,随着重组DNA技术的发展,可以按人类社会的需要,定向培养出有用的菌株,这为微生物发酵技术引入了遗传工程的技术,使微生物技术进入了一个新的阶段。
目前,人们把利用微生物在有氧或无氧状态下通过生命活动来制备微生物菌体或其它代谢产物的过程统称为发酵。
2、发酵产品的生产特点是什么?答:发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化学反应。
其主要特点如下:(1)发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应,反应安全,要求条件也比较简单。
(2),发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主,只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。
微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。
基于这—特性,可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改造和更新。
(3)发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的,反应的专一性强,因而可以得到较为单—的代谢产物。
(4)由于生物体本身所具有的反应机制,能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应,也可以产生比较复杂的高分子化合物。
(5)发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
抗生素发酵生产知识
1、微生物发酵的概念及发展史。
答:1857年巴斯德提出著名发酵理论:“一切发酵过程都是微生物作用的结果。
”。
1929年Flemming爵士发现了青霉素,增加一大类新产品-抗生素。
20世纪40年代,以获取细菌的次生代谢产物-抗生素为主要特征的抗生素工业成为微生物发酵工业技术的支柱产业。
20世纪50年代,氨基酸发酵工业又成为微生物技术产业的又一个成员,实现了对微生物的代谢进行人工调节,这又使微生物技术进了一步。
20世纪60年代,微生物技术产业又增加了酶制剂工业这一成员。
20世纪70年代,为了解决由于人迅速增长而带来的粮食短缺问题,进行了非碳水化合物代替碳水化合物的发酵,如利用石油化工原料进行发酵生产,培养单细胞蛋白,进行污水处理,能源开发等。
80年代以来,随着重组DNA技术的发展,可以按人类社会的需要,定向培养出有用的菌株,这为微生物发酵技术引入了遗传工程的技术,使微生物技术进入了一个新的阶段。
目前,人们把利用微生物在有氧或无氧状态下通过生命活动来制备微生物菌体或其它代谢产物的过程统称为发酵。
2、发酵产品的生产特点是什么?
答:发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化学反应。
其主要特点如下:
(1)发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应,反应安全,要求条件也比较简单。
(2),发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主,只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。
微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。
基于这—特性,可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改造和更新。
(3)发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的,反应的专一性强,因而可以得到较为单—的代谢产物。
(4)由于生物体本身所具有的反应机制,能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应,也可以产生比较复杂的高分子化合物。
(5)发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。
除了必须对设备进行严格消毒处理和空气过滤外,反应必须在无菌条件下进行。
如果污染了杂菌,生产上就要遭到巨大的经济损失,要是感染了噬菌体,对发酵就会造成更大的危害。
因而维持无菌条件是发酵成败的关键。
(6)微生物菌种是进行发酵的根本因素,通过变异和菌种筛选,可以获得高产的优良菌株并使生产设备得到充分利用,也可以因此获得按常规方法难以生产的产品。
(7)工业发酵与其他工业相比,投资少,见效快,开可以取得显著的经济效益。
基于以上特点,工业发酵日益引起人们重视。
和传统的发酵工艺相比,现代发酵工程除了上述的发酵特征之外更有其优越性。
除了使用微生物外,还可以用动植物细胞和酶,也可以用人工构建的“工程菌’来进行反应;反应设备也不只是常规的发酵罐,而是以各种各样的生物反应器而代之,自动化连续化程度高,使发酵水平在原有基础上有所提高和和创新。
3、从微生物分类学的角度,把菌种分为几大类?
答: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;酵母菌类,如啤酒酵母、酒精酵母等;霉菌如黄曲霉、红曲霉、青霉菌和赤霉菌等;放线菌如链霉素、庆大霉素等。
4、作为工业微生物发酵使用的菌种,通常有什么特点?
答:(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,移种至发酵罐后能迅速生长,迟缓期短。
(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。
(6)无杂菌污染。
5、什么是种子扩大培养?
答:指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。
这些纯种培养物称为种子。
6、发酵级数确定的依据是什么?
答:一般由菌丝体培养开始计算发酵级数,但有时,工厂从第一级种子罐开始计算发酵级数。
发酵级数确定的依据:级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响。
级数大,难控制、易染菌、易变异,管理困难,但发酵动力成本会有所下降。
一般2-4级。
7、现代发酵工程所用的发酵罐应具备那些特征?
答:(1)、发酵罐应有适宜的径高比。
罐身较长,氧的利用率较高;
(2)、发酵罐应能承受一定的压力。
因为发酵罐在灭菌和正常工作时,要承受一定的压力(气压和液压)和温度;
(3)、发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合,实现传质传热作用,保证微生物发酵过程中所需的溶解氧;
(4)、发酵罐内应尽量减少死角,避免藏污纳垢,保证灭菌彻底,防止染菌;
(5)、发酵罐应具有足够的冷却面积;
(6)、搅拌器的轴封要严密,避免泄露。
8、培养基的灭菌方法分类及其特点。
答:培养基的灭菌有分批法和连续法两种。
分批灭菌是将配制好的培养基放入发酵罐中,通入蒸汽,使培养基和所有设备一起灭菌。
这一过程也称为实罐灭菌。
连续灭菌是在配制好的培养基向发酵罐输送的同时加热、保温和冷却,完成整个灭菌过程。
连续灭菌时间短,灭菌温度一般高于分批灭菌,所以可减少对营养物质的破坏,灭菌效果优于分批式,但灭菌设备较复杂,投资大,而且所有设备须事先进行空罐灭菌,如发酵罐、加热器、维持罐、冷却器等。
9、什么是前体?
答:指某些化合物加入到发酵培养基中,能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去,而其自身的结构并没有多大变化,但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。
10、发酵工业上常用的氮源有那些,起何作用?
答:氮源主要用于构成菌体细胞物质(氨基酸,蛋白质、核酸等)和含氮代谢物。
常用的氮源可分为两大类:有机氮源和无机氮源。
无机氮源,如氨盐、硝酸盐和氨水。
特点:微生物对它们的吸收快,所以也称之谓迅速利用的氮源。
无机氮源被菌体作为氮源利用后,培养液中会留下了酸性或碱性物质,这种经微生物生理作用(代谢)后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质,如硫酸胺,若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质,如硝酸钠。
正确使用生理酸碱性物质,对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。
所以选择合适的无机氮源有两层意义:满足菌体生长,稳定和调节发酵过程中的pH。
有机氮源,工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料,花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟。
成分复杂,除提供氮源外,有些有机氮源还提供大量的无机盐及生长因子。
有机氮源成分复杂可以从多个方面对发酵过程进行影响,而另一方面有机氮源的来源具有不稳定性。
所以在有机氮源选取时和使用过程中,必须考虑原料的波动对发酵的影响。