《微生物制药》PPT课件 (2)
第二章生物制药概论课件PPT课件
1.按药物的化学本质和化学 特性分类
(1)氨基酸及其衍生物类药物 (2)多肽及蛋白质类药物 (3)酶与辅酶类药物
(4)核酸及其降解物和 衍生物类药物
(5)糖类药物 (6)脂类药物 (7)细胞生长因子类 (8)生物制品类
2.按原料来源分类
(1)人类组织来源的生物药 物
(2)动物组织来源的生物药 物
⒎氨基酸类药物的分离纯化 方法
⑴氨基酸的生产方法 ①蛋白质水解法:
酸水解:水解完全L-型氨基酸,色氨 酸破坏。 碱水解:产生消旋作用。 酶水解:不完全
②发酵法:需特异菌株 ③化学合成法:得到 D L-型氨基 酸 ④酶促合成法:工艺简单、转化率
高、易提纯。
⑵氨基酸的分离方法
①沉淀法: 依溶解度差异沉淀 特殊试剂沉淀
⑵纯化方法 ①沉淀法:不同脂质在丙酮中 溶解度不同,故常用它进行沉淀。
②吸附层析法: 吸附剂有:硅胶、氧化铝等。通过 极性和离子力将各种化合物结合到 固体吸附剂上。洗脱用极性逐渐增 大的洗脱液,非极性先流出,极性 后流出。
③离子交换层析法: 脂质分子有非解离、两性离子和 酸式解离三种状态。在一定的pH 条件下选择适当的离子交换剂提纯。
来源
瓜娄 蓖麻籽 大豆 木瓜汁 辣根 沙棘 麦芽 刀豆
功
能
引产 抗癌 治疗胰腺炎 促消化 消炎 诊断试剂 消除自由基 助消化 分解尿素
⒊植物糖类药物
⑴单糖类:葡萄糖、果糖、核糖、 维生素C、木糖醇、山梨醇、甘 露醇等。
⑵聚糖类: 蔗糖、麦芽糖、淀粉、 纤维素、人参多糖、黄芪多糖等。
⑶糖的衍生物:葡萄糖-6-磷酸等
⒉动物酶与辅酶类药物 ⑴促消化酶类 ⑵消炎酶类 ⑶治疗心脑血管类疾病的相关酶
⑷抗肿瘤的酶 ⑸与电子传递有关的治疗酶 ⑹其它药用酶 ⑺动物辅酶类药物
《生物制药》课件
基因工程药物研发流程
从基因克隆、表达载体构建、细胞转 化到药物生产,每一步都需要精心设 计和严格控制。
案例二:细胞治疗技术的临床应用
细胞治疗技术概述
细胞治疗是指利用自体或异体细胞来治疗疾病的方法,具有个体 化、疗效好等优点。
细胞治疗技术分类
根据所用细胞的种类,可以分为干细胞治疗、免疫细胞治疗等。
细胞治疗技术临床应用实例
的合成。
微生物工程技术应用实例
03
如青霉素的生产,通过发酵工程中的微生物培养技术,实现了
大规模生产,为抗生素的广泛应用奠定了基础。
THANKS
感谢观看
生物制药的物质基础
生物制药的物质基础是具有生物活性的蛋白质、多肽、核酸、糖类、脂 类等大分子物质。
03
生物制药的制备方法
生物制药的制备方法包括基因工程、细胞工程、酶工程和蛋白质工程等
生物技术手段。
生物制药的历史与发展
01 生物制药的起源
生物制药的起源可以追溯到20世纪初,当时人们 开始从天然生物体中提取具有药用价值的活性物 质。
02 生物制药的发展历程
随着生物技术的不断发展,生物制药经历了从天 然提取到基因工程、细胞工程等生物技术手段的 转变。
03 生物制药的未来展望
未来生物制药将更加注重个性化治疗和精准医疗 ,同时随着基因编辑技术的发展,基因疗法等新 型治疗手段将逐渐成为主流。
生物制药的分类与特点
按照来源分类
生物制药按照来源可以分为动物源生物药、植物源生物药和微生物 源生物药。
细胞治疗是指利用细胞来治疗疾病的 方法,未来细胞治疗将有更广泛的应 用前景。
05
案例分析
案例一:基因工程药物的研发与生产
基因工程药物概述
生物技术制药 (全套课件234P) ppt课件
医学资源
2
3、生物药物:是指以生物资源为原料或以生物技术为手段开发生产 的用作疾病的预防、诊断和治疗的医药品。
4、生物新技术药物:是指采用基因工程技术、细胞工程技术、抗体 工程技术以及其他生物新技术开发生产的重组蛋白质类、抗体类和 核酸类药物。
医学资源
8
作业:
1、名词解释 生物技术制药,生物药物,生物新技术药物 2、生物技术制药涉及的技术领域
医学资源
9
第二节 生物药物的性质与分类
一、生物药物的性质 1、药理学特性 (1)治疗的针对性强,疗效可靠。
治疗的生理、生化机制合理,如胰岛素治疗糖尿病。 (2)药理活性高。
(4)对环境条件敏感,生产条件的变化对产品质量的影响较大。
(5)相对分子量较大(几千至几百万),组成分复杂,常以多组分 存在,大多是复杂蛋白质的混合物。
医学资源
13
(6)用量少,价值高。
(7)注射用药有特殊要求。
生物药物易被肠道中的酶所分解,给药途径主要是注射用药。对药品 制剂的均一性、安全性、稳定性、有效性等都有严格要求。
是从大量原料中精制出的高活性物质。
医学资源
10
(3)毒副作用小,营养价值高。 主要有蛋白质、核酸、糖类和脂类等。
(4)生理副作用常有发生。 生物间存在种属和个体差异,不同生物中活性物质结构有很大差异, 常出现免疫反应、过敏反应。
医学资源
11
2、在生产、制备中的特性
(1)有效物质含量低,杂质种类多且含量高。
医学资源
20
(一)按所采用的技术手段来分
1、生物技术药物
《生物技术制药》PPT课件.ppt
次级代谢物——存在于某些生物中 (植物和微生物),并在一定的生 长期内出现的一类代谢类型,对基 本生命活动几乎无作用,产量较低, 但他们在抵抗恶劣环境,伪装躲避, 消除自身毒素等方面发挥作用.次级 产物的合成途径和产物的结构通常 是错综复杂、各不相同的,如抗生 素、酶抑制剂、免疫调节剂、生长 调节剂等。
复筛:
作平行样,多次实验,确证其所产 活性物质的能力和稳定性。
(四)、生产菌的改良
1、自然选育:对于退化、产量下 降,菌种不纯等现象,常进行自然 选育进行纯化。
2、诱变选育:诱变剂有物理和化 学两类,物理诱变剂常为紫外线、 X射线,激光等;化学诱变剂主要 是烷化剂、碱基类似物等。
3、杂交育种:优良性状的集中体 现,原生质体融合——遗传物质的 交换重组,再生后得到正常菌株。
4、基因工程改良菌种:目的基因, 载体,重组体,产量增加。
第三节 微生物药物的生物合成
(一)、微生物的代谢 微生物代谢是指微生物体内的化学
反应(包括合成和分解代谢)。 根据微生物在体内代谢过程中产生
的代谢产物在机体的不同作用,可 分为初级和次级代谢物。
初级代谢物——使营养物转变为机 体的结构物质和对机体具有生理活 性作用的物质。包括供机体进行生 物合成的各种小分子单体,前体和 多聚物。如酶、氨基酸等。
(5)糖肽类抗生素,抗革兰氏阳性 细菌和金黄色葡萄球菌,抑制细胞
壁粘肽的合成。如万古霉素。
(6)多烯类抗生素,作用于真菌, 与细胞膜中的固醇结合,膜受损, 胞内的一些物质钾离子、氨基酸和 核苷酸外漏,影响正常代谢,细胞 死亡。两性霉素合酶从而抑制转录)、氯霉素 (抑制蛋白质的合成)、磷霉素 (抑制肽聚糖前体的形成)。
(三)、新微生物药物的筛选
微生物药物课件
像近几年连续发生的非典、禽流感 猪链球菌感染等,都是由于微生物的感 染而发病的。
微生物药物
4
抗微生物药物的作用:
微生物是传染性疾病的病原,要控 制并消灭传染病,就要消灭致病微生物。
抗微生物药定义:
用来杀灭或阻抑微生物生长繁殖的 药物,就是抗微生物药物。
近年来发展了非典型——β-内酰胺类——
如:碳青霉烯类 (亚胺培南)、单环β-内酰胺
类 (氨曲南)、β-内酰胺酶抑制剂 (克拉维酸和
舒巴坦)及氧头孢烯类 (拉氧头孢)等。
微生物药物
20
(三)分类
(2)氨基糖苷类
链霉素、卡那霉素、庆大霉素、阿
米卡星、新霉素、大观霉素、安普霉素、 潮霉素、越霉素A等。
(3)四环素类
微生物药物
5
抗微生物药物包括:
1、防腐消毒药 2、抗生素 3、合成抗菌药 4、抗病毒药
微生物药物
6
一 抗生素
一、概述
(一)抗生素概念
1、抗生素——
是某些微生物在其代谢过程中所产 生的,能抑制或杀灭其他病原微生物的化 学物质。
微生物药物
7
(一)抗生素概念
2、抗生素的来源:
抗生素原称抗菌素,是细菌、 真菌、放线菌等微生物的代谢产物。 主要从微生物的培养液中提取,能杀 死或抑制其他病原又发现产黄青霉素经选育后表现出更高的青霉素产生 能力;
同年,确定青霉素的分子结构;
微生物药物
2
基本概念
•生物制药
生物药物是指运用微生物学、生物学、医学、生物化学等的研究成果, 从生物体、生物组织、细胞、体液等,综合利用微生物学、化学、生物化 学、生物技术、药学等科学的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊 断的制品 .
生物制药 PPT课件
主讲教师:高向东教授孔毅副教授何书英副教授郑珩副教授中国药科大学生命科学与技术学院 2007.10第一章生物药物概论Introduction of Biopharmaceutics1.药物Medicine(remedy)用于预防、治疗或诊断疾病或调节机体生理功能、促进机体康复保健的物质,有4大类:预防药、治疗药、诊断药和康复保健药。
2.药品 Drug直接用于临床的药物产品,是特殊商品。
药品应规定有适应症、用法与用量和疗程,说明毒副反应。
还要有使用有效期,过期药品不准使用。
3.中国的三大药源:中国药典2005年版分一部、二部和三部。
药典一部收载药材及饮片、植物油脂和提取物、成方制剂和单味制剂等;药典二部收载化学药品、抗生素、生化药品、放射性药品以及药用辅料等;药典三部收载生物制品,首次将《中国生物制品规程》并入药典。
化学药 中药 生物药生化药物 微生物药物 生物制品 (P1页){生物药物 Biopharmaceutics 是以生物体、生物组织或其成份为原料(包括组织、细胞、细胞器、细胞成分、代谢、排泄物)综合应用生物学、物理化学与现代药学的原理与方法加工制成的药物。
(书:P1页)生物是奥妙的水蛭(俗称蚂蝗)→ 水蛭素:抗凝血苍蝇→ 抗菌肽现代生物药物分四大类:(1)重组DNA药物(又称基因工程药物)(2)基因药物:以遗传物质DNA、RNA为物质基础制造的药物一般把采用DNA重组技术或单克隆抗体技术或其他生物技术制造的蛋白质、抗体或核酸类药物统称为生物技术药物(biotech drug),在我国又统称为生物制品。
(3)天然生物药物(4)合成或半合成生物药物1.重组DNA药物2.基因药物生物技术药物3.天然生物药物生化药物微生物药物海洋药物4.合成半合成生物药物人生长素人胰岛素干扰素表皮生长因子抗癌药物“今又生”(重组人p53腺病毒注射液 ,深圳赛百诺基因技术有限公司 )肝素尿激酶香菇多糖维生素氨基酸抗生素氨基酸半合抗书: P7页第一节生物药物的研究范围一、生物药物的发展简史1. 传统生物制药技术阶段(Traditional biopharmaceutics)指从生物材料粗加工制成粗制剂阶段。
制药工艺学--微生物发酵制药工艺 ppt课件
ppt课件
24/207
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
ppt课件
25/207
一种芽孢杆菌的生长曲线
ppt课件
26/207
Vero细胞在16%血清中生长曲线
ppt课件
27/207
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。
ppt课件
13/207
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
微生物制药课件
有机物质相结合,产生色素。
实验结果证明: 1)5`-羟甲基糠醛是产生色素的根源; 2)色素的生成量随葡萄糖浓度的增加而增加; 3)PH值等于3时,色素的生成量最小。
23
2、酸水解工艺
1)酸法糖化工艺流 程
淀粉
盐酸
水
调浆
Na2CO3 中和脱色
蒸汽
糖化
压滤
活性炭
冷却
24
滤渣 糖液
淀粉的酸水解工 艺是根据淀粉在水解 过程中的水解反应和 复合反应规律性来决 定的。在制定工艺条 件时既要保证淀粉的 彻底水解,达到较高 葡萄糖量,又要尽可 能减少葡萄糖复合、 分解反应的发生程度, 此外,还要符合目的 产物的发酵条件,符 合发酵工艺的实际情 况。
10
4.2 原料的选择及处理
培养基是微生物生长繁殖需要的营养环境。培 养基成分包括碳源、氮源、无机盐、微量元素和 水等。 4.2.1 选择合适的原料 标准: 1、原料中碳的可利用率高; 2、发酵率高,而且尽可能使发酵残余物少; 3、原料质量好,成分稳定,污染变质少,易灭菌; 4、廉价,来源方便,易于保藏。
发酵工程是利用微生物细胞的代谢过程生产 有用的各种产物的过程,它由三个核心部分组成: 一、生产特定产物的微生物菌种的选育;二、利 用适当的设备和技术为菌种提供最佳条件,充分 发挥菌种的生产能力;三、将发酵产生的产物经 分离、纯化,以提高收率获得质量合格的产品。
微生物发酵工业以发酵为主,发酵水平的好 坏是整个生产的关键,但后处理在发酵生产中也 占有重要的地位。完整的微生物发酵工程应该包 括从原料到获得终产品的过程,即菌种是基础, 发酵是关键,分离纯化是保障。
即获得较纯的水解糖。
4.2.2.3 双酶法制糖原理
酶解法也称双酶法,它是由淀粉酶和糖化酶将 淀粉糖转化为葡萄糖的方法。
生物制药PPT
生物制药PPT生物制药PPT概念:1、白细胞介质(白介素)是由多种细胞产生并作用于多种细胞的一类细胞因子。
最初是由白细胞产生又在白细胞间发挥作用,所以由此得名。
现在是指一类分子结构和生物学功能已基本明确,具有重要调节作用而统一命名的细胞因子。
2、根据蛋白质在溶剂系统中分配的不同来纯化蛋白质这是一种以化合物在两个不相溶的液相之间进行分配为基础的分离过程,称之为逆流分溶。
利用逆流分溶技术分离垂体激素、氨基酸、DNA是很有效的。
3、反义核酸药物:反义核酸是指与异常表达或过度表达的目的基因或目的基因mRNA互补,并以碱基配对的方式与目的基因序列结合的核酸,它可以在复制、转录,mRNA的剪接加工、转运和翻译水平上抑制目的基因的表达,达到治疗的目的,包括反义RNA、反义DNA及核酶(Ribozyme)。
利用反义技术研制的药物称反义药物。
4、细胞生长调节因子(细胞因子):是在体内和体外对效应细胞的生长、增值和分化起调控作用的一类物质,这类物质大多是蛋白质或多肽,亦有非蛋白质形式存在者。
一、生物药物的特性(一)药理学特性:1、活性强,体内存在的天然活性物质。
2、治疗针对性强,基于生理生化机制。
3、毒副作用一般较少,营养价值高。
4、生理副作用常有发生,可能具免疫原性或产生过敏反应。
(二)理化特性:1.含量低、杂质多、工艺复杂、收率低、技术要求高;2.组成结构复杂,稳定性差,具严格空间结构才有生物活性。
对多种物理、化学、生物学因素不稳定。
3.生物材料易腐败变质。
4.生物药物制剂的特殊要求,对制品的有效性,安全性,均一性要严格要求(包括标准品的制定)。
二、生物药物的分类(一)、基因工程与蛋白质工程药物1、细胞因子干扰素(IFN)类药物2、细胞因子白介素类和肿瘤坏死因子3、造血功能药物4、生长因子类药物5、重组蛋白和多肽类激素6、心血管病治疗剂与酶制剂7、重组疫苗与治疗性抗体(二)、基因药物(三)、天然生物药物1.微生物药物(抗生素,维生素,氨基酸)2.天然生化药物(蛋白质、氨基酸、多糖、脂类、生长因子)3.海洋生物药物(四)、医学生物制品:血液制品,疫苗,诊断试剂等三、氨基酸输液配制工艺1、稳定及难溶氨基酸的溶解:取新鲜注射用水(约全量的2/3)于容器中,加温至90℃,将亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、天冬氨酸及谷氨酸依次投入,充分搅拌溶解,停止加热,加入色氨酸搅拌溶解。
生物制药工程 ppt课件
(2)植物细胞制药的原理
3.3.3 动植物细胞制药的相关设备
3.3.3.1 动物细胞制药的相关设备
(1)气升式细胞培养生物反应器 (2)中空纤维管生物反应器(如图3-5)
(3)通气搅拌生物反应器(如图3-6、3-7)
3.3.3 动植物细胞制药的相关设备
3.3.3 动植物细胞制药的相关设备
(4)流化床生物反应器
微生物发酵制药技术即微生物药物的研究与生产技术
,包括微生物新药的研究与微生物药物的生产技术研究等 两个主要方面,涉及微生物药物产生菌的分离、有效菌株 的筛选、产生菌的保藏、发酵工程、分离纯化工程、化合 物结构鉴定、药理与药效研究和产业化放大技术等众多技
术。微生物新药开发阶段流程示意见图3-1。
3.2.1 微生物发酵制药概述
学基因等高技术为依托,以分子遗传学、分子生物学等基础学
科的突破为后盾所形成的产业。在此章中我们主要介绍微生物 发酵制药、动植物细胞制药和酶工程制药。
3.1.2 生物制药设备
按工程的定义,它是将自然科学的原理应用于生产的某
一具体方面并研究该生产领域中有共性技术规律的科学。生
物制药设备是为生物反应过程服务,生物反应过程常把生物 反应器作为过程的中心,而分别把反应前与反应后的工序称 为上游和下游加工。本书将分别围绕反应器上游和下游来阐 明生物制药设备的内容。
3.2.2 微生物发酵制药的原理
3.2.2.1 制药工业中的微生物和纯培养技术
(1)发酵制药工业中的重要菌种
(2)纯培养技术是微生物发酵制药的重要技术之一 (3)染菌的原因和防止
3.2.2 微生物发酵制药的原理
3.2.2.2 微生物代谢调节的控制手段
(1)基因水平的调控
微生物制药
第一章药物微生物与微生物药物什么是微生物药物(MicrobialMedicines)狭义定义为:微生物在其生命过程中产生的,能以极低浓度有选择地抑制或影响其他生物机能的低分子的代谢物。
广义定义为:能以极低浓度抑制或影响其它生物机能的微生物或微生物的代谢物。
三、微生物发酵制药的种类(1)微生物菌体发酵(2)微生物酶发酵(3)微生物代谢产物发酵(4)微生物转化发酵一、药物微生物分类药源微生物:药用微生物:基因工程菌:二、微生物作为天然药物资源的优势①微生物多样性②生长快速,可以大规模工业化生产③微生物遗传背景简单④微生物代谢产物的多样性为筛选高效低毒的药物提供了可能性。
三、药源微生物不同的微生物类群,次级代谢产物的形成能力有着巨大的差异。
甚至是产生药物较多的种属之间,产物的类型也有着巨大的差异。
只有少数的微生物类群是优秀的药物产生菌---药源微生物。
因此,药源微生物是药物筛选最重要的来源。
半个多世纪的微生物药物的筛选与开发,为人们提供了大量的各种类型天然化合物,占全部发现的生物活性天然化合物的80%以上。
在微生物来源的天然化合物中,70%左右是由放线菌产生的,尤其是链霉菌。
但随着筛选工作广泛深入的开展,从放线菌获得新化合物的比例已经降到了不足0.1%。
因此,目前微生物药物的筛选已从传统的高产微生物转向新的微生物类群。
如中药用微生物、海洋微生物、极端微生物、以及尚未开发或开发不足的新微生物类群。
如下微生物类群,通常都有着或多或少的“光荣的”药物产生历史。
(1)放线菌:目前国际上已经描述和发表的放线菌近60个属,2000多种,放线菌是产生微生物药物最多,也是药物研究最多的生物类群。
最重要的是产生链霉素的链霉菌属(Streptomyces),其次是产生放线菌素和庆大霉素的小单抱菌属(Micromonospora),产生利福霉素的诺卡氏菌属(Nocardia)。
(2)细菌:芽胞杆菌属(Bacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas),产生的主要是肽类,毒性较大,但通过组合生物合成技术,可能经过人工改造获得新型的药物。
《微生物制药》课件
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
国外法规
不同国家对微生物制药的法规有所不同,但多数国家都建立 了类似的监管体系,包括美国、欧洲联盟、日本等国家和地 区。这些国家通过各自的药品监管机构对微生物制药进行审 批、生产和销售等方面的监管。
微生物制药的伦理问题
01 02
人类基因编辑
在微生物制药过程中,有时会涉及到人类基因编辑技术,如CRISPRCas9等。这些技术可能引发伦理争议,需要考虑基因改造对人类健康 和未来世代的影响。
灭菌方法。
灭菌技术的实施应严格控制条件 ,如温度、压力、时间等,以保 证彻底杀灭微生物,同时避免对
药品和设备造成损害。
检测技术
• 检测技术是用于检测和鉴定微生物的种类、数量、质量等 的技
CHAPTER 05
微生物制药的法规与伦理
国内外微生物制药的法规
国内法规
中国政府对微生物制药行业实施严格的法规管理,包括药品 注册、生产和销售等方面。国家食品药品监督管理总局负责 制定相关法规,确保微生物制药的安全性和有效性。
动物实验
为了测试微生物制药的安全性和有效性,有时需要进行动物实验。这些 实验应遵循伦理原则,尽可能减少动物的痛苦和牺牲。
03
数据公开和透明度
微生物制药的研究和开发过程中产生的数据应公开和透明,确保研究结
果的可靠性和可重复性。同时,对于涉及人类受试者和动物实验的数据
,应遵循伦理审查和知情同意原则。
微生物制药的安全性评估
风险与受益评估
在评估微生物制药的安全性时,需要综合考虑药品的风险和受益。只有当药品的受益大于 风险时,才应将其推向市场。
CHAPTER 06
微生物制药的未来展望
- 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)。
1、酸解法 又称酸糖化法,它是以酸为催化剂在高温下将淀粉水解转化为葡萄糖的方
法。 优点:生产方便,设备简单,水解时间短,设备生产能力大; 缺点:a反应在高温高压及酸条件下进行,对设备有耐腐蚀、耐高温和耐高压的要求;
b发生副反应,葡萄糖损失,淀粉的转化率低; c对原料要求严格。
14
2、酶解法
酶解法是利用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的方法。 酶解法可分为两步: 第一步,利用α-淀粉酶将淀粉液化; 第二步,利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解转化为葡萄糖。生产上这两步分别 称为液化和糖化。由于在该过程中淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下进行的。因 此酶解法又称为双酶法或多酶法。
4
4.1.2 按微生物发酵采用的培养基状态分类
1、固体发酵 固态发酵是指没有或几乎没有自由
水存在下,在有一定湿度下的固态基质中, 用一种或多种微生物的一个生物反应过程。
5
固体发酵的优点: 操作简便、发酵过程容易控制、对无菌
要求相对较低、不易发生大面积的污染; 基质含水量低,生物反应器的体积小; 发酵的副产物可以综合利用,不需废水
处理; 供氧由气体扩散或间接通风完成,能耗
低; 能在一定程度上解除产物抑制,可获得
较高的次级代谢产物。
6
缺点: 厂房面积大; 生物反应器设计不够完善; 难以准确测定含水量、菌体量和二氧化
碳生成量等发酵参数; 微生物生长速度缓慢,容易污染; 只适合用于耐低活性水的菌等的发酵。
7
2.液体发酵
液体发酵的方式: 1、将培养基放在瓷盘内,进行静止培 养,称浅盘发酵(表面发酵)。该法存在 不少的缺点,如劳动强度大,占地面积大, 产量小,易染杂菌等,因此迅速被液体深 层发酵所取代。 2、将培养液放入不锈钢制成的发酵罐, 在罐内进行深层发酵。
现代微生物发酵及技术教程
4.微生物发酵工程概述
4.微生物发酵工程概述
4.1 微生物发酵的类型 4.2 原料的选择和处理 4.3 灭菌和空气净化工程 4.5 菌种的培养 4.6 发酵过程的分析检验
4.7 发酵培养方法
2
发酵工程是利用微生物细胞的代谢过程生产有用的各种产物的过程, 它由三个核心部分组成:一、生产特定产物的微生物菌种的选育;二、利用 适当的设备和技术为菌种提供最佳条件,充分发挥菌种的生产能力;三、将 发酵产生的产物经分离、纯化,以提高收率获得质量合格的产品。
优• 点
4.用酶解法制得的糖液较纯净、颜色浅、无苦味、质量高,有利于糖液的 充分利用。
16
酶解法反应时间较长,设备要求较多,且酶是蛋 白质,易引起糖液过滤困难。当然,随着酶制剂生产及应用技 术的提高,酶解法制糖将逐渐取代酸解法制糖。
缺点
17
3酸酶结合法
酸酶结合法是集中了酸解法和酶解法制糖的优点而采用的生产方法,它又可 分为: A、酸酶法:是先将淀粉用酸水解成糊精或低聚糖,然后再用糖化酶将其水解成 葡萄糖的工艺。一般采用将淀粉先用酸水解到DE值达10-15,在降温中和后,用 糖化酶进行糖化。
淀粉
12
蓝糊精
红糊精
无色糊精 麦芽糖
(C6H10O5)n+nH2O
酸或酶 n C6H12O6
葡萄糖
葡萄糖值---DE值
工业上用DE值(也称G值)表示淀粉糖的糖组成。糖 化液中的还原糖含量(以G计算)占干物质的百分率称为。
还原糖含量
DE值 =
100%
干物质含量
一、淀粉水解糖的制备方法
用于制备淀粉的原料主要有薯类、玉米、小麦、 大米等富含淀粉的农产品。根据原料淀粉的性质及采 用的催化剂不同,淀粉水解为葡萄糖的方法有酸解法、 酶解法以及酸酶结合法等三种。
15
• 1.酶解法是在酶的作用下进行的,反应条件较温和,不需要耐高温高压或
耐酸腐蚀的设备;
• 2.酶作为催化剂的特点是专一性强,副反应少,故水解糖液纯度高,淀粉
转化率高;
• 3.可在较高的淀粉乳浓度下水解。如酸解法一般使用含18%--20%淀粉的淀
粉乳,而酶解法可用含34%--40%淀粉的淀粉乳,并且可以采用粗原料。
8
液体深层发酵的优点: 1、液体为悬浮状态为许多微生物提供最适合生长环境,菌体生长快,发酵产 率高,发酵周期短; 2、在液体中,菌体、底物、产物以及发酵产生的热量易于扩散,使发酵可在 均质条件下进行,易于控制,便于扩大生产规模; 3、厂房面积小,生产效率高,易进行自动控制,产品质量稳定; 4、产品易于提取和精制。 但液体深层发酵消耗能源多,设备复杂,需要较大的投资,有废物排除等缺 点。
11
4.2.2 淀粉水解糖的制备
淀粉是由葡萄糖组成的生物大分子,除少数霉菌可以直接利用淀粉外,目 前大多数微生物都不能直接利用淀粉,如氨基酸产生菌、酒精酵母、抗生素产 生菌等。因此在氨基酸、抗生素有机酸等的生产中,都要求先对淀粉或淀粉原 料进行糖化,制成淀粉水解糖后使用。
将淀粉水解为葡萄糖的过程称为糖化,制得的糖溶液叫淀粉水解糖。
微生物发酵工业以发酵为主,发酵水平的好坏是整个生产的关键,但后 处理在发酵生产中也占有重要的地位。完整的微生物发酵工程应该包括从原 料到获得终产品的过程,即菌种是基础,发酵是关键,分离纯化是保障。
3
4.1 微生物发酵的类型
按照微生物对氧气的要求、发酵采用的方式、发酵产物的特性,将发酵分 为不同的类型: 4.1.1 按照微生物对氧气的要求分类 1、好氧发酵:指发酵产物形成时需要充足的氧气。如柠檬酸发酵、草酸发酵、谷氨 酸发酵以及各种抗生素发酵等。 2、厌氧发酵:指发酵时不需要提供氧气,如丙酮-丁醇发酵、乳酸发酵、丙酸发酵、 丁酸发酵等。 3、兼性厌氧发酵:产生酒精的酵母菌是一种兼性厌氧微生物,在缺氧条件下进行酒 精发酵,积累酒精,在大量通气条件下则进行好氧发酵,产生大量酵母细胞。9Βιβλιοθήκη 4.1.3 发酵的一般工艺过程
微生物发酵产物虽然多种多样,发酵类型不一,但总体上的工艺流程是相 似的,包括以下过程:
1、原料的处理和灭菌; 2、空气的净化除菌; 3、菌种的扩大培养; 4、发酵的条件控制; 5、产品的提取精制等阶段。
10
4.2 原料的选择及处理
培养基是微生物生长繁殖需要的营养环境。培养基成分包括碳源、氮源、 无机盐、微量元素和水等。 4.2.1 选择合适的原料 标准: 1、原料中碳的可利用率高; 2、发酵率高,而且尽可能使发酵残余物少; 3、原料质量好,成分稳定,污染变质少,易灭菌; 4、廉价,来源方便,易于保藏。