放线菌发酵制药-2011年6月23日
皖西学院2011制药工程-制药工艺学实验
制药工艺学实验制药工程11级预习思考题：1 查阅文献简述放线菌的形态特征？2 土壤稀释时，移液管尖端为什么不能接触下一只试管的液面？3 土壤前处理的目的是什么？实验一土壤中放线菌的筛选一、目的要求1、学习从自然界中分离微生物的基本原理与方法2、掌握放线菌形态的基本特征3、通过这个综合实验，全面复习与掌握微生物学中的一些基本实验操作，特别是无菌操作技术。
二、基本原理土壤中含有丰富的放线菌，但主要是链霉菌，链霉菌以外的其他放线菌，如小单孢菌、游动放线菌、诺卡氏菌等，它们是生物活性物质重要的产生菌。
但往往由于样品中稀有放线菌的数量太少，常规的分离方法很难得到。
对样品进行风干、干热处理、培养基添加重铬酸钾的方法减少细菌和真菌的数量；可以分离得到更多种类的放线菌。
放线菌是指能形成分枝丝状体或菌丝体的一类革兰氏阳性细菌，它是一种严格好气性的微生物，具有一定的腐生性，因此在采土样时选择干燥和腐蚀性较强的地点，去除表层的土壤。
三、实验材料1 材料：超净工作台、酒精灯、土样，培养皿，试管，移液管，接种环，放线菌分离平板，涂布棒、恒温箱等。
2 试剂可溶性淀粉、KNO3、NaCl、K2HPO4·3H2O、MgSO4·7H2O、FeSO4·7H2O、琼脂粉、苯酚。
蔗糖、葡萄糖、蛋白胨、牛肉浸膏、pH试纸、棉线、纱布等。
四、实验准备工作1、土样采集取土壤表层以下5-10cm 处的土样，放入无菌的袋中备用，或放在4℃冰箱中暂存。
2、无菌水的制备及装有玻璃珠的45mL的无菌水。
3、移液管、培养皿、锥形瓶等的清洗、包扎与灭菌按以前的实验操作，将实验所需用到的移液管、培养皿进行清洗、包扎与灭菌。
每组1mL 4只、10mL 1只、培养皿10套、试管3只。
4、放线菌分离培养基的配制与灭菌及平板、斜面的制备高氏一号固体培养基：可溶性淀粉 20g，KNO3 1g，NaCl 0.5g，K2HPO4·3H2O 0.5g，MgSO4·7H2O 0.5g，FeSO4·7H2O 0.01g，琼脂粉15g，水1000mL，pH7.4～7.6。
放线菌抗生素的发酵及目的产物的提取实验报告
放线菌抗生素的发酵及目的产物的提取一、实验目的1、熟悉掌握土壤中分离抗生素及培养方法2、了解和掌握种子制备和摇瓶发酵技术和方法3、了解抗生素发酵的一般规律和代谢调控理论4、了解小型发酵罐的基本结构5、熟悉掌握小型发酵罐的使用方法和保养6.掌握抗生素生物效价测定的原理和方法；7. 掌握管碟法测定抗生素生物效价相关的操作方法。
8.掌握放线菌次级代谢物的初步纯化及牛津杯实验的基本原理和操作技术二、实验原理①发酵罐是进行液体发酵的特殊设备。
生产上使用的发酵罐容积大，均用钢板或不锈钢板制成；供实验室使用的小型发酵罐，其容积可从约lL至数百升或稍大些。
一般来说，5L以下是用耐压玻璃制作罐体，5L以上用不锈钢板或钢板制作罐体。
发酵罐配备有控制器和各种电极，可以自动地调控试验所需要的培养条件，是微生物学、遗传工程、医药工业等科学研究所必需的设备。
②抗生素（antibiotics）是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。
现临床常用的抗生素有转基因工程菌培养液液中提取物以及用化学方法合成或半合成的化合物。
③放线菌发酵结束后，次级代谢物可能与菌体结合，工业上常采用草酸或磷酸等酸化剂处理，释放与菌体结合的次级代谢物，并采用加热发酵液70 ℃，2 min使蛋白凝固，所得酸性滤液，在经碱处理，进一步去除蛋白。
抗生素的效价常采用微生物学方法测定，它是利用抗生素对特定的微生物具有抗菌活性的原理来测定抗生素效价的方法，如管碟法。
管碟法是目前抗生素效价测定的国际通用方法，我国药典也采用此法。
管碟法是根据抗生素在琼脂平板培养基中的扩散渗透作用，比较标准品和检品两者对试验菌的抑菌圈大小来测定供试品的效价。
管碟法的基本原理是在含有高度敏感性试验菌的琼脂平板上放置小钢管（内径6.0±0.l mm，外径8.0±0.l mm，高10±0. lmm），管内放人标准品和检品的溶液，经16~18小时恒温培养，当抗生素在菌层培养基中扩散时，会形成抗生素浓度由高到低的自然梯度，即扩散中心浓度高而边缘浓度低。
放线菌
放线菌特点放线菌为革兰氏阳性细菌，细胞核无核膜包被，细胞DNA的G + C mol %含量高（>50 %）。
多数菌生长较缓慢，产生可深入培养基内的营养菌丝和生长在表面的气生菌丝，并形成无性孢子。
由于孢子、气生菌丝和营养菌丝颜色不同，常使菌落正反面呈不同颜色。
放线菌的菌落形态多干燥致密，不易被跳起。
总的特征介于霉菌与细菌之间，因种类不同可分为两类：一类是由产生大量分枝和气生菌丝的菌种所形成的菌落。
链霉菌的菌落是一类型的代表。
链霉菌菌丝较细，生长缓慢，分枝多而且相互缠绕，故形成的菌落质地致密、表面呈较紧密的绒状或坚实、干燥、多皱，菌落较小而不蔓延；营养菌丝长在培养基内，所以菌落与培养基结合较紧，不易挑起或挑起后不易破碎：当气生菌丝尚未分化成孢子丝以前，幼龄菌落与细菌的菌落很相似，光滑或如发状缠结。
有时气生菌丝呈同心环状，当孢子丝产生大量孢子并布满整个菌落表面后，才形成絮状、粉状或颗粒状的典型的放线菌菌落；有些种类的孢子含有色素，使菌落有面或背面呈现不同颜色，带有泥腥味。
另一类菌落由不产生大量菌丝体的种类形成，如诺卡氏放线菌的菌落，粘着力差，结构呈粉质状，用针挑起则粉碎。
若将放线菌接种于液体培养基内静置培养，能在瓶壁液面处形成斑状或膜状菌落，或沉降于瓶底而不使培养基混浊；如以震荡培养，常形成由短的菌丝体所构成的球状颗粒。
放线菌是喜温的，一般28°-37°C生长，36℃是最佳温度，培养基含水量60—70%为好。
小单胞菌有100多种，一般26.0°C生长良好，分裂一次需时约10～30分钟。
上述条件都因种不同而有较大差异。
放线菌是介于细菌与丝状真菌之间而又接近于细菌的一类丝状原核生物（有人认为它是细菌中的一类），因菌落呈放射状而得名。
1877年由合兹（Harz）首先发现一种寄生于牛体的厌气性牛型放线菌，从此便引用了Actinomyces这个属名，后来又发现了好气性腐生的种类，也叫放线菌。
微生物发酵制药
迅速工业大规摸生产。 • 深层培养、生产大规模化、多种抗生素、氨基酸、
核酸发酵成功。
2019/11/7
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发酵工程的第四阶段
第四阶段 • 20世纪50年代，利用代谢调控发酵氨基酸、核酸。 • 20世纪70年代，利用固定化酶或细胞连续发酵。 • 20世纪80年代，基因工程、蛋白质工程、细胞融合
真菌之头孢霉菌属(Cephalosporium)
• 产黄头孢霉(Cephalosporium chrysogen)、 • 顶孢头孢霉菌(Cephalosporium acremonium)
都生产头孢菌素C
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真菌之酵母菌属(Saccharomyces)
啤酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae)：生产啤 酒、酒精、药用酵母等；核酸、麦角固醇、细胞 色素C、凝血质和辅酶A等。
灰色链霉菌(Streptomyces griseus) 金霉素链霉菌(Streptomyces aureofaciens) 红霉素链霉菌(Streptomyces erythreus) 龟裂链霉菌 (Streptomyces rimosus)
产链霉素 产金霉素 产红霉素 产土霉素
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发酵菌种的选育要求
生产力：能在廉价的培养基上迅速生长，所需的代 谢产物的产量高，其它类似代谢产物少
操作性：培养条件简单，发酵易控制，产品易分离 稳定性：抗噬菌体能力强，菌种纯粹，遗传性状稳
定、不易变异退化 安全性：非病源菌，不产有害生物活性物质或毒素
一株稀有放线菌发酵产抗生素的工艺研究
一株稀有放线菌发酵产抗生素的工艺研究朱跃进;龙中儿;黄运红;黄明亮;于化泓【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2006(23)12【摘要】对从土壤中分离并经初步鉴定属于小四单胞菌属的一株稀有放线菌摇瓶发酵产抗生素的工艺条件及其过程进行了初步研究.结果表明,该放线菌产抗生素的适宜培养基为:淀粉2.0%,蔗糖1.3%,花生饼粉3.5%,NaCl 0.10%,K2HPO40.01%,Na2SO4 0.01%,FeSO4·7H2O 0.001%,CaCO3 0.3%;产抗生素的适宜发酵条件为:温度28℃、初始pH值7.7、装液量20 mL/250 mL三角摇瓶、接种量6%.在上述条件下,该稀有放线菌经200 r·min-1振荡培养108 h,抗生素的产率达到最大.【总页数】4页(P39-42)【作者】朱跃进;龙中儿;黄运红;黄明亮;于化泓【作者单位】江西师范大学生命科学学院,江西,南昌,330022;南昌大学生命科学学院,江西,南昌,330047;江西师范大学生命科学学院,江西,南昌,330022;江西师范大学生命科学学院,江西,南昌,330022;江西师范大学生命科学学院,江西,南昌,330022;南昌大学生命科学学院,江西,南昌,330047【正文语种】中文【中图分类】TQ920.6【相关文献】1.一株产香兰素的海洋放线菌的筛选及发酵条件的研究 [J], 赵希景2.应用均匀设计法优化一株放线菌产环己酰亚胺发酵培养基 [J], 肖春宏;杨波;王朝雯;3.应用均匀设计法优化一株放线菌产环己酰亚胺发酵培养基 [J], 肖春宏;杨波;王朝雯4.舟山海域一株产碱性蛋白酶海洋放线菌的鉴定、选育及发酵条件的初步研究 [J], 李鹏;苗增良;王健鑫5.一株产蓝色素放线菌的发酵工艺优化 [J], 李荣艳;杨永杰;肖齐胜;王胜宝因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《发酵制药》课程学习指南
《发酵制药》课程学习指南《发酵制药》是高职院校生物制药技术专业开设的专业必修核心课程之一。
为了方便本课程的学习，我们从课程定位、课程目标、学习情境、学习方法、参考资料、网站资源等几个方面作简单介绍。
一、课程定位《发酵制药》课程是高职生物制药技术专业的核心课程。
前修课程有《生物化学》与《应用微生物基础》，该课程与后续的《发酵产品分析》和《药物分离纯化技术》等课程相衔接，共同打造学生的专业核心技能。
本专业的培养目标是培养制药行业企业一线的高技能应用性人才。
因此，课程设计理念是行动导向、以能力为本位，遵循以“职业行动获得知识”的心理规律和职业教育规律，根据岗位能力要求和职业资格标准，以培养岗位综合能力为核心。
课程整体设计是对应岗位工作内容、工作过程、工作环境、绩效评价等进行分析评价凝练，深度加工而成。
强调理论与实践相结合，强调课堂内与课堂外相结合、职业技能与职业素质培养相结合，上岗就业和可持续发展性结合。
使学生获得知识的过程始终与工作过程相对应，突出课程的职业性、实践性和开放性。
《发酵制药》是生物制药技术专业的专业必修课程之一。
通过本课程的学习，使学生在《生物化学》、《应用微生物基础》等课程的基础上，掌握药物发酵的基本知识、基本技能和应用操作技术。
培养学生具备生物发酵岗位所需的基本职业素养、操作技能与技术应用能力，重点强化学生对药物发酵的生产、检测和自动化控制专业技能的培养。
二、课程目标通过对《发酵制药》领域的学习，使学生掌握专业能力、社会能力和方法能力。
本课程目标的具体要求如下：2.1 专业能力➢熟悉工业企业典型微生物发酵制药的工艺流程➢能熟练使用发酵制药生产的主要设备➢能按照工艺配方正确计算出原料、辅料的投料量➢能进行培养基配制及灭菌操作➢能按照标准操作规程进行生产和设备操作➢能识别典型微生物发酵生产异常情况并在指导下进行处理，并能熟练的进行操作2.2 社会能力➢具有团队精神和协作精神➢具有工作责任感2.3 方法能力➢能自主学习发酵制药新知识、新技术➢能通过各种媒体资源查找所需信息➢能与同学协作制定工作计划并进行实施三、学习情境《发酵制药》采用以项目为导向、基于工作过程系统化课程开发方法进行设计，整个学习领域由 3个学习情境（项目）组成，每个学习情境又划分为若干个学习项目，每个学习项目下含学习任务。
一株稀有放线菌发酵产抗生素的工艺研究
* *
由表 2、 表 3 可知, 用于稀有放线菌 JXNU 1 发酵产
朱跃进等 : 一株稀有放线菌发酵产抗生素的工 艺研究/ 2006 年第 12 期
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抗生素的适宜培养基为: 淀粉 2 0%, 蔗糖 1 3% , 花生饼 粉 3 5%, NaCl 0 10% , K2 HPO4 0 01%。各成分对菌株发 酵产抗生素的影响大小为: 花生饼粉 > 淀粉 > 蔗糖 > NaCl> K2 HPO4 。其中花生饼粉、 淀粉、 蔗糖、 NaCl 对发 酵产抗生素有极显著影响, K2 H PO4 影响不显著。 2 2 发酵培养条件对稀有放线菌发酵产抗生素的影 响 2 2 1 温度( 图 3)
图 4 初始 pH 值对抗生素产率的影响 Fig. 4 Effect of initial pH value on the production of antibiotics
由图 4 可见 , 稀有放线菌 JXNU 1 产抗生素的最 适初始 pH 值为 7 7, 初始 pH 值过高或过低都不利于 抗生素的产生。 2 2 3 摇瓶装液量 ( 图 5) 由图 5 可见, 装液量为 20 mL/ 250 mL 三角摇瓶时, 抗生素的产率最高, 加大装液量对抗生素的产生不利, 说 明稀有放线菌 JXNU 1 发酵过程中需要消耗大量氧。 2 2 4 接种量 [ 7] 在发酵温度 28 、 初始 pH 值 7 7、 装液量 20 mL 的条件下 , 接种量对稀有放线菌 JXNU 1 发酵产抗生 素的影响如图 6 所示。
收稿日期 : 2006- 09- 26
[ 2]
m in - 1 离心 15 m in, 取上清 , 杯
碟法 测定抗菌活性: 以适量无菌生理盐水将金黄色 葡萄球菌的斜面活化培养物悬浮, 得细胞悬浮液, 控制 细胞浓度使其在 650 nm 波长下的透光率为 20% 。取 该菌悬浮液 0 2 mL 加入到 100 mL 预冷至 50 左右的 牛肉膏蛋白胨培养基中, 充分混匀后, 取 7 mL 平铺在倒 有20 mL 2% 的琼脂底层平板( 直径15 mm) 上。凝结后 均匀放置于无菌牛津杯, 滴加待测溶液后, 37 培养 18 h, 测抑菌圈直径即抗生素的活性以表征抗生素产率。
发酵工程制药概述第二抗生素类药物概述常用资料
（2）根据选择 链霉素、卡那霉素、庆大霉素
结构特点：以四并苯为母核。
性
、分
离因素
和经
济性
，
选择
适当
的几步
提
炼工艺组合，以达到所需要成品纯度； 抑制电子转移的竹桃霉素、抗霉素，抑制氧化磷酸化的短杆菌素、寡霉素。
是
化学研究
是否新药
动物实验
否
是否有效
否
否
是否新活性
放弃
毒理研究
是
是否有毒
是
否
临床试验
报批生产
是
是否安全
否
放弃
菌株鉴定 放弃
放弃
抗生素类药物概述
• 抗生素的定义 • 抗生素的发展史 • 抗生素的命名 • 抗生素的分类 • 抗生素的抗菌谱 • 抗生素剂量表示法
抗生素的定义
抗生素是生物在其生命活动过程中产生的、 在低微浓度下能选择性地抑制他种生物机 能的有机物质。
主4、要抑是制W细ak胞s核m酸an合小品成组的。和抗生环素 境都要进行严格的质量监控； （4）树立高度的安全防护意识，严格实施防火、防爆、防 （6）菌种保存应采用冷冻干燥管或液氮管，可长期保持菌种存活和生产能力稳定。
（4）发酵全过程要求用无菌压缩空气、保持罐内压力大于大气压；
中毒、防窒息等安全操作规程； 3、对一些有纪念意义或按抗生素产生菌的分离地方命名及习惯上已采用的俗名仍可继续使用。
抗生素的命名
• 1、凡是由动植物或菌类产生的抗生素，其命名根 据动物学、植物学菌属学的名称而定。如：青霉 素、链霉素、赤霉素、灰黄霉素、蒜素、黄连素 、鱼素等。
放线菌发酵实验报告
放线菌发酵实验报告一、引言放线菌发酵是一种常见的微生物实验方法，通过培养放线菌并利用其代谢产物进行发酵，可以得到各种有用的化合物，如抗生素、酶和有机酸等。
本实验旨在通过放线菌发酵实验，了解放线菌的发酵过程及其应用。
二、实验材料与方法1. 实验材料：- 放线菌培养基：包括碳源、氮源、矿物质盐等；- 放线菌菌种：选择常见的放线菌菌种，如链霉菌、链霉菌属、真菌等；- 培养基培养基：用于接种放线菌菌种的培养基；- 发酵罐：用于进行放线菌发酵的装置；- 发酵液收集瓶：用于收集发酵产物。
2. 实验方法：- 准备放线菌培养基：按照配方将碳源、氮源、矿物质盐等按一定比例混合均匀；- 接种放线菌菌种：将放线菌菌种接种到培养基中，放入恒温培养箱中进行孵育；- 准备发酵罐：将培养基倒入发酵罐中，控制好温度、湿度和通气等条件；- 进行发酵：将已经孵育好的放线菌菌种接种到发酵罐中，进行发酵；- 收集发酵产物：在适当的时间点，将发酵液收集瓶放入发酵罐中收集发酵产物。
三、实验结果通过放线菌发酵实验，我们观察到以下结果：1. 发酵过程中，发酵液的颜色逐渐变化，由初始的无色逐渐变为黄色或其他颜色；2. 发酵液的酸碱度随着发酵时间的延长而发生变化，有些发酵产物会使发酵液呈酸性，而有些则呈碱性；3. 发酵液中可能会有一些气泡产生，这是由于发酵过程中产生的气体的释放；4. 在一定的发酵时间后，可以收集到发酵产物，可以通过化学分析等方法对其进行进一步研究和应用。
四、实验讨论通过放线菌发酵实验，我们可以得到各种有用的化合物，如抗生素、酶和有机酸等。
放线菌产生的抗生素广泛应用于临床医学，能够有效抑制或杀死一些病原微生物，对治疗感染性疾病具有重要意义。
放线菌产生的酶可以用于工业生产中，如纺织、食品、制药等领域，具有广阔的应用前景。
有机酸是一类重要的有机化合物，可用于食品添加剂、化妆品等领域。
然而，放线菌发酵也存在一些问题和挑战。
首先，放线菌发酵过程需要严格的温度、湿度和通气等条件控制，否则会对发酵产物的产量和质量产生影响。
2006～2018年稀有放线菌中的新天然产物
2006～2018年稀有放线菌中的新天然产物放线菌属（Actinomycetaceae）是包含许多种放线菌的微生物群落，这些放线菌可以产生丰富的天然产物，如多糖、矿物和生物活性化合物，这些天然产物具有重要的应用价值。
近年来，随着基因组学在研究微生物中的广泛应用及药剂生物学和分子生物学等方面的进步，许多新的放线菌属及其天然产物被发现，其中包括具有新的生物活性的细胞，具有抗感染作用的生物碱，具有抗癌及其他药理功能的生物碱，抗氧化剂以及具有特殊生物活性的多糖和多肽。
2006～2018年，在对稀有放线菌的研究中发现了许多新的天然产物，其中一些在实验室中发现，一些是亚洲放线菌中的新发现物，一些是在放线菌的新领域中发现的，而其他的则是在以前未知的环境中发现的。
2006年，荷兰放线菌中的新天然产物被发现，其中包括抗细菌肽lupulicin及其抗菌素，可以抑制肠球菌、金黄色葡萄球菌等致病菌，其中一种称为lupulicin K，具有抗病毒活性。
2008年，将台湾放线菌C-103中的新天然产物与抗生素、抗病毒复合药物的研究证实了抗生素与抗病毒复合药物的存在，这表明放线菌C-103中的天然产物具有多种药理作用，可以作为诊疗多种感染性疾病的潜在治疗靶点。
2009年，德国放线菌中的两种新天然产物被发现，其中一种是抗肿瘤治疗用的异溴酚类化合物，可以抑制肿瘤细胞的生长，具有良好的药理作用；另一种是一种多糖，可以促进免疫系统的功能，增强免疫系统对病原体的识别和清除能力，为抗细菌和抗病毒提供良好的药理作用。
2010年，在泰国放线菌中，新的室枯菌类天然产物被发现，包括一种类似腺苷类化合物，可以抑制HIV病毒复制，有效阻断HIV病毒的复制，具有潜在的抗 HIV病毒的活性；此外，一种Terpenoid类的天然产物也被发现，可以抑制肠杆菌的生长，具有潜在的抗菌作用。
2011年，在日本放线菌中，新的天然产物被发现，其中一种叫做Coronamicin，是一种抗病毒的多糖，可以抑制禽流感病毒的复制，具有重要的药理作用；此外，一种新的含硫放线菌产物也被发现，可以抑制肿瘤细胞的生长，具有良好的抗癌活性。
微生物学(药学专业)放线菌
个别菌种用于制造菌肥，如“5406”抗生菌肥料等。
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链霉菌的生活史简图
1. 孢子萌发 2. 基内菌丝体 3. 气生菌丝体
4. 孢子丝 5. 孢子丝分化为孢子
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（二）诺卡氏菌属
在培养基上形成典型的菌丝体，菌丝纤细，多数弯曲如树根 状，生长到十几小时时开始形成横隔膜，并断裂成多形态的 杆状、球状或带叉的杆状体。
单细胞分枝状微生物。 内部结构与细菌相似，没有明显结构的细胞核。
细胞壁含有胞壁酸与二氨基庚二酸，不含几丁质 或纤维素。 革兰氏染色阳性。
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（一）菌丝
• 形成方式：
➢ 1.成熟的分生孢子或孢囊孢子散落在适宜环境里，孢子吸 收水分膨胀萌发，长出 1-4 根芽管，形成新的菌丝；菌 丝相互交错缠绕形成菌丝体。
放线菌在自然界物质循环中的作用
营腐生生活的放线菌，在生态系统中是分解者， 能使动植物遗体、动物粪便等无生命有机物分解， 在自然界物质循环中起着相当重要的作用。
某些放线菌能与非豆科植物共生固氮，在自然界 氮素循环中起作用。如桤木弗兰克氏菌。非豆科 植物主要是某些木本植物，如桤木属、杨梅属、 苏铁属等。
• 孢子形成有三种：凝聚孢子；横隔孢子； 孢囊孢子
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放线菌的繁殖
放线菌的繁殖
无性孢子（主要）
菌丝片段
分生孢子
孢子囊孢子
横隔分裂
缩缢分裂
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放线菌形成分生孢子的方式有两种
1.凝聚分裂方式
形成过程是在孢子丝中从顶端向基部，细胞质 分段围绕核物质，逐渐凝聚成一串大小相似的小 段，然后每小段外面产生新的细胞膜和细胞壁， 原来孢子丝细胞壁溶解，释放出圆形或椭圆形的 孢子。大部分放线菌按凝聚分裂方式形成孢子。
放线菌的科普
存在于正常人口腔、齿龈、扁桃体与咽部， 为条件致病菌 硫磺样颗粒（菌落） 压片或组织切片，显微镜下可见颗粒呈菊 花状
硫磺样颗粒(sulfur granule)
治疗原则
首选青霉素 治疗时间超过６周 结合手术
主要通过无性孢子的方式进行繁殖 主要通过横隔分裂方式形成孢子 链霉菌的生活史： 孢子萌发 芽管延长 基内 菌丝生长 气生菌丝 孢子 丝 孢子
放线菌的繁殖方式
放线菌的繁殖
无性孢子（主要）
菌丝片段
分生孢子
孢子囊孢子
横隔分裂
缩缢分菌的用途与危害
放线菌在医药上主要用于生产抗生素、 维生素和酶类等，少数寄生性的放线 菌对人和动植物具有致病性
一、产生抗生素的放线菌
产生抗生素最多的放线菌依次是： 链霉菌属 小单孢菌属 游动放线菌属 诺卡菌属 链孢囊菌属 马杜拉放线菌属
（一）链霉菌属
现有的抗生素80%由放线菌产 生，而其中90%又是由链霉菌 属产生的 根据气生菌丝、孢子堆和基内 菌丝的颜色及孢子丝的形态， 可把链霉菌属分为14个类群 灰色链霉菌产生链霉素，龟链 霉菌产生土霉素，卡那霉素链 霉菌产生卡那霉素等到 链霉菌有发育良好的基内菌丝、 气生菌丝和孢子丝，菌丝无隔， 孢子丝形状各异，可形成长的 孢子链
高温放线菌属的基内菌丝和气 生菌丝发育良好，单个孢子侧 生在基内菌丝和气生菌丝上 孢子是内生的,其结构和性质与 细菌芽孢类似,孢子外面有多层 外壁,内含吡啶二羧酸,能抵抗高 温、化学药物和环境中的其他 不利因素。 该属菌产生高温红霉素，对革 兰阳性菌和革兰阴性菌均有作 用。
二、病原性放线菌
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dissolved oxygen sensor
YSI dissolved oxygen sensor
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控制发酵液中溶解氧的工艺手段 （1）改变通气速率(增大通风量) （2）改变搅拌速度 （3）改变发酵液的理化性质
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二、接种 从实 验室 摇瓶 或孢 子悬 浮液 容器 接种
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射线灭菌 紫外线 化学药品灭菌法 表面消毒剂 高锰酸钾溶液：0.1～0.25%、漂白粉 、75％的酒精、 新洁尔灭和杜灭芬、甲醛 37％、戊二醛、过氧乙酸、 焦碳酸二乙酯、酚类
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3、发酵罐灭菌（空消） 灭菌压力：0.147—0.18MPa，45—60min。 灭菌压力 注意事项： 注意事项 空消后，先用无菌空气保压，灭菌的培养基、相 关物料输入罐内后，打开冷却系统进行冷却。
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湿热灭菌法
借助蒸汽释放的热使微生物细胞中的蛋白质、酶和核酸分子内 部的化学键，特别是氢键受到破坏，引起不可逆的变性，使微生 物死亡。 优点：1）蒸汽来源容易，操作费用低廉，本身无毒 优点 2)蒸汽具有很强的穿透力，灭菌彻底 3）蒸汽输送可借助本身的压强，调节方便，技术管理容易 缺点：1)设备费用高 缺点 2）不能用于怕受潮的物料灭菌
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发酵过程溶氧变化曲线
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溶解氧连续检测的意义
在通风发酵中，必须连续地通入无菌空气，以维持菌体 的生长代谢和产物合成。因此发酵液中溶解氧的大小是发 酵过程控制的一个重要参数。在发酵过程中连续测定发酵 液中溶解氧的浓度的变化，可随时掌握发酵过程的供氧、 需氧情况，为准确判断设备的通气效果提供可靠数据，以 便有效控制发酵过程，为实现发酵过程的自动化控制创造 条件。
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三、孢子制备
1、接种 无菌条件，接种斜面。
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接种操作程序见下图。注意： 接种操作程序见下图。注意：整个实验操作过程都 要非常小心，不要碰翻酒精灯，以免烧伤。 要非常小心，不要碰翻酒精灯，以免烧伤。
（1）用左手大姆指、食 ）用左手大姆指、 指和无名指夹住菌种试管 和待接种和斜面试管， 和待接种和斜面试管，右 手拧松棉塞、不取下。 手拧松棉塞、不取下。
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典型的分批发酵工艺流程图
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培养基的预热 培养基先加热到80－90℃，然后再导入蒸汽升温 到120－180℃。 目的： 目的：1）防止直接导入蒸汽时由于培养基与蒸汽 的温度过大而产生大量的冷凝水使培养基稀释 2） 防止直接导入蒸汽所造成的泡沫急剧上升而引起 的物料外溢。
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培养基灭菌 从各路通入蒸汽（进气口、排料口、取样口）， 温度升到120－130℃，保温30min
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任务二 种子制备
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一、培养基配制
1、孢子培养基（g/L） 小麦麸皮 MgSO4 pH自然 35 0.1 琼脂 KH2PO4 蒸馏水 20 0.2
(NH4)2HPO4 0.3
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2、种子培养基（g/L） 黄豆饼粉 酵母粉 MgSO4 (NH4)2SO4 20 5 0.25 3 淀粉 蛋白胨 KH2PO4 CaCO3 40 5 0.2 4
发酵制药
学习情境三 放线菌发酵制药
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子学习情境3.1
四环素发酵
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任务一 发 酵 准 备
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一、发酵罐的清洗
1、发酵罐的结构 不锈钢搅拌罐主要有不锈钢壳体、夹套、搅拌 装置、通风及空气分布管、挡板、接种孔、多个 点击插孔、多个流加孔以及各个相关管道的连接 口组成。
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②固体培养法 试管 三角瓶 茄子瓶
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生产车间种子培养的方法
液体深层培养： 液体深层培养： 目前几乎所有的好气 发酵均采用此法
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任务三 发酵生产
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一、发酵参数控制
1、温度的控制
发酵温度的测量 感温元件装在金属套管内，插入发酵 液中在线测量。 发酵温度的控制 夹套 （10M3以下） 盘管（蛇管） （10M3以上）
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3、发酵培养基（g/L） 黄豆饼粉 酵母粉 MgSO4 (NH4)2SO4 40 2.5 0.25 3 淀粉 蛋白胨 CaCO3 100 15 4
a-淀粉酶（105U/mL） 0.1mL
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二、培养基灭菌
1、分批灭菌 将配制好的培养基输入发酵罐内，直接用蒸汽加 热，达到灭菌要求的温度和压力后维持一定的时 间，再冷却至发酵要求的温度，称为分批发酵或 实罐灭菌。
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任务四 发酵结束
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一、发酵液的处理
1、菌体的分离方法 （1）离心分离 管式高速离心机、碟片式离心机 （2）过滤 真空过滤机、板框过滤机
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2、细胞破碎 、 常用破碎方法 机械法：珠磨法、高压匀浆法、超声波破碎法、X-press法 等 非机械法：酶溶法、化学渗透法、冻融法、干燥法等
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（3）物理法
①渗透压冲击法：将细胞放在高渗透压的介质中，达到平衡 后，转入到低渗透压的缓冲液或纯水中 ②冻融法：低温冷冻而在室温下缓慢融化 ③干燥法：热空气干燥、真空干燥、冷冻干燥
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二、发酵罐的清洗
发酵结束，取出发酵液和各种电极，将发酵罐在 121℃，灭菌15min。 充分清洗发酵罐内部。
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小型罐 夹套式换热装置
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夹套式换热装置
应用：小型罐、种子罐 小型罐、 小型罐
在容器外壁安装夹套
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竖式蛇管换热装置
大型罐多用
适用于冷却用水温度 较低的地区。
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竖式列管换热装置
以列管形式对称安装于罐内
适用于气温较高， 适用于气温较高，水源充足的 地区。 地区。
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从种子罐接种
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三、补料控制
补料的内容 （1）补充微生物能源和碳源 （2）补充菌体所需要的氮源 （3）加入某些微生物生长或合成所需要的微量元素 或无机盐
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第三节 溶氧的测定和控制
补料的原则 （1）根据菌体本身的遗传特性、生长代谢规律 （2）根据生产需要
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四、取样
取样目的 通过定时取样获得培养过程的状态参数，以观察 发酵的进行。 取样方法 打开取样管，弃去残留发酵液，收集新鲜发酵液。 取样结束，取样管口通入蒸汽5min，灭菌。
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2、pH的控制 、 的控制
（1）调整培养基的组分 在培养基配方中考虑到维持pH的需要。例如加入CaCO3，使用缓冲液等。 （2）在发酵过程中进行控制 ①添加CaCO3 ②氨水流加法 ③尿素流加法 （3）通过补料调pH （4）当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH
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3、泡沫的控制 、
化学消泡
①天然油脂；常用的有玉米油、米糠油、豆油 豆油、棉子 豆油 油、鱼油及猪油等。 ②高碳醇、脂肪酸和酯类；聚二醇 聚二醇具有消沫效果持久 聚二醇 的特点，尤其适用于霉菌 霉菌发酵。 霉菌 ③聚醚类；在生产上应用较多的是聚氧丙烯甘油和聚 聚 氧乙烯氧丙烯甘油(又称泡敌 又称泡敌)。 氧乙烯氧丙烯甘油 又称泡敌
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4、附属设备的灭菌 、
分空气过滤器：发酵罐灭菌之前灭菌，灭菌后空气吹干备用。 补料系统： 补料管路：与补料罐同时灭菌，保温时间1小时。 消沫剂系统：蒸汽压力0.15MPa，保温30分钟。 消沫剂管路：与补料罐同时灭菌，保温时间1小时。 移种管路：蒸汽压力0.30—0.45MPa，保温时间1小时。
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四、种子培养
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种子扩大培养流程图 1、2-保藏种子
LOGO 3-斜面 4-摇瓶 5-茄子瓶 6-固体培养 7、8-种子罐 9-发酵罐
1、任务： 、
获得大量 活力强 大量的活力强 大量 活力强的种子，以便在发酵罐的发酵 培养过程中尽可能地缩短迟滞期。
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2、培养类型 、
实验室种子培养的方法： 实验室种子培养的方法： ①液体培养法（三角瓶摇床振荡或转式培养）；
（2）右手拿接种环，在 ）右手拿接种环， 火焰上烧灼灭菌， 火焰上烧灼灭菌，特别 是箍处。 是箍处。 LOGO
（3）火焰边取下两个棉 ） 不能放下； 塞，不能放下；烧灼管 口一周。 口一周。
（4）将接种环伸入试 ） 管内，冷却后， 管内，冷却后，轻轻 挑取少量菌体，立即 挑取少量菌体， 将接种环抽出。LOGO 将接种环抽出。
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ห้องสมุดไป่ตู้
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2、发酵罐的清洗 从接种孔加入70L左右的清水，启动搅拌，转速 为100r/min左右，用蒸汽加热清水至121℃左右， 搅拌30min左右，以此清洗发酵罐。清洗完毕，利 用空气压力排出洗水，并用空气吹干发酵罐。
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二、发酵设备检查
检查项目： 管路连接 阀门 密闭性 仪表校正
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三、发酵设备灭菌
1、消毒与灭菌在发酵工业中的应用 消毒：指用物理和化学方法杀死物料、容器、 器具内外的病原微生物。一般只能杀死营养细 胞而不能杀死细菌芽孢。 灭菌：用物理或化学方法杀死或除去环境中所 有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢。消灭杂 菌和防止杂菌污染。 LOGO
关于灭菌和消毒的不正确的理解是（ 关于灭菌和消毒的不正确的理解是（
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机械破碎法
特点：处理量大、破碎效率高、速度快； 原理：对物料的挤压和剪切作用； 主要方法： 高压匀浆 珠磨 超声波破碎
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非机械法 （1）酶溶法： （2）化学法 利用化学试剂溶解细胞壁或抽提细胞中某些组分的方法 ①酸碱来调节溶液的pH ②有机溶剂：甲苯 ③表面活性剂：都是两性化合物，分子中有一个亲水基团和一个疏水 基团，在适当的pH值和离子强度下，他们聚集在一起形成微胶束，使 膜的通透性改变或使之溶解