发酵工程制药工艺技术基础应用课件

2020/11/13
发酵工程制药工艺技术基础应用
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微生物菌种的选育与保藏
➢ 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 行生产能力测定→选出优良菌株。
生物制药工艺学
主 讲 胡国勤
郑州大学化工学院
2020/11/13
发酵工程制药工艺技术基础应用Байду номын сангаас
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第六章微生物制药工艺技术基础
概述
微生物菌种的 选育与保藏
微生物的培养
L-异亮氨酸生产工艺 维生素C生产工艺
发酵过程的控制
思考题
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概述
微生物发酵制药 发酵工程制药的基本过程
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微生物菌种的选育与保藏
➢ 新药生产菌的选育
自然分离 : 样品的采集与处理 分离方法有稀释法和滤膜法 活性测定 非致病菌为对象，采用琼脂扩散法测定活性，筛选生物活性物质。可
以使用耐药和超敏菌种。用HPLC、LC－MS等，分析鉴定活性物 质。其他现代的筛选技术如靶向筛选、高通量筛选、高内涵筛选等 可以结合使用。
放线菌主要产生各类抗生素，以链霉菌属最多。生产的抗生素主 要有氨基糖苷类、四环类、放线菌素类、大环内酯类和多烯大环内酯 类。
真菌的曲菌属产生桔霉素，青霉素菌属产生青霉素和灰黄霉素等， 头孢菌属产生头孢霉素等。
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微生物发酵制药
➢ 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。 菌株选育（mutation and selection breeding）、发酵(fermentation)和提炼 (isolation and purification)是发酵制药的三个主要工段。 工艺过程包括发酵和 分离纯化两个阶段。
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微生物的培养
➢ 微生物生长的六大营养要素
碳源 凡是构成微生物细胞和代谢产物中碳素的营养物质均称为碳源。
包括糖类、醇类、脂肪、有机酸等。
氮源 凡是构成微生物细胞和代谢产物中氮素的营养物质均称为氮源。
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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微生物菌种的选育与保藏
➢ 新药生产菌的选育
诱变育种 :诱变育种是人为创造条件，使菌种发生变异，从中筛选优良个 体，淘汰劣质个体，是当前菌种选育的一种主要方法。其特点是速度快、收效
大、方法相对简单。但缺乏定向性，要配合大规模的筛选工作。 诱发突变的因素有物理、化学和生物三类。 诱变育种方案的设计 诱变育种整个过程涉及诱变和筛选两个阶段，甚至是不断多轮重复。
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微生物菌种的选育与保藏
➢ 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。 接合、原生质体融合两种方法 。
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微生物发酵制药
➢ 发酵制药种类
微生物菌体发酵、微生物酶发酵、微生物代谢产
物、发酵微生物转化发酵。
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微生物发酵制药
➢ 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抗生素，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）产生谷氨酸，大小菌生产维生素C。
发酵阶段包括生产菌、孢子制备、种子制备、发酵培养，是生物加工工程过程。 分离纯化阶段包括发酵液处理与过滤、分离提取、精制、成品检验、包装、出 厂检验，是化学分离工程过程。 成品检验：包括性状及鉴别试验、安全试验、降压试验、热源试验、无菌试验、 酸碱度试验、效价测定、水分测定等。 成品包装：合格成品进行包装，为原料药。制剂由制剂车间或厂再分装。
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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微生物菌种的选育与保藏
➢ 新药生产菌的保藏
目的：保持长期存活、不退化、不丧失生产能力。 保存原理：使其代谢处于不活跃状态，即生长繁殖受抑制的 休眠状态，可保持原有特性，延长生命时限。 保存方法：斜面低温保存、液体石蜡密封保藏、砂土管保藏、 冷冻干燥保藏、液氮低温保藏。
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微生物菌种的选育与保藏
➢ 新药生产菌的保藏
保存机构： 中国典型培养物保藏中心（武汉大学） 中国科学院典型培养物保藏委员会：中国普通微生物菌种保藏管
理中心、中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC,北京)、抗生素菌种保藏 管理中心、中国医学微生物菌种保藏中心。 美国典型菌种保藏中心 （American Type Culture Collection） 日本技术评价研究所生物资源中心 (NITE Biological Resource Center) 英国国家菌种保藏中心 (The United Kingdom National Culture Collection )
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微生物发酵制药
➢ 抗生素的发现
1928年，英国细菌学家Fleming B发现抗菌物质青霉素。在 20世纪40年代，一共发现了14种抗生素，50年代发现了20余 种，年代开始了化学结构改造的合成和半合成抗生素阶段。目 前发现并分离到约9000种抗生素，半合成抗生素约1000种， 共万种以上。但实际生产和应用的只有100余种。