原料药发酵的知识
发酵工程知识点总结归纳
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发酵工程知识点总结归纳一、发酵工程概述1. 发酵工程的定义发酵工程是一门研究微生物、酶等生物催化剂在工业生产中广泛应用的工程学科。
2. 发酵工程的历史发酵工程的历史可以追溯到几千年前,最早的酿酒技术可以追溯到古代民族。
随着人类对微生物的认识和技术的发展,发酵工程逐渐成为一门系统的学科。
3. 发酵工程的应用领域发酵工程广泛应用于食品、饮料、医药、生物制药、环保等领域,对人类的生活和健康有着重要影响。
二、发酵过程及机理1. 发酵过程发酵过程是利用微生物或酶对有机物进行生物催化反应,产生有机产物或能量的过程。
发酵过程通常包括菌种培养、发酵产物的分离提纯等步骤。
2. 发酵机理发酵的基本机理包括微生物的生长和代谢过程,包括物质的代谢途径、酶的作用、生理生化特性等。
三、发酵工程中的微生物1. 发酵微生物的分类发酵微生物包括细菌、真菌、酵母等。
不同的微生物在发酵过程中起到不同的作用。
2. 发酵微生物的培养发酵微生物的培养包括培养基的配制、发酵罐的设计等环节,培养条件对微生物的生长和代谢具有重要影响。
3. 发酵微生物的选育发酵工程中常用的微生物包括大肠杆菌、酵母菌等,针对不同的产品需要选择适合的微生物用于发酵生产。
四、发酵工程中的酶1. 酶的分类酶是生物催化剂,可以促进化学反应的进行。
按照其作用方式可以分为氧化酶、还原酶、水解酶等。
2. 酶的应用酶在发酵工程中有着广泛的应用,可以用于生产食品、医药、生物燃料等产品。
3. 酶的工程化酶的工程化包括酶的产生、提纯、改良等步骤,使其更好地适用于实际生产。
五、发酵工程中的设备1. 发酵罐发酵罐是用于放置和滋生微生物的设备,包括灭菌、通气、控温等功能。
2. 排气系统排气系统可以有效地排除产生的二氧化碳和其他代谢产物,以保证发酵过程的正常进行。
3. 分离设备分离设备包括离心机、膜分离等,用于分离提纯发酵产物。
六、发酵工程中的工艺控制1. 发酵条件的控制发酵过程中需要控制pH、温度、氧气供应等参数,以保证微生物的生长和产物的产生。
发酵知识点总结
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发酵知识点总结发酵的基本过程发酵技术是利用微生物在适宜的环境条件下,通过代谢产物生成的生物化学过程。
发酵的基本过程包括以下几个步骤:1. 选择合适的发酵菌株:发酵菌株的选择是发酵过程的关键,不同的微生物对不同的基质具有不同的代谢途径。
在进行发酵之前,需要选择适宜的微生物菌株,以及提供适宜的营养条件。
2. 发酵培养基的配置:发酵培养基是提供发酵菌株生长和代谢所必需的营养物质的培养基。
培养基的选择和配置应根据发酵菌株和产品的要求进行合理设计。
3. 发酵过程控制:发酵过程中,需要对温度、pH、氧气含量、营养物质和产物浓度等发酵条件进行控制和调节,以保证发酵过程的正常进行。
4. 发酵产物的提取和纯化:发酵产物需要进行提取和纯化,以满足产品质量的要求。
发酵的主要应用1. 食品加工:发酵技术在食品加工中有着广泛的应用,如酸奶、豆豉、味精、酱油、米酒、醋等都是利用微生物发酵技术生产的食品。
2. 酿造酒精:酵母发酵是酿造酒精的基本过程,通过酵母菌对葡萄糖和果糖的发酵,产生酒精和二氧化碳。
不同的酵母菌株对不同种类的酿酒原料具有不同的适应性,可以发酵成为葡萄酒、啤酒、米酒、黄酒等不同种类的酒精饮料。
3. 制药和生物制剂生产:发酵技术在制药和生物制剂生产中有着重要的应用,例如青霉素、链霉素、香豆素、维生素C等药物和化工产品都是利用微生物发酵技术生产的。
4. 生物燃料生产:生物质发酵可以产生丰富的生物能源,包括生物乙醇、生物柴油等,对替代化石能源具有重要的意义。
发酵技术的发展趋势发酵技术作为一种重要的生物技术,随着生物科技的发展和工业化生产的需求,将会有以下几个发展趋势:1. 以微生物代谢工程为核心的发酵菌株改造技术将会得到发展,实现对发酵菌株的精准设计和合成。
2. 高通量筛选技术和发酵过程监控技术的发展,将会提高发酵过程的效率和产品的质量。
3. 发酵技术与其他生物技术的融合,如基因编辑技术、蛋白表达技术、合成生物学等,将会开辟新的发酵应用领域。
发酵制药知识点归纳总结
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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](https://img.taocdn.com/s3/m/4b9f79730a4c2e3f5727a5e9856a561252d32197.png)
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](https://img.taocdn.com/s3/m/9e54f3e9d4bbfd0a79563c1ec5da50e2524dd1ed.png)
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
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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。
高三发酵工程重要知识点
![高三发酵工程重要知识点](https://img.taocdn.com/s3/m/7375ebfc5ebfc77da26925c52cc58bd631869387.png)
高三发酵工程重要知识点发酵工程是一门综合性学科,涉及生物、化学、工程等多个领域。
在高三阶段,学生需要全面掌握发酵工程的重要知识点,以应对考试和未来的学习和研究。
下面将介绍一些高三发酵工程的重要知识点。
1. 发酵原理发酵是指利用微生物在有机物质存在下进行代谢作用,产生新的有用物质过程。
其中,微生物是发酵的关键因素,常见的有乳酸菌、酵母菌等。
发酵的基本过程包括微生物的增殖、代谢产物的生成和底物被消耗三个阶段。
2. 发酵过程控制发酵过程控制是指通过调节温度、pH值、氧气供应等条件,实现对发酵过程的控制和优化。
在实际操作中,需要根据发酵产物的要求和微生物的特性来选择合适的控制策略。
例如,对于酵母菌的发酵,温度的控制非常重要,过高或过低都会影响产率和产物质量。
3. 发酵罐设计发酵罐是进行发酵工程实验或生产的主要设备之一。
其设计应考虑到微生物的生长特性,以提供合适的温度、氧气和营养物质。
另外,罐内的搅拌、通气等操作也需要满足发酵过程的要求。
发酵罐的设计需要结合具体的实验目的和工艺要求进行。
4. 发酵产物的提取与纯化在完成发酵过程后,常常需要对发酵产物进行提取和纯化,以获得纯净的目标产物。
常用的提取方法包括溶剂萃取、膜分离和超滤等。
纯化方法则包括离子交换、凝胶渗透和高效液相色谱等。
不同的产物和实验目的需要选择合适的提取和纯化方法。
5. 发酵工程中的微生物遗传改造技术微生物遗传改造技术是发酵工程中的重要内容之一。
通过基因工程技术,可以改造微生物的代谢途径和酶系统,以增加目标产物的产量和改善其质量。
例如,通过引入外源基因,可以使微生物产生重要的药物、酶和生物材料等。
6. 发酵工程中的安全与环保在进行发酵工程实验和生产过程中,安全和环保是必须重视的问题。
需注意生物安全防护、废棄物处理和能源的优化利用等。
合理进行安全评估和环境影响评估,确保发酵工程实验和生产能够安全、高效地进行。
7. 发酵工程的应用发酵工程广泛应用于医药、食品、化工等领域。
原料药发酵和化学合成
![原料药发酵和化学合成](https://img.taocdn.com/s3/m/3fc1584b7ed5360cba1aa8114431b90d6c8589ca.png)
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](https://img.taocdn.com/s3/m/91b6f8662bf90242a8956bec0975f46526d3a752.png)
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。
高三生物发酵工程知识点总结
![高三生物发酵工程知识点总结](https://img.taocdn.com/s3/m/bc912f2749d7c1c708a1284ac850ad02df800766.png)
高三生物发酵工程知识点总结在高三的生物学课程中,我们学习了许多有关生物发酵工程的知识。
发酵工程是一门将微生物和有机物结合起来产生有用产物的科学,涉及到了微生物学、生物化学、和工程学的多个领域。
本文将总结高三生物学中所学习的一些发酵工程的重要知识点。
1. 发酵工程的定义和应用发酵工程是利用微生物进行发酵生产的一门科学。
它可以用于食品工业、制药工业和环境工程等领域。
在食品工业中,我们通常利用微生物发酵来制作酸奶、啤酒、面包等食品。
在制药工业中,发酵可以用来生产抗生素、维生素和其他药物。
在环境工程中,发酵是处理废物和产生可再生能源的重要方法。
2. 发酵过程的基本原理发酵是一种有氧或无氧条件下的微生物代谢过程。
它通常分为三个阶段:生长阶段、发酵阶段和产物分离和纯化。
在生长阶段,微生物需要合适的温度、pH值和营养物质来进行生长。
在发酵阶段,微生物利用底物进行代谢反应,并产生所需的产物。
在产物分离和纯化阶段,通过一系列的分离和纯化步骤,得到纯净的产物。
3. 杀菌技术在发酵工程中,杀菌是一项重要的步骤。
杀菌可以去除微生物中的杂质和竞争微生物,以确保发酵过程的顺利进行。
常见的杀菌方法包括高温杀菌、紫外线辐射和滤过。
4. 发酵过程监控发酵过程的监控对于产物的得率和品质至关重要。
常用的发酵过程监控方法包括测量发酵生物体积、氧气和二氧化碳浓度、底物浓度以及产物浓度。
这些监控手段可以帮助工程师调整发酵条件,以达到最佳的产物结果。
5. 常见的发酵工程应用在生活中,我们能够接触到许多发酵工程的应用。
例如,酵母菌发酵是制作面包的基础过程。
当酵母菌在面团中进行发酵时,它们分解葡萄糖,产生二氧化碳气泡,使面团发酵膨胀。
啤酒的制作也是通过酵母菌发酵产生的。
此外,酸奶、味精、红曲米等都是通过发酵工程制造的。
6. 发酵工程的未来发展随着科学技术的进步,发酵工程在未来将有更广阔的发展前景。
例如,通过基因工程技术,可以改良微生物的代谢途径,增强产物产量和质量。
高二发酵工程的知识点总结
![高二发酵工程的知识点总结](https://img.taocdn.com/s3/m/89cb4f5cb6360b4c2e3f5727a5e9856a561226d3.png)
高二发酵工程的知识点总结发酵工程是一门涉及生物和工程学科的交叉学科,研究生物质在微生物或酶的作用下产生有用产物的过程。
在高二阶段的学习中,掌握发酵工程的基本知识点对于进一步深入学习和理解发酵工艺具有重要意义。
本文将对高二发酵工程的知识点进行总结。
一、发酵工程的基本概念和原理1. 发酵的定义:发酵是生物体在无氧或微氧条件下通过酶的催化作用将有机物转化为有机酸、醇、酮、酯、酶或其他化合物的过程。
2. 发酵的分类:根据所用微生物的种类和发酵过程的条件,发酵可以分为酒精发酵、乳酸发酵、醋酸发酵、酱油发酵等。
3. 发酵的条件:发酵过程中,需要控制温度、pH值、营养物质和氧气供应等条件,以保持微生物的生长和产酶/产物的最佳状态。
4. 发酵过程的步骤:发酵过程包括菌种接种、培养基制备、发酵液发酵、产物分离和纯化等步骤。
二、常见的发酵工艺1. 酒精发酵:酒精发酵是将糖类物质经过酵母菌的作用转化为乙醇和二氧化碳的过程。
常见的应用包括酿酒、酿造啤酒等。
2. 乳酸发酵:乳酸发酵是将葡萄糖等物质通过乳酸菌转化为乳酸的过程。
常见的应用包括乳制品生产、食品酸化等。
3. 醋酸发酵:醋酸发酵是将酒精通过醋酸菌氧化转化为醋酸的过程。
常见的应用包括醋的生产和调味品的发酵等。
4. 酱油发酵:酱油发酵是将大豆和小麦等原料经过微生物的作用转化为酱油的过程。
常见的应用包括调味品的生产和食品加工等。
三、发酵工程的关键技术1. 良种选育:选择高产高效的微生物菌株,进行培养和改良,以提高发酵产物的质量和产量。
2. 发酵培养基的设计:根据微生物的生长特性和发酵需要,合理设计培养基的组成和比例,为微生物的生长提供适宜的营养环境。
3. 发酵过程的控制:通过控制温度、pH值、氧气供应等参数,调节微生物的生长和代谢,提高产物生成的效率。
4. 发酵产物的提取和纯化:通过物理和化学方法,将发酵产物从发酵液中分离和纯化,以获得高纯度的产品。
四、发酵工程的应用领域1. 食品工业:发酵工程在食品工业中广泛应用,包括酿酒、酿造啤酒、乳制品生产、酱油生产等。
发酵类知识点总结大全
![发酵类知识点总结大全](https://img.taocdn.com/s3/m/f6a2dc56a9114431b90d6c85ec3a87c240288aaa.png)
发酵类知识点总结大全一、发酵的基本概念1.1 发酵的定义发酵是一种利用微生物、酵母或酶来进行有机物质的分解或转化过程。
在发酵过程中,微生物或酶通过一系列的代谢反应,将有机物质分解成更简单的物质,或者将一个化合物转化成另一个化合物。
1.2 发酵的发现发酵技术早在古代就已经存在。
古代人类发现了面粉与水混合发酵后可以制成面包,葡萄汁经过发酵可以制成葡萄酒,豆类经过发酵可以制成豆腐等。
这些古代的发酵技术奠定了现代发酵工业的基础。
1.3 发酵的应用发酵技术在食品加工、饮料制作、药物生产以及工业生产中都有着广泛的应用。
通过发酵技术,可以制作出各种美味的食品和饮料,生产出各种有益的药物,还可以制造出各种化学品和生物制品。
二、发酵过程中微生物的作用2.1 发酵过程中的微生物发酵过程中,微生物是发酵的关键因素之一。
常见的发酵微生物包括酵母菌、细菌和霉菌等。
这些微生物通过各种代谢反应,将有机物质分解成更简单的物质,或者将一个化合物转化成另一个化合物。
2.2 酵母菌的作用酵母菌是发酵过程中最常见的微生物。
它可以利用糖类物质进行发酵,产生二氧化碳和酒精。
酵母菌在酿酒、酿造面包等食品加工过程中起着重要作用。
2.3 乳酸菌的作用乳酸菌是一类常见的乳酸发酵菌,它可以将糖类物质分解成乳酸和一氧化碳。
乳酸发酵是很多发酵食品加工过程中常见的一种发酵方式,比如酸奶的制作就是利用了乳酸菌的乳酸发酵能力。
2.4 解盐菌的作用解盐菌是一类能够在高盐环境中生存的微生物,它们通常被用来进行盐渍食品的发酵,比如咸菜、酱油等。
三、发酵过程中酶的作用3.1 酶的作用在发酵过程中,酶起着至关重要的作用。
酶是一类特殊的蛋白质分子,它可以加速化学反应的进行,而不参与反应本身。
通过酶的作用,可以使食品中的糖类、蛋白质和脂肪等分子得到分解,或者让一种化合物转化为另一种化合物。
3.2 淀粉酶的作用淀粉酶是一类能够将淀粉分解为较短链糖的酶。
在面包、饼干等食品的制作过程中,淀粉酶可以将面粉中的淀粉分解成较易发酵的麦芽糖,从而促进发酵过程的进行。
发酵工艺知识点归纳总结
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发酵工艺知识点归纳总结一、发酵工艺概述发酵是一种利用微生物或其代谢产物从生物基质中提取或合成有用产品的生物技术。
发酵工艺是利用微生物、酶和生物催化剂将有机物质(如酸、盐等)以及无机物质(如矿物盐、氮细菌固氮等)转化成为新的化合物、能源和材料。
通常发酵工艺包括发酵条件的选择、微生物的培养及发酵过程的控制等方面。
二、发酵工艺的优点1. 高效:发酵工艺可以利用微生物的代谢活性,将原料转化成有用的产物,效率较高。
2. 环保:发酵工艺采用自然微生物或食品级酵母,产物具有较高的生物降解性。
3. 资源可再生:发酵工艺可以利用可再生资源(如纤维素、淀粉等)进行生产,有助于减少对自然资源的依赖。
三、发酵工艺的应用领域1. 食品工业:酱油、酸奶、面包等2. 医药工业:抗生素、酵素、活性物质等3. 生物燃料工业:乙醇、丁醇等4. 环保领域:生物降解剂、生物除臭剂等四、发酵工艺的关键技术及知识点1. 微生物的培养与筛选a. 常用的微生物包括酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等,需要根据产品的要求进行选择和培养。
b. 筛选高效的代谢株、构建高产菌株等是微生物工程领域的重要研究方向。
2. 发酵过程的控制a. 发酵罐的选择:不同产品对发酵罐的要求不同,需要根据工艺要求进行选择。
b. pH和温度的控制:不同微生物对环境条件的要求不同,需要进行相应的调控。
c. 发酵时间的控制:不同产品对发酵时间的要求不同,需要根据实际情况进行调整。
3. 发酵产物的提取与纯化a. 利用生物反应器进行发酵,得到发酵产物后需要进行提取和纯化工艺。
b. 常用的技术包括离心、超滤、结晶等,需要根据产物的特性进行选择。
4. 发酵剂及添加剂a. 发酵液中添加适量的碳源、氮源、矿物盐等,以及酵母提取物、酶类等辅助添加剂,为微生物生长和产物合成提供必要的条件。
五、发酵工艺的发展趋势1. 高效、低成本:随着设备、工艺技术的不断发展,发酵工艺生产成本将更低,效率更高。
2. 生物工程:利用现代生物工程技术对微生物进行改良,构建高效、高产菌株,以提高产物产量和纯度。
发酵工程技术制药
![发酵工程技术制药](https://img.taocdn.com/s3/m/c9b1dffa0740be1e640e9aac.png)
提高热利用率。是目前很多制药厂经常采 用的方法。
(4)连续灭菌法的不足
• (1)投资较大,
• (2)需要同时设置加热、冷却装置。
4:空气加热灭菌法
• 利用空气压缩时产生的高温,使得微生物体内的蛋白质变 性,而达到杀菌目的,这种方法称为空气加热灭菌法。
6:营养物质瞬时高温杀菌法
• 一般来说,当温度升高时,微生物死亡速率的 增加>>营养物质遭到破坏的速率。
• 因此,对于瞬时的高温,细菌常常被杀死,而 营养物质则破坏得不多。
• 根据这一原理,可以采用营养物质瞬时高温杀 菌法进行杀菌操作。
三、分离纯化技术
• 微生物的发酵产物是一种混合物,里面除了含有主要产 物以外,还含有未能转化的基质和底物、残余的原料、 大量的水、微生物细胞、各种杂质。因此,必须对发酵 产物进行分离和纯化。
•原始材料---α-氨基已 二酸、半胱氨酸、缬 氨酸。
•发酵方法----加前体 物质的深层发酵法。
•青霉素发现者弗莱明
•程序
沙土管菌种 ↓
转移到固体琼脂斜面培养基上,24℃培养5-6天,获得芽孢
↓
芽孢悬浮于无菌水中,进行摇瓶培养
↓
进入移种瓶培养
↓
↓ 进种子罐,接种量为5%-10%
↓ 进繁殖罐,28℃培养48-96小时
发酵工程制药
第一节:微生物细胞工程(发酵工程制药) 生产原理
第二节:利用微生物进行药物的生产实例
一、发酵生产过程
• 生产用菌种-------• 原始材料-------• 培养基-----• 程序------• 生产细则-------
• 以青霉素为例讲解
发酵制药知识点总结图
![发酵制药知识点总结图](https://img.taocdn.com/s3/m/d68cf7ca03d276a20029bd64783e0912a3167c5b.png)
发酵制药知识点总结图引言发酵制药是利用微生物、细胞和其相关产物制备药物的过程,它已经成为了当代制药工业的重要部分。
通过发酵制药技术,可以生产各种药物,包括抗生素、蛋白质药物、疫苗和酶制剂等。
本文将就发酵制药的相关知识点进行总结,包括发酵过程、微生物选材、发酵工艺、发酵设备、发酵产物提取与纯化等内容。
一、发酵过程1.1 发酵概念发酵是一种利用微生物或其相关产物在适当条件下产生化学变化的生物技术过程。
在制药工业中,利用发酵过程生产药物主要分为微生物发酵和细胞培养两种方式。
1.2 发酵原理微生物在发酵中生长繁殖,产生代谢产物。
发酵原理主要涉及微生物的种类、发酵基质、发酵条件等因素。
其中,发酵基质的选择和优化是发酵制药的重要内容,影响发酵产物的产量和品质。
1.3 发酵类型按照微生物的分类,发酵可以分为真菌发酵、细菌发酵、酵母发酵等。
不同种类的微生物在发酵过程中有不同的特点和适用范围。
1.4 发酵控制发酵过程中温度、pH值、氧气供给、培养基营养成分等参数的控制对于产物的质量和产量有着重要的影响。
良好的发酵控制能够保证发酵过程的稳定性和高效性。
二、微生物选材2.1 微生物类型在制药工业中,常用的微生物包括大肠杆菌、酵母菌、放线菌、真菌等。
不同类型的微生物在发酵制药中有不同的应用领域和特点。
2.2 微生物筛选为了获得具有高产量和高产物纯度的菌株,需要进行微生物的筛选和改良。
通常通过自然选择或者基因工程技术来实现。
2.3 微生物培养基微生物在发酵过程中需要适合的培养基来提供养分。
培养基的优化对于发酵产物的产量和质量至关重要。
三、发酵工艺3.1 发酵菌种培养在发酵开始之前,需要进行菌种的培养。
培养条件的优化能够提高菌种的产量和活性。
3.2 发酵条件控制发酵的温度、pH值、氧气供给等条件的控制对于发酵过程的稳定性和产物的质量有重要的影响。
3.3 发酵产物分析对于发酵产物的分析是发酵工艺中的重要环节,可以通过物理化学方法进行产物纯度、活性等方面的评估。
2010版--原料药GMP实施指南发酵部分介绍
![2010版--原料药GMP实施指南发酵部分介绍](https://img.taocdn.com/s3/m/3f194e6ce518964bce847c19.png)
18. 采用发酵工艺生产原料药的特殊要求本章将探讨以下问题:采用发酵工艺生产原料药对细胞库有哪些特别的要求?采用发酵工艺生产原料药对菌种培养与发酵有哪些特别的要求?采用发酵工艺生产原料药对收集、分离与纯化有哪些特别的要求?采用发酵工艺生产原料药对病毒去除和灭活有哪些特别的要求?本指南适用利用自然界存在的微生物或用传统方法(如辐照或化学诱变)或使用基因改造技术的微生物发酵生产的原料药,通常是指小分子的产品如抗生素,氨基酸、维生素和糖类;而“生物技术”即指用重组 DNA、杂交瘤或其它技术产生或修饰的细胞或组织来生产蛋白质和多肽这类大分子量的物质,虽然发酵原理与传统发酵时一样的,但是它们的控制程度不同,总的来说,用于生产大分子的生物技术工艺的控制要严于经典的发酵工艺,所以生产大分子的生物技术工艺不在本指南范围,本指南仅涵盖了从细胞库取得用于生产的细胞开始的细胞培养/发酵、收集分离纯化得到最小分子终产品的全过程。
传统发酵产品的一般生产流程为:保存管→种子培养(孢子或菌丝形式)→种子罐种子培养→主发酵罐发酵→固液分离→目的产物提取纯化由于其所用的原料(培养基、缓冲液组分)可能为微生物污染创造条件,应在生产过程中根据物料来源、制备方法和原料药或中间体的预期用途,可能有必要在制造和工艺监测的适当阶段控制微生物、病毒污染和/或内毒素,特别注意防止微生物污染。
在工艺控制可重点考虑以下内容:●主菌株库和工作菌种的建立和维护;●接种和扩增培养;●发酵过程中关键操作参数的控制;包括质量、杂质指纹的控制●菌体生长、生产能力的监控;●收集和纯化工艺过程 —— 此工艺去除菌体、菌体碎片、培养基组份,需保护中间产品和原料药不受污染(特别是微生物学特征),避免质量下降;●在适当的生产阶段进行生物负荷监控,必要时进行细菌内毒素监控。
●必要时,可以考虑验证培养基、宿主微生物蛋白、其它与工艺及产品有关的杂质和污染物的去除效果18.1 细胞库的维护和记录的保存【法规要求】《药品生产质量管理规范》2010修订版:346第五十条菌种的维护和记录的保存1. 只有经授权的人员方能进入菌种存放的场所;2. 菌种的储存条件应能保持菌种活力并防止污染;3. 菌种的使用和储存条件应有记录;4. 应对菌种定期监控,以确定其适用性;5. 必要时应进行菌种鉴别。
克拉维酸钾 发酵原料
![克拉维酸钾 发酵原料](https://img.taocdn.com/s3/m/10d7323e1611cc7931b765ce0508763230127459.png)
克拉维酸钾发酵原料1.引言1.1 概述克拉维酸钾是一种重要的发酵原料,广泛应用于医药、化工等领域。
它是由克拉维细菌通过发酵过程产生的一种有机酸钾盐。
克拉维酸钾具有很高的生物活性和广谱抗菌作用,因此在医药领域被广泛用作药物原料,特别是合成降低抗生素副作用的新药。
同时,克拉维酸钾还可以用于制备化肥和生物能源等方面。
在本文中,将首先介绍克拉维酸钾的定义和特点,包括其化学性质和生物学活性等方面。
随后,将重点探讨克拉维细菌的发酵过程,包括发酵条件、培养基配方、菌种选取等相关内容。
发酵过程是克拉维酸钾生产的关键环节,了解发酵过程可以帮助我们更好地掌握克拉维酸钾的生产技术和质量控制。
最后,本文将总结克拉维酸钾的应用前景和发酵原料选择的重要性。
克拉维酸钾作为一种重要的发酵原料,在医药和化工领域具有广阔的市场前景。
同时,选择合适的发酵原料对于克拉维酸钾的生产过程和品质都起着至关重要的作用。
因此,本文将分析发酵原料选择的重要性,并提出相关建议。
通过对克拉维酸钾发酵原料的深入研究,我们可以更好地理解其生产过程和应用前景,为相关领域的科学研究和工程实践提供指导。
本文旨在为读者提供关于克拉维酸钾发酵原料的全面了解,希望能对相关领域的学者和工程师有所启发。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:文章结构部分旨在介绍本文的整体组织和框架,以让读者对接下来的内容有一个清晰的预期。
本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将提供概述、文章结构和目的三个方面的信息。
首先,我们将对克拉维酸钾这一发酵原料进行概述,包括其定义和特点。
接下来,我们将介绍克拉维细菌的发酵过程,详细讨论其在生产中的应用和影响因素。
最后,我们将得出结论,探讨克拉维酸钾的应用前景以及发酵原料选择的重要性。
正文部分将详细介绍克拉维酸钾的定义和特点,包括其化学性质、结构特征和应用领域。
然后,我们将重点关注克拉维细菌的发酵过程,从菌株选取、培养条件优化到发酵工艺控制等方面进行深入探讨。
高二生物发酵知识点
![高二生物发酵知识点](https://img.taocdn.com/s3/m/1008dc5654270722192e453610661ed9ad51551f.png)
高二生物发酵知识点发酵是一种由微生物在无氧或低氧条件下进行的生物化学反应,它广泛应用于食品加工、酿造业、生物制药和能源生产等领域。
在高二生物课程中,发酵是重要的知识点之一。
本文将介绍高二生物发酵知识的相关内容。
一、基本概念1. 发酵定义:发酵是指在无氧或低氧的条件下,微生物分解有机物质而产生能量和产物的过程。
2. 发酵的特点:发酵是一种无氧的过程,微生物是发酵的关键因素,发酵过程中产生能量和产物。
二、发酵的类型1. 酒精发酵:由酵母菌通过将糖分解成酒精和二氧化碳来产生能量。
酒精发酵广泛应用于酿造啤酒、葡萄酒等的食品加工行业。
2. 乳酸发酵:由乳酸菌将糖类分解成乳酸,产生能量。
乳酸发酵被广泛应用于乳制品、酸奶等的生产过程中。
3. 产酸菌发酵:由产酸菌将有机物质分解为有机酸,产生能量。
产酸菌发酵常见于酸奶制作过程中。
4. 蔗糖和麦芽糖的发酵:蔗糖和麦芽糖是常见的发酵底物,通过酵母菌的作用可以分解为酒精和二氧化碳。
三、发酵的影响因素1. 微生物种类:不同微生物对不同底物的发酵能力有所不同。
2. 发酵底物:发酵的底物可以是糖类、蛋白质、脂肪等有机物质。
3. 温度:温度对于微生物的生长和发酵过程有重要影响,一般情况下,适宜的温度范围可以提高发酵速度。
4. pH值:不同微生物对pH值的要求不同,发酵过程中适宜的pH范围可以促进微生物的生长与发酵。
5. 氧气浓度:发酵通常是在无氧或低氧条件下进行,较高的氧气浓度会抑制微生物的发酵能力。
四、发酵的应用1. 食品加工:发酵在食品加工过程中扮演着重要的角色,例如酿造啤酒、葡萄酒、酱油等。
2. 酶制剂产业:通过发酵培养得到的酶制剂广泛应用于食品添加剂、洗涤剂、医药生产等领域。
3. 生物制药:利用发酵技术生产抗生素、激素等药物具有高效、低成本的优势。
4. 能源生产:生物质能发酵产生生物燃料如乙醇,对于可再生能源的开发具有重要意义。
五、发酵实验及操作技巧1. 发酵实验:可以通过制作酸奶、生姜啤酒等小规模发酵实验来了解发酵的过程和影响因素。
原料发酵技术
![原料发酵技术](https://img.taocdn.com/s3/m/6a8bbc05590216fc700abb68a98271fe910eaf1b.png)
原料发酵技术原料发酵技术是一种利用微生物对原料进行发酵的工艺技术。
它广泛应用于食品、饮料、制药和化妆品等行业,不仅可以改善产品的口感和质量,还可以增加产品的营养价值和功能性。
在原料发酵技术中,选择合适的原料是非常重要的。
常见的原料包括谷物、豆类、蔬菜、水果等。
这些原料中含有丰富的碳水化合物、蛋白质和维生素等营养物质,是微生物生长和发酵的理想底物。
发酵过程中最常用的微生物是乳酸菌和酵母菌。
乳酸菌主要用于乳酸发酵,可以将原料中的糖转化为乳酸,从而改善产品的口感和保持产品的新鲜度。
而酵母菌主要用于酒精发酵,可以将原料中的糖转化为酒精和二氧化碳,从而产生酒精饮料。
在原料发酵技术中,控制发酵条件是非常重要的。
发酵温度、pH值、氧气供应和搅拌等因素都会影响微生物的生长和代谢过程。
例如,乳酸菌一般适宜在30-40摄氏度下发酵,而酵母菌则适宜在20-30摄氏度下发酵。
此外,控制发酵时间也是非常关键的,不同的产品需要不同的发酵时间来达到最佳效果。
原料发酵技术的应用非常广泛。
在食品行业中,它被用于制作酸奶、酸菜、豆腐等产品。
在饮料行业中,它被用于制作啤酒、葡萄酒、酸奶饮料等。
在制药和化妆品行业中,它被用于制作抗生素、维生素、酶制剂等。
通过原料发酵技术,这些产品不仅具有了特殊的风味和口感,还具有了保健和医疗的功能。
虽然原料发酵技术有很多优点,但也存在一些问题需要解决。
首先,发酵过程中可能产生一些副产物和有害物质,需要通过适当的处理和提取方法进行去除。
其次,发酵过程中的微生物可能受到外界环境的影响而失活或变异,需要进行微生物的筛选和改良。
此外,原料发酵技术的操作和控制要求较高,需要专业的人员进行操作和监控。
总的来说,原料发酵技术是一种非常重要的工艺技术,可以改善产品的口感和质量,增加产品的营养价值和功能性。
随着科学技术的不断进步,原料发酵技术将会得到更广泛的应用,并在未来的发展中发挥更重要的作用。
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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。
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。