微生物制药工艺学重点2013

《微生物制药工艺学》学习重点

1.现代微生物药物的定义——指由微生物在其生命活动过程中产

生的、具有生理活性（抗微生物感染、抗肿瘤、特异性酶抑制剂、免疫调

节等作用）的次级代谢产物及其衍生物。

2.抗菌谱的定义——抗生素对各种微生物的抗菌活性

3.半合成抗生素——将天然代谢产物再用化学、生物或生化方法进行

分子结构改造，制成的各种衍生物。

4.青霉素、头孢菌素的母核是什么？

头孢菌素母核——7-氨基头孢烷酸(7-ACA)

青霉素的基本母核为6-氨基青霉烷酸(6-APA)

5.简述微生物制药的一般过程。

答：微生物制药工艺过程一般包括菌体生产及代谢产物或转化产物的发酵生产。

其主要内容包括生产菌种的选育培养及扩大，培养基的制备，设备与培养基的灭菌，无菌空气的制备，发酵工艺控制，产物的分离、提取与精制，成品的检验与包装等。

6.微生物制药的特点

答：①以微生物作为目标反应的实现者，反应过程中既涉及特异的化学反应的实现又涉及生命个体的生长发育及代谢，生物反应机理非常复杂，较难控制，反应液中杂质也多，不容易提取、分离。

②反应通常在常温常压下进行，条件温和，能耗小，设备较简单。

③原材料来源丰富，价格低廉，过程中废物的危害性较小，但原料成分往往难以控制，给产品质量带来一定影响。

④由于活的生命体参加反应，受微生物代谢特征的限制(不能耐高渗透压，高浓度底物或产物易导致酶活下降)，反应液中底物浓度不应过高，产物浓度不应过高，导致生产能力下降，设备体积庞大。

⑤微生物参与制药反应，能够高度选择地进行复杂化合物在特定部位进行氧化、还原、脱氢、脱氨及官能团引入或去除等反应，易产生复杂的高分子化合物。

⑥微生物发酵过程是微生物菌体非正常的、不经济代谢过程，生产过程中应为其代谢活动提供良好的环境。因此，需防止杂菌污染，要进行严格冲洗、灭菌，空气需要过滤等。

⑦微生物药物生产周期长，生产稳定性差，技术复杂，不确定因素多，废物排放及治理要求高，难度大。

⑧药品的质量标准不同，生产环境亦不同，对要求无菌的药品，其最后一道工序必须在洁净车间内完成，所有接触该药物的设备、容器必须灭菌，而操作者亦需进行检验及工作前的无菌处理等。

⑨现代微生物制药的最大特点是高技术含量、智力密集、全封闭自动化、全过程质量控制、大规模反应器生产和新型分离技术综合利用等。

7.什么是次级代谢与次级代谢产物？

答：次级代谢：微生物在一定的生长时期(一般是稳定生长期），以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动没有明确功能的物质的过程次级代谢产物: 微生物在细胞分化过程中产生的，往往不是细胞生长所必需的代谢产物，对细胞生长并不具有明显的作用，而且通常由一簇结构相似的化合物组成。

8.在微生物发酵制药工艺中，如何确定最适发酵条件？

（根据微生物制药的特点进行论述）。

9.青霉素发酵生产的工艺流程及发酵过程控制要点，青霉

素产生菌是什么？其生长发育各阶段的主要特征是什

么？

答：1）青霉素的生产工艺流程：冻干孢子-琼脂斜面-米孢子-种子培养—发酵（过程中要注入灭菌空气，补料，消泡剂）—过滤—（菌丝体）—青霉素回收

2)发酵过程控制要点:影响青霉素发酵产率的因素包括环境变量和生理变

量两个方面。前者如温度、pH值、基质浓度、溶氧饱和度等；后者包括菌丝浓度、菌丝生长速度、菌丝形态等等。这些变量都必须严格控制在所要求的范围内，不适当的偏差，都将降低发酵产率。

3)产黄青霉菌(P. chrysogenum)

4)产黄青霉在液体深层培养中菌丝可发育为两种形态，即球状菌和丝状菌。在整个发酵培养过程中，产黄青霉的生长发育可分为6个阶段：

① I期:分生孢子发芽，形成小芽管，原生质未分化；

②Ⅱ期：菌丝繁殖，原生质嗜碱性很强，有类脂肪小颗粒；

③Ⅲ期：原生质嗜碱性仍很强，形成脂肪粒，积累贮藏物；

④Ⅳ期: 原生质嗜碱性很弱，脂肪粒减少，形成中、小空泡；

⑤ V期: 脂肪粒消失，形成大空泡；

⑥Ⅵ期:细胞内看不到颗粒，并有个别自溶细胞出现。

上述六个生长期中I-Ⅳ期是年轻的菌丝，一般不合成青霉素或合成的青霉素较少，适于作发酵罐的种子；Ⅳ-V期合成青霉素的能力最强。

11.链霉素产生菌是什么？写出链霉素发酵、提取和精制的

工艺流程。

一．早期产链霉素的生产菌种是灰色链霉菌。

二．发酵：用三级或四级发酵培养，离子交换法分离精制产品。其过程一般包括斜面孢子培养、摇瓶种子培养、二级或三级种子罐扩大培养、发酵培养及提取精制等。

三．链霉素的提取，目前均采用离子交换法。离子交换法提取过程一般包括：发酵液的过滤(或不过滤)及预处理、吸附和洗脱、精制及干燥等过程。四．精制：1) 高交联度树脂精制 (2) 活性炭脱色和浓缩浓缩液中，加入柠檬酸钠、亚硫酸钠等稳定剂，经无菌过滤，即得水针剂。如欲制成粉针剂，将浓缩液经无菌过滤喷雾干燥后，即可制得成品。

12.为什么在四环素、土霉素的发酵液预处理中采用酸化处

理？

答：四环素能和钙盐、镁盐、蛋白质等形成不溶性络合物。在发酵过程中这些不溶性络合物积聚在菌丝内，而发酵液中四环素浓度不高。发酵结束后，四环素大部分沉积在菌丝中，发酵液中仅有100～300U／mL的浓度。发酵液首先要进行酸化等处理，使菌丝中的单位被释放出来。生产上多采用草酸，因为草酸去钙较完全，析出的草酸钙还能促进蛋白质的凝结，提高滤液质量。但其价格较贵，并促使差向四环素等异构物的产生。因此采用草酸作酸化剂时，须降低温度15℃以下，尽量缩短操作时间，减少差向异构化。

13.简述古龙酸发酵生产中大小菌的关系

小菌为产酸菌，但单独培养传代困难，且产酸能力弱；大菌不产酸，但可促进小菌的生长和产酸，为小菌的伴生菌。二步发酵法是由这两株分属于两个性质差别较大的属的菌株协同完成的。大菌本身虽然并不产酸，对小菌的生长和产