发酵工程技术制药

（1）灭菌方法
• 间歇灭菌的操作过程分为3个过程：
• 加热----保温维持----冷却。
• 这些不同的阶段，均能够起到灭菌的作用。 然而，在灭菌过程中，保温杀菌的作用是 主要的，冷却杀菌的作用最小。
（2）注意事项
• 应当避免过长的加热时间，否则常常会 破坏培养基中的营养物质。
• 系统经过灭菌操作之后，必须达到不留1 个杂菌，否则，只要经过1昼夜的增殖， 1个杂菌就会增加到272个杂菌，最后会导 致整批发酵液的失败。
（四）具体的灭菌技术
• 可分为6种技术：
• 1、间歇灭菌法 • 2、加热灭菌法 • 3、连续灭菌法 • 4、空气加热灭菌法 • 5、空气过滤灭菌法 • 6、营养物质瞬时高温杀菌法
1：间歇灭菌法
• 又称为分批灭菌，是指将培养基放在发 酵罐内，然后连罐加热到规定的灭菌温 度。
• （1）灭菌方法 • （2）注意事项 • （3）间歇灭菌法的优点
第三次萃取器
↓ 真空结晶釜
↓ 瓷过滤器
↓ 结晶洗涤釜
↓ 真空干燥器（结束）
•生产细则
•（1）使用消沫剂，由于发酵过程中产生大量的CO2，会产 生大量泡沫。可采用植物油、豆油、合成消沫剂进行消沫处 理。
•（2）温度控制在24-30℃、PH值控制在6. 8--7.2。
•（3）应该注意控制残糖量、还原糖量、PH值、氨、氮、溶 解氧量。
（3）间歇灭菌法的优点
• 设备造价低廉。 • 便于进行手动操作。
2：加热灭菌法
• 隧道灭菌箱设备
3：连续灭菌法
• （1）定义 • （2）技术分类 • （3）连续灭菌法的优点 • （4）连续灭菌法的不足
（1）定义
• 连续灭菌法是指灭菌的操作的加热、保 温维持、冷却这三个过程，在同一时间 内进行。
• 因此，在连续灭菌系统中，需要分别设 置加热设备、保温维持设备、冷却设备。
（2）技术分类
• 连续灭菌法可以分为2种：
• （1）加热、冷却缓慢交替进行方法。
• （2）迅速升温+闪急冷却方法-----这种方 法称为HTST方法，这对于保证营养物质 极为有利。
（3）连续灭菌法的优点
• （1）可减少培养剂中营养物质的损失、提 高产物收率。
• （2）由于操作条件恒定，可以获得稳定的 灭菌质量。
• （3）容易实现自控操作。 • （4）能够避免系统的反复加热和冷却，可
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。
（1）绝对过滤 （2）深层过滤
•陶瓷过滤机
（1）绝对过滤
• 如超滤膜过滤就属于绝对过滤
• 是指所用滤膜的孔径小于空气中的固体 颗粒。从而把颗粒截留。
（2）深层过滤
• 是凭借滤层内的曲折通道，而将颗粒截留的方法。它不 要求滤膜的孔径小于空气中的固体颗粒。这是目前发酵 工业常用的过滤除菌方法。
• 深层过滤所用的过滤介质-------棉花、活性碳、玻璃纤 维、合成纤维、各种有机或无机的烧结材料（烧结金属、 烧结陶瓷、烧结塑料、蒙乃尔合金粉烧结板）、超细玻 璃纤维、超细玻璃纤维过滤纸，微孔聚合物（聚乙烯醇 PVA过滤板、PVA烧结板等已经在日本的发酵工业中广 泛应用）。
• 不同温度下的空气细菌存活时间：
200℃/15.1s，
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250℃/5.1s，
300℃/2.1s，
350℃/1.05s。
• 干热杀菌的流程通常是：先采用废热，将空气预热到6070℃，然后进入压缩机压缩，并在200℃以上的温度维持一 段时间。以便杀死杂菌，然后再进入发酵罐之中。
5：空气过滤灭菌法
• 是指让空气通过过滤介质，以阻截空气 中所含的微生物，取得无菌空气的目的。 空气过滤分为2种：
• 分离和纯化过程被称作“下游加工过程”，需要经过以 下这几个阶段： （一）固体物质的去除， （二）初步分离， （三）产品提纯， （四）产品的最终分离。
（一）固体物质的去除
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
（1）青霉素（penicillin）
•所用菌种---黄青霉 菌
•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。
（一）灭菌项目
• 1、在投入生产之前，必须对设备、管 道进行彻底清洗、和严格灭菌。
• 2、对通入的培养基、通入的空气进行 先行灭菌。
（二）灭菌方法
1• 、加热法 2、化学法 3、辐射法
4、过滤法
（三）灭菌的矛盾之处
• 对杀灭细菌的同时
• 1、培养基中的营养成份也随之遭到分解 和破坏。
• 2、杀死杂菌的同时也杀死了工程细菌。
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。
•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
↓ 进入发酵罐，开始生产。
鼓式过滤 ↓
第一次萃取器 ↓
纯化柱 ↓
第二次萃取器 ↓
•（4）发酵过程中要注意通气搅拌，所通入的空气必须是无 菌的。
•（5）发酵罐必须保持正压（20-30kPa），以防罐外不洁净 的空气流入。
•（6）目前国际上青霉素发酵的水平已经达到8万多单位/ml， 相当于50g/L。
二、灭菌技术
• 灭菌操作是为了保证杂菌不进入工业发 酵系统。
• （一）灭菌项目 • （二）灭菌方法 • （三）灭菌的矛盾之处 • （四）具体的灭菌技术