生物制药技术课程总结课件

生物制药技术生物工程091班女生组第一章绪论

1、生物制药是指利用生物体或生物过程生产药物的技术。主要阐述生物药物，特别是生物工程相关药物的研制原理，生产工艺及分离技术、制剂和生物药品分析技术的应用科学。2、生物技术药物狭义：即基因工程产品、抗体工程产品、或细胞工程产品，如用大肠杆菌、酵母、或哺乳动物细胞表达的重组蛋白、用杂交瘤技术生产的治疗性抗体。广义：包括从血液、尿液或组织中提取的生物活性物质，用细胞培养方法生产的减毒灭毒疫苗等。3、生物医药行业的特征：高技术、高投入、高风险、长周期、高收益。GLP-药物非临床研究质量管理规范GCP-药物临床试验质量管理规范GMP-药品生产质量管理规范GCPGLPGMP生产工业制药技术开发

剂型开发过程开发注册临床毒理发现临床前化学生物中药制药工艺：从发现-药物上市4、研究对象与内容（1）综合应用化学系列、生物系列、机械设备与工程单元操作等课程的专门知识深化理解并掌握工艺原理，去分析和解决研发和生产过程的实际问题。从工业生产角度，改造、设计和开发药物的生产工艺，制定相应的操作规程。（2）实验室（小试）工艺中试放大工艺在车间生产若干批号后，制定生产工艺规程主要内容5、新药研究中的两个重要原理

前药原理和生物电子等排体原理。前药是指对现有药物的显效基因进封闭，得到的在体外无活性的衍生物，在体内经酶或非酶作用得到原药，从而产生生物活性，则称这种结构修饰后的化合物为原药的前药。利用这一原理进行新药设计的方法称为前药原理。生物电子等排体原理狭义：是指具有相同原子数及电子总数，而且电子排布状态也相同的不同分子或原子团。广义：是指具有相同数目的外层电子（价电子）的不同分子。第二章生物药物概论

一、生物药物的来源1.生物药物的定义生物药物是指运用生物学、医学、生物化学等研究成果,从生物体、生物组织、细胞、体液等,综合利用物理学、化学、生物化学、生物技术、药学等学科的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊断的制品。2.生物药物的原料来源天然生物材料：动物、植物、微生物等。人工生物材料：免疫法制备的动物原料、基因工程技术制备的微生物或其它细胞原料。二、生物药物的特性1.药理学特性⑴治疗的针对性强，治疗的生理生化机制合理，疗效可靠。细胞色素C：治疗缺氧性疾病⑵药理活性高。ATP直接供能，效果确切、显著⑶毒副作用小，营养价值高。生物药物主要有:蛋白质、核酸、糖类、脂类⑷生理副作用常有发生免疫反应、过敏反应2.在生产的制备中特殊性(1)提取纯化工艺复杂(2)稳定性差(3)易变质腐败(4)注射用药要求3.检验上的特殊性需理化检验指标生物活性指标2、核酸类药物的分离纯化方法主要有：提取法和发酵法⑴提取法生产DNA和RNA主要技术是先提取核酸与蛋白质复合物,再解离核酸与蛋白质,然后分离RNA与DNA。⑵发酵法主要用于生产单核苷酸。3、糖类的分离纯化方法因各种糖类的性质和原料来源不同没有统一的提取纯化工艺。4、脂类药物的分离纯化方法⑴提取方法：脂类自然状态下是以结合形式存在的。非极性脂是与其它脂质分子或蛋白质分子的疏水区相结合。提取脂质药物就是要破坏这种结合键，将脂质溶解出来。溶剂：醇、氯仿等。（2）纯化方法：沉淀法、吸附层析法、离子交换层析法。人源性药物的特点及研究意义1、特点：⑴安全性好⑵效价高疗效可靠⑶稳定性好2、研究意义：⑴资源有限性：受法律和伦理的制约,仅血液、尿液、胎盘可用作原料。⑵研究的重要意义：对医学和药学有重大意义。3.1基因工程制药微生物表达系统3.1.1大肠杆菌表达系统1、大肠杆菌（Eschericliacoli）形态特征:细胞：G－，单细胞，杆状。鞭毛，无芽孢，一般无荚膜。裂殖。菌落:白色至黄白色，光滑，直径2－3mm。2、生化与遗传特性：能在仅有碳水化合物和氮、磷及微量元素的无机盐的极限培养基上生长，发酵糖，产气产酸。3、质粒载体质粒连接表达必须的三个关键位点：复制起始点，选择标记，多克隆位点。质粒类型：严紧型质粒：在每个宿主细胞只能复制少数几个拷贝的质粒；松弛型质粒：在每个细胞中能复制几十至几百个拷贝数的质粒克隆质粒：用于克隆和扩增外源基因。测序质粒：用于基因测序；整合质粒：用于外源基因与宿主染色体整合；穿梭质粒：能在两种宿主细胞存在；表达质粒：能表达基因产物4、产物表达形式

不溶性蛋白质：细胞质内形成包涵体；可溶性蛋白质：存在于细胞质；周质表达：外源蛋白被运输分泌到周质，可溶性。有利于分离和减少蛋白酶降解，避免N端附加蛋氨酸；胞外分泌表达：胞内可溶性蛋白质分泌到胞外的培养液中。大肠杆菌大部分产物以不溶性蛋白质存在，在细胞质内形成包涵体包涵体：一种蛋白质不溶性聚集体，包括目标蛋白、菌体蛋白等。目标蛋白一级结构是正确的，但立体结构是错误的，所以没有生物活性。包涵体的形成：大肠杆菌中目标产物的表达水平过高，超过正常代谢水平，过多表达产物聚集在细胞内，形成不溶性的包涵体基因工程包涵体的纯化方法：收集菌体细胞—细胞破碎—包涵体的洗涤—目标蛋白的变性溶解—目标蛋白的复性3.1.2酵母表达系统1、形态特征2、生长与遗传特征孢子萌发产生单倍体细胞，两个性别不同的单倍体细胞结合形成二倍体接合子或营养细胞，进行芽殖。能发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、半乳糖等。生长繁殖迅速，倍增期约2小时。酿酒酵母有17条染色体细胞：单细胞真核生物，球形、椭圆形、卵形。繁殖：芽殖、裂殖。在特定条件下才产生子囊孢子。菌落：乳白色，有光泽，边沿整齐。3.2.1工程菌构建流程目标基因PCR定位克隆PCR(Polymerasechainreaction,PCR)：聚合酶链式反应：由DNA聚合酶催化下，对特定的DNA序列进行的复制反应。本质：生物体的DNA复制原理在体外合成基因。转化：某一基因型细胞从周围介质中吸收另一基因型细胞的DNA，使其基因型和表型发生相应变化的现象转染：除去蛋白质外壳的病毒核酸感染细胞或原生质体的过程.

工程菌发酵的影响因素1）温度大肠杆菌和酿酒酵母生长最低温度为10℃大肠杆菌生长最适温度为37℃，最高温度为45℃。酿酒酵母生长最适温度为30℃，最高温度为40℃。生长与生产温度不一致。较高温度表达包涵体，较低温度下有利于表达可溶性蛋白质。对于热敏感的蛋白质，生产期可采用先高温，然后低温，变温表达，避免蛋白质降解。2）pH值细菌喜欢偏碱性：大肠杆菌适宜pH为6.5～7.5，真菌喜欢微酸性：酵母适宜pH为5.0～6.0。影响产物稳定性，最适生长和最适生产pH不同。干扰素是在酸性条件下稳定，而在碱性条件下容易降解。酸性环境有利于发挥菌株生产能力。乙酸的产生使菌体生长速率下降，也抑制基因表达。干扰素的种类概念：（interferon，IFN）机体受到病毒感染时，免疫细胞产生的一组结构类似、功能接近的细胞因子功能：干扰病毒在细胞内的繁殖干扰素在酸性条件下稳定，而在碱性条件下容易降解天然干扰素分类：I干扰素：IFNα、IFNβ、IFNτ、IFNε、IFNωII干扰素：IFNγ5、杂交瘤技术原理聚乙二醇（PEG）：细胞融合剂，使免疫的小鼠脾细

胞与小鼠骨髓瘤细胞融合

HAT培养基的选择培养：反复的免疫学检测筛选克隆化增殖的杂交瘤

细胞系

单克隆抗体生成：接种杂交瘤

细胞于小鼠腹腔，腹水中即可得到高效价的单克隆抗体。6、小鼠骨髓瘤细胞不产生Ig的重链和轻链HGPRT-(次黄嘌呤磷酸核糖转化酶);TK-(胸腺嘧啶核苷激酶)与提供淋巴细胞的动物品系相同7、免疫的方法

采用体内免疫法和体外免疫法。体内免疫法：适用于免疫原性强、抗原量较多时应用，一般用8～12周龄雌性鼠。颗粒性抗原（如细菌细胞抗原）的免疫性强，可不加佐剂,直接注入腹腔10个细胞进行初次免疫，间隔1～3周，再追加免疫1～2次。体外免疫法：适用于抗原量少，免疫性弱。8、细胞融合后可产生多种融合

脾—脾、脾—瘤、瘤—瘤融合细胞。9、HAT选择培养基：H（Hypoxanthine）:次黄嘌呤A（Aminopterin）：氨基喋呤；叶酸拮抗物，阻断DNA合成主要途径T(Thymidine)：胸腺嘧啶核苷；“核苷酸前体”，供细胞通过替代途径合成DNA

第五章动物细胞培养制药工艺1、蛋白质合成场所：粗糙内质网上的核糖体

糖基化场所：内质网合成各种糖类，粗糙内质网腔内和高尔基体，加工修饰。2、制药动物细胞的种类分四类:原代细胞系,二倍体细胞系,异倍体细胞系,融合的或重组的工程细胞系。3、细胞系的分类：来源：原代细胞，传代细胞。寿命：有限细胞系，无限细胞系。染色体数目：二倍体细胞系，异倍体细胞系。获得方式：工程细胞系，癌变细胞系。生长特性：贴壁依赖型，非贴壁依赖型细胞系，兼性细胞系。4、原代细胞概念：从动物体内直接分离得到的细胞。特点：生长分裂不旺盛，与体内细胞相似应用：药物检测实验，药理研究。生产药品：鸡胚细胞，兔或鼠肾细胞、淋巴细胞。5、传代细胞概念：原代细胞转接后培养的细胞。特点：细胞分裂增殖旺盛，二倍体核型。二倍体细胞系：原代细胞经过传代、筛选、克隆、纯化后，获得具一定特征的细胞系。6、有限细胞系概念:生长和寿命有限的细胞系。二倍体细胞系特点：多次传代培养，失去增殖能力，老化死亡。寿命：取决于细胞来源的物种和年龄、器官。7、无限细胞系概念：生长和寿命不受限制的细胞系，能连续传代培养。特点：细胞无限分裂,不具有接触抑制现象，不出现异常染色体。

机体细胞的pH范围为范围为6～8，而且在血液和液中，变化范围很小。11、动物细胞的生产特征生理盐水：调节渗透压的盐溶液，0.9%NaCl等渗能力培养用水质：电阻率大于或等于14Ω动物细胞培养用L型氨基酸12、生长基质：把改变生长表面特性，促进细胞贴附的物质。13、接触抑制：细胞在生长基质上分裂增殖，逐渐汇集成片，当每个细胞与其周围的细胞互相接触时，细胞就停止增殖。第六章植物细胞制药1、植物组织和细胞培养植物组织和细胞培养是指在无菌和人工控制的营养（培养基）及环境条件（光照、温度）下，研究植物的细胞、组织和器官及控制其生长发育的技术。植物无菌培养包括：植物培养、愈伤组织培养、悬浮培养、器官培养、胚胎培养2、植物材料的准备用于植物组织培养的外植体必须无菌，如果含有其他微生物，在培养基中，其他微生物会大量迅速繁殖从而影响植物组织的培养。常用表面灭菌方法。选用灭菌后易于除去或容易分解的试剂。根据所处理材料对灭菌试剂的敏感性选择适当的处理时间。常用灭菌试剂有次氯酸钙、次氯酸钠和氯化汞。

次氯酸钙为工业漂白粉过滤后的饱和溶液，适用于草本植物和柔软组织的灭菌处理，时间为5-30分。

氯化汞灭菌效果好，但不易除去，时间不易过长，以免杀死植物细胞，当其用于休眠种子的灭菌剂最为理想，适用浓度为0.1%，2-10分，种子皮较厚时可延长至20分以上。实验室有毒的氯化汞如何处理？由于各种价态汞的毒性都很强，在对含汞废液处理时，不能将含汞废液经简单化学处理后直接排入下水道．只能采取将离子态汞还原为单质汞后纯化再用的方法。废液中汞的最高容许排放浓度为0.05mg/L(以Hg计）常用的处理方法有：1.硫化物共沉淀法：含汞盐的废液先调至pH8～10，加入过量硫化钠，使其生成硫化汞沉淀，再加入共沉淀剂硫酸亚铁，生成的硫化铁将水中的悬浮物硫化汞微粒吸附而共沉淀，排出清液，残渣用焙烧法回收汞、或再制成汞盐2.还原法：用铜屑、铁屑、锌粒、硼氢化钠等作还原剂，可以直接回收金属汞。二、植物细胞培养培养基及其组成

1、无机盐：有大量元素和微量元素，30毫克每升为界限。

大量包括：氮、硫、磷、钾、镁、钙、氯、钠。

微量包括：铁、锰、碘、钼、铜、锌。

2、植物生长调节剂：植物激素是植物代谢过程中形成的生长调节物质，在极低浓度（小于1微摩尔）时即能调节植物的生育过程，并能从合成部位转运到作用部位而发挥作用。

常见的植物激素有生长素、分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯。

植物组织和细胞培养物的生长过程主要取决于生长素和分裂素的比例，比值高可刺激细胞分裂，比值低则刺激细胞生长。

对于植物培养细胞，绝大多数培养基中都必须加入一定量的生长调节剂。

此外，还有碳源，氮源，维生素等。第七章酶工程制药酶工程制药主要包括药用酶的生产好酶法制药两方面技术药用酶：具有治疗和预防疾病功效的酶。酶法制药：在一定条件下利用酶的催化作用，将底物转化为药物的技术过程。固定化酶：限制或固定于特定空间位置的酶，即经物理化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。酶和细胞的固定化方法：1）载体结合法：物理吸附法、离子结合法、共价结合法；2）交联法包埋法：网格型、微囊型

二、提高药用酶产量的措施1、添加诱导物：诱导物可分为三种：酶的作用底物、酶的反应产物、酶的底物类似物。2、控制阻遏物浓度：有些酶的合成受到阻遏物的阻遏作用，应设法解除阻遏作用来提高酶的产量。3、添加表面活性剂：可分为离子型和非离子型，离子型对细胞有毒害作用，只能使用非离子型，可聚集在细胞膜上，增加细胞通透性，有利于酶的分泌，可增加酶的产量。4、添加刺激剂：在植物细胞培养生产次级代谢产物的过程中，添加某些刺激剂可显著提高次级代谢的物的产量。真菌的细胞壁碎片或其有效成分、微生物胞外酶以及一些小分子物质。5、添加产酶促进剂：植酸钙镁可是霉菌蛋白酶和橘青霉磷酸二酯酶的产量提高1-20倍。第三节药物的酶法生产酶的选择1、根据欲生产的药物的结构特点选择所需要的酶。如生产L-丙氨酸，可以利用丙氨酸转氨酶，

L-天冬氨酸脱羧酶等多种酶2、根据底物的特点选择所需要的酶。如酶法生产L-丙氨酸宜选择只需一种底物的L-天冬氨酸脱羧酶。3、根据副产物的特点选择所需要的酶。4、根据生产要求确定酶的使用形式。二、反应器的选择依据⒈根据固定化酶的形状来选择⒉根据底物的物理性质来选择⒊根据反应的动力学特性来选择⒋根据外界环境对酶的稳定性的影响来选择⒌根据操作要求及反应器费用来选择固定化酶在生物传感方面的应用

1、生物传感器：

用生物活性材料(酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等)与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是一种物质分子水平的快速、微量的分析方法。2、生物传感器原理为：待测物质经扩散作用进入生物活性材料，经分子识别，发生生物学反应，产生的信息被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号，再经两次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度生物传感器特点：①专一性强，只对特定底物起反应，且不受颜色、浊度的影响。②分析速度快，可在1min内得到结果。③准确度高，一般相对误差可以达到1％。④操作系统比较简单，容易实现自动分析。⑤成本低，在连续使用时，每例测定仅需几分钱。⑥有的生物传感器能够可靠地指示微生物培养系统内的供氧状况和副产物的产生。第八章微生物发酵制药工艺

8.1微生物发酵与制药概述

发酵:通过微生物培养而获得产物的过程初级代谢产物：在初级代谢过程中形成的产物，包括各种小分子前体、单体和多糖、蛋白质、脂肪、核酸等。生长所必须的。几乎所有生物初级代谢基本相同。氨基酸，核苷酸，有机酸。次级代谢产物：比较复杂的化合物，不

是细胞生长必需的，对生命活动有意义（抗逆境条件）。抗生素，毒素，色素发酵制药：利用制药微生物的生长繁殖，通过发酵，代谢合成药物，然后从中分离提取、精制纯化，获得药品的过程。8.2微生物的生长与生产的关系1，微生物发酵基本过程特征（1）发酵前期（菌体生长期）：从接种至菌体达到一定临界浓度的时间，包括延滞期、对数生长期和减速期。代谢特征：碳源、氮源等基质不断消耗，减少生长特征：菌体不断地生长和繁殖，生物量增加。溶氧变化：不断下降，菌体临界值时，浓度最低。pH变化：先升后降－先氨基酸作为碳源，释放出氨，而后氨被利用。先降后升－先用糖作为碳源，释放出丙酮酸等有机酸，后又被利用。（2）发酵中期（产物合成生产期）：以次级代谢产物或目标产物的生物合成为主的一段时间。菌体生长恒定就进入产物合成阶段。呼吸强度：无明显变化，不增加菌体数目产物量：逐渐增加，生产速率加快，直至最大高峰，随后合成能力衰退。对外界变化敏感：容易影响代谢过程，从而影响整个发酵进程。（3）发酵后期（菌体自溶期）：菌体衰老，细胞开始自溶的一段时间合成产物能力衰退，生产速率减慢。氨基氮含有增加，pH上升发酵必须结束，否则产物被破坏菌体自溶给过滤和提取等带来困难。2、微生物的生长动力学菌体生物量与时间的关系是S形曲线。分为五个阶段：3、影响生长动力学的因素（1）基质浓度

基质浓度对菌体生长的影响菌体生长过程，基质逐渐被吸收利用，浓度呈现降低。（2）温度随温度升高而速率增加，超过一定温度点后，随温度升高，速率逐渐下降。（3）pH值pH值对菌体生长速率的影响与温度的影响类似，在适宜的pH范围内，生长速率最大4、生长与生产关系的模型

I型：菌体生长与生产偶联型菌体生长与产物生成直接关联，生长期与生产期是一致菌体生长、基质消耗、能源利用和产物生成动力学曲线几乎平行，变化趋势同步，最大值出现的时间接近.产物：初级代谢的直接产物，如乙醇，有机酸，乳酸、醋酸等。rp为,Yp为产物的最大得率,qp为比生产率II型：生长与生产半偶联型介于偶联和非偶联模型之间，产物生成与基质消耗、能量利用之间存在间接关系。生长期期内，无产物生成，生长中后期生成大量的产物产物：氨基酸的发酵，一部分组成型表达的蛋白质药物III型：生长与产物生成非偶联型生长期与生产期在独立的两个阶段先形成物质消耗和生长高峰后菌体静止期，产物大量生成，出现产物高峰。抗生素等次级代谢产物诱导型基因工程菌的生产8.3制药微生物生产菌种的建立

菌种选育自然选育：不经过人工诱变处理，根据菌种的自然突变而进行的菌种筛选过程。过程：菌种—单孢子—平板分离—单菌落测活—优良菌株（效率低,增产幅度小）诱变育种：人为创造条件（诱变剂处理），使菌种发生变异，筛选优良个体，淘汰劣质个体。过程：出发菌种—单孢子悬液—诱变处理—稀释涂板—单菌落初筛—高产菌株—复筛—稳定性特性—放大中试—投入生产杂交育种：两个不同基因型的菌株，通过结合或原生质体融合，使遗传物质发生重新组合，从中分离筛选出具有优良性状的新菌株。此外，还有分子定向育种，组合生物合成等。诱变方案设计出发菌种的选择：较高产，对诱变剂敏感。诱变剂的使用：交叉使用多种，合理组合。中等剂量（80％致死率）。选择压：施加一定的选择压，获得耐药菌株。措施：添加抗生素，提高前体浓度，增加产物浓度。菌种保藏原因：菌种经过多次传代，会发生遗传变异，导致退化，从而丧失生产能力甚至菌株死亡。目的：保持菌种原有优良特性，延长生命时限，长期存活、不退化。原理：使菌种代谢处于不活跃状态，即生长繁殖受抑制的休眠状态。措施：物理和化学方法（温度：低温；水分：干燥；氧气：缺氧；营养；缺乏）保藏方法低温斜面保藏：低温降低新陈代谢。4℃，RH70％以下。短期保藏，1－6个月；易变异石蜡封存：隔绝氧气，减少蒸发。4℃，约1年。砂土管保藏：干燥抑制生长。孢子吸附在砂土上，真空抽气干燥。干燥器于冰箱，数年。冷冻干燥保藏：保护剂降低菌体细胞冰点，减少冰晶对细胞伤害。低温避光，中期保藏，5～10年。液氮保藏：培养物与冷冻保护剂混合，密封。液氮（－196℃）罐或－80℃冰箱。低温、缺氧、避光和营养缺乏环境。长期保藏。8.4发酵培养基制备

培养基的成分碳源：包括速效碳源（糖类、有机酸等，菌体生长）和迟效碳源（酪蛋白水解产生的脂肪酸等，产生代谢产物）氮源无机盐和微量元素：低浓度促进，高浓度抑制水生长因子：维生素、氨基酸、嘌呤或嘧啶及其衍生物等。前体与促进剂：前体：加入到发酵培养基中的某些化合物，被直接结合到目标产物分子中，自身的结构无多大的变化。提高抗生素产量，多次少量流加。促进剂：促进产物生成的物质，但不是营养物，也不是前体的一类化合物。消泡剂：消除泡沫，防止逃液和染菌按发酵过程中所处位置和作用培养基可以分为：

固体培养基：细菌和酵母的固体斜面或平板培养基，链霉菌和丝状真菌的孢子培养基。作用：提供菌体的生长繁殖，形成孢子。单细胞培养基：营养丰富，满足菌体生长迅速，不能引起变异。孢子培养基：基质浓度较低，无机盐浓度适量，以利于孢子形成。营养不宜太丰富，否则不易产生孢子。种子培养基：供孢子发芽和菌体生长繁殖，摇瓶和种子罐培养基,为液体。作用：使种子扩大培养，增加细胞数目，生长形成强壮、健康和高活性的种子。要求与质量控制：培养基成分必需完全，营养丰富用速效性、容易被利用的碳、氮源和无机盐等物质，但浓度不宜高。种子培养基要与发酵培养基相适应，主要成分接近，不能差异太大。缩短发酵的延滞期。发酵培养基：提供微生物生长、目标产物生成的生产用培养基。作用：不仅要满足菌体的生长和繁殖，还要满足菌体合成目标产物，是发酵生产中最关键和最重要的培养基。要求：营养物质浓度和粘度适中；组成上丰富完整；不同菌种和不同产物，对培养基的要求差异很大，组成和配方需要优化。补料培养基：发酵过程中添加补充的培养基。作用：稳定工艺条件，延长发酵周期，提高目标产物产量。控制发酵培养基质量：1）控制水质

恒定水源和恒定的水质。2）控制培养基原料的质量

保持稳定的原料来源。3）控制培养基的黏度

固体不溶性成分，淀粉、黄豆粉等增加培养基的黏度，酶水解，降低大分子物质。4）控制灭菌操作培养基设计一般原则生物学原则：根据不同微生物营养和反应需求设计

营养物质组成：较丰富，浓度适当。

成分之间比例：恰当，C/N比适宜，有机和无机氮

原料之间：不能产生化学反应。适宜的pH和渗透压工艺原则：不影响通气搅拌、分离精制和废物处理过程容易控制。低成本原则：原料来源方便，质量稳定，质优价廉高效经济原则：满足菌体生长和合成产物的需求，最高得率，最小副产物。培养基设计基本思路起始培养基：根据他人的经验和使用。单因素实验：确定最适宜的培养基成分。多因素实验：各成分之间最佳配比和浓度优化。中试放大试验：摇瓶、小型发酵罐，到中试，最后放大到生产罐。综合考虑各种因素，产量、纯度、成本等后，确定一个适宜的生产配方。第五节。灭菌工艺杂菌：除生产菌以外的任何微生物。污染：感染杂菌的培养或发酵体系。消毒：杀灭或清除病原微生物，达到无害化程度，杀灭率99.9%以上。杀菌：杀灭或清除一切微生物，达到无活微生物存在的过程，杀灭率99.9999%以上。灭菌：微生物杀灭率99.999999%以上。2、培养基灭菌的操作方式(1)分批灭菌操作，间歇灭菌,实罐灭菌：配制好培养基输入发酵罐内，直接蒸汽加热，达到灭菌要求的温度和压力后维持一段时间，再冷却至发酵要求的温度。（2）连续灭菌操作，高温短时灭菌操作，连消培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续的加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程三路进气：空气管道，排料管，取料管排气：凡是罐上与外界开口的管道不排气就进气；在灭菌过程中，所有与外界开口的管道都必须有空气流动，不进就出。分批操作的灭菌过程加热升温：维持灭菌温度：15－30min，121℃；0.09－0.10MPa冷却降温：每段对灭菌的贡献于取决时间长短。（2）连续灭菌－操作过程配料：配料罐，配制培养基。预热罐：定容和预加热。70－90℃。加热器：培养基与蒸汽混合，快速升到130－140℃。维持罐：维持灭菌时间,5－7分钟。冷却管：培养基经过冷却水管冷却。40－50℃。输入灭菌的发酵罐中。空气除菌操作工艺1、发酵对空气的要求好氧微生物需要氧气供应，通入空气。连续一定流量的压缩无菌空气。空气流量：一般0.1-2.0。压强：0.2-0.4MPa。空气质量：相对湿度小于70％；比培养温度高10－30℃；洁净度100级，或失败率10－3。2、工业制备大量空气的方法加热灭菌：利用空气压缩时所产生的热量除菌，无菌化程度不高的发酵过程。静电除菌：通过高压电流场，带电粒子被吸附。介质过滤：捕集粒子及各种微生物。发酵工业采用。3、空气除菌原理空气中附着在尘埃上的微生物大小为0.5-5um。离心场作用：颗粒及其微生物沉降直接被截留：颗粒惯性碰撞，相互集聚成大颗粒。气流速度越大，惯性越大，截留效果越好。静电引力：有一定作用。5、空气灭菌工艺过程8.6发酵培养技术微生物发酵工艺过程的三个工段：种子制备、接种、发酵培养种子的制备：（1）种子的逐级扩大培养过程。（2）获得一定数量和质量的纯种过程。接种方式:单种法：一只种子罐接种一只发酵罐。双种法：两只种子罐接种一只发酵罐。倒种法：从发酵罐中取出一定量发酵液，接种到另一个发酵罐。1．孢子制备

2.生产种子制备种子活化：将保存菌种接种在固体培养基上，在适宜条件下培养，恢复其固有生物特性。放线菌孢子：采用琼脂斜面培养基。霉菌孢子：大米、小米、玉米、麸皮、麦粒等天然农产品为培养基。细菌：采用碳源有限而氮源丰富的配方。摇瓶种子制备：母瓶、子瓶。种子罐种子制备：一级、二级、三级种子。种子罐级数：制备种子需逐级扩大培养的次数确定种子级数的因素:1、菌种生长特性及菌体繁殖速度：生长快，少2、发酵罐的容积：越大，多3、产物的品种及生产规模：越大，多4、所选用工艺条件：有利于生长的工艺，少培养技术:1、固体表面培养技术：Solidsurfaceculture原始，最早采用。2、液体深层培养：Liquidsubmergedculture主要的发酵培养技术3、高密度培养highcelldensityculture(1)概念：菌体浓度（干重）至少达到50g/L以上的一种理想培养，发酵工艺目标和方向明确。(2)优点:缩小发酵体积,增加表达量,成本低，生产率高。发酵培养的操作方式1、分批式操作：间歇式操作；不连续操作培养液一次性装入发酵罐，一次性接种，经过一段时间培养，一次性卸出全部培养物。2、流加式操作：补料－分批式操作；装入大部分培养液，一次性接种，在培养过程中连续不断补充新培养基，但不取出培养液。3、半连续式操作：反复分批式或换液培养培养液一起装入发酵罐，一次性接种；间歇取出部分发酵培养物，同时补充同等数量的新培养基；然后继续培养，直至发酵结束4、连续式操作：衡态操作，培养液一起装入发酵罐，接种后培养过程中，不断补充新培养基,同时取出包括培养液和菌体在内的发酵液，直至发酵结束。5、灌流式操作：培养液一起装入发酵罐，接种后培养过程中，不断补充新培养基，取出部分符合条件培养基，菌体仍然滞留罐内。8.7发酵培养工艺控制

微生物发酵生产水平取决于:生产菌种性能与合适的环境条件，发酵过程各种参数处于不断变化状态，关键在于过程检测与控制。生物学检测主要的参数与控制：1.细胞形态应用：是否污染，发酵过程状态，菌种的真实性。2.菌体浓度：单位体积制发酵培养液内菌体细胞的含量，干重或鲜重、细胞数目表示。应用：决定适宜补料量、供氧量等，以得到最佳生产水平。临界菌体浓度控制：摄氧速率与氧传递速率平衡时的菌体浓度菌体遗传特性与发酵罐氧传质特性的综合反映控制策略：中间补料、控制CO2和O2量。化学参数的检测与控制基质浓度：发酵液中糖、氮、磷等发酵液中营养物质的浓度检测：在线或离线。补料控制：经验方法和动力学方法。补料时间、数量和方式：代谢类型pH：发酵中pH的变化是酸和碱综合表现。酸的来源：糖类原料中的酸性杂质；糖在高温灭菌中氧化或反应生成酸；糖被代谢生成有机酸，分泌到培养液。碱的来源：水解酪蛋白和酵母粉等作为碳源利用。分阶段控制：生长最适pH和产物最适pH。缓冲液控制：碳酸钙和磷酸盐缓冲液。补加酸或碱进行控制：补料方式控制:流加糖率来控制pH。3.溶解氧的检测与控制溶解氧：溶于培养液中的氧含量检测：在线溶氧电极。控制策略：供应量和需要量二个方面考使之需氧不超过设备的供氧能力。4.废气检测与控制废气中的氧含量和细胞的摄氧速率有关应用于计算：细胞的摄氧速率、呼吸速率和发酵罐的供氧能力。5.其他工艺条件改变培养基粘度液化培养基中间补水添加表面活性剂等间接策略:控制菌体浓度泡沫foam的检测与控制概念：气体分散在少量液体中，气体与液体之间被一层液膜隔开就形成了泡沫。发泡原因：快速搅拌、灭菌体积太大或不彻底发泡物质：蛋白质类、糖类，黄豆饼粉，代谢产物。发泡影响：减少装料量，降低氧传递。逃液，增加了污染，甚至无法搅拌。菌体呼吸受阻，代谢异常或自溶。2、泡沫控制机械消沫：机械强烈震动或压力变化使泡沫破裂。优点：节省原料，污染机会低，但效果不理想。化学消沫：用消沫剂消沫。机理：加入消沫剂，降低了泡沫的液膜强度和表面黏度，使泡沫破裂。发酵终点的判断原料和发酵成本的影响因素：产率：单位体积、单位时间内的产量得率：转化率，单位原料生产的产物量发酵系数：单位发酵周期内发酵体积生成产物体积产率：发酵单位除以总发酵时间判断依据：最低成本获得最大生产能力的时间。1、经济原则：在最大生产率时，终止发酵。发酵总生产周期：最短2、产品质量原则：产物浓度，过滤速度，菌体形态，氨基氮，pH，DO，发酵液的外观和粘度等。一般自溶前放罐，按照常规经验计划进行作业。特殊因素：染菌、代谢异常等情况。第一节药事管理的任务和性质1.药事包括七个方面:药学研究与开发,药品生产,药品经营,药检验,药品使用,药品管理，药学教育。2.药品的特殊性(1).专属性:处方药和非处方药(2).两重性(3).药品的质量和重要性:(药品的有效性,毒副作用限定性,稳定性,均一性)(4).药品的时限性(有保质期)3.假药:药品所含成分与国家药品标准规定的成分不符,以非药品冒充或者用其他种药品冒充此种药品。4.劣药：药品成分不符合国家药品标准。5.医药行业的基本特征和我国医药产业的特点：（1）医药行业的基本特点：A.持续的朝阳产业B.全球性竞争产业C.回报丰厚的产业D.高技术产业(2)我国医药产业的特点:A.医药工业"一小,二多,三低”B