《生物制药工艺》课件-项目三：微生物发酵制药工艺

直接发酵法生产L-赖氨酸《生物制药工艺》L-赖氨酸（L-lysine），含两个氨基一个羧基，分子式C6H14N2O2，相对分子量为146.19。湖北生物科技职业学院理化性质：L-赖氨酸

别名：L-己氨酸；L-2,6-二氨基己氨酸。游离赖氨酸在空气中易吸入CO2，制得赖氨酸晶体比较困难，工业上常以赖氨酸盐酸盐形式生产。湖北生物科技职业学院理化性质：L-赖氨酸湖北生物科技职业学院提取原理：微生物发酵法生产L-赖氨酸微生物发酵法生产赖氨酸主要菌种是谷氨酸棒状杆菌以淀粉水解糖、甘蔗或甜菜制糖后的废糖蜜为原料原料来源广泛且价格便宜同时微生物发酵法产生的赖氨酸都是L-型(左旋)的，而生物所能利用的赖氨酸也只是L-型。因此，微生物发酵法是目前国内外工业生产L-赖氨酸最主要的方法。谷氨酸棒状杆菌赖氨酸是碱性氨基酸，等电点(pI)为9.59。在pH=2.0左右能最大程度地被强酸性阳离子交换树脂吸附。湖北生物科技职业学院提取原理：发酵液中离子交换法提取L-赖氨酸湖北生物科技职业学院制备方法：直接发酵法生产L-赖氨酸工艺流程图湖北生物科技职业学院制备方法：第一步赖氨酸生产菌的扩大培养湖北生物科技职业学院制备方法：第二步赖氨酸生产菌发酵发酵生物素限量添加发酵温度前期30~32℃后期32~34℃pH6.5~7.5补充尿素或氨水调节控制L-苏氨酸和L-甲硫氨酸含量溶解氧控制通风量和搅拌速度接种量为2.5%培养48h湖北生物科技职业学院制备方法：第三步发酵液预处理发酵液80℃10min灭菌并冷却HCl或H2SO4pH2.0发酵液加热酸化湖北生物科技职业学院制备方法：第四步离子交换法提取分离L-赖氨酸湖北生物科技职业学院制备方法：第五步精制赖氨酸盐酸盐晶体活性炭脱色结晶干燥用于赖氨酸缺乏引起的小儿食欲不振、营养不良及用于赖氨酸缺乏引起的食欲不振、营养不良及脑发育不全等。湖北生物科技职业学院扩展知识：L-赖氨酸产品临床应用湖北生物科技职业学院课后思考：通过直接发酵法生产L-赖氨酸有哪些优势？微生物发酵法产生的赖氨酸都是L-型(左旋)的；2微生物生长速度快，周期短，获得产品产量高。33原料来源广泛且价格便宜；31湖北生物科技职业学院课后思考：发酵液中赖氨酸的提取需要注意哪几个关键环节？流速pH赖氨酸浓度结晶脱色直接发酵法生产L-赖氨酸《生物制药工艺》L-赖氨酸（L-lysine），含两个氨基一个羧基，分子式C6H14N2O2，相对分子量为146.19。湖北生物科技职业学院理化性质：L-赖氨酸

别名：L-己氨酸；L-2,6-二氨基己氨酸。游离赖氨酸在空气中易吸入CO2，制得赖氨酸晶体比较困难，工业上常以赖氨酸盐酸盐形式生产。湖北生物科技职业学院理化性质：L-赖氨酸湖北生物科技职业学院提取原理：微生物发酵法生产L-赖氨酸微生物发酵法生产赖氨酸主要菌种是谷氨酸棒状杆菌以淀粉水解糖、甘蔗或甜菜制糖后的废糖蜜为原料原料来源广泛且价格便宜同时微生物发酵法产生的赖氨酸都是L-型(左旋)的，而生物所能利用的赖氨酸也只是L-型。因此，微生物发酵法是目前国内外工业生产L-赖氨酸最主要的方法。谷氨酸棒状杆菌赖氨酸是碱性氨基酸，等电点(pI)为9.59。在pH=2.0左右能最大程度地被强酸性阳离子交换树脂吸附。湖北生物科技职业学院提取原理：发酵液中离子交换法提取L-赖氨酸湖北生物科技职业学院制备方法：直接发酵法生产L-赖氨酸工艺流程图湖北生物科技职业学院制备方法：第一步赖氨酸生产菌的扩大培养湖北生物科技职业学院制备方法：第二步赖氨酸生产菌发酵发酵生物素限量添加发酵温度前期30~32℃后期32~34℃pH6.5~7.5补充尿素或氨水调节控制L-苏氨酸和L-甲硫氨酸含量溶解氧控制通风量和搅拌速度接种量为2.5%培养48h湖北生物科技职业学院制备方法：第三步发酵液预处理发酵液80℃10min灭菌并冷却HCl或H2SO4pH2.0发酵液加热酸化湖北生物科技职业学院制备方法：第四步离子交换法提取分离L-赖氨酸湖北生物科技职业学院制备方法：第五步精制赖氨酸盐酸盐晶体活性炭脱色结晶干燥用于赖氨酸缺乏引起的小儿食欲不振、营养不良及用于赖氨酸缺乏引起的食欲不振、营养不良及脑发育不全等。湖北生物科技职业学院扩展知识：L-赖氨酸产品临床应用湖北生物科技职业学院课后思考：通过直接发酵法生产L-赖氨酸有哪些优势？微生物发酵法产生的赖氨酸都是L-型(左旋)的；2微生物生长速度快，周期短，获得产品产量高。33原料来源广泛且价格便宜；31湖北生物科技职业学院课后思考：发酵液中赖氨酸的提取需要注意哪几个关键环节？流速pH赖氨酸浓度结晶脱色微生物发酵法生产谷胱甘肽《生物制药工艺》还原型谷胱甘肽具有清除自由基、延缓衰老、解毒和抗疲劳等多种生理功效，在临床上用于肝脏保护、治愈肿瘤和治疗内分泌紊乱等疾病。湖北生物科技职业学院谷胱甘肽产品临床应用湖北生物科技职业学院谷胱甘肽的生产方法化学合成法2微生物发酵法33溶剂萃取法31酶法34谷胱甘肽（Glutathione,GSH），也称γ-L-谷氨酰-L-半胱氨酸-甘氨酸。GSH是是一种含γ-酰胺键和巯基的三肽，由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成。湖北生物科技职业学院理化性质：谷胱甘肽γ-谷氨酰转移酶活性基团湖北生物科技职业学院理化性质：谷胱甘肽G-SH：易与氧化物质和毒素结合，通过生物转化，将其排除体外，因此GSH起到抗氧化和整合解毒的作用。GSH:年需求量逐年上升，2015年世界需求量达到500吨。湖北生物科技职业学院理化性质：谷胱甘肽GSH分子量307.33，熔点189-193℃（分解）晶体呈无色透明细长柱状pI为5.93可溶于水、稀醇、液氨和二甲基甲酰胺不溶于醇、醚和丙酮。两分子还原型GSH中活泼巯基氧化缩合为二硫键，可得到氧化型谷胱甘肽（GSSG）。只有还原型谷胱甘肽有生物学活性。没有活性的氧化型谷胱甘肽（GSSG）湖北生物科技职业学院制备方法：微生物发酵法生产谷胱甘肽主要的生产菌株为酵母菌和大肠杆菌湖北生物科技职业学院制备方法：微生物发酵法生产谷胱甘肽绿藻提取法2基因重组大肠杆菌发酵法33酵母细胞提取法31固定化啤酒酵母连续生产法34湖北生物科技职业学院制备方法：酵母细胞提取法生产谷胱甘肽工艺流程图沸水与压榨酵母1：1保持温度95℃控制流速和吸附总量洗脱流速和洗脱量注意重点控制精确计算Cu2O添加量湖北生物科技职业学院制备方法：绿藻提取法生产谷胱甘肽工艺流程图绿藻湿菌体GSH成品培养、离心提取、分离、稳定化喷雾干燥湖北生物科技职业学院制备方法：基因重组大肠杆菌发酵法生产谷胱甘肽基因重组大肠杆菌发酵法生产GSH路线为：基因重组大肠杆菌→斜面培养→种子培养→发酵培养→离心→热水提取→离心→调节pH→树脂吸附→酸洗脱→沉淀→过滤→浓缩→干燥→成品。湖北生物科技职业学院制备方法：固定化啤酒酵母连续生产法提取GSH工艺路线啤酒酵母富含GSH液GSH成品固定化分离精制、稳定化喷雾干燥连续供给发酵培养基湖北生物科技职业学院拓展知识：谷胱甘肽谷胱甘肽食品化妆品医药微生物发酵法生产谷胱甘肽《生物制药工艺》还原型谷胱甘肽具有清除自由基、延缓衰老、解毒和抗疲劳等多种生理功效，在临床上用于肝脏保护、治愈肿瘤和治疗内分泌紊乱等疾病。湖北生物科技职业学院谷胱甘肽产品临床应用湖北生物科技职业学院谷胱甘肽的生产方法化学合成法2微生物发酵法33溶剂萃取法31酶法34谷胱甘肽（Glutathione,GSH），也称γ-L-谷氨酰-L-半胱氨酸-甘氨酸。GSH是是一种含γ-酰胺键和巯基的三肽，由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成。湖北生物科技职业学院理化性质：谷胱甘肽γ-谷氨酰转移酶活性基团湖北生物科技职业学院理化性质：谷胱甘肽G-SH：易与氧化物质和毒素结合，通过生物转化，将其排除体外，因此GSH起到抗氧化和整合解毒的作用。GSH:年需求量逐年上升，2015年世界需求量达到500吨。湖北生物科技职业学院理化性质：谷胱甘肽GSH分子量307.33，熔点189-193℃（分解）晶体呈无色透明细长柱状pI为5.93可溶于水、稀醇、液氨和二甲基甲酰胺不溶于醇、醚和丙酮。两分子还原型GSH中活泼巯基氧化缩合为二硫键，可得到氧化型谷胱甘肽（GSSG）。只有还原型谷胱甘肽有生物学活性。没有活性的氧化型谷胱甘肽（GSSG）湖北生物科技职业学院制备方法：微生物发酵法生产谷胱甘肽主要的生产菌株为酵母菌和大肠杆菌湖北生物科技职业学院制备方法：微生物发酵法生产谷胱甘肽绿藻提取法2基因重组大肠杆菌发酵法33酵母细胞提取法31固定化啤酒酵母连续生产法34湖北生物科技职业学院制备方法：酵母细胞提取法生产谷胱甘肽工艺流程图沸水与压榨酵母1：1保持温度95℃控制流速和吸附总量洗脱流速和洗脱量注意重点控制精确计算Cu2O添加量湖北生物科技职业学院制备方法：绿藻提取法生产谷胱甘肽工艺流程图绿藻湿菌体GSH成品培养、离心提取、分离、稳定化喷雾干燥湖北生物科技职业学院制备方法：基因重组大肠杆菌发酵法生产谷胱甘肽基因重组大肠杆菌发酵法生产GSH路