抗生素发酵生产工艺学

抗生素发酵生产工艺学第1页，共32页。（优选）抗生素发酵生产工艺学2第2页，共32页。抗生素是生物在其生产活动过程中所产生，并能在低微浓度下有选择性地抑制或杀灭其他微生物或肿瘤细胞的有机物。

Antibiotics

Anyorganicsubstancesproducedbyvariousorganismsthathavethepowerofarrestingthegrowthofothermicroorganismsorofdestroyingthem.1.概述Introduction第3页，共32页。历史1929年，英国弗莱明发现青霉素二战期间，大规模发酵生产世界上最早用于临床的抗菌素History

PenicillinwasdiscoveredbyFlemingin1929.WorldWarII,fermentedinlarge-scale

Thefirstmajorantibiotictobecommercialized1.概述Introduction第4页，共32页。

分类Classification1.概述Introduction第5页，共32页。复制翻译转录第6页，共32页。

分类Classification1.概述Introduction第7页，共32页。

HNONSCH3CH3HCOO-H

-lactamringβ-内酰胺环RnaturalpenicillinR=CH2-CO-第8页，共32页。β-内酰胺环第9页，共32页。两性霉素Antibioticsare

socomplextheycanonlybesynthesized

inalivingsystem第10页，共32页。产生菌的筛选抗菌性试验提取、精制、鉴定毒性试验药理和临床试验ScreeningofastrainAntimicrobialtrialIsolation,purificationandidentificationToxicologicaltrial

Medicinal&clinicaltrial

2．生产前期研究ResearchinLab第11页，共32页。

Agardiffusionassayagarplate琼脂培养基lawnoftestbacteria测试菌苔filterpaperssoakedwithtestcompounds含药物滤纸zonesofinhibition(nogrowth)

抑菌圈第12页，共32页。分析仪器Analyticalinstruments现代分析仪器：核磁共振毛细管电泳气相色谱高效液相色谱质谱Modernanalyticalinstruments:Nuclearmagneticresonance(NMR)Capillaryelectrophoresis

(CE)Gaschromatography

(GC)Highperformanceliquidchromatography

(HPLC)Massspectroscopy

(MS)

Automation

Sensitivity

Accuracy

自动灵敏准确第13页，共32页。人工诱变法：紫外线、X-线、r-线照射亚硝基胍、亚硝酸、秋水仙素、氮芥等诱变剂处理ConventionalstrainselectionPhysicalmutageneg.UltravioletRadiationChemicalmutageneg.Nitrosoguanidine(NTG)Improvedstraincanbeselectedempirically3.抗生素生产菌改良StrainImprovement第14页，共32页。基因工程GeneticEngineering

3.抗生素生产菌改良StrainImprovementRecombinantDNATechnology（DNA重组技术）克隆第15页，共32页。StrainImprovementScale-upStrain出发菌株Agarplate平板技术PrimaryshakeflaskEvaluation摇瓶培养Secondaryshakeflaskevaluationdifferentmedia二级摇瓶培养各种培养基

Labfermentorevaluation

ProductionCondition小型发酵罐模拟生产条件MastercellbankWorkingcellbankInoculumDevelopment菌种扩大培养PilotplantEvaluation中试生产ProductionEvaluation生产60003003031Possiblerecycle第16页，共32页。第17页，共32页。Scale-up（比拟放大）modelsELGaddenJr<10dm3GoodproductGoodproductivity>200m3Sameproductivity?Limitations?模拟第18页，共32页。摇瓶发酵Shake-flaskfermentation10-50mlin125-500mlflaskBatchonlyLimitedcontrol:temperatureSlowmetabolizingcarbohydrateAmbientpressureBuffersneededtocontrolpHIn-processsamplingdifficultVolumedecreasebyevaporationSolidgrowthonsidewallsAntifoamnotneededAgitationlimited:shakerspeedNocontrolofdissolvedoxygen装液量：10%(~250ml)间歇培养温控受限制代谢碳水化合物慢常压缓冲液控制pH在线取样难容量减少瓶壁上结垢无需消泡搅拌受限制无法控制溶解氧第19页，共32页。搅拌罐发酵Stirredtankfermentation10-100,000升容量间歇和补料培养连续控制：pH，温度需要铵盐或氨气2大气压无需缓冲液在线取样易补料,容量增加生长均匀一致需消泡多种搅拌控制溶解氧:通气,加压10-100,000litervesselsBatchandfeedpossibleContinuouscontrol:pH,temperatureAmmoniumsaltsorammonianeededPressureattwoatmospherespossibleNobuffersnecessaryIn-processsamplingeasyVolumeincreasebysugarfeedVeryuniformgrowthAntifoamoftenrequiredWidevarietyofimpellersandbafflesDissolvedoxygencontrolledbyaeration,pressure第20页，共32页。摇瓶发酵Shake-flask装液量：10%(~250ml)间歇培养温控受限制代谢碳水化合物慢常压缓冲液控制pH在线取样难容量减少瓶壁上结垢无需消泡搅拌受限制无法控制溶解氧10-100,000升容量间歇和补料培养连续控制：pH，温度需要铵盐或氨气2大气压无需缓冲液在线取样易补料,容量增加生长均匀一致需消泡多种搅拌控制溶解氧:通气,加压搅拌罐发酵Stirredtank第21页，共32页。菌种→种子制备

→发酵

→发酵液预处理→提取及精制→成品包装Strain→Preparationofseed

→Fermentation

→Treatmentofbroth→Isolation&purification→Packageofproduct4.抗生素生产工艺过程AntibioticsProductionProcessing第22页，共32页。Aschemeofthematerialflowinanantibioticproduction第23页，共32页。Aschemeofthematerialflowinanantibioticproduction连消发酵罐缓冲罐种子罐第24页，共32页。发酵生产原料

MaterialsforFermentationCarbonsource:Beet&canemolassesGlucose,lactose,starchEthanol,methanolGlycerolMaltosesyrup,cornsyrupCottonseedoil,peanutoil,soyoilLardoilMethyloleateTallow碳源:甜菜和甘蔗糖蜜葡萄糖，乳糖，淀粉乙醇，甲醇甘油麦芽糖浆，玉米糖浆绵籽油，花生油，豆油猪油油酸甲酯油脂第25页，共32页。氮源:绵籽粉玉米粉和玉米浸出液大豆粉和大豆面花生粉菜籽粉牛血，酪蛋白水解液乳清鱼粉酵母酵母膏肉粉和骨粉

Nitrogensource:CottonseedmealCorn

meal&steepliquorSoybeanmeal&flourPeanutmealRapeseedmealBeefblood,CaseinhydrolysateWheyFishmealWholeyeastYeastextractMeat&bonemeal

发酵生产原料

MaterialsforFermentation第26页，共32页。

培养基MediaforCellGrowth&FinalproductionComponentsRange%组成Glucose/sucrose3.0-5.0葡萄糖/蔗糖Starch淀粉3.0-5.0Cornsteepliquor3.0-5.0Calciumcarbonate0.5-1.0碳酸钙Phosphate磷酸盐0.1-0.5Ammoniumsulphate0.1-1.0

硫酸胺Urea尿素0.1-0.5Oil油0.1-0.5Fermentation发酵培养基

ComponentsRange%组成Glucose0.5-1.0Starch

0.5-5.0Cornsteepliquor5.0-8.0玉米浸提液Soyflour1.0-5.0Phosphate0.1-1.0Ammon