第四篇.典型发酵工程(过程篇).ppt

第四篇 典型发酵工程 （过程篇）;第27章 抗生素生产工艺（青霉素） 第28章 氨基酸生产工艺（赖氨酸）;第27章 抗生素生产工艺;27.1.2 抗生素发展史;青霉素：弗莱明发现 青霉素是最早发现并用于临床的一种抗生素。1928年英国人FIeming发现，20世纪40年代投入工业生产，它能有效地控制伤口的细菌感染，在二战期间挽救了数百万战争中受伤者的性命。 推动抗生素发展：牛津大学病理学教授弗洛里、钱恩等优秀的化学家。 1952年的诺贝尔生理学或医学奖颁发给塞尔曼·亚伯拉罕·瓦克斯曼（Selman Abraham Waksman ） ，他发现了链霉素， 第一有效抗生素用于治疗肺结核。 ;27.1.3 抗生素的分类;抗生素的分类;27.2 抗生素工业发酵生产过程;27.2.1 生物合成法： ①传统方法：多数抗生素是由放线菌和霉菌产生 菌种从土壤中分离、筛选获得，采用深层通风搅拌发酵罐生产。 由于传统方法存在很多不足，人们采用基因工程和细胞融合技术，对抗生素产生菌进行了改造，可以制造出许多高效低毒的新型抗生素，通过改革工艺，使抗生素产量成倍地增长。;② “工程菌”制造法 第一次由“工程菌”制造的全新抗生素—麦迪紫红素A是美国报道的。将产放线紫红素的部分基因插入产麦迪霉素的放线菌中，构建的“工程菌”产生了全新的抗生素。 我国新构建的生产丁胺卡那霉素的“工程菌”，就是把酰化酶基因克隆到卡那霉素产生菌中获得的。 新的“工程菌” 生产的新抗生素毒副作用小，对耐卡那霉素、庆大霉素致病菌临床疗效显著。;③细胞融合技术法 对抗生素产生菌采用细胞融合技术的成果更为突出。橄榄色无孢小单孢菌细胞融合株抗生素产率比原菌株提高100倍。 目前DNA重组技术已广泛用于红霉素、链霉素等20多种抗生素的育种工作，不久将来会有更多的由“工程菌”生产的新型抗生素问世。;27.2.2 化学合成法 根据某种抗生素的化学组成和结构，通过化学合成的方法，可生产部分抗生素。如氯霉素、磷霉素等。 经过化学合成方法和控制条件的不断深入研究，越来越多的抗生???可用化学合成法生产。;27.2.3 生物合成加化学合成法 许多细菌逐渐出现了抗药性，证实某些抗药性因子位于细菌内的质粒上，质粒在细菌之间转移使抗性菌日益增多，抗生素疗效就越来越低。 为对付细菌的抗药性，科学家对抗生素进行了“整容手术”，细菌因再无法识别改头换面的抗生素而被抑制或杀死。 现在已能使用克隆了酰化酶基因的“工程菌”（大肠杆菌）高效率的生产半合成抗生素。临床现在使用的特效药物先锋霉素（头孢菌素类）、氨苄青霉素就是这类半合成抗生素类药物。;生产前期研究; Agar diffusion assay;微生物发酵生产抗生素的基本过程;;;Fleming分离的点青霉，只能产生2U/ml青霉素。 目前全世界用于生产青霉素的高产菌株，大都由一种产黄青霉菌株经不同改良途经得到; 20世纪70年代前育种：诱变和随机筛选方法； 现在原生质体融合技术、基因克隆技术青霉素工业发酵已达80000U/ml。 生产菌株一般在真空冷冻干燥状态下保存其分生孢子，也可用甘油或乳糖溶剂作悬浮剂，在-70℃冰箱或液氮中保存孢子悬浮液和营养菌丝体。 ;H;青霉素的分类;青霉素生产流程;27.3.1 菌种：产黄青霉（(Penicillium chrysogenum) 产绿色、黄色孢子） 生长发育分7个阶段： Ⅰ期：分生孢子萌发；Ⅱ期：菌丝繁殖； Ⅲ期：脂肪粒形成；Ⅳ期：脂肪粒减少，中、小空孢 Ⅴ期：形成大空孢，脂肪粒消失； Ⅵ~Ⅶ期：细胞内没有颗粒，菌丝体自溶。 Ⅰ—Ⅳ期：菌丝生长期， Ⅲ期适宜做发酵种子； Ⅳ—Ⅴ期：青霉素分泌期； Ⅵ期到来之前结束发酵;种子制备阶段以生产丰富的孢子（斜面和米孢子培养）或大量健壮的菌丝体(种子罐培养)为目的 所以，要在培养基中加入丰富的、容易代谢的碳源（如葡萄糖或蔗糖）、氮源（如玉米浆）、缓冲pH的碳酸钙以及生长所必需的无机盐，并保持最适生长温度（25~26℃）和充分通气、搅拌。 种子制备的培养条件及原材料质量均应严格控制以保持种子质量的稳定性。;27.3.2 培养基： 碳源：乳糖、蔗糖、葡萄糖等；淀粉水解糖。 通常采用葡萄糖和乳糖。发酵初期，利用葡萄糖使菌丝快速生长；当葡萄糖耗竭后，利用乳糖，分泌青霉素。 氮源：玉米浆、花生饼、棉籽饼、麸皮粉，氯