發(fā)酵生產(chǎn)林可霉素項(xiàng)目可行性實(shí)施報(bào)告

1、發(fā)酵生產(chǎn)林可霉素項(xiàng)目可行性研究報(bào)告一、項(xiàng)目概述1.1 項(xiàng)目提出背景、意義及必要性林可霉素，國外稱林肯霉素(Lincomycin ,LCM,是由美國人Mason 等人于1962年從尼布拉斯加(Nebraska)林肯市(Lin coin )附近土 壤中分離到的一種由林可鏈霉菌變種所產(chǎn)生的抗生素。林可(肯)鏈 霉菌屬于放線菌的一類，它也是一種新的鏈霉菌菌種。利用該放線菌 合成林可霉素的過程中除產(chǎn)生抗菌活性最強(qiáng)的林可霉素A (簡稱LCM外，在一定條件下還產(chǎn)生其 B C、D K、S等類似物。林可霉素 (1incomycin) 是一種高效廣譜抗生素。早期報(bào)道林可霉 素具有的抗生素間不存在交互抗性，并且毒性

2、很低(Mason and Lewis ,1964) 。林可較好的抗革蘭氏陽性菌的能力 (Lewis et ai. 1963)，它與已知霉素被廣泛用于由抗革蘭氏陽性菌引起的疾病的臨床 治療。目前 , 林可霉素下游產(chǎn)品(如酸克林霉素、克林霉素磷酸脂、克 林霉素棕櫚酸脂等)的開發(fā)和應(yīng)用相當(dāng)活躍，林可霉素在國外的銷量 大，近年來我公司生產(chǎn)的該產(chǎn)品供不應(yīng)求。我公司從 80 年代就開始生產(chǎn)林可霉素， 也是國該產(chǎn)品第一個(gè)通過 美國FDA認(rèn)證的廠家，但由于各方面的原因，發(fā)酵生產(chǎn)林可霉素的水 平一直不高。目前，我公司生產(chǎn)的林可霉素產(chǎn)品在國外市場上供不應(yīng) 求。為了提高林可霉素發(fā)酵生產(chǎn)水平，為了抓住當(dāng)前的市場商機(jī)，

3、為 了全面提升我公司的競爭力，特申報(bào)該項(xiàng)目，如能得到重點(diǎn)扶持，項(xiàng) 目完成后必將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1.2 國外技術(shù)現(xiàn)狀、專利等知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況分析和我省現(xiàn)有的工作基礎(chǔ)1.2.1 國外技術(shù)現(xiàn)狀、專利等知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況分析(1) 曾經(jīng)生物反應(yīng)器技術(shù)幾乎被國外幾家公司壟斷，現(xiàn)在國有關(guān)生物 反應(yīng)器產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，給國發(fā)酵過程的優(yōu)化創(chuàng)造了有利條件。我國生物反應(yīng)器的研究一直受到國家有關(guān)部門的重視，在國家攻 關(guān)計(jì)劃“七五”、“八五期間先后立項(xiàng)，并集中國有關(guān)單位攻關(guān)，解 決了在生物反應(yīng)器研制中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題，并形成了早期產(chǎn)品。 但由于國家攻關(guān)計(jì)劃與產(chǎn)品開發(fā)脫節(jié)，再由于當(dāng)時(shí)國配套基礎(chǔ)差，以 及各種體制和觀念

4、上的問題，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，故長期以來未能在 我國形成規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)。我國商品化生物反應(yīng)器的市場相當(dāng)大的一部 分被幾家國外公司占領(lǐng)了，主要有德國B.Braun、美國NBS瑞士 BioEngineering 、荷蘭 Applikon 、日本丸菱以及韓國高百特等， 占據(jù)了我 國市場的 70%左右。近年來，國有關(guān)生物反應(yīng)器產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，有關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)的公司 企業(yè)巳達(dá)十多家，主要從事一般化的低檔產(chǎn)品生產(chǎn)。由于以仿制為主， 研制成本和勞動(dòng)力成本低，雖然產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)下降，但能滿足一般用戶 的需要，特別對生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)剛起步的、優(yōu)化放大要求不高的和資金 不足的企業(yè)，低價(jià)的產(chǎn)品能滿足他們的要求，因此已經(jīng)基本上占領(lǐng)了

5、低價(jià)位生物反應(yīng)器的國市場。但由于這些企業(yè)技術(shù)力量以模仿為主， 著重于零部件的替換研究以降低生產(chǎn)成本為目標(biāo)，缺乏生物過程技術(shù) 的研究力量，缺乏工藝、工程、裝備一體化的研究體制，因而不可能 與生物技術(shù)發(fā)展有同步生物反應(yīng)器的開發(fā)能力。此外，也缺乏多學(xué)科 技術(shù)交叉的研究能力，因而只能是簡單的外型仿制和跟蹤，缺乏創(chuàng)新 的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品。為了適應(yīng)各種生物技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室成果向產(chǎn)業(yè)化 轉(zhuǎn)化的需要，對生物反應(yīng)器的性能要求愈來愈高。（2）基于多尺度的發(fā)酵過程與優(yōu)化理論給林可霉素發(fā)酵過程的優(yōu) 化提供了新思路基于多尺度理論下的以代謝流分析與控制為核心的發(fā)酵過程多參 數(shù)相關(guān)分析方法。這一方法不僅考慮了基因水平、細(xì)胞水平

6、微觀狀態(tài) 下的生物反應(yīng)及代謝阻遇機(jī)理，而且還考慮到宏觀生物反應(yīng)器尺度對 生物發(fā)酵過程的影響，把基因水平，細(xì)胞水平和生物反應(yīng)器尺度納入 統(tǒng)一的系統(tǒng)，進(jìn)行分析和控制。顯然這一方法與單一尺度的靜態(tài)的分 析方法相比，更符合實(shí)際，能更好地解決工業(yè)化生產(chǎn)中的放大和優(yōu)化 問題。中國科學(xué)院院士郭慕教授在為本項(xiàng)目參與人嗣良先生的專著 多 尺度微生物過程優(yōu)化作的序中明確指出“生物系統(tǒng)本身屬于高度復(fù) 雜的自組織系統(tǒng)，其特征之一是多尺度結(jié)構(gòu)及其部的非線性和非平衡 作用?！薄澳壳笆褂玫幕趩我怀叨鹊钠骄椒?，難于反映過程的在機(jī) 理，因此預(yù)測性差，不易解決定量放大與調(diào)控問題。 ”并且認(rèn)為嗣良教 授的多尺度微生物過程優(yōu)化理

7、論與技術(shù)在分析和有效控制復(fù)雜的生物 系統(tǒng)方面是一項(xiàng)創(chuàng)舉。1.2.2 現(xiàn)有工作基礎(chǔ)我公司有 40 多年的鹽酸林可霉素發(fā)酵的生產(chǎn)歷史 , 有先進(jìn)的廠房 設(shè)備, 有完善的水、電、氣等公用系統(tǒng)，有一支多年從事發(fā)酵生產(chǎn)研究 的技術(shù)隊(duì)伍，有一整套用于生化工程研究的儀器設(shè)備，除了常規(guī)的實(shí) 驗(yàn)儀器設(shè)備如HPLC搖床、離心機(jī)等外，還具有完成本項(xiàng)目研究所需 要的設(shè)備與配套儀器，其中主要有 FUS-50L 新概念發(fā)酵罐，該設(shè)備用 于發(fā)酵過程分析與控制，該反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了在線的多參數(shù)采集與分析， 如溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、pH溶解氧濃度（DO等的測量與分析，同時(shí)還 配置了稱重系統(tǒng)和全自動(dòng)補(bǔ)料系統(tǒng)，如高如基質(zhì)、前體、油、酸堿物 的

8、自動(dòng)流加與控制。除上述優(yōu)點(diǎn)外，該反應(yīng)器配套的軟件包 Bioradar 及 Biostar 1.5 在國外相同發(fā)酵控制中處于領(lǐng)先水平，同時(shí)為遠(yuǎn)程通 訊在異地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和分析提供了極大方便。我公司十分重視人才培養(yǎng)和產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合，去年分別與華東理 工大學(xué)和師大學(xué)簽立了關(guān)于林可霉素發(fā)酵過程的優(yōu)化、林可霉素高產(chǎn) 菌株的篩選項(xiàng)目，經(jīng)過合作研究，有些方面取得了突破性進(jìn)展，為我 公司后續(xù)項(xiàng)目的研究打下了深厚的基礎(chǔ)。1.3 國外技術(shù)發(fā)展趨勢林可霉素是于 1962年從鏈絲菌 ( Streptomyces Lineolnensis )變異 株的好氧發(fā)酵液中獲得的抗生素，抗革蘭陽性菌 . 臨床上用于肺炎球 菌、溶

9、血性鏈球菌、草綠色鏈球菌及金黃色葡萄球菌的感染。特別用 于嚴(yán)重厭氣菌引起的感染及金黃色葡萄球菌骨髓炎，在許多感染癥的 治療中療效顯著。由于其對組織和細(xì)胞的穿透力強(qiáng)，應(yīng)用方便，不需 做皮試。林可霉素用藥途徑較多，副反應(yīng)較少，控制感染快，是較有 前途的一種抗生素。二、技術(shù)方案論述2.1 項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵，包括技術(shù)難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)2.1.1 項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)(1) 基于多尺度理論下的以代謝流分析與控制為核心的發(fā)酵過程多參 數(shù)相關(guān)分析方法在發(fā)酵生產(chǎn)林可霉素過程中的具體應(yīng)用傳統(tǒng)的發(fā)酵過程優(yōu)化是以經(jīng)典動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)、以最佳工藝控制點(diǎn) 為依據(jù)的靜態(tài)操作方法。而多尺度微生物發(fā)酵過程優(yōu)化是以活細(xì)胞為 主體的微生物發(fā)酵過程，

10、可分為基因尺度、細(xì)胞尺度與生物反應(yīng)器尺 度，是不同尺度的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的輸入輸出關(guān)系，存在著信息流、物質(zhì)流 與能量流。其中跨尺度觀察、分析與控制是微生物發(fā)酵過程優(yōu)化的關(guān) 鍵。故基于多尺度理論發(fā)酵過程優(yōu)化不僅考慮了基因水平、細(xì)胞水平 微觀狀態(tài)下的生物反應(yīng)及代謝阻遏機(jī)理，而且還考慮到宏觀生物反應(yīng) 器尺度對生物發(fā)酵過程的影響，把基因水平、細(xì)胞水平和生物反應(yīng)器 尺度納入統(tǒng)一的系統(tǒng)，進(jìn)行分析和控制。顯然這一方法與單一尺度的 靜態(tài)的分析方法相比，更符合實(shí)際，能更好地解決工業(yè)化生產(chǎn)中的放 大和優(yōu)化問題。（2）應(yīng)用軟件包 Bio-star 1.5 ，通過人機(jī)界面對發(fā)酵過程的相關(guān)參數(shù) 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和關(guān)聯(lián)分析，再結(jié)合離

11、線測定參數(shù)進(jìn)行綜合分析，找出 工藝關(guān)鍵調(diào)控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過程的全面優(yōu)化我公司去年與華東理工大學(xué)生物工程中心簽訂了基于多尺度理 論發(fā)酵生產(chǎn)林可霉素的工藝優(yōu)化合同，同時(shí)派出一批技術(shù)骨干到該 校進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)，同年 6 月購置了 FUS-50L 高級全自動(dòng)控制發(fā) 酵罐，該反應(yīng)器是由國家生化工程技術(shù)研究中心（上海）設(shè)計(jì)，由上 海國強(qiáng)生化工程裝備有限公司組織生產(chǎn)的用于生物過程多尺度研究的 新型發(fā)酵裝置，具有在線參數(shù)檢測與控制功能。同時(shí)，與該反應(yīng)器配 套的軟件包（Bioradar- H及Biostar 1.5 ）具有適應(yīng)多種反應(yīng)器特點(diǎn)， 融合多種過程理論和控制理論，便于發(fā)酵過程工藝分析和優(yōu)化操作強(qiáng) 大功

12、能。該裝置已先后運(yùn)用于青霉素、紅霉素、金霉素、鏈霉素、鳥 苷、肌苷、基因工程白蛋白、基因工程植酸酶、基因工程必特螺旋霉 素等產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn)中，取得了多項(xiàng)成果。通過產(chǎn)、學(xué)、研充分結(jié)合，現(xiàn)在我們不但在發(fā)酵優(yōu)化理論方面有 很大提高， 同時(shí)在中試研究和 60噸實(shí)驗(yàn)罐生產(chǎn)中已將發(fā)酵水平提高到 一個(gè)新的層面，將研究成果運(yùn)用于生產(chǎn)，已初步實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵工藝的優(yōu) 化。（3）發(fā)酵液流場的模擬、 60 噸罐攪拌與進(jìn)氣結(jié)構(gòu)的改造和工藝的動(dòng)態(tài) 優(yōu)化相結(jié)合發(fā)酵過程放大困難的原因就在于放大時(shí)不可能同時(shí)做到幾何相 似、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)相似和流體動(dòng)力學(xué)相似。在小試研究中，當(dāng)某一個(gè)對 生產(chǎn)產(chǎn)生影響的重要因素沒有被觀察到，而這個(gè)因素恰恰在

13、放大時(shí)成 為關(guān)鍵因子時(shí)，就會(huì)造成整個(gè)發(fā)酵過程的失敗。為此，在發(fā)酵過程放 大研究時(shí)，要在以代謝流分析與控制為核心的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行研 究，由此可在放大的設(shè)備上得到完全相同的反映代謝流等生理數(shù)據(jù)的 變化曲線。以上工作還只是生理代謝參數(shù)相似的放大原則，并不足以 確定大型發(fā)酵罐的幾何結(jié)構(gòu)和動(dòng)力結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)參數(shù)。因此，將放大規(guī) 模的狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)化為操作或設(shè)計(jì)參數(shù)還需要一個(gè)研究過程。如何在放大的罐體上實(shí)現(xiàn)相同代謝流參數(shù)的效果，需要生物學(xué)、 化學(xué)工程、機(jī)械制造、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的綜合利用。（4）將傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的菌種選育方法充分結(jié)合，進(jìn)行林可霉素高產(chǎn)菌 株的篩選2005 年 10 月，我公司與師大學(xué)簽訂

14、了 林可霉素高產(chǎn)菌株的篩選 合同，同時(shí)派出技術(shù)骨干到該單位實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全程跟蹤實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新點(diǎn) 集中在以下幾方面： （1） 三重復(fù)合誘變技術(shù)，采用三種不同的誘變方 法分步處理林可霉素產(chǎn)生菌，促使林可霉素產(chǎn)生菌的DNA多基因位點(diǎn)發(fā)生突變，然后采用耐前體物壓力梯度篩選方法把高產(chǎn)林可霉素產(chǎn)生 菌篩選出來；（ 2）把三重復(fù)合誘變技術(shù)和原生質(zhì)體融合技術(shù)結(jié)合篩選 林可霉素高產(chǎn)穩(wěn)定菌株?，F(xiàn)已取得了良好效果，為生產(chǎn)菌種的穩(wěn)定和 發(fā)酵水平的提高提供了保證。2.1.2 項(xiàng)目的技術(shù)難點(diǎn) （1）動(dòng)力學(xué)模型的建立有一定難度，給發(fā)酵過程優(yōu)化和放大及生物仿 真造成了一定的障礙發(fā)酵過程是一個(gè)多因素、動(dòng)態(tài)、非線性的復(fù)雜生化過程，由于

15、發(fā) 酵過程中酶動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的困難，以及發(fā)酵過程控制中某些動(dòng)態(tài)數(shù) （如動(dòng)力學(xué)粘度）據(jù)采集和處理的困難，使發(fā)酵工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)，基本 上不可能建立（個(gè)別特殊情況例外）完全的微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與條件 參數(shù)相關(guān)聯(lián)的模型，這給發(fā)酵過程的優(yōu)化和放大帶來了一定的困難。 雖然 FUS-50L 高級全自動(dòng)控制發(fā)酵罐采用了先進(jìn)、可靠的傳感器，采 集了十幾個(gè)參數(shù)，同時(shí)具有高精度參數(shù)測量和精確的補(bǔ)料系統(tǒng)。Bioradar- H及Biostar 1.5軟件包開發(fā)了自診斷程序、自適應(yīng)程序等, 保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，保證了一些數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和關(guān)聯(lián) 性。但是，由于發(fā)酵生產(chǎn)過程的復(fù)雜性和多樣性，本調(diào)控系統(tǒng)仍然需 要根據(jù)實(shí)際

16、情況，特別是結(jié)合林可霉素發(fā)酵過程的特點(diǎn)進(jìn)行一定的修 正或改進(jìn)，同時(shí)根據(jù)小試、中試和 60 噸罐生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)積累豐富的數(shù)據(jù)， 一方面可建立完善的專家系統(tǒng)，另一方面可建立生物仿真系統(tǒng)，從而 實(shí)現(xiàn)智能化的發(fā)酵過程優(yōu)化。（2）在生產(chǎn)上實(shí)現(xiàn)發(fā)酵工藝的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化也具有一定難度 良性的工業(yè)化大生產(chǎn)與小試、中試實(shí)驗(yàn)是有較大區(qū)別的，它是一個(gè)集先進(jìn)管理、規(guī)的工藝操作與相關(guān)技術(shù)人員對動(dòng)態(tài)發(fā)酵過程有較高 的認(rèn)識(shí)水平于一體的群體行為。 由于目前 60 噸罐的多參數(shù)采集系統(tǒng)仍 然沒有建立，同時(shí)還存在著其他方面的原因，這樣給發(fā)酵工藝的實(shí)時(shí) 動(dòng)態(tài)優(yōu)化造成了較大困難。（3）林可鏈霉菌屬放線菌，而放線菌的生產(chǎn)穩(wěn)定性一般不好，這樣給

17、 菌種的選育和保藏提出了很高的要求。菌種篩選的技術(shù)關(guān)鍵體現(xiàn)在以 下三方面：三重復(fù)合誘變處理技術(shù)； 耐前體物壓力梯度篩選方法； 雙親本菌株原生質(zhì)體融合技術(shù)。2.2 、項(xiàng)目計(jì)劃目標(biāo)及主要研究容2.2.1 主要目標(biāo)通過林可霉素高產(chǎn)菌株的篩選和基于多尺度發(fā)酵工藝的優(yōu)化與發(fā) 達(dá)研究，穩(wěn)步提高林可霉素發(fā)酵單位，從全方位提高生產(chǎn)效益和降低 產(chǎn)品成本。主要達(dá)到以下目標(biāo)：在192小時(shí)發(fā)酵周期，50L發(fā)酵罐林 可霉素發(fā)酵單位在7500u/ml以上；60T發(fā)酵罐發(fā)酵水平提高30%以 上，發(fā)酵總億在360十億以上；申報(bào)關(guān)于林可霉素高產(chǎn)菌株和過量 生產(chǎn)林可霉素發(fā)酵工藝的專利；在中文核心期刊發(fā)表論文3篇。 2.2.2 研

18、究與開發(fā)容（A）發(fā)酵罐放大實(shí)驗(yàn)通過搖瓶、FUS-50L罐和60噸大罐的聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，對多參數(shù)采集系 統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行多尺度分析，建立優(yōu)化的工藝調(diào)控平臺(tái)，逐步實(shí)現(xiàn) 大罐生產(chǎn)工藝的全面優(yōu)化。（a） 大罐的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)改造 數(shù)據(jù)采集是進(jìn)行過程放大與優(yōu)化的基礎(chǔ)，可根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際 情況和資金情況，挑選出一個(gè)合適的發(fā)酵罐，對其進(jìn)行必要的檢測系統(tǒng)設(shè)備改造，逐步實(shí)現(xiàn)“全參數(shù)”采集，即可以一邊增加所需的檢測參數(shù)，一邊就可以采集已有的數(shù)據(jù)，盡早地進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。rlrli<1pll_£L丄? $11 I?機(jī)軟件和上位機(jī)軟件兩部分。下位機(jī)軟件負(fù)責(zé)在線參數(shù)采集、離線參數(shù)計(jì)算、參數(shù)數(shù)據(jù)記錄， 并且同步

19、向上位機(jī)傳送所有在線參數(shù)的數(shù)據(jù)；上位機(jī)軟件用于工藝人員的數(shù)據(jù)分析及工藝優(yōu)化，選用了 C+語言進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，采用多線程、COM等編程技術(shù)。此外，通過In ternet 網(wǎng)絡(luò)，可以用e-mail向位于遠(yuǎn)程（上海）專家的計(jì)算機(jī)傳送數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程專家接收到數(shù)據(jù)以后進(jìn) 行工藝分析，然后將工藝控制指令下達(dá)給車間現(xiàn)場的工藝工程師，再由工藝工程師具體實(shí)施 控制指令，達(dá)到工藝優(yōu)化控制的目的。圖1計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)傳家計(jì)算機(jī)下位機(jī)圖2數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳遞系統(tǒng)Internet表1在線檢測參數(shù)一覽表在線檢測參數(shù)輸出信號安裝位置1溫度4-20mA已有2pH4-20mA罐體中部3溶氧4-20mA罐體中部4轉(zhuǎn)速4-20mA5尾氣Q4-20

20、mA排氣管彎頭6尾氣CO4-20mA頂部7罐壓4-20mA上封頭8空氣流量0-10mA進(jìn)氣管9發(fā)酵液體積4-20mA上封頭和桶底其中，溫度為車間原有系統(tǒng)中已有的信號，EQ、ECQ、罐壓、pH 溶氧、流量、轉(zhuǎn)速、體積為本次改造中增加的測量信號，間接參數(shù)為 QUR CER RQ &a以及補(bǔ)料速率。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)改造過程中，可按照“邊改造，邊采集”的原則， 盡早地將已有數(shù)據(jù)采集起來，以進(jìn)行必要的分析。(b)攪拌槳葉的組合實(shí)驗(yàn)首先要檢測大罐溶氧水平，對大罐的溶氧變化進(jìn)行分析。如果發(fā)酵 過程中溶氧水平長時(shí)間很低，這樣會(huì)影響產(chǎn)素水平，可以通過更換攪 拌槳、增加通氣等方式增加大罐的供氧水平。具體可在

21、小試罐上實(shí)驗(yàn) 不同攪拌槳型式的組合(部分實(shí)驗(yàn)已進(jìn)行，并已取得結(jié)果)，然后在大 罐上放大：表2不同攪拌槳型式的組合表組合上層中層下層1（工廠原始）箭葉箭葉箭葉2 （小試已試）箭葉箭葉六平葉3四寬折葉四寬折葉半圓管4四寬折葉四寬折葉平葉5彎葉彎葉彎葉6彎葉彎葉平葉7斜葉斜葉斜葉8平葉平葉平葉同時(shí)還可以研究不同攪拌槳型下的功耗，尋找出混合好、功耗少的 最佳組合。（B）工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)（a）工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究對于目前工廠已有的補(bǔ)料形式，可在不改變補(bǔ)料形式的前體下，試驗(yàn)“少量多次”的補(bǔ)料方式，以減少 pH等參數(shù)的波動(dòng)幅度對產(chǎn)素的 影響，減低瞬時(shí)底物濃度高對供氧的壓力。（b）菌絲形態(tài)學(xué)研究結(jié)合小試結(jié)果，控制玉米

22、漿補(bǔ)料方式，不是“每班必補(bǔ)”，而是根 據(jù)過程菌形，加以適當(dāng)控制。（c ）比生長素率控制的研究在小試的結(jié)果上，通過控制補(bǔ)糖、玉米漿水、通氨等方式，控制 菌濃，在供氧基本滿足的前體下，達(dá)到一個(gè)合適菌濃水平的控制。（d）碳源、氮源優(yōu)化實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)在總碳源濃度一定的情況下，淀粉：葡萄糖不同比率下的生 長和產(chǎn)素情況。(e)細(xì)胞膜通透性改變對抗生素生產(chǎn)速率的影響( f )外源影響因子對林可霉素生物合成速率的影響(C) 代謝流分析( a )有機(jī)酸的測定 由于發(fā)酵過程中，產(chǎn)生的一些有機(jī)酸和氨基酸可反映該過程的代 謝狀態(tài)，并可對代謝途徑的通量進(jìn)行定性分析?，F(xiàn)擬用 HPLC法測下列 有機(jī)酸：丙酮酸，a -酮戊二酸，乙

23、酸，檸檬酸，丙酸，琥珀酸。( b )酶動(dòng)力學(xué)研究 根據(jù)所測定的糖代謝途徑關(guān)鍵調(diào)控酶活性的大小，可定性分析代謝途徑通量的相對大小，對全過程的關(guān)鍵調(diào)控酶活性進(jìn)行合理調(diào)控， 使代謝流向預(yù)期方向流動(dòng)， 可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化。 擬測定的酶活： 1) 磷酸果糖激酶， 2)葡萄糖脫氫酶， 3)檸檬酸合成酶， 4)異檸檬酸脫 氫酶。三、必要的支撐條件、組織措施及實(shí)施方案3.1 必要支撐條件( 1 )技術(shù)支撐國家生化工程技術(shù)研究中心(上海)的嗣良教授為本項(xiàng)目的重要 參與人，他針對單一尺度的過程分析，提出了發(fā)酵過程多尺度問題分 析，形成了基于參數(shù)相關(guān)的發(fā)酵過程多水平問題研究的優(yōu)化技術(shù)和發(fā) 酵過程多參數(shù)調(diào)整的放大技

24、術(shù)，開發(fā)了適應(yīng)代謝流檢測與分析原理的 裝置，研制成功了在原理與配置上與現(xiàn)有國外生物反應(yīng)器有重大差別 的裝置。 由此所形成的發(fā)酵優(yōu)化技術(shù)與方法成果的推廣 , 己為全國多家 企業(yè)培養(yǎng)了一批掌握本技術(shù)的企業(yè)技術(shù)骨干 , 增強(qiáng)了企業(yè)的市場競爭 能力，推動(dòng)了我國傳統(tǒng)和現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)酵行業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)改造，縮 短了這一領(lǐng)域的國際差距。完成的“基于參數(shù)相關(guān)的發(fā)酵過程生物反 應(yīng)器優(yōu)化與放大技術(shù)”獲 2002 年國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。 （2）經(jīng)濟(jì)支撐公司于一九八九年晉升為國家二級企業(yè)，一九九二年由國家經(jīng)貿(mào) 委等部門批準(zhǔn)取得外貿(mào)進(jìn)出口自主權(quán)，一九九四年由國家經(jīng)貿(mào)委確定 為國家大型一檔企業(yè)，同年被中國質(zhì)量管理協(xié)會(huì)授予“

25、全國用戶滿意 企業(yè)”，系國家中藥重點(diǎn)五十強(qiáng)企業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)的百強(qiáng)企業(yè)之一。公司有近 50 年中藥生產(chǎn)和 30 余年西藥生產(chǎn)歷史?，F(xiàn)有資產(chǎn)總額 41228萬元，凈資產(chǎn) 10378萬元。主要生產(chǎn)設(shè)備 3300 余臺(tái)套，生產(chǎn)發(fā) 酵容量 2100 立方米，動(dòng)力系統(tǒng)水、電、汽、空氣、冷凍、真空等與生 產(chǎn)相配套，其規(guī)模在省醫(yī)藥行業(yè)位居前列。公司目前固體制、原料藥 已經(jīng)通過GM檢查。公司現(xiàn)有品種 180 余個(gè)，主要產(chǎn)品有發(fā)酵蟲草菌粉（ CS-4 ）、鹽酸 林可霉素、鹽酸土霉素、十三碳二元酸等原料藥及中成藥（片劑、膠 囊劑、注射劑、丸劑、糖漿劑、顆粒劑等）和西藥制劑（片劑、膠囊 劑、注射劑）。注冊商標(biāo)為“贛鷹”

26、牌。其中二個(gè)產(chǎn)品獲國家質(zhì)量銀質(zhì) 獎(jiǎng)，三個(gè)產(chǎn)品獲部優(yōu)獎(jiǎng)，八個(gè)產(chǎn)品獲省優(yōu)獎(jiǎng)。發(fā)酵蟲草菌粉及金水寶 膠囊是國家第一個(gè)中藥一類新藥，鹽酸土霉素和鹽酸林可霉素兩個(gè)產(chǎn) 品多次通過美國FDA復(fù)檢認(rèn)證，鹽酸土霉素、鹽酸林可霉素、發(fā)酵蟲 草菌粉和十三碳二元酸四個(gè)產(chǎn)品暢銷歐美市場， 為國家創(chuàng)收大量外匯， 而且是公司利潤的主要來源。（3） 人才支撐 我公司十分重視人才引進(jìn)和人才培養(yǎng)，近年來，公司每年錄用品學(xué)兼優(yōu)的大學(xué)生1020名，創(chuàng)造各種機(jī)會(huì)對這些大學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)；2005 年3月7月，公司派技術(shù)骨干到華東理工大學(xué)進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)； 2005年 9 月今，華東理工大學(xué)先后派出 8 位專家到現(xiàn)場指導(dǎo)和進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)研究；

27、 2006年 1 月今，我公司派技術(shù)骨干 4名到師大學(xué)參加“林 可霉素高產(chǎn)菌株的選育”課題研究。3.2 組織管理的措施（1）項(xiàng)目實(shí)行法人總負(fù)責(zé)制，由國藥有限責(zé)任公司藥物研究所對項(xiàng) 目實(shí)行管理、指導(dǎo)和監(jiān)督，由葛友群具體組織和管理本項(xiàng)目。（2）本項(xiàng)目實(shí)行“課題子課題”兩級管理。（ 3）項(xiàng)目實(shí)行經(jīng)濟(jì)責(zé)任制。要將分級子課題進(jìn)一步細(xì)化，要求落實(shí) 到部門，甚至落實(shí)到人，同時(shí)制定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)度。（4）實(shí)行重大事項(xiàng)報(bào)告制度。課題責(zé)任人對課題執(zhí)行過程中發(fā)生的 技術(shù)路線或主要研究容調(diào)整、課題組主要研究人員變動(dòng)以及其它可能 影響課題順利完成的重大事項(xiàng)及時(shí)向國藥有限責(zé)任公司藥物研究所報(bào) 告，并按我公司科研計(jì)劃管理

28、辦法規(guī)定的程序報(bào)批。并按我公司科研 計(jì)劃管理辦法規(guī)定的程序報(bào)批。3.3 組織實(shí)施的方案（1 ）項(xiàng)目研究時(shí)間2005年1月2007年12月(2)項(xiàng)目研究分為五階段 第一階段( 200 年 1 月 2005 年 3 月)主要工作(A) 項(xiàng)目查新已完成。(B) 中英文文獻(xiàn)的查閱與整理，撰寫關(guān)于項(xiàng)目文獻(xiàn)綜述已完成。(C) 到與本項(xiàng)目研究密切相關(guān)的高等院校進(jìn)行調(diào)研，簽訂技術(shù)合作協(xié)議2005 年 1 月 2005 年 3 月，我公司派出專家及相關(guān)技術(shù)骨干先 后到華東理工大學(xué)、師大學(xué)、農(nóng)業(yè)大學(xué)等高等院校進(jìn)行調(diào)研，并同嗣 良等國著名的發(fā)酵工程專家進(jìn)行了本項(xiàng)目的廣泛探討。 2005 年先后同 華東理工大學(xué)、師大

29、學(xué)簽立了技術(shù)合作項(xiàng)目。 第二階段主要工作技術(shù)骨干的培訓(xùn)。 2005 年 3 月 2005 年 7 月，我公司先后派出二 十余名林可霉素發(fā)酵生產(chǎn)線的技術(shù)骨干到華東理工大學(xué)生物工程學(xué)院 發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)方面的培訓(xùn)；同時(shí)，在此期間，完成 了搖瓶和 50L 罐發(fā)酵生產(chǎn)林可霉素的初步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。 第三階段 2005 年 8 月 2006年 9 月主要工作( A) 建立中試實(shí)驗(yàn)室2005 年 8 月 10 月，在國藥有限公司建立了面積為 200m2 的中試 實(shí)驗(yàn)室，并投資120萬元購置了 FUS-50L新概念發(fā)酵罐等科研設(shè)備和 儀器。(B)與高校聯(lián)合研究項(xiàng)目的全面啟動(dòng)2005 年 9 月華東理工

30、大學(xué)生物工程中心派出 1 名博士到我公司 進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)林可霉素的工藝優(yōu)化與放大研究，隨后又派來 1 名碩士 同樣進(jìn)行該課題研究； 2006 年元月，華東理工大學(xué)博士生導(dǎo)師嗣良教 授和儲(chǔ)炬教授一行 6 人到我公司進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)， 并進(jìn)行階段總結(jié)； 2006 年元月，我公司派出 4 名技術(shù)骨干到師大學(xué)進(jìn)行林可霉素高產(chǎn)菌株的 選育。 第四階段(2006年10月2007年10月)主要工作(A) 大罐多參數(shù)采集系統(tǒng)的購買與安裝正在申報(bào)計(jì)劃。(B) 放大研究正在進(jìn)行。(C) 中期驗(yàn)收 第五階段(2007年11月2007年12月)主要工作結(jié)題驗(yàn)收。3.4 、計(jì)劃實(shí)施年限、經(jīng)費(fèi)預(yù)算及來源渠道3.4.1 年度計(jì)劃2005年3月 2005年9月?lián)u瓶實(shí)驗(yàn)(種子培養(yǎng)基優(yōu)化、發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化)、50L罐發(fā)酵工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)、60m3罐發(fā)酵工藝優(yōu)化探索實(shí)驗(yàn) 2005年10月2006年9月 50L 罐攪拌槳葉組合優(yōu)化實(shí)驗(yàn)、 60噸罐生產(chǎn) 工藝的穩(wěn)定和進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)2006年10月2007年1月外源因子對林可霉素生物合成的影響及原理分析實(shí)驗(yàn)2007年2月2007年6月 60噸