發(fā)酵工程技術(shù)制藥課件

1、發(fā)酵工程技術(shù)制藥發(fā)酵發(fā)酵(f jio)工程制藥工程制藥第一節(jié)：微生物細(xì)胞工程（發(fā)酵工程制藥）第一節(jié)：微生物細(xì)胞工程（發(fā)酵工程制藥）生產(chǎn)原理生產(chǎn)原理第二節(jié)：利用微生物進(jìn)行第二節(jié)：利用微生物進(jìn)行(jnxng)藥物的生產(chǎn)實(shí)例藥物的生產(chǎn)實(shí)例第一頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥一、一、發(fā)酵生產(chǎn)發(fā)酵生產(chǎn)(shngchn)過程過程 生產(chǎn)用菌種生產(chǎn)用菌種- 原始材料原始材料- 培養(yǎng)基培養(yǎng)基- 程序程序(chngx)- 生產(chǎn)細(xì)則生產(chǎn)細(xì)則- 以青霉素為例講解以青霉素為例講解第二頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（1）青霉素（）青霉素（penicillin）所用菌種所用菌種-黃青霉菌黃青霉菌原始材料原始材料(cilio)

2、-氨氨基已二酸、半胱氨酸、基已二酸、半胱氨酸、纈氨酸。纈氨酸。發(fā)酵方法發(fā)酵方法-加前體物加前體物質(zhì)的深層發(fā)酵法。質(zhì)的深層發(fā)酵法。青霉素發(fā)現(xiàn)者弗萊明青霉素發(fā)現(xiàn)者弗萊明第三頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥沙土管菌種沙土管菌種轉(zhuǎn)移到固體瓊脂斜面轉(zhuǎn)移到固體瓊脂斜面(ximin)培養(yǎng)基上，培養(yǎng)基上，24培養(yǎng)培養(yǎng)5-6天，獲得芽孢天，獲得芽孢芽孢懸浮于無菌水中，進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)芽孢懸浮于無菌水中，進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)進(jìn)入移種瓶培養(yǎng)進(jìn)入移種瓶培養(yǎng)進(jìn)種子罐，接種量為進(jìn)種子罐，接種量為5%-10%進(jìn)繁殖罐，進(jìn)繁殖罐，28培養(yǎng)培養(yǎng)48-96小時小時(xiosh)進(jìn)入發(fā)酵罐，開始生產(chǎn)。進(jìn)入發(fā)酵罐，開始生產(chǎn)。鼓式過濾鼓式過濾第一次

3、萃取第一次萃取(cuq)器器純化柱純化柱第二次萃取器第二次萃取器第三次萃取器第三次萃取器真空結(jié)晶釜真空結(jié)晶釜瓷過濾器瓷過濾器結(jié)晶洗滌釜結(jié)晶洗滌釜真空干燥器（結(jié)束）真空干燥器（結(jié)束）程序程序第四頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（1）使用消沫劑，由于發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量的）使用消沫劑，由于發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量的CO2，會產(chǎn)生大量泡，會產(chǎn)生大量泡沫。可采用植物油、豆油、合成消沫劑進(jìn)行消沫處理。沫?？刹捎弥参镉?、豆油、合成消沫劑進(jìn)行消沫處理。（2）溫度控制在）溫度控制在24-30、PH值控制在值控制在6. 8-7.2。（3）應(yīng)該注意控制殘?zhí)橇俊⑦€原）應(yīng)該注意控制殘?zhí)橇?、還原(hun yun)糖量、糖量、PH

4、值、氨、氮、溶解值、氨、氮、溶解氧量。氧量。（4）發(fā)酵過程中要注意通氣攪拌，所通入的空氣必須是無菌的。）發(fā)酵過程中要注意通氣攪拌，所通入的空氣必須是無菌的。（5）發(fā)酵罐必須保持正壓（）發(fā)酵罐必須保持正壓（20-30kPa），以防罐外不潔凈的空氣），以防罐外不潔凈的空氣流入。流入。（6）目前國際上青霉素發(fā)酵的水平已經(jīng)達(dá)到）目前國際上青霉素發(fā)酵的水平已經(jīng)達(dá)到8萬多單位萬多單位/ml，相當(dāng)于相當(dāng)于50g/L。生產(chǎn)生產(chǎn)(shngchn)細(xì)則細(xì)則第五頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥二、二、滅菌滅菌(mi jn)技術(shù)技術(shù) 滅菌操作是為了(wi le)保證雜菌不進(jìn)入工業(yè)發(fā)酵系統(tǒng)。 （一）滅菌項(xiàng)目（一）滅菌項(xiàng)目

5、 （二）滅菌方法（二）滅菌方法 （三）滅菌的矛盾之處（三）滅菌的矛盾之處 （四）具體的滅菌技術(shù)（四）具體的滅菌技術(shù)第六頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（一）滅菌（一）滅菌(mi jn)項(xiàng)目項(xiàng)目 1、在投入生產(chǎn)之前，必須對設(shè)備、管道進(jìn)行徹底清洗、和嚴(yán)格滅菌(mi jn)。 2、對通入的培養(yǎng)基、通入的空氣進(jìn)行先行滅菌。第七頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（二）滅菌（二）滅菌(mi jn)方法方法2、化學(xué)法1、加熱法3、輻射(fsh)法4、過濾法第八頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（三）滅菌（三）滅菌(mi jn)的矛盾之處的矛盾之處 對殺滅細(xì)菌的同時(tngsh) 1、培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成份也隨之遭到分解和

6、破壞。 2、殺死雜菌的同時也殺死了工程細(xì)菌。第九頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（四）具體的滅菌（四）具體的滅菌(mi jn)技術(shù)技術(shù) 可分為6種技術(shù)： 1、間歇、間歇(jin xi)滅菌法滅菌法 2、加熱滅菌法、加熱滅菌法 3、連續(xù)滅菌法、連續(xù)滅菌法 4、空氣加熱滅菌法、空氣加熱滅菌法 5、空氣過濾滅菌法、空氣過濾滅菌法 6、營養(yǎng)物質(zhì)瞬時高溫殺菌法、營養(yǎng)物質(zhì)瞬時高溫殺菌法第十頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥1：間歇：間歇(jin xi)滅菌法滅菌法 又稱為(chn wi)分批滅菌，是指將培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐內(nèi)，然后連罐加熱到規(guī)定的滅菌溫度。 （1）滅菌方法）滅菌方法 （2）注意事項(xiàng)）注意事項(xiàng) （3）

7、間歇滅菌法的優(yōu)點(diǎn)）間歇滅菌法的優(yōu)點(diǎn)第十一頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（1）滅菌）滅菌(mi jn)方法方法 間歇滅菌的操作過程分為3個過程： 加熱-保溫維持-冷卻(lngqu)。 這些不同的階段，均能夠起到滅菌的作用。然而，在滅菌過程中，保溫殺菌的作用是主要的，冷卻殺菌的作用最小。第十二頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（2）注意事項(xiàng)）注意事項(xiàng) 應(yīng)當(dāng)避免過長的加熱時間，否則常常會破壞培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)。 系統(tǒng)經(jīng)過滅菌操作之后，必須達(dá)到不留1個雜菌，否則，只要經(jīng)過1晝夜的增殖，1個雜菌就會增加(zngji)到272個雜菌，最后會導(dǎo)致整批發(fā)酵液的失敗。第十三頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（3）間歇滅

8、菌）間歇滅菌(mi jn)法的優(yōu)點(diǎn)法的優(yōu)點(diǎn) 設(shè)備(shbi)造價低廉。 便于進(jìn)行手動操作。第十四頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥2：加熱：加熱(ji r)滅菌法滅菌法 隧道(sudo)滅菌箱設(shè)備第十五頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥3：連續(xù)滅菌法：連續(xù)滅菌法 （1）定義）定義 （2）技術(shù)分類）技術(shù)分類 （3）連續(xù)滅菌法的優(yōu)點(diǎn)）連續(xù)滅菌法的優(yōu)點(diǎn)(yudin) （4）連續(xù)滅菌法的不足）連續(xù)滅菌法的不足第十六頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（1）定義）定義(dngy) 連續(xù)滅菌法是指滅菌的操作(cozu)的加熱、保溫維持、冷卻這三個過程，在同一時間內(nèi)進(jìn)行。 因此，在連續(xù)滅菌系統(tǒng)中，需要分別設(shè)置加熱設(shè)備、保

9、溫維持設(shè)備、冷卻設(shè)備。第十七頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（2）技術(shù)）技術(shù)(jsh)分類分類 連續(xù)滅菌法可以分為2種： （1）加熱、冷卻緩慢(hunmn)交替進(jìn)行方法。 （2）迅速升溫+閃急冷卻方法-這種方法稱為HTST方法，這對于保證營養(yǎng)物質(zhì)極為有利。第十八頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（3）連續(xù)滅菌法的優(yōu)點(diǎn)）連續(xù)滅菌法的優(yōu)點(diǎn)(yudin) （1）可減少培養(yǎng)劑中營養(yǎng)物質(zhì)的損失、提高產(chǎn)物收率。 （2）由于操作條件恒定，可以獲得穩(wěn)定的滅菌質(zhì)量。 （3）容易實(shí)現(xiàn)自控操作。 （4）能夠避免系統(tǒng)的反復(fù)加熱(ji r)和冷卻，可提高熱利用率。是目前很多制藥廠經(jīng)常采用的方法。第十九頁，共七十頁。發(fā)酵工程技

10、術(shù)制藥（4）連續(xù)滅菌法的不足）連續(xù)滅菌法的不足(bz) （1）投資較大， （2）需要同時(tngsh)設(shè)置加熱、冷卻裝置。第二十頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥4：空氣加熱：空氣加熱(ji r)滅菌法滅菌法利用空氣壓縮時產(chǎn)生的高溫，使得微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)變性，而達(dá)到殺菌目的，這種方法稱為空氣加熱滅菌法。不同溫度下的空氣細(xì)菌存活(cn hu)時間：200/15.1s， 250/5.1s，300/2.1s， 350/1.05s。干熱殺菌的流程通常是：先采用廢熱，將空氣預(yù)熱到60-70，然后進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮，并在200以上的溫度維持一段時間。以便殺死雜菌，然后再進(jìn)入發(fā)酵罐之中。第二十一頁，共七十頁。發(fā)酵

11、工程技術(shù)制藥5：空氣過濾：空氣過濾(gul)滅菌法滅菌法 是指讓空氣通過過濾介質(zhì)(jizh)，以阻截空氣中所含的微生物，取得無菌空氣的目的?？諝膺^濾分為2種：（1）絕對過濾）絕對過濾（2）深層過濾）深層過濾陶瓷陶瓷(toc)過濾機(jī)過濾機(jī)第二十二頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（1）絕對）絕對(judu)過濾過濾 如超濾膜過濾(gul)就屬于絕對過濾(gul) 是指所用濾膜的孔徑小于空氣中的固體顆粒。從而把顆粒截留。第二十三頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（2）深層過濾）深層過濾(gul)是憑借濾層內(nèi)的曲折通道，而將顆粒截留的方法。它不要求濾膜的孔徑小于空氣中的固體顆粒。這是目前發(fā)酵工業(yè)常用(chn

12、 yn)的過濾除菌方法。深層過濾所用的過濾介質(zhì)-棉花、活性碳、玻璃纖維、合成纖維、各種有機(jī)或無機(jī)的燒結(jié)材料（燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料、蒙乃爾合金粉燒結(jié)板）、超細(xì)玻璃纖維、超細(xì)玻璃纖維過濾紙，微孔聚合物（聚乙烯醇PVA過濾板、PVA燒結(jié)板等已經(jīng)在日本的發(fā)酵工業(yè)中廣泛應(yīng)用）。第二十四頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥6：營養(yǎng)物質(zhì)瞬時高溫：營養(yǎng)物質(zhì)瞬時高溫(gown)殺菌殺菌法法 一般來說，當(dāng)溫度升高時，微生物死亡速率的增加(zngji)營養(yǎng)物質(zhì)遭到破壞的速率。 因此，對于瞬時的高溫，細(xì)菌常常被殺死，而營養(yǎng)物質(zhì)則破壞得不多。 根據(jù)這一原理，可以采用營養(yǎng)物質(zhì)瞬時高溫殺菌法進(jìn)行殺菌操作。第二十五頁，共七

13、十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥三、三、分離純化分離純化(chn hu)技術(shù)技術(shù)微生物的發(fā)酵產(chǎn)物是一種混合物，里面(lmin)除了含有主要產(chǎn)物以外，還含有未能轉(zhuǎn)化的基質(zhì)和底物、殘余的原料、大量的水、微生物細(xì)胞、各種雜質(zhì)。因此，必須對發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行分離和純化。分離和純化過程被稱作“下游加工過程”，需要經(jīng)過以下這幾個階段：（一）固體物質(zhì)的去除，（一）固體物質(zhì)的去除，（二）初步分離，（二）初步分離，（三）產(chǎn)品提純，（三）產(chǎn)品提純，（四）產(chǎn)品的最終分離。（四）產(chǎn)品的最終分離。第二十六頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（一）固體物質(zhì)（一）固體物質(zhì)(wzh)的去除的去除 1、目的、目的 2、常用、常用(chn yn)的方

14、法有的方法有 3、常用的設(shè)備、常用的設(shè)備4、固體物質(zhì)的前期預(yù)處理技術(shù)、固體物質(zhì)的前期預(yù)處理技術(shù)第二十七頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥1、目的、目的(md) （1）分離(fnl)出完整的細(xì)胞。 （2）將細(xì)胞進(jìn)行溶菌處理，提取細(xì)胞內(nèi)的生物產(chǎn)品。 （3）除去細(xì)胞有殘留碎片。 （4）除去沒有轉(zhuǎn)化的不溶性基質(zhì)。 （5）一部分細(xì)胞返回到反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行再循環(huán)操作。第二十八頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥2、常用、常用(chn yn)的方法的方法 （1）過濾法-分批過濾、連續(xù)真空過濾、錯流流動過濾。錯流流動過濾法-使液體平等于過濾膜的表面進(jìn)行流動，這樣能夠不斷地移去在濾膜表面積累的細(xì)胞物質(zhì)，從而獲得近似于恒定(

15、hngdng)的過濾速率。 （2）離心分離法-垂直式離心、水平式離心。 （3）沉降法-與一般的自由沉降不同，工業(yè)生產(chǎn)過程的沉降都屬于干擾式沉降。第二十九頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥3、常用、常用(chn yn)的設(shè)備的設(shè)備 （1）過濾設(shè)備-板框過濾機(jī)、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī) （2）離心設(shè)備-轉(zhuǎn)籃式離心過濾機(jī)（三足式離心過濾機(jī)）、刮刀卸料式離心過濾機(jī)、沉降(chnjing)式離心過濾機(jī)、噴霧離心過濾機(jī)、間斷排料式離心過濾機(jī)、傾析式離心過濾機(jī)。 （3）沉降設(shè)備-管式離心沉降機(jī)。第三十頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥4、固體物質(zhì)、固體物質(zhì)(wzh)的前期預(yù)處理技的前期預(yù)處理技術(shù)術(shù) 由于生物反應(yīng)液的粘度很大，

16、直接分離往往比較困難，因此，常常(chngchng)對其進(jìn)行預(yù)先的前期處理，來提高分離效果。 常見的預(yù)處理技術(shù)有：（1）使細(xì)胞老化凝聚成團(tuán)，（2）加熱，（3）改變PH值，（4）添加化學(xué)物質(zhì)促進(jìn)凝聚，如加入高分子電解質(zhì)、氯化鈣、膠態(tài)粘士。第三十一頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（二）初步（二）初步(chb)分離分離 進(jìn)一步把已經(jīng)分離的溶液濃縮，提高目的產(chǎn)物(chnw)濃度的方法，稱為初步分離。 初步分離的具體方法可以分為： 1、蒸發(fā)、蒸發(fā) 2、萃取、萃取 3、沉淀、沉淀 4、膜分離、膜分離第三十二頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥1、蒸發(fā)、蒸發(fā)(zhngf) 蒸發(fā)是通過加熱，使溶液中的水經(jīng)過汽化除去要

17、提高溶質(zhì)濃度、為溶質(zhì)的析出創(chuàng)造條件的一種操作方法。 各種代謝物，如氨基酸、抗生素、酶都可以進(jìn)行蒸發(fā)操作。 由于生物產(chǎn)品大多數(shù)是熱敏性物質(zhì)(wzh)，所以物料在蒸發(fā)器內(nèi)的停留時間必須盡可能短，同時，還應(yīng)該晝避免局部液體過熱。第三十三頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥LG系列系列(xli)離心式刮板薄膜蒸發(fā)器示意圖離心式刮板薄膜蒸發(fā)器示意圖蒸發(fā)設(shè)備（1）連續(xù)流動(lidng)膜式蒸發(fā)器，（2）長管膜式蒸發(fā)器，（3）強(qiáng)制膜式蒸發(fā)器，（4）離心膜蒸發(fā)器。第三十四頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥2、萃取、萃取(cuq) 萃取是通過物質(zhì)在2種溶液之間不同的溶解度，來實(shí)現(xiàn)分離的操作方法。 萃取的分類(fn li)

18、 （1）有機(jī)溶劑萃取）有機(jī)溶劑萃取 （2）雙水相萃?。╇p水相萃取第三十五頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（1）有機(jī)）有機(jī)(yuj)溶劑萃取溶劑萃取 許多抗生素都能夠溶解在有機(jī)溶劑之中，如乙酸乙酯、乙酸丁酯、因此，通過萃取，可使得抗生素從水相進(jìn)入有機(jī)相之中，從而實(shí)現(xiàn)分離。 由于抗生素在有機(jī)溶劑之中極不穩(wěn)定，因此，在保證萃取效率的前提條件下，必須(bx)盡量縮短操作時間。 有機(jī)溶劑萃取設(shè)備可使用Podbielniak離心萃取機(jī)。第三十六頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥SFT-150超臨界萃取超臨界萃取(cuq)反應(yīng)儀反應(yīng)儀利用萃取法來提取抗生素，具有質(zhì)量好、收率(shu l)高、速度快的優(yōu)點(diǎn)。雙水相萃

19、取法，目前用于進(jìn)行酶、和蛋白質(zhì)的提取工藝。第三十七頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（2）雙水相萃?。╇p水相萃取(cuq) 使用2種互不相溶的高聚物，如聚乙二醇（PEG）、葡聚糖，分別將它們?nèi)苡谒行纬呻p水相，利用目的產(chǎn)物在雙水相中不同的分配系數(shù)而實(shí)現(xiàn)分離的方法(fngf)，稱為雙水相萃取。 萃取之后的目的產(chǎn)物可以通過超濾法進(jìn)行提純。 雙水相萃取材料-（1）PEG-葡聚糖萃取系統(tǒng)，（2）PEG磷酸鉀萃取系統(tǒng)。第三十八頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥3、沉淀、沉淀(chndin) 蛋白質(zhì)在溶液中具有“等電點(diǎn)”的特性，而且其等電點(diǎn)與溶液PH值有關(guān)，PH值大，蛋白質(zhì)呈負(fù)電，PH值小，蛋白質(zhì)呈正電，當(dāng)PH=

20、pI（等電點(diǎn)）時，蛋白質(zhì)不帶電荷。 蛋白質(zhì)在PI時的溶解度最小。這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)在水中有均勻分布是由于同性電荷相斥的緣故，當(dāng)PH=pI時，由于蛋白質(zhì)分子不帶電荷，于是(ysh)開始相互凝聚、產(chǎn)生沉淀。第三十九頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥NSG-630濃縮濃縮(nn su)分離機(jī)分離機(jī)ZHN系列系列(xli)真空濃縮罐真空濃縮罐第四十頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥沉淀沉淀(chndin)和鹽折的結(jié)合和鹽折的結(jié)合由于沉淀常常導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性而失效。而利用鹽溶液就能避免蛋白質(zhì)的變性，這種方法就稱為-鹽析法。在不同(b tn)的鹽溶液之中，蛋白質(zhì)有鹽析效應(yīng)有所不同(b tn)。按下列順序遞減：（1）陰離

21、子-檸檬酸鹽-3、酒石酸鹽-2、SO4-2、F-、IO3-、H2PO4-、醋酸鹽-、B2O3-、Cl-、ClO3-、Br-、NO3-、ClO4-、CNS-。（2）陽離子-Th+4、Al+3、H+、Ba+2、Sr+2、Ca+2、Mg+2、Rb+、NH4+、K+、Na+、Li+。從離子物性來看，硫酸銨并不是鹽析效應(yīng)最強(qiáng)的鹽類，但是由于它在水中的溶解度極大，對鹽析十分有利，因此硫酸銨是目前最常用的鹽析劑。第四十一頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥4、膜分離、膜分離膜分離技術(shù)是基于一種半透性薄膜，它能夠使得溶液中的某些組分通過，而阻止(zzh)和截留其它組分的分離方法。膜分離的優(yōu)點(diǎn)（1）由于膜分離是純粹物

22、質(zhì)粒度大小這一幾何特性來進(jìn)行分離，它不必象萃取、沉淀法那樣需加入其它化學(xué)物質(zhì)、也不必象蒸發(fā)那樣進(jìn)行加熱。因此，產(chǎn)物的生物學(xué)特性能夠得到完好的保存，（2）產(chǎn)物的損失量很少，有利于提高得率。膜分離的分類（1）反滲透法）反滲透法（2）超濾法）超濾法第四十二頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（1）反滲透法）反滲透法根據(jù)物理化學(xué)的原理(yunl)，當(dāng)含有溶質(zhì)A的溶液B與另一滲透液C之間被半透膜隔開的時候，由于系統(tǒng)滲透壓的作用，滲透液C 便會進(jìn)入到溶液B之中，這種現(xiàn)象稱為滲透現(xiàn)象。形成這種滲透的壓力就自然稱為滲透壓（）如果在溶液B一方施加壓力（P），發(fā)現(xiàn)滲透液C進(jìn)入溶液B的速率就會減小。當(dāng)壓力（P）=滲透壓（

23、）時，滲透現(xiàn)象就會停止。當(dāng)壓力（P）滲透壓（）時，就會看到溶液B開始反向進(jìn)入滲透液C之中，這種現(xiàn)象就稱為反滲透現(xiàn)象。根據(jù)溶液所具有的反滲透特性，可以實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮。第四十三頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（2）超濾法）超濾法 是指在反滲透的基礎(chǔ)之上，將隔離膜由原來的半透膜，改成帶有較大孔徑的薄膜。這樣一來，在反滲透操作過程中，不但是溶劑進(jìn)入到滲透液之中，就連那些(nxi)許多小分子的雜質(zhì)也連帶一起進(jìn)入到滲透液之中。 與反滲透法相比，超濾法明顯具有其優(yōu)點(diǎn)-反滲透法只能起到濃縮作用，而超濾法在濃縮的同時，還具有純化作用。第四十四頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥反滲透法反滲透法+超濾法的實(shí)際超濾法的實(shí)際

24、(shj)應(yīng)用應(yīng)用（1）主要用于蛋白質(zhì)溶液的濃縮(nn su)、脫鹽等步驟，（2）在疫苗、血漿等生產(chǎn)中也常被使用。膜分離裝置的分類（1）中空纖維束，（2）板-框膜分離裝置，（3）螺旋狀膜分離裝置反滲透裝置反滲透裝置(zhungzh)第四十五頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（三）產(chǎn)品（三）產(chǎn)品(chnpn)提純提純層析法，是指在一根層析柱內(nèi)，填充某種特殊的載體物質(zhì)，稱為固定相。含有待分離(fnl)產(chǎn)物的溶液則稱為流動相。當(dāng)流動相流過固定相的時候，由于流動相中不同的物質(zhì)與固定相之間產(chǎn)生了不同強(qiáng)度的結(jié)合力，因此各種物質(zhì)在層析柱內(nèi)停留的時間也各不相同，結(jié)果，它們將依次序的先后流出層析柱。層析法的分類1、

25、吸附層析法、吸附層析法2、離子交換層析法、離子交換層析法3、凝膠層析法（分子篩）、凝膠層析法（分子篩）4、親的層析法、親的層析法第四十六頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥1、吸附、吸附(xf)層析法層析法 吸附層析法是利用各種物質(zhì)與固定(gdng)相之間由于吸附力的差異、而產(chǎn)生不同的結(jié)合力的原理，所進(jìn)行的層析操作。 固定相對溶質(zhì)產(chǎn)生結(jié)合力，這種結(jié)合力是以離子鍵、氫鍵、范德華力所產(chǎn)生的。 而流動相的洗脫作用又對溶質(zhì)和固定相之間產(chǎn)生脫離作用。 這樣，吸附脫離再吸附再脫離，導(dǎo)致溶質(zhì)沿著洗脫液的方向移動。 其移動速率取決于固定相對溶質(zhì)的吸附能力，吸附力弱，移動就快，吸附力強(qiáng)，移動就慢。第四十七頁，共七十頁

26、。發(fā)酵工程技術(shù)制藥2、離子交換、離子交換(l z jio hun)層析法層析法 （1）基本原理）基本原理 （2）離子交換過程）離子交換過程 （3）常用）常用(chn yn)的離子交換樹脂的離子交換樹脂 （4）離子交換層析法的應(yīng)用）離子交換層析法的應(yīng)用第四十八頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（1）基本原理）基本原理采用離子交換(l z jio hun)樹脂作為固定相，離子交換(l z jio hun)樹脂本身具有正離子基團(tuán)和負(fù)離子基團(tuán)，酸性電離基團(tuán)可以交換陽離子，稱為陽離子交換樹脂。堿性電離基團(tuán)可以交換陰離子，稱為陰離子交換樹脂。離子交換樹脂同時具備極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)。極性基團(tuán)不斷地與溶液中的離

27、子進(jìn)行交換，而非極性基團(tuán)則構(gòu)成樹脂分子的骨架，起支撐作用。第四十九頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（2）離子交換）離子交換(l z jio hun)過程過程是一個同時包含(bohn)吸附+吸收+穿透+擴(kuò)散+離子交換+離子親和，等等物理化學(xué)過程的綜合作用的結(jié)果。溶液(rngy)中的溶質(zhì)離子擴(kuò)散到樹脂的表面溶質(zhì)離子穿透樹脂的表面擴(kuò)散到樹脂顆粒的內(nèi)部溶質(zhì)離子與樹脂離子發(fā)生交換樹脂離子穿透樹脂的表面樹脂離子擴(kuò)散到溶液之中第五十頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（3）常用的離子交換）常用的離子交換(l z jio hun)樹脂樹脂（1）羧甲基纖維素陽離子交換樹脂（CM-纖維素）-當(dāng)陽離子蛋白質(zhì)流經(jīng)交換樹脂時，

28、由于靜電吸引的作用，蛋白質(zhì)將與樹脂結(jié)合，然后用緩沖液進(jìn)行沖洗交換柱，結(jié)合力最弱的蛋白質(zhì)首先(shuxin)被洗脫下來。不同的緩沖液將各處洗脫“撿到”其中的某一蛋白質(zhì)組分。（2）二乙氨乙基纖維素陰離子交換樹脂（DEAE-纖維素）-原理與CM-纖維素交換原理相同。第五十一頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（4）離子交換）離子交換(l z jio hun)層析法的應(yīng)層析法的應(yīng)用用 離子交換層析法具有(jyu)收率高、質(zhì)量好、周期短、成本低、設(shè)備簡單、適合工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。 目前已經(jīng)普遍應(yīng)用于生物化學(xué)制藥行業(yè)。離子交換離子交換(l z jio hun)柱柱第五十二頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥3、凝膠層析

29、、凝膠層析(cn x)法法 （1）基本原理）基本原理 （2）常用）常用(chn yn)的凝膠層析材料的凝膠層析材料 （3）凝膠層析的應(yīng)用價值）凝膠層析的應(yīng)用價值第五十三頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（1）基本原理）基本原理凝膠層析也稱為(chn wi)凝膠過濾、分子篩層析、排陰層析、凝膠滲透層析等等。凝膠是一種具有多孔的、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的分子篩。每一個顆粒就相當(dāng)于一個篩子。當(dāng)樣品通過凝膠層析柱時，分子量較大的物質(zhì)由于直徑大于凝膠網(wǎng)孔，它們沿著凝膠顆料的間隙流動，因此速度較快而首先流出層析柱。相反，分子量較小的物質(zhì)可以自由地進(jìn)出凝膠網(wǎng)孔，它們不斷地在凝膠顆粒之中來回流動，從而導(dǎo)致進(jìn)出速度下降。第五十四

30、頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（2）常用的凝膠層析）常用的凝膠層析(cn x)材料材料（1）葡聚糖凝膠，（2）聚丙烯酰胺凝膠。AM90-1 型凝膠層析儀型凝膠層析儀第五十五頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（3）凝膠層析）凝膠層析(cn x)的應(yīng)用價值的應(yīng)用價值 （1）可用于分離和提純蛋白質(zhì)、酶、多肽、激素、多糖(du tn)、核酸等物質(zhì)。能徹底分離分子量相差只有25%的二種蛋白質(zhì)。 （2）凝膠層析具有設(shè)備簡單、分離迅速、不影響產(chǎn)物的分子生物學(xué)特性等優(yōu)點(diǎn)。第五十六頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥4、親和層析法、親和層析法 是利用生物分子(fnz)之間所具有的專一親和力而設(shè)計(jì)出的一種層析方法。 （1）

31、親和層析的原理）親和層析的原理 （2）親和層析的例子）親和層析的例子第五十七頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（1）親和層析的原理）親和層析的原理(yunl) （1）載體活化-將載體在堿性條件下用溴化氫（CNBr）進(jìn)行活化。（2）通過偶聯(lián)反應(yīng)制成親的吸附劑-將某一種能夠(nnggu)與生物分子進(jìn)行可逆性結(jié)合的物質(zhì)（稱作配基）通過偶聯(lián)反應(yīng)聯(lián)結(jié)到載體上，（3）含有生物分子的樣品通過層析柱。（4）生物分子與配基結(jié)合而被吸附，（5）未能進(jìn)行特異性結(jié)合的其它雜蛋白，通過洗滌而流出層析柱。第五十八頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（2）親和層析的例子）親和層析的例子(l zi)層析目的-分離DNA解聚酶層析方法-

32、以珠狀的瓊脂糖、或者聚丙烯酰胺作為載體，以DNA解聚酶的抑制物作為配基層析結(jié)果-（1）DNA解聚酶被特異性地結(jié)合在層析柱上，（2）其它物質(zhì)全部流出（3）最后(zuhu)用適當(dāng)?shù)南疵撘和ㄟ^層析柱，可獲得純度極高的DNA解聚酶第五十九頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥四、四、干燥干燥(gnzo)技術(shù)技術(shù)干燥操作往往是生物(shngw)產(chǎn)品生產(chǎn)的最后一步，干燥的目的就在于除去物料中的水分，便于保藏和運(yùn)輸。干燥注意事項(xiàng)-由于生物產(chǎn)品多數(shù)為熱敏性物質(zhì)，所以干燥過程必須注意使用那些干燥時間不太長、干燥溫度不過高的設(shè)備。干燥技術(shù)和設(shè)備-（一）噴霧干燥（一）噴霧干燥（二）氣流干燥（二）氣流干燥（三）沸騰干燥（三）

33、沸騰干燥（四）鼓式干燥（四）鼓式干燥（五）冷凍干燥（五）冷凍干燥第六十頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（一）噴霧干燥（一）噴霧干燥噴霧干燥是利用不同的噴霧裝置，如噴嘴(pnzu)、或者轉(zhuǎn)盤，將濃縮液或者懸浮液噴成霧狀，使它們形成具有極大表面積的分散液滴，在干燥室內(nèi)緩緩沉降，并與熱空氣流發(fā)生強(qiáng)烈的熱交換，在幾秒到幾十秒之內(nèi)得到迅速干燥的方法。噴霧干燥由于干燥時間極短、避免了生物產(chǎn)品活性的破壞，適用于抗生素、酶制劑、熱不穩(wěn)定性蛋白質(zhì)的干燥。高速高速(o s)離心噴霧干燥機(jī)離心噴霧干燥機(jī)第六十一頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（二）氣流（二）氣流(qli)干燥干燥 是利用顆粒在氣流中能夠自由流動的特性，

34、使物料與氣流一起流經(jīng)一段長的管道，顆粒物料在與氣流一起流動的過程中，水分得到迅速汽化(qhu)，因此，等到到達(dá)干燥管道出口處時，顆粒物料已經(jīng)被干燥。PG系列系列(xli)氣流干燥機(jī)氣流干燥機(jī)第六十二頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（三）沸騰（三）沸騰(fitng)干燥干燥是利用流態(tài)化技術(shù)，被干燥物料由最上層逐層往下移動，而熱空氣則自下而上，與物料呈現(xiàn)逆向流動，在每層面上，使物料呈現(xiàn)出“沸騰狀態(tài)?！狈Q為(chn wi)沸騰干燥法。沸騰干燥的缺點(diǎn)-（1）干燥時間過短，則干燥不透。（2）干燥時間過長，則生物產(chǎn)品的活性遭到破壞。GFG型高效型高效(o xio)沸騰干燥機(jī)沸騰干燥機(jī)第六十三頁，共七十頁。發(fā)酵工程技術(shù)制藥（四）鼓式干燥（四）鼓式干燥(gnzo)這種干燥器有二個相向轉(zhuǎn)