第二章 微生物發(fā)酵制藥技術(shù)

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)要求知識(shí)要求：1.掌握制藥微生物菌種的選育及保藏技術(shù)，發(fā)酵方式、工掌握制藥微生物菌種的選育及保藏技術(shù)，發(fā)酵方式、工藝條件、主要控制參數(shù)藝條件、主要控制參數(shù) ；2.熟悉培養(yǎng)基制備及滅菌操作技術(shù)；熟悉培養(yǎng)基制備及滅菌操作技術(shù)；3.熟悉微生物代謝產(chǎn)物的生物合成；熟悉微生物代謝產(chǎn)物的生物合成；4.了解微生物發(fā)酵藥物的分類(lèi)了解微生物發(fā)酵藥物的分類(lèi)能力要求：能力要求：1.熟練掌握菌種選育及保藏技術(shù)、發(fā)酵工藝條件；熟練掌握菌種選育及保藏技術(shù)、發(fā)酵工藝條件；2.學(xué)會(huì)培養(yǎng)基制備技術(shù)，滅菌操作技術(shù)。學(xué)會(huì)培養(yǎng)基制備技術(shù)，滅菌操作技術(shù)。第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史一、微生物

2、發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史 微生物發(fā)酵制藥的歷史悠久。免疫學(xué)方面，我國(guó)微生物發(fā)酵制藥的歷史悠久。免疫學(xué)方面，我國(guó)宋朝真宗年間（公園宋朝真宗年間（公園998-1022998-1022年）就開(kāi)始利用接種人年）就開(kāi)始利用接種人痘的免疫技術(shù)預(yù)防天花病。痘的免疫技術(shù)預(yù)防天花病。17961796年英國(guó)醫(yī)生年英國(guó)醫(yī)生E.JennerE.Jenner利用接種牛痘苗預(yù)防天花并獲得成功。利用接種牛痘苗預(yù)防天花并獲得成功。 到到1919世紀(jì)末，陸續(xù)發(fā)明了預(yù)防或治療各種細(xì)菌性世紀(jì)末，陸續(xù)發(fā)明了預(yù)防或治療各種細(xì)菌性傳染病的疫苗和類(lèi)毒素。此后，利用微生物生產(chǎn)疫苗傳染病的疫苗和類(lèi)毒素。此后，利用微生物生產(chǎn)疫苗的研究獲得了蓬勃的發(fā)展

3、。的研究獲得了蓬勃的發(fā)展。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史 直到第二次世界大戰(zhàn)初期，隨著人們對(duì)抗生素，尤其直到第二次世界大戰(zhàn)初期，隨著人們對(duì)抗生素，尤其是對(duì)青霉素重要事件的認(rèn)識(shí)，才大大推動(dòng)了微生物發(fā)酵制是對(duì)青霉素重要事件的認(rèn)識(shí)，才大大推動(dòng)了微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展。藥的發(fā)展。19291929年年FlemingFleming在研究金黃色葡萄糖球菌時(shí)偶然在研究金黃色葡萄糖球菌時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)了青霉素，但是當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不能指發(fā)現(xiàn)了青霉素，但是當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果

4、不能指導(dǎo)人的醫(yī)學(xué)實(shí)踐。導(dǎo)人的醫(yī)學(xué)實(shí)踐。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史 直到直到1010年后，才通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，把青霉素從細(xì)菌學(xué)家年后，才通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，把青霉素從細(xì)菌學(xué)家好奇的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)獒t(yī)學(xué)上具有活力的物質(zhì)。好奇的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)獒t(yī)學(xué)上具有活力的物質(zhì)。19411941年年FlorryFlorry利用發(fā)酵技術(shù)制備大規(guī)模青霉素獲得成功。利用發(fā)酵技術(shù)制備大規(guī)模青霉素獲得成功。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史 1939 1939年年WaksmanWaksman開(kāi)始系統(tǒng)地有計(jì)劃地篩選新抗生素。開(kāi)始系統(tǒng)地有計(jì)劃地篩

5、選新抗生素。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史 隨著細(xì)胞融合技術(shù)和基因工程的問(wèn)世，為微生物制藥隨著細(xì)胞融合技術(shù)和基因工程的問(wèn)世，為微生物制藥來(lái)源菌的獲得提供了一種有效的手段。工程菌和融合子經(jīng)來(lái)源菌的獲得提供了一種有效的手段。工程菌和融合子經(jīng)發(fā)酵后生產(chǎn)原料微生物所不能產(chǎn)生的藥物或提高生產(chǎn)效率。發(fā)酵后生產(chǎn)原料微生物所不能產(chǎn)生的藥物或提高生產(chǎn)效率。同時(shí)近年來(lái)發(fā)酵工藝及其控制研究也得到了發(fā)展，利用計(jì)同時(shí)近年來(lái)發(fā)酵工藝及其控制研究也得到了發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)在線(xiàn)控制以及固定化細(xì)胞技術(shù)為微生物發(fā)酵制藥工藝算機(jī)在線(xiàn)控制以及固定化細(xì)胞技術(shù)為微生物發(fā)酵制藥工藝帶來(lái)了新

6、的發(fā)展空間。帶來(lái)了新的發(fā)展空間。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史 我國(guó)微生物發(fā)酵制藥工業(yè)起步較晚。我國(guó)微生物發(fā)酵制藥工業(yè)起步較晚。 19491949年年 上海建立了青霉素實(shí)驗(yàn)所；上海建立了青霉素實(shí)驗(yàn)所； 1953 1953年年 5 5月月1 1日上海第三制藥廠(chǎng)正式投產(chǎn)青霉素；日上海第三制藥廠(chǎng)正式投產(chǎn)青霉素； 19581958年年 建成華北制藥廠(chǎng)，投產(chǎn)了青霉素、鏈霉素、建成華北制藥廠(chǎng)，投產(chǎn)了青霉素、鏈霉素、土霉素和紅霉素等品種；土霉素和紅霉素等品種；第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史一、微生物發(fā)酵制藥的發(fā)展簡(jiǎn)史 我國(guó)微生物發(fā)酵制

7、藥工業(yè)起步較晚。我國(guó)微生物發(fā)酵制藥工業(yè)起步較晚。 1957 1957年年 我國(guó)開(kāi)始氨基酸發(fā)酵的研究，我國(guó)開(kāi)始氨基酸發(fā)酵的研究，19641964年谷氨酸年谷氨酸發(fā)酵成功；發(fā)酵成功； 5050年代年代 開(kāi)始核酸發(fā)酵生產(chǎn)；開(kāi)始核酸發(fā)酵生產(chǎn)； 7070年代年代 成功研究出成功研究出“二步發(fā)酵法二步發(fā)酵法”生產(chǎn)維生素生產(chǎn)維生素C C技術(shù)。技術(shù)。 目前目前 基因工程藥物已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)?；蚬こ趟幬镆呀?jīng)成為研究熱點(diǎn)。第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述二、微生物發(fā)酵制藥研究的內(nèi)容二、微生物發(fā)酵制藥研究的內(nèi)容 微生物發(fā)酵制藥是利用微生物進(jìn)行藥物研究、微生物發(fā)酵制藥是利用微生物進(jìn)行藥物研究、生產(chǎn)和制劑的綜合性技術(shù)科學(xué)。生

8、產(chǎn)和制劑的綜合性技術(shù)科學(xué)。 內(nèi)容包括：內(nèi)容包括： 1.1.微生物制藥用菌的選育微生物制藥用菌的選育 2.2.發(fā)酵發(fā)酵 3.3.產(chǎn)品的分離、純化工藝產(chǎn)品的分離、純化工藝第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述三、微生物發(fā)酵藥物的來(lái)源三、微生物發(fā)酵藥物的來(lái)源 微生物酶發(fā)酵：微生物酶發(fā)酵： 微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵：微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵： 微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵：微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵：第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述三、微生物發(fā)酵藥物的來(lái)源三、微生物發(fā)酵藥物的來(lái)源 微生物菌體發(fā)酵：微生物菌體發(fā)酵： 微生物酶發(fā)酵：天冬酰胺酶、鏈激酶微生物酶發(fā)酵：天冬酰胺酶、鏈激酶 微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵：微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵： 微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵：微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵：第一節(jié)第

9、一節(jié) 概概 述述三、微生物發(fā)酵藥物的來(lái)源三、微生物發(fā)酵藥物的來(lái)源 微生物菌體發(fā)酵：微生物菌體發(fā)酵： 微生物酶發(fā)酵：微生物酶發(fā)酵： 微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵：氨基酸、抗生素微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵：氨基酸、抗生素 微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵：微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵：第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述三、微生物發(fā)酵藥物的來(lái)源三、微生物發(fā)酵藥物的來(lái)源 微生物菌體發(fā)酵：微生物菌體發(fā)酵： 微生物酶發(fā)酵：微生物酶發(fā)酵： 微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵：微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵： 微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵：微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵：C-1,2C-1,2脫氫脫氫簡(jiǎn)單節(jié)桿菌簡(jiǎn)單節(jié)桿菌醋酸可的松醋酸可的松醋酸潑尼松醋酸潑尼松第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述四、微生物發(fā)酵藥物的分類(lèi)四、微生物發(fā)酵藥物的

10、分類(lèi) 1.1.抗生素類(lèi)藥抗生素類(lèi)藥 2.2.氨基酸類(lèi)藥氨基酸類(lèi)藥 3.3.核苷酸類(lèi)藥核苷酸類(lèi)藥 4.4.維生素類(lèi)藥維生素類(lèi)藥 5.5.甾體類(lèi)激素甾體類(lèi)激素 6.6.治療酶及酶抑制劑治療酶及酶抑制劑第二節(jié)第二節(jié) 制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成一、制藥微生物的選擇一、制藥微生物的選擇 1.1.樣品采集與處理樣品采集與處理 2.2.分離方法分離方法 3.3.活性測(cè)定活性測(cè)定第二節(jié)第二節(jié) 制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成二、制藥微生物菌種的選育二、制藥微生物菌種的選育 菌種選育的目的：改良菌種的特性、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品菌種選育的目的：改良菌種的特性、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品 藥物高

11、產(chǎn)菌株或分泌型特效藥物菌株的選育包括：藥物高產(chǎn)菌株或分泌型特效藥物菌株的選育包括：自然選育和人工育種。自然選育和人工育種。 人工育種：人工育種： 1.1.誘變育種誘變育種 2.2.雜交育種雜交育種 3.3.基因工程育種基因工程育種第二節(jié)第二節(jié) 制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成二、制藥微生物菌種的選育二、制藥微生物菌種的選育（一）自然選育（一）自然選育 注意：遺傳特性不穩(wěn)定，容易繼續(xù)注意：遺傳特性不穩(wěn)定，容易繼續(xù) 變異；變異； 需要經(jīng)常進(jìn)行選育工作；需要經(jīng)常進(jìn)行選育工作； 能提高平均生產(chǎn)水平，但不能提高平均生產(chǎn)水平，但不 能大幅提高。能大幅提高。 第二節(jié)第二節(jié) 制藥微生物與產(chǎn)

12、物的生物合成制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成二、制藥微生物菌種的選育二、制藥微生物菌種的選育（一）自然選育（一）自然選育 制備單孢子懸浮液制備單孢子懸浮液分離出單菌落分離出單菌落斜面種子斜面種子高產(chǎn)菌株高產(chǎn)菌株沙土管菌種沙土管菌種斜面種子斜面種子搖瓶復(fù)篩搖瓶復(fù)篩高產(chǎn)純化株高產(chǎn)純化株生產(chǎn)菌種斜面生產(chǎn)菌種斜面第二節(jié)第二節(jié) 制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成二、制藥微生物菌種的選育二、制藥微生物菌種的選育（二）誘變育種（二）誘變育種 定義：采用誘變劑處理可以大大提高菌種的突定義：采用誘變劑處理可以大大提高菌種的突變頻率，擴(kuò)大變異幅度，從中選出只有優(yōu)良特性的變頻率，擴(kuò)大變異幅度，從中選出只

13、有優(yōu)良特性的變異菌株。變異菌株。特點(diǎn)：速度快、收效大、方法簡(jiǎn)便特點(diǎn)：速度快、收效大、方法簡(jiǎn)便 缺乏定向性缺乏定向性三個(gè)環(huán)節(jié)：三個(gè)環(huán)節(jié)： 突變的誘發(fā)突變的誘發(fā) 突變株的篩選突變株的篩選 突變高產(chǎn)基因的表現(xiàn)突變高產(chǎn)基因的表現(xiàn) 第二節(jié)第二節(jié) 制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成二、制藥微生物菌種的選育二、制藥微生物菌種的選育1.1.制定篩選目標(biāo)制定篩選目標(biāo)2.2.制定篩選方案制定篩選方案 2 2）留種保藏菌種）留種保藏菌種 （1 1）誘變過(guò)程）誘變過(guò)程 3 3）篩選高產(chǎn)菌株）篩選高產(chǎn)菌株 1 1）出發(fā)菌種的斜面）出發(fā)菌種的斜面 2 2）單孢子懸浮液制備）單孢子懸浮液制備 3 3）孢子

14、計(jì)數(shù)）孢子計(jì)數(shù) 4 4）單菌落分離）單菌落分離 （2 2）篩選過(guò)程）篩選過(guò)程 1 1）傳種斜面）傳種斜面第二節(jié)第二節(jié) 制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成二、制藥微生物菌種的選育二、制藥微生物菌種的選育3.3.突變的誘發(fā)突變的誘發(fā) （1 1）出發(fā)菌株的選擇）出發(fā)菌株的選擇 1 1）選擇純種：）選擇純種：產(chǎn)量穩(wěn)定、波動(dòng)范圍小產(chǎn)量穩(wěn)定、波動(dòng)范圍小 2 2）選擇具有優(yōu)良性狀的出發(fā)菌株：）選擇具有優(yōu)良性狀的出發(fā)菌株：生命力旺盛生命力旺盛 3 3）對(duì)誘變劑敏感）對(duì)誘變劑敏感 （2 2）誘變劑的選擇）誘變劑的選擇第二節(jié)第二節(jié) 制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成二、制藥微生

15、物菌種的選育二、制藥微生物菌種的選育3.3.突變株的篩選突變株的篩選 （1 1）隨機(jī)篩選）隨機(jī)篩選 1 1）搖瓶篩選法）搖瓶篩選法 2 2）瓊脂塊篩選法：）瓊脂塊篩選法：需經(jīng)搖瓶復(fù)篩驗(yàn)證需經(jīng)搖瓶復(fù)篩驗(yàn)證 3 3）篩選自動(dòng)化和篩選工具微型化）篩選自動(dòng)化和篩選工具微型化 （2 2）理性化篩選）理性化篩選第二節(jié)第二節(jié) 制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成三、制藥微生物菌種的保藏三、制藥微生物菌種的保藏保藏目的：保持菌種的活力，防止退化保藏目的：保持菌種的活力，防止退化保藏環(huán)境：低溫、干燥、缺氧保藏環(huán)境：低溫、干燥、缺氧 （一）定期移植保藏法（一）定期移植保藏法斜面培養(yǎng)、液體培養(yǎng)、穿刺

16、培養(yǎng)斜面培養(yǎng)、液體培養(yǎng)、穿刺培養(yǎng)特點(diǎn)：菌株有代謝活性，保存時(shí)間不長(zhǎng)，特點(diǎn)：菌株有代謝活性，保存時(shí)間不長(zhǎng)，傳代多，菌種易變異傳代多，菌種易變異（二）砂土管保藏法（二）砂土管保藏法特點(diǎn)：保存抗生素生產(chǎn)菌，操作簡(jiǎn)便、特點(diǎn)：保存抗生素生產(chǎn)菌，操作簡(jiǎn)便、效果好，長(zhǎng)達(dá)效果好，長(zhǎng)達(dá)1 1年、變異率低、死亡少年、變異率低、死亡少第二節(jié)第二節(jié) 制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成制藥微生物與產(chǎn)物的生物合成三、制藥微生物菌種的保藏三、制藥微生物菌種的保藏（三）液狀石蠟保藏法（三）液狀石蠟保藏法 斜面保藏的改進(jìn)型斜面保藏的改進(jìn)型（四）液氮保藏法（四）液氮保藏法 防止菌種退化的最佳方法防止菌種退化的最佳方法（五）冷凍干燥保藏法

17、（五）冷凍干燥保藏法（六）低溫冷凍保藏法（六）低溫冷凍保藏法 存活率高，變異率低，實(shí)用方便存活率高，變異率低，實(shí)用方便（七）谷粒（麩皮）保藏法（七）谷粒（麩皮）保藏法 適用于產(chǎn)孢子放線(xiàn)菌和真菌適用于產(chǎn)孢子放線(xiàn)菌和真菌四、微生物代謝產(chǎn)物的生物合成（四、微生物代謝產(chǎn)物的生物合成（自學(xué)自學(xué)）第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵工藝條件的確定發(fā)酵工藝條件的確定一、培養(yǎng)基及其制備一、培養(yǎng)基及其制備 培養(yǎng)基是專(zhuān)門(mén)用于提供微生物生長(zhǎng)繁殖和生物培養(yǎng)基是專(zhuān)門(mén)用于提供微生物生長(zhǎng)繁殖和生物合成各種代謝產(chǎn)物所需要的按一定比例配制的多種合成各種代謝產(chǎn)物所需要的按一定比例配制的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的混合物。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的混合物。（一）培養(yǎng)基的成分（一

18、）培養(yǎng)基的成分 1.1.碳源碳源 供給菌生命活力所需要的能量，構(gòu)成菌體供給菌生命活力所需要的能量，構(gòu)成菌體細(xì)胞成分和代謝產(chǎn)物。細(xì)胞成分和代謝產(chǎn)物。 葡萄糖、麥芽糖、乳糖、蔗糖、淀粉葡萄糖、麥芽糖、乳糖、蔗糖、淀粉第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵工藝條件的確定發(fā)酵工藝條件的確定一、培養(yǎng)基及其制備一、培養(yǎng)基及其制備 2. 2.氮源氮源 構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中的氮素來(lái)源構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中的氮素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，補(bǔ)充碳源。的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，補(bǔ)充碳源。 分為：有機(jī)、無(wú)機(jī)氮源兩類(lèi)分為：有機(jī)、無(wú)機(jī)氮源兩類(lèi) 無(wú)機(jī)氮源成分單一、無(wú)機(jī)氮源成分單一、 有機(jī)氮源成分復(fù)雜，有機(jī)氮源成分復(fù)雜，質(zhì)量穩(wěn)定、易被菌體吸收質(zhì)量穩(wěn)定、易被菌

19、體吸收 被菌體利用的速度不同被菌體利用的速度不同利用，銨鹽為速效氮源。利用，銨鹽為速效氮源。不同比例可調(diào)節(jié)發(fā)酵液的不同比例可調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pHpH。第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵工藝條件的確定發(fā)酵工藝條件的確定一、培養(yǎng)基及其制備一、培養(yǎng)基及其制備 3. 3.無(wú)機(jī)鹽和微量元素?zé)o機(jī)鹽和微量元素 磷：菌體核酸、核蛋白的組成成分，輔酶和高能磷酸磷：菌體核酸、核蛋白的組成成分，輔酶和高能磷酸鍵的成分，也是氧化磷酸化的必需元素，還可調(diào)節(jié)鍵的成分，也是氧化磷酸化的必需元素，還可調(diào)節(jié)pHpH。 硫：含硫氨基酸的成分，也是某些產(chǎn)物成分。硫：含硫氨基酸的成分，也是某些產(chǎn)物成分。 鐵：細(xì)胞色素、細(xì)胞色素氧化酶、過(guò)氧化酶的組成元鐵

20、：細(xì)胞色素、細(xì)胞色素氧化酶、過(guò)氧化酶的組成元素。素。 鋅、鎂、鈷：酶的輔酶或激活劑。鋅、鎂、鈷：酶的輔酶或激活劑。 鈉、鉀、鈣鈉、鉀、鈣 4.4.水水 5. 5.前體：前體：內(nèi)源性、外源性?xún)?nèi)源性、外源性第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵工藝條件的確定發(fā)酵工藝條件的確定一、培養(yǎng)基及其制備一、培養(yǎng)基及其制備 （二）培養(yǎng)基的種類(lèi)與選擇（二）培養(yǎng)基的種類(lèi)與選擇 1.1.培養(yǎng)基的種類(lèi)培養(yǎng)基的種類(lèi) （1 1）孢子培養(yǎng)基：制備孢子）孢子培養(yǎng)基：制備孢子 （2 2）種子培養(yǎng)基：）種子培養(yǎng)基： 孢子發(fā)芽、菌體生長(zhǎng)繁殖孢子發(fā)芽、菌體生長(zhǎng)繁殖 （3 3）發(fā)酵培養(yǎng)基）發(fā)酵培養(yǎng)基 第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵工藝條件的確定發(fā)酵工藝條件的確定一、

21、培養(yǎng)基及其制備一、培養(yǎng)基及其制備 （三）影響培養(yǎng)基質(zhì)量的因素（三）影響培養(yǎng)基質(zhì)量的因素 1.1.原材料質(zhì)量的影響原材料質(zhì)量的影響 2.2.水質(zhì)的影響水質(zhì)的影響 3.3.滅菌的影響滅菌的影響 4.pH4.pH的影響的影響 5. 5.其他影響因素：黏度其他影響因素：黏度第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵工藝條件的確定發(fā)酵工藝條件的確定二、滅菌操作技術(shù)二、滅菌操作技術(shù) （一）滅菌原理和滅菌操作（一）滅菌原理和滅菌操作 滅菌是指用化學(xué)或物理學(xué)放入方法殺死或除掉物滅菌是指用化學(xué)或物理學(xué)放入方法殺死或除掉物料或設(shè)備中所有生命的有機(jī)體的技術(shù)或工藝過(guò)程。料或設(shè)備中所有生命的有機(jī)體的技術(shù)或工藝過(guò)程。 高溫快速滅菌法高溫快速滅菌

22、法 （二）無(wú)菌檢查與雜菌的處理（二）無(wú)菌檢查與雜菌的處理 1.1.無(wú)菌檢查：無(wú)菌檢查：無(wú)菌試驗(yàn)、發(fā)酵液直接無(wú)菌試驗(yàn)、發(fā)酵液直接鏡檢、發(fā)酵液生化分析鏡檢、發(fā)酵液生化分析 2.2.染菌的判斷染菌的判斷第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵工藝條件的確定發(fā)酵工藝條件的確定二、滅菌操作技術(shù)二、滅菌操作技術(shù)3.3.染菌的防治技術(shù)染菌的防治技術(shù)（1 1）污染雜菌的處理）污染雜菌的處理（2 2）污染噬菌體的發(fā)現(xiàn)與處理）污染噬菌體的發(fā)現(xiàn)與處理 噬菌體是由噬菌體是由D.HerelleD.Herelle和和TwortTwort各自各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的。噬菌體是感染細(xì)菌、真菌獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的。噬菌體是感染細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌或螺旋體等微生物的病毒的

23、總、放線(xiàn)菌或螺旋體等微生物的病毒的總稱(chēng)，因部分能引起宿主菌的裂解，故稱(chēng)稱(chēng)，因部分能引起宿主菌的裂解，故稱(chēng)為噬菌體為噬菌體。（3 3）防止染菌的措施）防止染菌的措施設(shè)備、空氣設(shè)備、空氣第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵工藝條件的確定發(fā)酵工藝條件的確定三、微生物發(fā)酵的三種主要操作方式三、微生物發(fā)酵的三種主要操作方式 1. 1.分批發(fā)酵分批發(fā)酵 2. 2.補(bǔ)料分批發(fā)酵補(bǔ)料分批發(fā)酵 3. 3.連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵工藝條件的確定發(fā)酵工藝條件的確定四、發(fā)酵過(guò)程中的主要參數(shù)及控制四、發(fā)酵過(guò)程中的主要參數(shù)及控制 （一）發(fā)酵過(guò)程的主要控制參數(shù)（一）發(fā)酵過(guò)程的主要控制參數(shù) 1.1.溫度溫度 2.2.壓力壓力 3.3

24、.空氣流量空氣流量 4.4.黏度黏度 5.pH5.pH 6. 6.基質(zhì)濃度基質(zhì)濃度 7.7.溶解氧濃度溶解氧濃度 8.8.產(chǎn)物濃度產(chǎn)物濃度 9.9.菌體濃度菌體濃度第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵工藝條件的確定發(fā)酵工藝條件的確定四、發(fā)酵過(guò)程中的主要參數(shù)及控制四、發(fā)酵過(guò)程中的主要參數(shù)及控制 （二）基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響及補(bǔ)料的影響（二）基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響及補(bǔ)料的影響 1.1.碳源的影響和控制碳源的影響和控制 2.2.氮源的影響和控制氮源的影響和控制 3.3.磷酸鹽的影響和控制磷酸鹽的影響和控制 （三）溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制（三）溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制 1.1.影響發(fā)酵溫度變化的因素影響發(fā)酵溫度變化的因素 2. 2

25、.溫度的控制溫度的控制 （四）（四）pHpH對(duì)發(fā)酵的影響及其控制對(duì)發(fā)酵的影響及其控制 1.pH1.pH對(duì)發(fā)酵的影響對(duì)發(fā)酵的影響 2.2.最適發(fā)酵最適發(fā)酵pHpH的確定與的確定與pHpH的控制的控制 1、碳源對(duì)發(fā)酵的影響及控制、碳源對(duì)發(fā)酵的影響及控制 不同碳源對(duì)毛霉產(chǎn)蛋白酶的影響0200400600800100012001400空白0.20%0.50%1%2%麥芽糖濃度酶活（u/g）中性條件下酶活堿性條件下酶活 2、氮源的種類(lèi)和濃度對(duì)發(fā)酵的影響及控制、氮源的種類(lèi)和濃度對(duì)發(fā)酵的影響及控制 不同氮源對(duì)毛霉產(chǎn)蛋白酶的影響不同氮源對(duì)毛霉產(chǎn)蛋白酶的影響020040060080010001200空白魚(yú)粉廢酵

26、母豆泊粉玉米黃粉蛋白胨酶活（u/g）中性條件下酶活堿性條件下酶活 3、磷酸鹽濃度對(duì)發(fā)酵的影響及控制、磷酸鹽濃度對(duì)發(fā)酵的影響及控制最適溫度的控制最適溫度的控制1、根據(jù)菌種及生長(zhǎng)階段來(lái)選擇、根據(jù)菌種及生長(zhǎng)階段來(lái)選擇 微生物種類(lèi)不同，所具有的酶系及其性質(zhì)不同，所要求的微生物種類(lèi)不同，所具有的酶系及其性質(zhì)不同，所要求的溫度范圍也不同。溫度范圍也不同。 如黑曲霉生長(zhǎng)溫度為如黑曲霉生長(zhǎng)溫度為37， 谷氨酸產(chǎn)生菌棒狀桿菌的生長(zhǎng)溫度為谷氨酸產(chǎn)生菌棒狀桿菌的生長(zhǎng)溫度為3032 ， 青霉菌生長(zhǎng)溫度為青霉菌生長(zhǎng)溫度為30 。 2、根據(jù)培養(yǎng)條件選擇、根據(jù)培養(yǎng)條件選擇 溫度選擇還要根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇。溫度選擇還要根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇。 通氣條件差時(shí)可適當(dāng)降低溫度，使菌呼吸速率降低通氣條件差時(shí)可適當(dāng)降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也可髙些。些，溶氧濃度也可髙些。 培養(yǎng)基稀薄時(shí)，溫度也該低些。因?yàn)闇囟雀郀I(yíng)養(yǎng)利培養(yǎng)基稀薄時(shí)，溫度也該低些。因?yàn)闇囟雀郀I(yíng)養(yǎng)利用快，會(huì)使菌過(guò)早自溶。用快，會(huì)使菌過(guò)早自溶。 3、根據(jù)菌生長(zhǎng)情況、根據(jù)菌生長(zhǎng)情況 菌生長(zhǎng)快，維持在較高溫度時(shí)間要短些；菌生長(zhǎng)菌生長(zhǎng)快，維持在較高溫度時(shí)間要短些；菌生長(zhǎng)慢，維持較高溫度時(shí)間可長(zhǎng)些。培養(yǎng)條件適宜，如慢，維持較高溫度時(shí)間可長(zhǎng)些。培養(yǎng)條件適宜，如營(yíng)養(yǎng)豐富，通氣能滿(mǎn)足，那么前期溫度可髙些，以營(yíng)養(yǎng)豐富，通氣能滿(mǎn)足，那么前期溫度