微生物發(fā)酵制藥市公開課一等獎(jiǎng)省課獲獎(jiǎng)?wù)n件

微生物發(fā)酵制藥第1頁概述微生物發(fā)酵制藥研究范圍微生物發(fā)酵藥品及實(shí)例微生物發(fā)酵藥品分類抗生素醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展情況第2頁概述微生物發(fā)酵制藥歷史悠久。在免疫學(xué)方面，我國(guó)早在宋朝真宗(998—1022)年代就開始利用接種人痘免疫技術(shù)預(yù)防天花病。到1796年英國(guó)醫(yī)生E.Jenner利用接種牛痘苗預(yù)防天花并取得成功。到19世紀(jì)末，L.Pasteur．P.Enrich和VonRehiring等陸續(xù)發(fā)明了預(yù)防或治療多種細(xì)菌性傳染性疾病疫苗和類毒素等。此后，利用微生物生產(chǎn)疫苗研究取得了蓬勃發(fā)展。

第3頁1928年Fleming偶爾發(fā)覺了青霉素，但當(dāng)初人們以為動(dòng)物試驗(yàn)成果不能指導(dǎo)人醫(yī)學(xué)實(shí)踐。直到l0年后，才打破了這個(gè)框框，通過動(dòng)物試驗(yàn)，把青霉素從細(xì)菌學(xué)家好奇物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)獒t(yī)學(xué)上具有活力物質(zhì)。第二次世界大戰(zhàn)早期，伴隨人們反抗生素，尤其是對(duì)青霉素主要性結(jié)識(shí)，才大大推進(jìn)了微生物發(fā)酵制藥發(fā)展。第4頁微生物發(fā)酵藥品必須借助發(fā)酵工程來完成，發(fā)酵工程技術(shù)開創(chuàng)性研究及在生產(chǎn)過程中成功應(yīng)用（尤其是深層發(fā)酵技術(shù)）為40年代青霉素，為后來微生物發(fā)酵制藥乃至發(fā)酵工程提供了新概念和模式，成為后來微生物工業(yè)興旺發(fā)達(dá)開端。這也激發(fā)了氨基酸發(fā)酵、維生素發(fā)酵以及酶制劑生產(chǎn)等研究。第5頁伴隨細(xì)胞融合技術(shù)和基因工程問世，為微生物制藥起源菌取得提供了一種有效伎倆。工程菌和融合子經(jīng)發(fā)酵后能生產(chǎn)本來微生物所不能產(chǎn)生藥品或提升生產(chǎn)效率。同步近年來發(fā)酵工藝及其控制方面研究也得到了發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)在線控制以及固定化細(xì)胞技術(shù)為微生物發(fā)酵制藥工業(yè)帶來了新發(fā)展空間。第6頁我國(guó)微生物發(fā)酵制藥工業(yè)起步較晚，建國(guó)后，在發(fā)展原料藥為主方針指導(dǎo)下，于1953年5月l日在上海第三制藥廠正式投產(chǎn)了青霉素，1958年建設(shè)了以生產(chǎn)抗生素為主華北制藥廠，投產(chǎn)了青霉素、鏈霉素、土霉素和紅霉素等品種、伴隨全國(guó)陸續(xù)建立起—批微生物發(fā)酵藥廠，在1957午我國(guó)開始了氨基酸發(fā)酵研究，其中谷氨酸發(fā)酵于1964年取得了成功，并投入生產(chǎn)。

50年代還開始了核酸類物質(zhì)發(fā)酵研究，之后投入了生產(chǎn)。在維生素生產(chǎn)方面，我國(guó)于70年代成功地研究出“二步發(fā)酵法”生產(chǎn)維生素C技術(shù)，在國(guó)際上處于先進(jìn)水平。第7頁詳細(xì)主要討論用于各類藥品發(fā)酵微生物起源和改造、微生物藥品生物合成和調(diào)控機(jī)制、發(fā)酵工藝與主要參數(shù)確實(shí)定、藥品發(fā)酵過程優(yōu)化控制、質(zhì)量控制等。

微生物發(fā)酵制藥是利用微生物進(jìn)行藥品研究、生產(chǎn)和制劑綜合性應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。研究?jī)?nèi)容包括微生物制藥用菌選育，發(fā)酵以及產(chǎn)品分離和純化工藝等。微生物發(fā)酵制藥研究范圍第8頁微生物發(fā)酵藥品是指利用微生物學(xué)和生物化學(xué)理論、辦法和研究成果，從微生物菌體或其發(fā)酵液中分離、純化得到—些主要生理活性物質(zhì)。1.以微生物菌體為藥品；2.以微生物酶為藥品；3.以菌體代謝產(chǎn)物或代謝產(chǎn)物衍生物作為藥品；4.以及利用微生物酶特異性催化作用轉(zhuǎn)化取得藥品等；包括微生物菌體、蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸、抗生素、維生索、酶與輔酶、激素及生物制品等。第9頁實(shí)例1.以微生物菌體為藥品；如幫助消化酵母菌片和具有整腸作用乳酸菌制劑等，尚有近年來研究日益高漲藥用真菌。如香菇類、靈芝、金針菇等。這些微生物都能夠通過發(fā)酵培養(yǎng)伎倆來生產(chǎn)出天然產(chǎn)品具有同等療效產(chǎn)物。另外某些具有致病能力微生物苗體，經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)，再減毒或滅活后，能夠制成用于自動(dòng)免疫生物制品。第10頁實(shí)例2.以微生物酶為藥品；如用于抗癌天冬酰胺酶和用于治療血栓納豆激酶、溶解血栓和降黏抗凝纖溶酶、溶菌酶、鏈激酶輔酶類藥品（輔酶或輔基在酶促反應(yīng)中起著遞氫，遞電子或基因轉(zhuǎn)移作用，對(duì)酶催化作用化學(xué)反應(yīng)方式起著關(guān)鍵性決定作用。多種酶輔酶或輔基成份具有醫(yī)療價(jià)值）。第11頁

伴隨基因工程飛速發(fā)展，許多在動(dòng)、植物中含量極低藥用酶通過基因重組方式，能夠在原核微生物或真核微生物基因組中通過發(fā)酵得以體現(xiàn)，這樣大大減少了生產(chǎn)成本，拓寬了酶起源。

第12頁實(shí)例3.以菌體代謝產(chǎn)物或代謝產(chǎn)物衍生物作為藥品；如初級(jí)代謝產(chǎn)物中氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸、類脂、糖類以及維生素等，次級(jí)代謝產(chǎn)物中抗生素、生物堿、細(xì)菌素等。

近年來，伴隨生物工程發(fā)展，尤其是基因工程和細(xì)胞工程技術(shù)發(fā)展，使得發(fā)酵制藥所需微生物菌種不但僅局限在天然微生物范圍內(nèi)，已建立起了新型工程菌株，以生產(chǎn)天然菌株所不能產(chǎn)生或產(chǎn)量很低生理活性物質(zhì)，拓寬了微生物制藥研究范圍。第13頁實(shí)例4.以及利用微生物酶特異性催化作用微生物轉(zhuǎn)化取得藥品等；如利用青霉素?；干a(chǎn)半合成抗生素，用β-酪氨酸酶生產(chǎn)多巴，用核苷磷酸化酶催化阿糖尿苷生成阿糖腺苷等。第14頁微生物發(fā)酵藥品分類微生物藥品能夠按生理功能和臨床用途來分類，還能夠按產(chǎn)品類型來分類，但一般按其化學(xué)本質(zhì)和化學(xué)特性進(jìn)行分類。（1）抗生素類抗生素是在低微濃度下能抑制或影響活機(jī)體生命過程次級(jí)代謝產(chǎn)物及其衍生物。目前已發(fā)覺抗生素有抗細(xì)菌、抗腫瘤、抗真菌、抗病毒、抗原蟲、抗藻類、抗寄生蟲、殺蟲、除草和抗細(xì)胞毒性等抗生素。第15頁具不完全統(tǒng)計(jì)，從40午代至今，已知抗生素總數(shù)不少于9000種，其主要起源是微生物，尤其是土壤微生物，占所有已知抗生素70％左右．至于有價(jià)值抗生素，幾乎全是出微生物產(chǎn)生。（2）氨基酸類藥品目前氨基酸類藥品提成個(gè)別氨基酸制劑和復(fù)方氨基酸制劑兩類，前者主要用于治療某些針對(duì)性疾病，如用精氨酸和鳥氨酸治療肝昏迷，解除氨毒；光氨酸用于抗過敏、肝炎及白細(xì)胞減少癥；L—谷氨酰胺用于治療消化道潰瘍。蛋氨酸用于防治肝炎、肝壞死、脂肪肝；L—組氨酸常作為治療消化道輔助藥品等。第16頁復(fù)方氨基酸制劑主要為重癥患者提供合成蛋白質(zhì)原料．以補(bǔ)充消化道攝取不足。(3)核苷酸類藥利用微生物發(fā)酵工藝生產(chǎn)該類藥品有肌苷酸、肌苷、5－腺苷酸

(AMP)、腺三磷(ATP)、黃素腺嘌吟二核苷酸(FAD)、輔酶A(CoA)、輔酶I(C01)等。

第17頁(4)維生素類藥日前微生物藥品中利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)品種包括：維生素C原料2—酮基—古龍酸、維生素A前體b—類胡蘿卜素、維生素D2前體麥角甾醇、維生素B2(核黃素)、維生B12(鉆胺素)等。第18頁(5)甾體類激素在甾體激素生產(chǎn)過程中，某些特異轉(zhuǎn)化反應(yīng)需要借助微生物作用(6)治療酶及酶抑制劑藥用酶主要有助消化酶類、消炎酶類，心血管疾病治療酶、抗腫瘤酶類以及其他酶類。其中許多都能夠用微生物發(fā)酵生產(chǎn)，如蛋白酶、纖維素酶、脂肪酶、鏈激酶、脲激酶、天冬酰氨酶、超氧化物歧化酶等。第19頁抗生素

1928年，英國(guó)細(xì)菌學(xué)家FlemingB發(fā)覺抗菌物質(zhì)青霉素。在20世紀(jì)40年代，一共發(fā)覺了14種抗生素，50年代發(fā)覺了20余種，60年代開始了化學(xué)構(gòu)造改造合成和半合成抗生素階段。目前發(fā)覺并分離到約9000種抗生素，半合成抗生素約1000種，共萬種以上。但實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用只有100余種。第20頁根據(jù)抗生素化學(xué)構(gòu)造分類（1）β-內(nèi)酰胺類；（2）氨基糖苷類；（3）大環(huán)內(nèi)酯類；（4）四環(huán)類；（5）多肽類（6）多烯大環(huán)類（7）苯烴基胺類（8）蒽環(huán)類第21頁發(fā)酵制藥基本過程：菌株選育（mutationandselectionbreeding）、發(fā)酵（fermentation）和提煉（isolationandpurification）是發(fā)酵制藥三個(gè)主要工段。工藝過程包括發(fā)酵和分離純化兩個(gè)階段：

發(fā)酵階段包括生產(chǎn)菌孢子制備、種子制備、發(fā)酵培養(yǎng)，是生物加工工程過程。孢子制備：保存菌株，在固體培養(yǎng)基上，復(fù)蘇，生長(zhǎng)產(chǎn)生孢子。第22頁種子制備：將制備孢子接到搖瓶或小發(fā)酵罐內(nèi)，培養(yǎng)，使孢子發(fā)芽繁殖。對(duì)于大型發(fā)酵，普遍采取2次擴(kuò)大培養(yǎng)制備種子，最后接入發(fā)酵罐。發(fā)酵：將種子以一定百分比接入發(fā)酵罐，培養(yǎng)，是生產(chǎn)藥品關(guān)鍵階段和工序。需要通氣，攪拌，維持合適溫度和罐壓。發(fā)酵一定周期。期間，取樣分析，無菌檢查，產(chǎn)量測(cè)定。加入消泡劑、酸堿控制pH，補(bǔ)充碳源、氮源和前體，促進(jìn)產(chǎn)量。第23頁分離純化階段包括發(fā)酵液預(yù)處理與過濾、分離提取、精制、成品檢查、包裝、出廠檢查，是化學(xué)分離工程過程。發(fā)酵液預(yù)處理與過濾：使發(fā)酵液中蛋白質(zhì)和雜質(zhì)沉淀，增加過濾流速，使菌絲體從發(fā)酵液中分離出來。如制霉菌素、灰黃霉素、曲古霉素、球紅霉素藥品存在于菌絲中，要從菌體中提取。如果存在于濾液中，澄清濾液，深入提取。

第24頁提取與精制：吸附、沉淀、溶媒萃取、離子交換等從濾液中把藥品提取出來。精制是濃縮或粗制品深入提純并制成產(chǎn)品。可反復(fù)或交叉使用四種基本辦法。

成品檢查：包括性狀及鑒別試驗(yàn)、安全試驗(yàn)、降壓試驗(yàn)、熱源試驗(yàn)、無菌試驗(yàn)、酸堿度試驗(yàn)、效價(jià)測(cè)定、水分測(cè)定等。

成品包裝：合格成品進(jìn)行包裝，為原料藥。制劑由制劑車間或廠再分裝。第25頁菌體生長(zhǎng)與產(chǎn)物關(guān)系模型

I型：菌體生長(zhǎng)與產(chǎn)物生成偶聯(lián)型（couplingmodel），菌體生長(zhǎng)與產(chǎn)物生成直接關(guān)聯(lián)，生長(zhǎng)期與生產(chǎn)期是一致。產(chǎn)物往往是初級(jí)代謝直接產(chǎn)物。組成型體現(xiàn)基因工程菌產(chǎn)物生成屬于此類型，蛋白質(zhì)產(chǎn)物是細(xì)胞能量代謝成果。乳酸、醋酸等初級(jí)分解代謝產(chǎn)物生成也屬于此類型。第26頁II型：

菌體生長(zhǎng)與產(chǎn)物生成半偶聯(lián)型（semi-couplingmodel）。該模型介于偶聯(lián)和非偶聯(lián)模型之間，產(chǎn)物生成與基質(zhì)消耗、能量利用之間存在間接關(guān)系。產(chǎn)物來自能量代謝所用基質(zhì)，在細(xì)胞生長(zhǎng)期內(nèi)，基本無產(chǎn)物生成，在生長(zhǎng)中后期生成大量產(chǎn)物而進(jìn)入產(chǎn)物形成期。如檸檬酸和某些氨基酸發(fā)酵，一部分組成型體現(xiàn)蛋白質(zhì)藥品也屬于此類型。

第27頁III型：菌體生長(zhǎng)與產(chǎn)物生成非偶聯(lián)型（non-couplingmodel）。菌體生長(zhǎng)期與產(chǎn)物生成期為獨(dú)立兩個(gè)階段，先形成物質(zhì)消耗和菌體生長(zhǎng)高峰，幾乎沒有或很少有產(chǎn)物生成，然后進(jìn)入菌體生長(zhǎng)靜止期，產(chǎn)物大量生成，并出現(xiàn)產(chǎn)物高峰。產(chǎn)物也許來自于中間代謝途徑，而不是分解代謝過程，初級(jí)代謝與產(chǎn)物形成完全分開，如抗生素、生物堿、微生物毒素發(fā)酵。對(duì)于誘導(dǎo)型基因工程菌，往往在靜止期，加入誘導(dǎo)物，基因轉(zhuǎn)錄和產(chǎn)物體現(xiàn)。第28頁次級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成基本特性

（1）次級(jí)代謝產(chǎn)物種類繁多，構(gòu)造特殊，具有不常見化合物和化學(xué)鍵。（2）生長(zhǎng)期轉(zhuǎn)向生產(chǎn)期，形態(tài)與生剪發(fā)生變化。（3）次級(jí)代謝產(chǎn)物是構(gòu)造相同一組混合物，但活性差異較大。（4）次級(jí)代謝產(chǎn)物合成受多基因控制，多以基因簇形式存在。（5）具有種屬特異性，與種屬分類學(xué)無關(guān)。分類學(xué)上相同菌種能產(chǎn)生不一樣構(gòu)造抗生素，分類學(xué)上不一樣菌種能產(chǎn)生相同構(gòu)造抗生素，第29頁次級(jí)代謝產(chǎn)物構(gòu)建單位構(gòu)建單位包括聚酮體、甲羥戊酸、糖類、不常見氨基酸（如D－氨基酸、β－氨基酸等）、環(huán)多醇和氨基環(huán)多醇等。

把組成次級(jí)代謝產(chǎn)物基本構(gòu)造單位稱為生源（biogen）。生源直接或間接起源于次級(jí)代謝過程中間產(chǎn)物或初級(jí)代謝產(chǎn)物。

第30頁（1）聚酮體（polyketide）

四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類、蒽環(huán)類抗生素前體是聚酮體，組成聚酮體前體與脂肪酸合成前體相同，基本單位為乙酸、丙酸、丁酸和短鏈脂肪酸，起始單位為乙酰CoA、丙酰CoA、丙二酰

CoA、丁酰CoA等，分別供應(yīng)2、3、4C單位。經(jīng)過縮合、脫羧、還原、脫水，每次延長(zhǎng)2－3個(gè)碳單位，形成多酮次甲基鏈。再還原后形成多種聚酮體。反復(fù)脫水得到四環(huán)素和蒽環(huán)抗生素母核，環(huán)化后形成大環(huán)內(nèi)酯構(gòu)造。假如內(nèi)酯環(huán)不飽和鏈較多，則形成多烯大環(huán)內(nèi)酯。第31頁（2）糖類

主要有氨基糖、糖胺、核糖、環(huán)多醇和氨基環(huán)多醇等，形成抗生素有氨基糖苷類抗生素，如鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素、潮霉素等。它們共同前體是葡萄糖，合成己酮糖，再通過轉(zhuǎn)氨作用，將氨基轉(zhuǎn)移到糖分子上。環(huán)多醇和氨基環(huán)多醇是葡萄糖酸化、環(huán)化及氨基化反應(yīng)成果，形成氨基環(huán)醇類抗生素。第32頁（3）不常見氨基酸

不常見氨基酸是指非蛋白質(zhì)組成氨基酸，包括D-氨基酸、N-、β-甲基氨基酸、β-氨基酸、亞氨基酸等，這些氨基酸是正常氨基酸通過異構(gòu)、消旋、修飾而形成。某些是初級(jí)代謝產(chǎn)物。不常見氨基酸是肽類抗生素構(gòu)建單位，如桿菌肽、放線菌素D、環(huán)孢菌素A等。青霉素、頭孢菌素等等生物合成也是利用非蛋白質(zhì)氨基酸。

第33頁（4）莽草酸莽草酸是芳香族氨基酸、肉桂酸、多酚化合物前體。由葡萄糖初級(jí)代謝生成阿拉伯庚酮糖酸磷酸，脫磷酸、環(huán)化形成苯環(huán)，再脫水、加氫形成莽草酸。由莽草酸途徑生成抗生素較多也較復(fù)雜，有氯霉素（苯烴基胺類）、綠膿菌素、新生霉素。

第34頁（5）甲羥戊酸甲羥戊酸是異戊二烯類、萜類化合物構(gòu)建單位，通過乙酸代謝生成。磷酸化形成活性形式異戊二烯焦磷酸，用于合成生物堿、甾醇和胡蘿卜素等藥品生物合成。

（6）非核酸嘌呤和嘧啶堿是核苷類抗生素構(gòu)建單位，是正常堿基化學(xué)修飾形成。

第35頁次級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成基本過程構(gòu)建單位聚合—再修飾—裝配（1）前體聚合

微生物合成生源后，通過縮合反應(yīng)形成聚酮體、寡肽、聚乙烯等。（2）構(gòu)造修飾

包括糖基化、?；⒓谆?、羥基化、氨基化、氧化還原等，使抗生素產(chǎn)生了共存系列類似物。（3）裝配

合成各個(gè)組分后，需要按一定次序在特異酶作用下組裝，才能形成有活性藥品。

第36頁醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展情況

1、全球醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展情況受益于世界人口總量增加和社會(huì)老齡化程度提升，全球醫(yī)藥市場(chǎng)增加率遠(yuǎn)高于全球經(jīng)濟(jì)增加率，2023年全球藥品市場(chǎng)銷售總額突破7,000億美元。根據(jù)IMSHealth公布《2023年全球藥品市場(chǎng)增加預(yù)測(cè)》報(bào)告，醫(yī)藥行業(yè)比金融業(yè)、制藥業(yè)受金融危機(jī)影響較小，全球藥品行業(yè)2023年銷售額比2023年7,730億美元增加2.5%–3.5%，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)成約8,000億美元。第37頁第38頁2、中國(guó)醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展情況1999年以來我國(guó)醫(yī)藥行業(yè)連續(xù)迅速發(fā)展，醫(yī)藥工業(yè)總產(chǎn)值年復(fù)合增加率接近20%，2008年我國(guó)醫(yī)藥工業(yè)合計(jì)完成工業(yè)生產(chǎn)總值8,667億元，比2007年增加29.8%。全國(guó)醫(yī)藥行業(yè)合計(jì)實(shí)現(xiàn)銷售收入7,788億元，比2007年6,280億元增加了24%，已是全球第六大藥品市場(chǎng)。根據(jù)IMSHealth預(yù)測(cè)，到2023年我國(guó)將成為全球第三大藥品市場(chǎng)，藥品消費(fèi)潛力巨大。第39頁第40頁膜分離技術(shù)在發(fā)酵制藥中應(yīng)用生科院江學(xué)文第41頁多數(shù)抗生素相對(duì)分子質(zhì)量在300~1200范圍內(nèi),

存在于液體中，故可從發(fā)酵液中提取，提取辦法主要有：吸附法、溶媒取法、離子交換法和沉淀法。多種辦法各有特點(diǎn)，但上述工藝往往十分繁雜，所需時(shí)間長(zhǎng)，提取過程中需要消耗大量原料，能耗高，產(chǎn)品回收率低，廢水污染嚴(yán)重且處理難度大。另外，抗生素在漫長(zhǎng)提取過程中易變性失活。第42頁膜分離過程作為一門新型分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)，在近30年來發(fā)展迅速，已成為處理當(dāng)代能源、資源和環(huán)境污染問題主要高新技術(shù)及可連續(xù)發(fā)展技術(shù)基礎(chǔ)，它具有節(jié)能、不破壞產(chǎn)品構(gòu)造、少污染和操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。因此在抗生素提煉中應(yīng)用研究近年來十分活躍，也是膜分離技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)推廣領(lǐng)域之一。用于抗生素提煉中膜分離技術(shù)主要包括超濾、納濾、液膜分離和反滲入等。第43頁多種膜分離技術(shù)分離范圍膜過程分離機(jī)理 分離對(duì)象 孔徑（nm）粒子過濾體積大小 固體粒子 >10000 微濾體積大小0.05~10μm固體粒子 50~10000 超濾體積大小 1000~1000000道爾頓2~50

大分子，膠體 納濾溶解擴(kuò)散 離子、分子量<100有機(jī)物<2 反滲透溶解擴(kuò)散 離子、分子量<100有機(jī)物<0.5 滲入蒸發(fā)溶解擴(kuò)散 離子、分子量<100有機(jī)物<0.5

第44頁膜分離技術(shù)長(zhǎng)處處理效率高，設(shè)備易于放大；可在室溫或低溫下操作，合適于熱敏感物質(zhì)分離濃縮；化學(xué)與機(jī)械強(qiáng)度最小，減少失活；無相轉(zhuǎn)變，省能；選擇性好，可在分離、濃縮同步達(dá)成部分純化目標(biāo)；選擇合適膜與操作參數(shù)，可得到較高回收率；系統(tǒng)可密閉循環(huán)，避免外來污染；不外加化學(xué)物，透過液（酸、堿或鹽溶液）可循環(huán)使用，減少了成本，并減少對(duì)環(huán)境污染。第45頁膜分離技術(shù)在在抗生素提煉過程中應(yīng)用1超濾在抗生素純化過程中應(yīng)用超濾可從藥劑中有效清除大分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、病毒、熱原、炭黑等.李錫源等（1996）截留分子量為1×104中空纖維超濾膜能有效清除抗生素提煉精制中蛋白質(zhì)分子，消除提煉過程中乳化現(xiàn)象，各項(xiàng)試驗(yàn)產(chǎn)品指標(biāo)達(dá)成或超出了生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求。第46頁史榮梅（1997）用超濾替代無預(yù)涂層（芐青霉素)

和有預(yù)涂層（克拉維酸）旋轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)以及抗乳化作用絮凝劑，進(jìn)行芐青霉素和克拉維酸發(fā)酵液固液分離、抗生素回收和除去可溶性蛋白質(zhì)，用超濾透過液和用終端過濾液進(jìn)行萃取總收率基本相同，但使用超濾法有如下長(zhǎng)處：易于相分離，減少甚至沒有溶劑損失，且萃取液較清]澈，缺陷是由于滲濾而使產(chǎn)物稀釋。因此在溶劑萃取前，使用反滲入單元進(jìn)行濃縮是有價(jià)值。第47頁熱原又稱內(nèi)毒素，為發(fā)熱性物質(zhì)，如有微量熱原混入藥劑注入人體血液系統(tǒng)，會(huì)造成嚴(yán)重發(fā)熱，甚至引發(fā)死亡，因此應(yīng)盡也許減少藥液中致熱原含量.上海第四制藥股份有限公司樓福樂等（1999）采用卷式超濾器小裝置，配以2萬截留分子量膜，進(jìn)行硫酸（雙氫）鏈霉素藥除熱原試驗(yàn)，熱原處理后是處理前10%～30%，藥劑回收率＞90%，試驗(yàn)證明用超濾法替代傳統(tǒng)活性炭吸附，對(duì)于硫酸（雙氫）鏈霉素生產(chǎn)純化是可行。第48頁李十中等（2023）采取超濾法清除青霉素G濾液中起乳化劑作用生物高分子物質(zhì)，不但萃取過程不發(fā)生乳化現(xiàn)象，并且由此前四步萃取簡(jiǎn)化為二步萃取萃取率和青霉素G甲鹽質(zhì)量都有明顯提升。李春艷等（2023）采取Ultra-flo超濾系統(tǒng)提純未經(jīng)任何預(yù)處理頭孢菌素C發(fā)酵液。成果濾液中蛋白質(zhì)含量?jī)H為原工藝1/10，過濾收率由原工藝78%提升到83.8%。第49頁2納濾分離技術(shù)在抗生素濃縮與純化中應(yīng)用納濾能夠用下列兩種方式對(duì)原有抗生素提取工藝進(jìn)行改善，一是用溶劑萃取抗生素后，萃取液用納濾處理，濃縮抗生素，可改善操作環(huán)境；二是對(duì)未經(jīng)萃取抗生素發(fā)酵濾液進(jìn)行納濾濃縮，除去水和無機(jī)鹽，再用萃取劑萃取，可減少萃取劑用量。第50頁吳麟華等（1997）對(duì)6-氨基青霉素烷酸（6-APA）進(jìn)行了納濾分離，采取截留分子量為200AFC30

型管式納濾膜，每根膜面積1.2m2，膜平均截留率在99%以上，而透析損失不大于1%，效果較好。張偉等（1999）采取NP-1型卷式納濾膜組件進(jìn)行試驗(yàn)，處理抗生素分子量范圍為800~1000，濃度為12023g/mL，濃縮后，溶液體積減少到原料液

1/10，濃度達(dá)110000g/mL以上，整個(gè)濃縮過程中，膜反抗生素截留率為99%以上，抗生素?fù)p失不大于1%，證明NP型復(fù)合納濾膜可廣泛用于制藥行業(yè)中多種抗生素濃縮與純化，滿足節(jié)能、低污染新型提取工藝要求。第51頁蔡邦肖（1999）采取納濾膜用于分離濃縮螺旋霉素（SPM）發(fā)酵液，得率高，選用納濾膜和分離濃縮工藝，取得了預(yù)期效果，具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值.孫玫等（2023）報(bào)道了納濾技術(shù)在泰樂星提煉過程中應(yīng)用實(shí)例。泰樂星是由弗氏鏈霉素產(chǎn)生一種大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，原有工藝脫色液用薄膜真空濃縮，現(xiàn)用耐溶媒納濾膜替代，不但處理了溶解度不合格問題，使產(chǎn)品90%以上順利出口，并且每年還可節(jié)省40~45萬元濃縮動(dòng)力費(fèi)用，社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益可觀，目前此品種已擴(kuò)大到年產(chǎn)

130t生產(chǎn)規(guī)模。第52頁3反滲入在鏈霉素提取中應(yīng)用張治國(guó)等（1994）報(bào)道了蓬萊反滲入設(shè)備廠生產(chǎn)，NFB38-2型反滲入裝置，用于濟(jì)寧抗生素廠鏈霉素生產(chǎn)工藝中，現(xiàn)已生產(chǎn)運(yùn)行了兩年多，達(dá)成了預(yù)期效果，鏈霉素質(zhì)量、收率都有提升，與升膜式減壓蒸發(fā)器法相比，活性炭消耗量減少，節(jié)冷節(jié)汽效果顯著，經(jīng)濟(jì)效益巨大。第53頁4超濾和納濾膜聯(lián)合分離提取技術(shù)應(yīng)用韓少卿等（2023）采取超濾和納濾膜分離技術(shù)提取螺旋霉素較好清除蛋白等大分子雜質(zhì)，起到納濾預(yù)處理作用；然后采取納濾膜對(duì)超濾液進(jìn)行濃縮純化其收率可達(dá)76.3%，大大高于傳統(tǒng)溶媒提取收率，產(chǎn)品質(zhì)量也符合要求。奚灝鏘等（2023）采取超濾、納濾操作對(duì)工業(yè)生產(chǎn)納他霉素板框過濾液進(jìn)行處理較好地清除蛋白質(zhì)等大分子雜質(zhì)，起到超濾預(yù)處理作用；然后采取納濾膜對(duì)超濾液進(jìn)行濃縮純化，其收率可達(dá)

62.74%，比傳統(tǒng)溶媒提取收率略有提升，減少能耗，產(chǎn)品品質(zhì)大大改善。第54頁在發(fā)酵制藥應(yīng)用中存在問題膜分離過程本身仍存在許多技術(shù)問題有待攻克，這些問題諸如高分離因子及高滲入通量膜制備；高穩(wěn)定性、耐污染易清洗膜組件研制等。膜分離技術(shù)用于抗生素提煉中應(yīng)用研究多以人工合成或配制組成單一抗生素溶液為考查對(duì)象，而實(shí)際發(fā)酵液是一種復(fù)雜介質(zhì)，會(huì)有多種與主產(chǎn)品高度相同副產(chǎn)物，因此，應(yīng)當(dāng)用真實(shí)發(fā)酵原液與“模擬介質(zhì)”對(duì)照地進(jìn)行試驗(yàn)以獲得可供中試或工業(yè)應(yīng)用參照可靠而精確成果。第55頁醫(yī)藥行業(yè)對(duì)衛(wèi)生要求極嚴(yán)，由于膜污染，需要經(jīng)常殺菌、清洗等處理，使得該技術(shù)應(yīng)用受到一定影響。試驗(yàn)所采取膜組件應(yīng)由自制轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)化，這將有助于試驗(yàn)成果可靠性提升。第56頁總之，任何技術(shù)都有一種在實(shí)踐中不停探索與完善過程，伴隨膜分離技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展及有關(guān)領(lǐng)域研究不停深入，膜分離技術(shù)在抗生素提煉中應(yīng)用將日臻成熟，并渴望向工業(yè)化發(fā)展，其前景是廣闊。第57頁生物工業(yè)產(chǎn)品干燥設(shè)備生科院江學(xué)文第58頁抗生素成品干燥設(shè)備特點(diǎn)抗生素成品除了少數(shù)水針劑外，其他如粉針劑、懸浮劑、膠囊藥片、藥膏等都是由干燥粉狀原料經(jīng)制劑加工后制成。干燥粉末狀抗生素不但易于包裝運(yùn)輸，更主要是抗生素在干燥情況下較為穩(wěn)定，不易破壞，便于貯藏。因此絕大多數(shù)抗生素產(chǎn)品都需要干燥這一操作。第59頁由于抗生素一般均為熱敏物質(zhì)，因此用于抗生素干燥設(shè)備必須具有下列要求：1.迅速高效，加熱溫度不宜過高；2.產(chǎn)品與干燥介質(zhì)接觸時(shí)間不能太長(zhǎng)；干燥產(chǎn)品應(yīng)保持一定純度，在干燥過程中不得有雜質(zhì)混入，保持密閉，便于清洗，生產(chǎn)注射用產(chǎn)品設(shè)備要保持無菌。第60頁常用于抗生素生產(chǎn)干燥設(shè)備氣流干燥器、沸騰干燥器、噴霧干燥器（以上產(chǎn)品以對(duì)流傳熱為主）；真空干燥器、冷凍干燥器（以上產(chǎn)品以傳導(dǎo)傳熱為主）；紅外干燥器（屬輻射傳熱）；高頻或微波干燥器（屬電加熱）。第61頁氣流干燥器氣流干燥原理利用熱空氣與粉狀或顆粒狀濕物料在流動(dòng)過程中充足接觸，氣體與固體物料之間進(jìn)行傳熱與傳質(zhì)，從而使?jié)裎锪线_(dá)成干燥目標(biāo)。第62頁氣流干燥特點(diǎn)1.干燥強(qiáng)度大；2.干燥時(shí)間短，對(duì)熱敏性物料可選較高溫介質(zhì)；3.可把干燥、粉碎、輸送、包裝等組成一道工序;4.設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，占地面積小，生產(chǎn)能力小，能連續(xù)操作，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；5.適用性廣，可使用于多種粉粒狀、碎塊狀物料；6.對(duì)晶形磨損厲害；7.熱能利用率低。第63頁目前使用氣流干燥器形式：長(zhǎng)管氣流干燥器、短管氣流干燥器和旋風(fēng)氣流干燥器等。應(yīng)用：四環(huán)類抗生素等干燥。第64頁第65頁噴霧干燥器噴霧干燥原理噴霧干燥是利用不一樣噴霧器，將懸浮液和粘滯液體噴成霧狀，形成具有較大表面積分散微粒同熱空氣發(fā)生強(qiáng)烈熱質(zhì)交換，迅速排除本身水分，在幾秒至幾十秒內(nèi)獲得干燥。第66頁噴霧干燥長(zhǎng)處：1.干燥速率快（表面積大）、時(shí)間短；2.干燥溫度低（不超出空氣濕球溫度）；3.制品具有良好分散性和溶解性，成品純度高?？捎闪弦褐苯拥玫椒勰?，省去蒸發(fā)、分離、粉碎等工序，且可在半無菌情況下操作。噴霧干燥缺陷：1.容積干燥強(qiáng)度小，故干燥體積大；2.能耗大，干燥介質(zhì)用量多，熱量利用不經(jīng)濟(jì)；3.經(jīng)常發(fā)生粘壁情況。第67頁噴霧器：壓力式噴霧器、氣流式噴霧器和離心式噴霧器。應(yīng)用:尤其適用于不能借