發(fā)酵工程制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)

發(fā)酵工程制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)匯報人：AA2024-01-252023REPORTING發(fā)酵工程概述微生物學(xué)基礎(chǔ)知識發(fā)酵工藝參數(shù)控制與優(yōu)化發(fā)酵設(shè)備選型與設(shè)計要點下游處理技術(shù)與方法探討質(zhì)量管理體系建立與實施目錄CATALOGUE2023PART01發(fā)酵工程概述2023REPORTING發(fā)酵工程是利用微生物的代謝活動，通過生物轉(zhuǎn)化技術(shù)生產(chǎn)各種有用物質(zhì)的一門綜合性技術(shù)。發(fā)酵工程定義從傳統(tǒng)的自然發(fā)酵到現(xiàn)代的純種培養(yǎng)技術(shù)，經(jīng)歷了漫長的歷史發(fā)展過程，現(xiàn)已成為生物工程領(lǐng)域的重要分支。發(fā)展歷程發(fā)酵工程定義與發(fā)展抗生素生產(chǎn)通過發(fā)酵工程技術(shù)生產(chǎn)各種抗生素，如青霉素、頭孢菌素等，用于臨床抗感染治療。激素類藥物生產(chǎn)利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)激素類藥物，如胰島素、生長激素等，用于治療糖尿病、侏儒癥等疾病。酶抑制劑生產(chǎn)發(fā)酵工程可用于生產(chǎn)酶抑制劑，如血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑（ACEI）等，用于治療高血壓等疾病。發(fā)酵工程在制藥領(lǐng)域應(yīng)用基本原理利用微生物的生長和代謝活動，將原料轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物。通過優(yōu)化微生物培養(yǎng)條件、控制代謝途徑等手段提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量。工藝流程包括原料處理、微生物培養(yǎng)、發(fā)酵過程控制、產(chǎn)物分離純化等步驟。其中，微生物培養(yǎng)和發(fā)酵過程控制是核心環(huán)節(jié)，直接影響目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量。發(fā)酵工程基本原理與流程PART02微生物學(xué)基礎(chǔ)知識2023REPORTING單細胞生物，繁殖迅速，代謝多樣，廣泛應(yīng)用于發(fā)酵工程。細菌真菌放線菌包括酵母菌和霉菌，具有復(fù)雜的細胞結(jié)構(gòu)和代謝途徑，能產(chǎn)生多種生物活性物質(zhì)。一類具有分枝狀菌絲體的細菌，能產(chǎn)生多種抗生素和其他生物活性物質(zhì)。030201微生物種類及特點溫度pH值氧氣需求培養(yǎng)基設(shè)計微生物生長條件與培養(yǎng)基設(shè)計不同微生物對溫度的需求不同，一般分為嗜冷、嗜溫、嗜熱三類。根據(jù)微生物對氧氣的需求，可分為好氧、厭氧和兼性厭氧三類。微生物生長環(huán)境的酸堿度對微生物的生長和代謝有重要影響。需考慮碳源、氮源、無機鹽、生長因子等成分，以滿足微生物生長和代謝的需要。包括糖酵解、三羧酸循環(huán)等途徑，產(chǎn)生能量和中間代謝產(chǎn)物。糖代謝包括氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)的合成與分解代謝。氮代謝微生物在特定條件下能產(chǎn)生具有生物活性的次生代謝產(chǎn)物，如抗生素、激素等。次生代謝產(chǎn)物合成通過改變培養(yǎng)條件或基因工程手段，可調(diào)控微生物的代謝途徑和產(chǎn)物合成。代謝調(diào)控微生物代謝途徑及產(chǎn)物合成PART03發(fā)酵工藝參數(shù)控制與優(yōu)化2023REPORTING溫度控制在發(fā)酵過程中，溫度是影響微生物生長和代謝的重要因素。通過合理控制溫度，可以優(yōu)化微生物的生長速度和代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量。常用的溫度控制方法包括使用冷卻或加熱系統(tǒng)、調(diào)整發(fā)酵液的循環(huán)速度等。pH值控制pH值對微生物的生長和代謝也有重要影響。在發(fā)酵過程中，由于微生物代謝產(chǎn)生的有機酸或堿，可能會導(dǎo)致pH值的變化。為了維持適宜的pH值，可以采取添加酸堿中和劑、使用緩沖液等方法。溶氧量控制對于好氧發(fā)酵過程，溶氧量是影響微生物生長和代謝的關(guān)鍵因素。通過調(diào)整攪拌速度、增加通氣量等方法，可以提高溶氧量，促進微生物的生長和代謝。溫度、pH值、溶氧量等關(guān)鍵參數(shù)控制碳源和氮源的添加碳源和氮源是微生物生長的基本營養(yǎng)物質(zhì)。在發(fā)酵過程中，需要根據(jù)微生物的需求和代謝產(chǎn)物的合成要求，合理添加碳源和氮源。常用的碳源包括葡萄糖、蔗糖等，常用的氮源包括銨鹽、硝酸鹽等。微量元素和維生素的添加除了碳源和氮源外，微生物還需要一些微量元素和維生素來維持正常的生理功能。在發(fā)酵過程中，需要根據(jù)微生物的需求，適量添加這些營養(yǎng)物質(zhì)。營養(yǎng)物質(zhì)的優(yōu)化方法為了提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量，可以采取一些營養(yǎng)物質(zhì)的優(yōu)化方法，如分批補料、連續(xù)補料等。這些方法可以根據(jù)微生物的生長速度和代謝產(chǎn)物的合成情況，靈活調(diào)整營養(yǎng)物質(zhì)的添加量和時間。營養(yǎng)物質(zhì)添加策略及優(yōu)化方法在發(fā)酵過程中，需要對各項工藝參數(shù)進行實時監(jiān)控，以確保發(fā)酵過程的順利進行。常用的監(jiān)控手段包括溫度、pH值、溶氧量等傳感器的實時監(jiān)測，以及定期取樣進行生物量、代謝產(chǎn)物等指標(biāo)的測定。發(fā)酵過程監(jiān)控通過對發(fā)酵過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進行深入分析，可以揭示微生物生長和代謝的規(guī)律，為工藝優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。常用的數(shù)據(jù)分析技術(shù)包括多元統(tǒng)計分析、代謝組學(xué)分析等。這些技術(shù)可以幫助我們更好地理解發(fā)酵過程的本質(zhì)，從而指導(dǎo)工藝參數(shù)的優(yōu)化和調(diào)整。數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用發(fā)酵過程監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用PART04發(fā)酵設(shè)備選型與設(shè)計要點2023REPORTING利用機械攪拌器使培養(yǎng)基和微生物充分混合，適用于好氧發(fā)酵。機械攪拌式發(fā)酵罐通過空氣噴射使培養(yǎng)基循環(huán)流動，實現(xiàn)微生物與營養(yǎng)物質(zhì)的充分接觸，適用于厭氧或兼性厭氧發(fā)酵。氣升式發(fā)酵罐具有自吸空氣和攪拌功能，無需額外空氣壓縮機，適用于小型實驗室規(guī)模的好氧發(fā)酵。自吸式發(fā)酵罐常見發(fā)酵設(shè)備類型及特點介紹根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的發(fā)酵工藝要求，選擇適合的發(fā)酵設(shè)備類型。發(fā)酵工藝要求設(shè)備性能參數(shù)設(shè)備材質(zhì)與耐腐蝕性設(shè)備價格與維護成本關(guān)注設(shè)備的容積、攪拌功率、傳熱面積等性能參數(shù)，確保滿足生產(chǎn)需求。選擇耐腐蝕、易清洗的設(shè)備材質(zhì)，如不銹鋼等，以確保設(shè)備使用壽命和產(chǎn)品質(zhì)量。綜合考慮設(shè)備價格、維護成本及后期升級改造等因素，選擇性價比高的設(shè)備。設(shè)備選型依據(jù)和注意事項設(shè)備布局規(guī)劃操作流程設(shè)計自動化與智能化安全防護措施設(shè)備布局規(guī)劃和操作流程設(shè)計01020304根據(jù)生產(chǎn)工藝流程，合理規(guī)劃設(shè)備布局，確保物料輸送順暢、操作便捷。設(shè)計簡潔、高效的操作流程，降低操作難度和人為錯誤風(fēng)險。引入自動化控制系統(tǒng)和智能化技術(shù)，提高設(shè)備運行穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。確保設(shè)備配備完善的安全防護裝置和報警系統(tǒng)，保障生產(chǎn)安全。PART05下游處理技術(shù)與方法探討2023REPORTING123通過過濾、離心等方法去除發(fā)酵液中的固體顆粒和懸浮物，提高后續(xù)處理的效率和效果。去除雜質(zhì)根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物的性質(zhì)，通過添加酸堿等化學(xué)品調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH值，有利于目標(biāo)產(chǎn)物的穩(wěn)定性和分離純化。調(diào)節(jié)pH值采用蒸發(fā)、膜分離等技術(shù)對發(fā)酵液進行濃縮，提高目標(biāo)產(chǎn)物的濃度，降低后續(xù)處理的成本。濃縮處理發(fā)酵液預(yù)處理策略選擇萃取法利用目標(biāo)產(chǎn)物在兩種不互溶溶劑中的溶解度差異，實現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的分離純化。具有操作簡便、成本低等優(yōu)點，但可能存在溶劑殘留問題。通過色譜柱對發(fā)酵液中的各組分進行分離，根據(jù)各組分的吸附、分配等性質(zhì)差異實現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的純化。具有分離效果好、適用范圍廣等優(yōu)點，但設(shè)備投資和操作成本較高。利用膜的選擇性透過性，實現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物與雜質(zhì)的分離。具有操作簡便、無需添加化學(xué)品等優(yōu)點，但膜污染和通量下降等問題需要關(guān)注。色譜法膜分離法目標(biāo)產(chǎn)物分離純化方法比較

廢棄物處理及資源化利用途徑廢水處理采用生物處理、物理化學(xué)處理等方法對發(fā)酵廢水進行處理，達到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。同時，可回收廢水中的有用物質(zhì)，如有機酸、氨基酸等。廢氣處理對發(fā)酵過程中產(chǎn)生的廢氣進行收集和處理，減少環(huán)境污染。可采用吸附、吸收、催化氧化等方法進行處理。固體廢棄物處理對發(fā)酵過程中產(chǎn)生的固體廢棄物進行分類收集和處理。一部分可作為有機肥料進行資源化利用，另一部分可進行焚燒或填埋處理。PART06質(zhì)量管理體系建立與實施2023REPORTING

GMP認證要求解讀GMP（良好生產(chǎn)規(guī)范）是藥品生產(chǎn)和質(zhì)量管理的基本準(zhǔn)則，涉及廠房設(shè)施、設(shè)備、人員、物料、衛(wèi)生、驗證、文件管理等各方面要求。GMP認證要求制藥企業(yè)建立嚴格的質(zhì)量管理體系，確保藥品生產(chǎn)全過程的質(zhì)量控制，防止污染和交叉污染，保證藥品安全有效。GMP認證強調(diào)對生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵控制點和風(fēng)險點的識別和控制，要求企業(yè)制定相應(yīng)的操作規(guī)程和應(yīng)急預(yù)案。123質(zhì)量管理體系文件包括質(zhì)量手冊、程序文件、作業(yè)指導(dǎo)書和記錄等，是實施質(zhì)量管理的基礎(chǔ)。企業(yè)應(yīng)組織專業(yè)人員編制質(zhì)量管理體系文件，明確各部門職責(zé)和工作流程，確保文件的科學(xué)性、合理性和可操作性。企業(yè)應(yīng)定期對員工進行質(zhì)量管理體系文件的培訓(xùn)和考核，提高員工的質(zhì)量意識和操作技能，確保質(zhì)量管理體系的有效運行。質(zhì)量管理體系文件編制和培訓(xùn)推廣持續(xù)改進是質(zhì)量管理的核心思想之一