生物制药工艺课件.ppt
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- 生物制药 工艺 课件
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1、 项目项目2:微生物发酵技术:微生物发酵技术 任务任务2:工业培养基制备与灭菌:工业培养基制备与灭菌教学安排:教学安排:1.员工培训员工培训 由老师讲解工业培养基理论基础。由老师讲解工业培养基理论基础。分配实操任务:工业培养基的制备分配实操任务:工业培养基的制备与灭菌。与灭菌。2.学生模拟组建运营一个培养基车间,学生模拟组建运营一个培养基车间,撰写计划书撰写计划书(在理论教学期间完成在理论教学期间完成)。市场部:当前工业培养基的发展特点,市场部:当前工业培养基的发展特点,培养基灭菌方法的技术进展。培养基灭菌方法的技术进展。技术部:确定工业培养基制备的技术技术部:确定工业培养基制备的技术路线,撰
2、写操作规程。路线,撰写操作规程。品控部:制定工业培养基质量标准及品控部:制定工业培养基质量标准及检测方法。检测方法。总经理:协调监督各部工作,最后拿总经理:协调监督各部工作,最后拿出完整的计划书。出完整的计划书。3.计划书实施。计划书实施。计划书要先经过老师的审核,然后计划书要先经过老师的审核,然后实施。实施。实施过程中考核操作技能。实施过程中考核操作技能。实施后及时进行实训报告的撰写也实施后及时进行实训报告的撰写也总结。总结。n一一 培养基组成培养基组成n1 培养基配方组成:组成成分、各组成成分培养基配方组成:组成成分、各组成成分的浓度、合适的的浓度、合适的pH;n2 培养基随微生物的生理与
3、产物不同而不同;培养基随微生物的生理与产物不同而不同;n3 培养基成分:培养基成分:n(1)碳源:葡萄糖、淀粉;碳源:葡萄糖、淀粉;n(2)氮源:碳酸铵、玉米浆;氮源:碳酸铵、玉米浆;第一节第一节 概述概述(3)无机盐和微量元素;无机盐和微量元素;(4)前体和诱导物。前体和诱导物。二二 培养基组成影响细胞分化和产物形成培养基组成影响细胞分化和产物形成 细胞分化:细胞形态、生理功能和化学组成细胞分化:细胞形态、生理功能和化学组成上彼此不同;上彼此不同;培养基组成影响细胞分化:培养基组成影响细胞分化:二价阳离子、阴离子聚合物、表面活性剂、二价阳离子、阴离子聚合物、表面活性剂、固形物含量、各成分的浓
4、度、培养液的固形物含量、各成分的浓度、培养液的pH。n例:例:n在碱性培养基中产黄青霉易形成球状体;在碱性培养基中产黄青霉易形成球状体;n二价阳离子诱发细胞呈球形;二价阳离子诱发细胞呈球形;n无素锰可通过改变黑曲霉菌细胞壁的成分;无素锰可通过改变黑曲霉菌细胞壁的成分;n生物素和青霉素能改变细胞膜的成分。生物素和青霉素能改变细胞膜的成分。n三三 配制工业发酵培养基的一般要求配制工业发酵培养基的一般要求n(1)组成丰富,浓度适当;组成丰富,浓度适当;n(2)各成分之间彼此不反应;各成分之间彼此不反应;n(3)粘度适当,具有适当的渗透压;粘度适当,具有适当的渗透压;n(4)成分要有利于主产物的合成,
5、不利于副成分要有利于主产物的合成,不利于副产物的合成;产物的合成;n(5)即不影响通气与搅拌,又不影响或稍微即不影响通气与搅拌,又不影响或稍微影响产物的分离精制和废物处理;影响产物的分离精制和废物处理;n(6)因地制宜,质优价廉,成本低。因地制宜,质优价廉,成本低。第二节第二节 培养基的成分培养基的成分n一一 碳源碳源n碳源:构成微生物细胞和代谢产物;碳源:构成微生物细胞和代谢产物;n 能源。能源。n(一一)糖类糖类n 单糖、双糖、多糖、淀粉质类和糖蜜;单糖、双糖、多糖、淀粉质类和糖蜜;n(二二)脂肪脂肪n 利用油脂增加微生物需氧量,产酸,降利用油脂增加微生物需氧量,产酸,降pH;要注意贮藏油
6、脂,防止产生过氧化物。要注意贮藏油脂,防止产生过氧化物。n(三三)有机酸和醇;有机酸和醇;n(四四)碳氢化合物;碳氢化合物;n二二 氮源氮源n 构成细胞成分,亦可作碳源使用。构成细胞成分,亦可作碳源使用。n(一一)无机氮源的特点无机氮源的特点n1 成分单一,质量较稳定;成分单一,质量较稳定;n2 易被菌体吸收利用;易被菌体吸收利用;n3 改变培养液的改变培养液的pH。n生理酸性物质与生理碱性物质。生理酸性物质与生理碱性物质。n(二二)有机氮源的特点有机氮源的特点n1 成分比较复杂;成分比较复杂;n2 被菌体利用的速度不同;被菌体利用的速度不同;n速效氮源:玉米浆;速效氮源:玉米浆;n迟效氮源:
7、黄豆饼粉和花生饼粉。迟效氮源:黄豆饼粉和花生饼粉。n3 微生物对氨基酸的利用有选择性;微生物对氨基酸的利用有选择性;n 部分氨基酸即可用于菌体生长,亦可用于部分氨基酸即可用于菌体生长,亦可用于次级代谢产物的合成。次级代谢产物的合成。n4 是引起发酵水平波动的主要因素。是引起发酵水平波动的主要因素。n 常用有机氮源:黄豆饼粉、棉籽饼粉、麸常用有机氮源:黄豆饼粉、棉籽饼粉、麸质粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉等。质粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉等。n三三 无机盐和微量元素无机盐和微量元素n 许多金属离子低浓度呈刺激作用,高浓度许多金属离子低浓度呈刺激作用,高浓度呈抑制作用。呈抑制作用。n1 磷磷n(1)组成生物
8、大分子:核酸、核蛋白;组成生物大分子:核酸、核蛋白;n(2)作为缓冲液调节作为缓冲液调节pH;n(3)对某些次级代谢产物有抑制作用。对某些次级代谢产物有抑制作用。n常用磷酸盐:磷酸二氢钾、磷酸氢二钾及其常用磷酸盐:磷酸二氢钾、磷酸氢二钾及其钠盐。钠盐。n2 硫硫n 构成细胞生物分子。构成细胞生物分子。n 常用化合物:硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵、常用化合物:硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵、硫代硫酸钠。硫代硫酸钠。n3 铁铁n 是细胞色素是细胞色素C、细胞色素氧化酶和过氧化、细胞色素氧化酶和过氧化酶的组成元素,同时对许多产物合成有抑制酶的组成元素,同时对许多产物合成有抑制作用。作用。n 常用化合物:硫酸铁。常
9、用化合物:硫酸铁。n4 锌、镁、钴锌、镁、钴n 锌对部分抗生素合成有促进作用及操作菌锌对部分抗生素合成有促进作用及操作菌体生长,过量则抑制。常用化合物:硫酸锌;体生长,过量则抑制。常用化合物:硫酸锌;n 镁激活一些酶,能提高一些菌体对本身所镁激活一些酶,能提高一些菌体对本身所产抗生素的耐受性。常用化合物:硫酸镁;产抗生素的耐受性。常用化合物:硫酸镁;n 钴是维生素钴是维生素B12的元素之一。常用化合物:的元素之一。常用化合物:氯化钴。氯化钴。n5 钠、钾、钙钠、钾、钙n 钠:细胞质细胞渗透压;钠:细胞质细胞渗透压;n 钾:影响细胞膜透性;钾:影响细胞膜透性;n 钙:调节细胞膜透性,控制钙:调节
10、细胞膜透性,控制pH。n n四四 水水n功能:功能:n(1)溶剂与运输介质;溶剂与运输介质;n(2)参与生化反应;参与生化反应;n(3)维持生物大分子稳定性;维持生物大分子稳定性;n(4)传递热;传递热;n(5)维持细胞形态;维持细胞形态;n(6)控制酶的活性。控制酶的活性。n 水的活度。水的活度。n五五 前体前体n 在产物的生物合成过程,被菌体用于产物在产物的生物合成过程,被菌体用于产物合成而自身结构无显著改变的物质。合成而自身结构无显著改变的物质。n 内源性前体和外源性前体。内源性前体和外源性前体。n六六 消泡剂消泡剂n 植物油、动物油和一些化学合成的高分植物油、动物油和一些化学合成的高分
11、子化合物。子化合物。n七七 其他成分其他成分n 生长因子与诱导物。生长因子与诱导物。第三节第三节 培养基的种类与选择培养基的种类与选择n一一 培养基的种类培养基的种类n1 按培养基的组成分为合成培养基和复合培按培养基的组成分为合成培养基和复合培养基养基n 合成培养基:由已知组成成分的各种营养合成培养基:由已知组成成分的各种营养物质组合的培养基;物质组合的培养基;n 复合培养基:由一些组成成分不完全明确复合培养基:由一些组成成分不完全明确的天然产物和一些无机盐组成的培养基。的天然产物和一些无机盐组成的培养基。n2 按形态可分为固体培养基、液体培养基和按形态可分为固体培养基、液体培养基和半固体培养
12、基;半固体培养基;n3 按用途可分为孢子培养基、种子培养基和按用途可分为孢子培养基、种子培养基和发酵培养基。发酵培养基。n(一一)孢子培养基孢子培养基n一般要求:一般要求:n(1)基质浓度基质浓度(特别是氮源特别是氮源)要低些;要低些;n(2)无机盐的浓度适量。无机盐的浓度适量。n常用孢子培养基:常用孢子培养基:n 麸皮、大麸皮、大(小小)米、琼脂培养基。米、琼脂培养基。n(二二)种子培养基种子培养基n一般要求:一般要求:n(1)营养成分易被吸收,丰富与完整,其中营养成分易被吸收,丰富与完整,其中维生素与氮源略高;维生素与氮源略高;n(2)与发酵培养基有内在联系。与发酵培养基有内在联系。n成分
13、:成分:n 葡萄糖、糊精、蛋白胨、玉米浆、酵母葡萄糖、糊精、蛋白胨、玉米浆、酵母粉、硫酸铵、尿素、硫酸镁、磷酸盐等。粉、硫酸铵、尿素、硫酸镁、磷酸盐等。n(三三)发酵培养基发酵培养基n 组成完整丰富,浓度与粘度适中;原材组成完整丰富,浓度与粘度适中;原材料质量稳定,且不影响产品分离精制。料质量稳定,且不影响产品分离精制。n二二 培养基的设计培养基的设计n 满足元素与能量要求。满足元素与能量要求。n考虑因素:考虑因素:n1 细胞的元素组成状况细胞的元素组成状况(表表3-7);n2 微生物对生长因子的需求;微生物对生长因子的需求;n3 营养成分与代谢产物的内在联系;营养成分与代谢产物的内在联系;n
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