第2章--微生物发酵制药.pptVIP

基质浓度的检测与控制 pH的检测与控制 环境中微生物可生存的pH值范围在1～11之间， 具体到每种微生物而言： 细菌最适pH值在6.5～7.5之间。 放线菌最适pH值在7.5～8之间。 酵母菌、霉菌适合于pH5～6的酸性环境。 因为微生物在生长过程中的代谢产物可以改变环境中的pH值，所以在培养微生物时，培养基不但要调节pH值，还要选择适合pH值的缓冲。 如磷酸盐缓冲液、碳酸盐缓冲液等。 控制pH的策略 通气条件对微生物生长的影响 好氧性微生物，在培养时必须保证通 气条件良好。实验室中通常采用震荡培养 或摇瓶培养，发酵生产中多采用通入无菌 空气和搅拌等方法供氧。 厌氧性微生物，在培养时必须隔绝空 气，通常采取的措施有：用焦性没食子酸 吸收氧气、抽真空、加盖覆物以及密闭容 器等，或采用厌氧培养箱、发酵罐等。 溶解氧的检测与控制 标准：不影响呼吸或产物合成的最低溶解氧浓度 供氧必需大于或等于溶氧，才能使发酵正常进行 影响供氧的因素 增加氧分压：通入富氧空气，增加溶氧浓度， 不经济 提高罐压：增加CO2浓度，对设备要求高 改变通气速率 降低发酵温度 改变培养基粘度 中间补水 添加表面活性剂 间接策略：控制菌体浓度 废气检测与控制 泡沫的检测与控制 泡沫形成的原因及其影响 泡沫控制 培养基调整与工艺控制： 少加或缓加起沫基质； 改变发酵条件，如pH、升高温度、减少通气、 降低搅拌速率。 改变发酵工艺，如分批投料。 加入消泡剂 机械消泡 化学消泡 机械消泡 消泡剂的使用 发酵终点的判断 经济原则 在最大生产率时，终止发酵 发酵总生产周期最短 产品质量原则 生物、物理、化学指标 发酵培养的操作方式 微生物发酵制药的应用 抗生素 维生素及辅酶类 其他类 蛋白质、多肽、氨基酸及核酸类 作业 1.比较各种菌种选育方法的优缺点？ 2.菌种保藏的原理是什么？有哪些主要方法，各有何优缺点？ 3.微生物发酵培养基的成分有哪些？各有什么作用？ 4.发酵过程中pH和溶氧控制策略有哪些？ 5.泡沫形成的原因及其消沫的方式有哪些？ 6.如何确定发酵终点？ 对抗细菌感染性药物的需求使发酵技术奇迹般成功。 * * * 利用发酵生产的许多初级代谢产物，具有重大的经济意义，列表总结于下表中。野生型的微生物所产生的初级代谢产物，只限于微生物本身的需要。工业微生物学家的任务是改良野生型微生物并改善培养条件，以增进这些化合物的生产能力。 * * 三、微生物代谢产物的生物合成 初级代谢产物：氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、脂类和碳水化合物等。主要满足微生物自身的生长繁殖。 次级代谢产物：次级代谢产物是由微生物代谢产生的中间产物和初级代谢产物合成。 从代谢控制上看，初级代谢产物和次级代谢产物都受到核内遗传物质的控制。 抗生素同时受到核外遗传物质质粒的控制。如在灰黄链霉菌、卡那霉素链霉菌等菌种中确认与抗生素生物合成有关的质粒存在。 通常，如果菌种的染色体发生变异，多半是致死的，可质粒发生变异就不一定是致死的，而且可能产生新的次级代谢产物。 （一）初级代谢产物及其应用 初级代谢产物 用 途 乙醇 含酒精饮料中的活性成分 与石油混合后，可作为汽车燃料 柠檬酸 食品、化学工业中多种用途 丙酮丁醇 溶剂 氨基酸 药品、调味品 核苷酸 调味品 多糖 食品添加剂、提高油类回收率 维生素 食品添加剂、药品 （二）次级代谢产物的生源和生物合成 生源：次级代谢产物分子中构建单位的来源。 生物合成：各种构建单位在多种酶的作用下合成各种次级代谢产物的过程。 前体：可被菌体直接并入次级代谢产物分子中，而自身结构没有明显改变。 次级代谢中间体：进入次级代谢途径，被转化成一种或多种不同的物质，转化物经代谢才能形成次级代谢产物途径的终产物。如短链脂肪酸，异戊二烯单位，氨基酸等。 分叉中间体：代谢中间体可以用来合成初级代谢产物，也可以用以合成次级代谢产物，这种中间体称为分叉中间体。例如：丙酮酸，乙酰辅酶A，草酰乙酸。 1.次级代谢产物合成的基本特征 1）次级代谢产物的合成具有种属特异性。 相同菌种能产生不同结构的抗生素 不同微生物也能产生同一抗生素 2）分批发酵时，在产物合成期大量合成次级代谢产物 3）次级代谢产物通常是结构相似的混合物。 4）次级代谢产物的合成受多基因控制。 2.次级代谢产物的生源 聚酮体：含有多个羰基的聚合物。聚酮体的形成以起始单位为基础，与链的延伸单位不断缩合和脱羧，最终形成β－多酮次甲基链。 糖类：以葡萄糖和戊糖为前体，形成次级代谢产物所需要的各种糖。包括氨基糖、糖胺、核糖、环多醇和氨基环多醇等。 不常见氨基酸。 非核酸的嘌呤碱和嘧啶碱。 吩噁嗪酮 利福霉素S 甲羟戊