生物發(fā)酵培養(yǎng)技術(shù)

1、生物制藥工藝學(xué)生物制藥工藝學(xué)發(fā)酵工程制藥發(fā)酵工程制藥第一節(jié)：微生物細(xì)胞工程（發(fā)酵工程制藥）第一節(jié)：微生物細(xì)胞工程（發(fā)酵工程制藥）生產(chǎn)原理生產(chǎn)原理第二節(jié)：利用微生物進(jìn)行藥物的生產(chǎn)實例第二節(jié)：利用微生物進(jìn)行藥物的生產(chǎn)實例第一節(jié)：微生物工程（發(fā)酵工程制藥）生產(chǎn)原理第一節(jié)：微生物工程（發(fā)酵工程制藥）生產(chǎn)原理 人工培養(yǎng)的微生物，通過體內(nèi)的特定酶系，經(jīng)過復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)過程和代謝作用，最終合成人們所需要的藥物如抗生素、氨基酸、有機(jī)物、維生素。這種方法稱為微生物細(xì)胞工程。一：最常用的工業(yè)微生物一：最常用的工業(yè)微生物二：微生物的培養(yǎng)技術(shù)二：微生物的培養(yǎng)技術(shù)三：細(xì)胞濃度的測量三：細(xì)胞濃度的測量四：微生物發(fā)酵的

2、工藝學(xué)原理四：微生物發(fā)酵的工藝學(xué)原理五：工業(yè)微生物菌種的制備和改良五：工業(yè)微生物菌種的制備和改良六：發(fā)酵生產(chǎn)過程六：發(fā)酵生產(chǎn)過程七：滅菌技術(shù)七：滅菌技術(shù)八：分離純化技術(shù)八：分離純化技術(shù)九：干燥技術(shù)九：干燥技術(shù)講解分章節(jié)內(nèi)容講解分章節(jié)內(nèi)容一：最常用的工業(yè)微生物一：最常用的工業(yè)微生物 1：細(xì)菌：細(xì)菌 2：放線菌：放線菌 3：霉菌：霉菌 4：酵母：酵母 青霉菌青霉菌 1：細(xì)菌：細(xì)菌（1）醋桿菌屬-醋化醋桿菌（acetobacter aceti）可以將酒精轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿?。弱氧化醋桿菌（acetobacter suboxydans）可以將山梨糖醇轉(zhuǎn)變?yōu)樯嚼嫣?。?）乳桿菌屬-德氏乳桿菌（lactobacil

3、lus delbriiekii）可以將糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樘恰＃?）鏈球菌屬（streptococcus）-用來生產(chǎn)乳酸。（4）片球菌屬（pediococcus）-用來生產(chǎn)乳酸。（5）串珠菌屬（leuconostoc）-用來生產(chǎn)乳酸。（6）芽孢桿菌屬-枯草桿菌（bacillus subtilis）可以用來生產(chǎn)-淀粉酶、肌苷、鳥苷等核苷。（7）梭菌屬-丙酮丁醇梭菌（clostridium acetobutylium）用來生產(chǎn)丙酮、丁醇。（8）大腸桿菌（escherichia coli）用來作為基因工程的克隆菌。2：放線菌：放線菌 有以下分類紅霉素鏈霉菌（s.enytnreus）能產(chǎn)生紅霉素。卡那霉素鏈霉菌

4、（s.kanamycetieus）能產(chǎn)生卡那霉素金霉素鏈霉菌（s. aureofaciens）能產(chǎn)生金霉素。委內(nèi)瑞拉鏈霉菌（s.veneznelae）能產(chǎn)生氯霉素3：霉菌：霉菌 （1）曲霉屬-米曲霉（aspergillus oryzae）能產(chǎn)生高峰淀粉酶。 （2）黑霉屬（a.niger）-能產(chǎn)生酸性蛋白酶、蛋白酶。 （3）青霉屬-點(diǎn)青霉（penicillium.notatum）、產(chǎn)黃青霉（p.chrysogenum）能產(chǎn)生青霉素。橘青霉（p.citrinum）可產(chǎn)生核酸酶p1。4：酵母：酵母 酵母屬-最常用的是釀酒酵母，用于進(jìn)行酒精發(fā)酵。二：微生物的培養(yǎng)技術(shù)二：微生物的培養(yǎng)技術(shù) （一）培養(yǎng)基組

5、成（一）培養(yǎng)基組成 （二）培養(yǎng)基的分類（二）培養(yǎng)基的分類 （三）培養(yǎng)方法（三）培養(yǎng)方法 （四）培養(yǎng)條件（四）培養(yǎng)條件（一）培養(yǎng)基組成（一）培養(yǎng)基組成1、碳源一般為蔗糖、葡萄糖。工業(yè)用碳源為淀粉水解液、糖蜜、干薯粉、甲醇、乙醇、石油、醋酸等等材料。2、氮源主要有硫酸銨、尿素、豆餅水解液。3、無機(jī)鹽磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀七水硫酸鎂。4、微量生長因子生物素硫銨素玉米漿最常用（二）培養(yǎng)基的分類（二）培養(yǎng)基的分類1、細(xì)菌用培養(yǎng)基以肉湯+蛋白胨+酵母膏作為其組成物質(zhì)。2、酵母、霉菌用培養(yǎng)基-以曲汁和麥芽汁為最常用將米曲（或者麥芽汁）添加適量水，在55下糖化2小時，經(jīng)過過濾，濾液稀釋至糖度10度，備用。3、

6、培養(yǎng)霉菌則專用蔡氏霉菌培養(yǎng)劑蔗糖20-30g、硝酸鈉3g、磷酸二氫鉀1g、氯化鉀0.5g、七水硫酸鎂0.5g、硫酸亞鐵0.01g、蒸餾水1l。4、工業(yè)用培養(yǎng)基-定量組成培養(yǎng)基配方（三）培養(yǎng)方法（三）培養(yǎng)方法 按培養(yǎng)基類型分為-固體培養(yǎng)法、液體培養(yǎng)法。 按操作方式分為-分批培養(yǎng)、半連續(xù)培養(yǎng)、連續(xù)培養(yǎng)。 按氧氣供應(yīng)分為-需氧培養(yǎng)、厭氧培養(yǎng)。下面分別介紹其中重要的5種方法：1、淺盤培養(yǎng)、淺盤培養(yǎng) 該方法選用于固體培養(yǎng)法、也適用于液體培養(yǎng)法。 其方法是將固體或者液體培養(yǎng)基盛于不銹鋼制的淺盤內(nèi)，接種菌種，在保溫室內(nèi)培養(yǎng)。2、厚層通風(fēng)培養(yǎng)、厚層通風(fēng)培養(yǎng) 此方法用于固體培養(yǎng)。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是培養(yǎng)量大，并且

7、節(jié)省勞動力。國內(nèi)醬油廠多采用此法。所用設(shè)備是在水面建造大型水泥槽所用設(shè)備是在水面建造大型水泥槽水泥槽底部鋪上多孔板水泥槽底部鋪上多孔板板上放置固體培養(yǎng)基板上放置固體培養(yǎng)基接種之后接種之后將空氣由多孔板下部通入培養(yǎng)基內(nèi)將空氣由多孔板下部通入培養(yǎng)基內(nèi)3、液體通風(fēng)深層培養(yǎng)、液體通風(fēng)深層培養(yǎng) 簡稱深層培養(yǎng)法，是最先進(jìn)的方法。 在我國，抗生素、檸檬酸的生產(chǎn)常常采用此法。4、厭氧培養(yǎng)、厭氧培養(yǎng) （1）簡單的方法是，用一般的發(fā)酵槽，撤去通風(fēng)設(shè)備。（2）真正的方法是必須把氧氣抽除，采用真空泵來抽去氧氣。較為先進(jìn)的方法是加拿大的bbl gas pak 150的厭氧培養(yǎng)器采用由水發(fā)生氫氣的方法此氫氣與氧氣反應(yīng)，遂

8、形成真空。5、大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)、大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn) 一般采用幾千升、幾萬升的培養(yǎng)罐。采用逐步擴(kuò)大法生產(chǎn)將酵母進(jìn)行斜面培養(yǎng)移至500l的種子罐作為工業(yè)發(fā)酵的種醪移至含5ml曲汁的試管之中30培養(yǎng)24小時。移至10l的曲汁卡瓦罐中30培養(yǎng)48小時。移至500ml的巴士瓶中30培養(yǎng)48小時最后進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)（四）培養(yǎng)條件（四）培養(yǎng)條件 1、培養(yǎng)基濃度、培養(yǎng)基濃度 2、溫度、溫度 3、ph值值 4、氧氣、氧氣 5、氮源、氮源 6、微量因子、微量因子1、培養(yǎng)基濃度、培養(yǎng)基濃度 一般為含葡萄糖10% 最高可以通過流加法達(dá)到15%。2、溫度、溫度 一般為30-33 超過33時應(yīng)該進(jìn)行冷卻。3、ph值值 （1）酵母

9、菌為ph=4.0-6.0 （2）細(xì)菌的ph=6. 0-7.5 （3）霉菌生產(chǎn)的ph值則在4.0-9.0之間。4、氧氣、氧氣 微生物的類別有需氧菌、厭氧菌、兼性菌三種。 各自需要不同的氧氣條件。測定培養(yǎng)劑的溶解氧是一個技術(shù)關(guān)鍵。5、氮源、氮源 一般情況下，是以使用尿素為最適合，因為一則尿素可以維持發(fā)酵液的ph值不變，同時又能夠供給氮源的需要。使用硫酸銨時，由于其殘留的硫酸根使得發(fā)酵液ph值變小必須用堿性物質(zhì)中和6、微量因子、微量因子 主要是指維生素，它是微生物生長所不可缺少的營養(yǎng)成份所需。很多天然的碳源與氮源之中一般均含有眾多的維生素物質(zhì)配制培養(yǎng)基時一般不需另外添加三：細(xì)胞濃度的測量三：細(xì)胞濃度

10、的測量 （一）直接測定法（一）直接測定法 （二）間接測量法（二）間接測量法（一）直接測定法（一）直接測定法 特點(diǎn)是直觀精確4濁度法濁度法3平板計數(shù)法平板計數(shù)法2顯微計數(shù)法顯微計數(shù)法1細(xì)胞干重法細(xì)胞干重法1、細(xì)胞干重法、細(xì)胞干重法 將一定體積的培養(yǎng)液離心，收集細(xì)胞，洗滌、干燥、進(jìn)行稱重。不足之處是此方法不適用于統(tǒng)計含有不溶性沉淀物的培養(yǎng)液。2、顯微計數(shù)法、顯微計數(shù)法 利用顯微鏡和血球計數(shù)器、測定單位體積內(nèi)培養(yǎng)液中的細(xì)胞個數(shù)。缺點(diǎn)是：（1）不適用于絲狀生物體的計數(shù)。（2）不能區(qū)別活細(xì)胞和死細(xì)胞。（3）由于細(xì)菌太小，不適于進(jìn)行計數(shù)。3、平板計數(shù)法、平板計數(shù)法 將樣品用無菌生理鹽水進(jìn)行逐一數(shù)量級的稀釋

11、然后取一定量的稀釋液涂于瓊脂平板培養(yǎng)基上，經(jīng)過一段時間的培養(yǎng)，從平板上長出的菌落數(shù)量，可以計算出原培養(yǎng)液中微生物的濃度。其優(yōu)點(diǎn)是可用于測定活細(xì)胞的濃度4、濁度法、濁度法 由于培養(yǎng)液的濁度和光密度與培養(yǎng)液中的細(xì)胞濃度成正比關(guān)系，因此，可以通過分光光度計法用600-700nm波長進(jìn)行測定。 其優(yōu)點(diǎn)是快速、準(zhǔn)確。（二）間接測量法（二）間接測量法1、測定細(xì)胞成份-可以通過測定培養(yǎng)液中蛋白質(zhì)、dna、rna的含量來確定細(xì)胞的濃度。2、培養(yǎng)液中細(xì)胞虛體積的測定-將一定體積的培養(yǎng)液在一定速度下離心，由于不溶性成份的密度較大，經(jīng)過離心后，一般均沉入底部，而活細(xì)胞則呈現(xiàn)出半懸浮狀態(tài)，因此，沉降物總量-沉淀物的數(shù)

12、量=細(xì)胞的估算量。3、粘度-培養(yǎng)液的粘度與所含的細(xì)胞數(shù)量有關(guān)。4、利用培養(yǎng)過程中產(chǎn)生熱量的多少來測定細(xì)胞的數(shù)量。5、利用發(fā)酵過程中營養(yǎng)物質(zhì)的消耗量來測定細(xì)胞的濃度。6、利用最終產(chǎn)物的合成數(shù)量，來測定培養(yǎng)液中細(xì)胞的數(shù)量。7、利用熒光素測定細(xì)胞中atp的數(shù)量，測定活細(xì)胞的濃度。四：微生物發(fā)酵的工藝學(xué)原理四：微生物發(fā)酵的工藝學(xué)原理 （一）分批培養(yǎng)（一）分批培養(yǎng) （二）連續(xù)培養(yǎng)（二）連續(xù)培養(yǎng) （三）其它培養(yǎng)方法（三）其它培養(yǎng)方法（一）分批培養(yǎng)（一）分批培養(yǎng) 3點(diǎn)點(diǎn)1、分批培養(yǎng)的定義、分批培養(yǎng)的定義2、分批培養(yǎng)的生長過程、分批培養(yǎng)的生長過程3、分批培養(yǎng)過程中影響細(xì)胞生長的因素、分批培養(yǎng)過程中影響細(xì)胞生長

13、的因素1、分批培養(yǎng)、分批培養(yǎng)的定義的定義 分批培養(yǎng)是一種間歇式的培養(yǎng)方法，在每一批次的培養(yǎng)過程中，不再加入其它營養(yǎng)物料。待生物反應(yīng)進(jìn)行到一定程度之后，將全部培養(yǎng)液倒出、進(jìn)行后道工序的處理。為了提高生物反應(yīng)器在分批培養(yǎng)中的效率通常采用多級分批培養(yǎng)的辦法。即在小型生物反應(yīng)器中接入少量種子經(jīng)過分批培養(yǎng)，來獲得較大數(shù)量的細(xì)胞作為種子再轉(zhuǎn)入到大型生物反應(yīng)器中分批培養(yǎng)的設(shè)備要求較少操作也較簡單工業(yè)微生物生產(chǎn)中經(jīng)常采用2、分批培養(yǎng)的生長過程、分批培養(yǎng)的生長過程 培養(yǎng)中的細(xì)胞經(jīng)過4個生長階段： （1）延遲期）延遲期 （2）指數(shù)生長期）指數(shù)生長期 （3）靜止期）靜止期 （4）衰亡期）衰亡期1、延遲期、延遲期（1

14、）種齡越長，延遲期越長，（2）接種量越少、延遲期越長4、衰亡期、衰亡期營養(yǎng)物質(zhì)消耗貽盡培養(yǎng)液中有害物質(zhì)積累太多導(dǎo)致培養(yǎng)液中的細(xì)胞開始死亡，稱為衰亡期。3、靜止期、靜止期隨著營養(yǎng)物質(zhì)被逐漸消耗、細(xì)胞的生長速率開始下降，最終細(xì)胞濃度不再增加，稱為靜止期。2、指數(shù)生長期、指數(shù)生長期細(xì)胞的倍增時間指細(xì)胞濃度增長一倍所需要的時間。微生物的倍增時間一般為0.51小時。3、分批培養(yǎng)中影響細(xì)胞生長的因素、分批培養(yǎng)中影響細(xì)胞生長的因素 共有以下5種影響因素： （1）營養(yǎng)物質(zhì)濃度）營養(yǎng)物質(zhì)濃度 （2）溫度）溫度 （3）ph值值 （4）溶解氧濃度）溶解氧濃度 （5）產(chǎn)物）產(chǎn)物（1）營養(yǎng)物質(zhì)濃度）營養(yǎng)物質(zhì)濃度 營養(yǎng)物

15、質(zhì)的限制性濃度營養(yǎng)物質(zhì)的限制性濃度-當(dāng)某一種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度下降到一定程度之后，就會影響細(xì)菌的生長，此時的濃度就稱為營養(yǎng)物質(zhì)的限制性濃度。 營養(yǎng)物質(zhì)的最大濃度營養(yǎng)物質(zhì)的最大濃度-當(dāng)某一種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度超過一定程度之后，也會對細(xì)菌的生長產(chǎn)生抑制作用。（2）溫度）溫度 當(dāng)培養(yǎng)溫度偏低時，細(xì)胞的生長速率較低， 隨著溫度的升高，細(xì)菌的生長速率也隨之加快， 當(dāng)溫度超出一定范圍時，由于蛋白質(zhì)等細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變性，導(dǎo)致細(xì)菌生長速率的急速下降。微生物細(xì)胞的最適生長溫度并不等于其代謝產(chǎn)物的最佳生產(chǎn)溫度。因此在具體的生產(chǎn)過程中，培養(yǎng)的前期常常將溫度調(diào)控在有利于細(xì)胞生長的區(qū)域，而在后期則常常將溫度轉(zhuǎn)到最佳的生產(chǎn)溫度，以獲

16、得較多的產(chǎn)物 根據(jù)培養(yǎng)溫度的要求的不同，可以將微生物分成-低溫菌，中溫菌，高溫菌。 采用高溫菌生產(chǎn)有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）高溫菌所生產(chǎn)出的酶，其熱穩(wěn)定性較好。（2）高溫菌的培養(yǎng)溫度較高，細(xì)胞的生長速率較大。（3）不容易發(fā)生雜菌污染。（4）在大規(guī)模生產(chǎn)時可以節(jié)約冷卻水、同時能夠減少動力消耗。發(fā)酵溫度調(diào)控技術(shù)發(fā)酵溫度調(diào)控技術(shù)（3）ph值值 細(xì)菌適宜于在中性、弱堿性的條件下生長。 酵母菌、霉菌則喜酸性環(huán)境。 乳酸菌、醋酸菌對于低ph值環(huán)境有著很好的耐受性。（4）溶解氧濃度）溶解氧濃度 不同的培養(yǎng)過程對于溶解氧有著不同的要求 應(yīng)該根據(jù)具體情況來加以控制?？諝膺^濾片空氣過濾片（5）代謝產(chǎn)物的抑制作用）代謝產(chǎn)物

17、的抑制作用 細(xì)胞的代謝產(chǎn)物會影響到細(xì)胞的生長，這種現(xiàn)象稱作產(chǎn)物抑制作用。 而代謝產(chǎn)物多數(shù)就是生物制物的原材料。 因此，在實際生產(chǎn)過程中要設(shè)法定期收集細(xì)胞的代謝產(chǎn)物（二）連續(xù)培養(yǎng)（二）連續(xù)培養(yǎng) 1、連續(xù)培養(yǎng)方法的優(yōu)缺點(diǎn)、連續(xù)培養(yǎng)方法的優(yōu)缺點(diǎn) 2、連續(xù)培養(yǎng)法的分類、連續(xù)培養(yǎng)法的分類細(xì)菌連續(xù)培養(yǎng)的設(shè)備簡化示圖細(xì)菌連續(xù)培養(yǎng)的設(shè)備簡化示圖1、連續(xù)培養(yǎng)方法的優(yōu)點(diǎn)、連續(xù)培養(yǎng)方法的優(yōu)點(diǎn)（1）細(xì)胞生長速率較高。（2）連續(xù)培養(yǎng)可發(fā)使得培養(yǎng)液達(dá)到一個穩(wěn)定狀態(tài)2、連續(xù)培養(yǎng)方法的缺點(diǎn)、連續(xù)培養(yǎng)方法的缺點(diǎn)（1）連續(xù)培養(yǎng)延續(xù)的時間長，發(fā)生雜菌污染的概率也就增加（2）長時期進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)，細(xì)胞發(fā)生變異、質(zhì)粒丟失、基因突變、（3

18、）細(xì)菌株生產(chǎn)性能退化的現(xiàn)象也就比較突出3、連續(xù)培養(yǎng)法的分類、連續(xù)培養(yǎng)法的分類 可以分為以下3類： （1）單級連續(xù)培養(yǎng)）單級連續(xù)培養(yǎng) （2）細(xì)胞回流式的單級連續(xù)培養(yǎng)）細(xì)胞回流式的單級連續(xù)培養(yǎng) （3）多級連續(xù)培養(yǎng)）多級連續(xù)培養(yǎng)（1）單級連續(xù)培養(yǎng)）單級連續(xù)培養(yǎng) 新鮮培養(yǎng)基的加入速率=培養(yǎng)之后的物料抽出速率。這種培養(yǎng)方法稱為單級連續(xù)培養(yǎng)法。 在單級連續(xù)培養(yǎng)方法之中，發(fā)酵液體積保持恒定，生物反應(yīng)器中各組分分布均勻。 單級連續(xù)培養(yǎng)是一種最簡單的連續(xù)培養(yǎng)方法。（2）細(xì)胞回流式的單級連續(xù)培養(yǎng)）細(xì)胞回流式的單級連續(xù)培養(yǎng) 將單級連續(xù)培養(yǎng)流出液中的細(xì)胞加以濃縮，然后再送回到生物反應(yīng)器中，這種方法稱為細(xì)胞回流式的單級

19、連續(xù)培養(yǎng)。 細(xì)胞回流式的單級連續(xù)培養(yǎng)相當(dāng)于不斷地對生物反應(yīng)器進(jìn)行接種，有利于提高連續(xù)培養(yǎng)的效率。（3）多級連續(xù)培養(yǎng)）多級連續(xù)培養(yǎng) 將幾個生物反應(yīng)器串聯(lián)起來，第一個反應(yīng)器的流出液作為第二個反應(yīng)器的流入液，第二個反應(yīng)器的流出液又作為第三個反應(yīng)器的流入液，這種培養(yǎng)方式就稱為多級連續(xù)培養(yǎng)法。（三）其它培養(yǎng)方法（三）其它培養(yǎng)方法 共有5種方法： 1、補(bǔ)料分批培養(yǎng)、補(bǔ)料分批培養(yǎng) 2、透析培養(yǎng)、透析培養(yǎng) 3、萃取培養(yǎng)、萃取培養(yǎng) 4、閃蒸培養(yǎng)、閃蒸培養(yǎng) 5、離子交換培養(yǎng)、離子交換培養(yǎng) 下面著重介紹1、2 二種方法1、補(bǔ)料分批培養(yǎng)、補(bǔ)料分批培養(yǎng) 補(bǔ)料分批培養(yǎng)法是介于分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)之間的一種操作方法。是指在進(jìn)

20、行分批培養(yǎng)中間，向生物反應(yīng)器中加入營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)料，但同時不取出培養(yǎng)液的方法。 （1）方法改良）方法改良 （2）補(bǔ)料分批培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)）補(bǔ)料分批培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn) （3）補(bǔ)料分批培養(yǎng)的缺點(diǎn)）補(bǔ)料分批培養(yǎng)的缺點(diǎn)由于補(bǔ)料，使得培養(yǎng)液的體積逐漸擴(kuò)大，到一定時間之后，再將培養(yǎng)液從反應(yīng)器中一次性放出（1）方法改良）方法改良 連續(xù)補(bǔ)料分批培養(yǎng)法-在進(jìn)行補(bǔ)料分批培養(yǎng)時，如果所取出的培養(yǎng)液數(shù)量少于補(bǔ)進(jìn)的物料數(shù)量，反復(fù)進(jìn)行多次的放料和補(bǔ)料操作，這種方法稱為連續(xù)補(bǔ)料分批培養(yǎng)。（2）補(bǔ)料分批培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)）補(bǔ)料分批培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)（1）通過流加高濃度的營養(yǎng)物質(zhì)，培養(yǎng)罐內(nèi)的細(xì)胞濃度可以達(dá)到非常高的程度這對于細(xì)胞產(chǎn)物的生產(chǎn)十分有利（3）通過

21、補(bǔ)料，能夠解除某些營養(yǎng)物的低濃度限制效應(yīng)提高產(chǎn)物的合成效率。（2）通過補(bǔ)料和放料的連續(xù)進(jìn)行，能夠解除某些基質(zhì)、產(chǎn)物對細(xì)胞的抑制作用（3）補(bǔ)料分批培養(yǎng)的缺點(diǎn)）補(bǔ)料分批培養(yǎng)的缺點(diǎn)（1）要考慮到生物反應(yīng)器的供氧能力（2）要考慮培養(yǎng)過程中大量代謝產(chǎn)物積累后的細(xì)胞毒性2、透析培養(yǎng)、透析培養(yǎng) 在培養(yǎng)過程中，隨著細(xì)胞的生長，在培養(yǎng)液中會積累起各種代謝產(chǎn)物，這些物質(zhì)常常會抑制細(xì)胞的生長 。此時，采用透析膜把一些代謝產(chǎn)物排出反應(yīng)器之外，這種方法稱為-透析培養(yǎng)。 （1）方法改良）方法改良 （2）透析培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)）透析培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)（1）方法改良）方法改良 如果采用微孔過濾膜把一些代謝產(chǎn)物排出反應(yīng)器之外，這種方法稱為

22、過濾培養(yǎng)。（2）透析培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)）透析培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn) 透析培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)-對于消除產(chǎn)物的抑制效應(yīng)十分有效。 透析培養(yǎng)的缺點(diǎn)和問題-經(jīng)常遇到的困難是膜易被堵塞。五：工業(yè)微生物菌種的制備和改良五：工業(yè)微生物菌種的制備和改良 1：菌種及其來源：菌種及其來源 2：抗生素菌種的改良技術(shù)：抗生素菌種的改良技術(shù)1：菌種及其來源：菌種及其來源 菌種，是進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵、生產(chǎn)產(chǎn)品的重要條件。優(yōu)良的菌種能夠提高發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量、提高發(fā)酵液的利用效率、縮短生產(chǎn)周期。 自然界是生產(chǎn)菌種的主要來源，但是，直接從自然界分離得到的菌種往往不能立即用于生產(chǎn) 目前，生產(chǎn)上所需要的菌種常常是從保存的菌種中篩選所獲得的。2：抗生素菌種的改良技

23、術(shù)：抗生素菌種的改良技術(shù) 具體有3種方法- （1）人工誘變法）人工誘變法 （2）原生質(zhì)體融合法）原生質(zhì)體融合法 （3）體外）體外dna重組法重組法（1）人工誘變法）人工誘變法 抗生素產(chǎn)生菌用紫外線、射線、x射線、快中子等物理方法，或者用亞硝酸、秋水仙素、氮芥子氣、硝基胍等化學(xué)誘變劑處理，來提高抗生素的產(chǎn)量。（2）原生質(zhì)體融合法）原生質(zhì)體融合法 pesti于1979年提出用原生質(zhì)體融合法來提高青霉素的產(chǎn)量。 我國四川抗生素研究所于1983年通過原生質(zhì)體融合法生產(chǎn)麥迪霉素，產(chǎn)量提高40%。（3）體外）體外dna重組法重組法 采用體外dna重組技術(shù)來改良抗生素生產(chǎn)菌。 英國d.flopwood首次在

24、鏈霉菌之間進(jìn)行了基因轉(zhuǎn)移。產(chǎn)生出世界首創(chuàng)的雜合抗生素-麥迪紫紅素。六：發(fā)酵生產(chǎn)過程六：發(fā)酵生產(chǎn)過程 生產(chǎn)用菌種生產(chǎn)用菌種- 原始材料原始材料- 培養(yǎng)基培養(yǎng)基- 程序程序- 生產(chǎn)細(xì)則生產(chǎn)細(xì)則- 以青霉素為例講解以青霉素為例講解（1）青霉素（）青霉素（penicillin）所用菌種所用菌種-黃青霉黃青霉菌菌原始材料原始材料-氨基已氨基已二酸、半胱氨酸、纈二酸、半胱氨酸、纈氨酸。氨酸。發(fā)酵方法發(fā)酵方法-加前體加前體物質(zhì)的深層發(fā)酵法。物質(zhì)的深層發(fā)酵法。青霉素發(fā)現(xiàn)者弗萊明青霉素發(fā)現(xiàn)者弗萊明沙土管菌種沙土管菌種轉(zhuǎn)移到固體瓊脂斜面培養(yǎng)基上，轉(zhuǎn)移到固體瓊脂斜面培養(yǎng)基上，24培養(yǎng)培養(yǎng)5-6天，獲得芽孢天，獲得芽

25、孢芽孢懸浮于無菌水中，進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)芽孢懸浮于無菌水中，進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)進(jìn)入移種瓶培養(yǎng)進(jìn)入移種瓶培養(yǎng)進(jìn)種子罐，接種量為進(jìn)種子罐，接種量為5%-10%進(jìn)繁殖罐，進(jìn)繁殖罐，28培養(yǎng)培養(yǎng)48-96小時小時進(jìn)入發(fā)酵罐，開始生產(chǎn)。進(jìn)入發(fā)酵罐，開始生產(chǎn)。鼓式過濾鼓式過濾第一次萃取器第一次萃取器純化柱純化柱第二次萃取器第二次萃取器第三次萃取器第三次萃取器真空結(jié)晶釜真空結(jié)晶釜瓷過濾器瓷過濾器結(jié)晶洗滌釜結(jié)晶洗滌釜真空干燥器（結(jié)束）真空干燥器（結(jié)束）程序程序（1）使用消沫劑，由于發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量的）使用消沫劑，由于發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量的co2，會產(chǎn)，會產(chǎn)生大量泡沫?？刹捎弥参镉?、豆油、合成消沫劑進(jìn)行消沫處生大量泡沫?？?/p>

26、采用植物油、豆油、合成消沫劑進(jìn)行消沫處理。理。（2）溫度控制在）溫度控制在24-30、ph值控制在值控制在6. 8-7.2。（3）應(yīng)該注意控制殘?zhí)橇?、還原糖量、）應(yīng)該注意控制殘?zhí)橇?、還原糖量、ph值、氨、氮、溶值、氨、氮、溶解氧量。解氧量。（4）發(fā)酵過程中要注意通氣攪拌，所通入的空氣必須是無）發(fā)酵過程中要注意通氣攪拌，所通入的空氣必須是無菌的。菌的。（5）發(fā)酵罐必須保持正壓（）發(fā)酵罐必須保持正壓（20-30kpa），以防罐外不潔凈），以防罐外不潔凈的空氣流入。的空氣流入。（6）目前國際上青霉素發(fā)酵的水平已經(jīng)達(dá)到）目前國際上青霉素發(fā)酵的水平已經(jīng)達(dá)到8萬多單位萬多單位/ml，相當(dāng)于相當(dāng)于50g/l

27、。生產(chǎn)細(xì)則生產(chǎn)細(xì)則七：滅菌技術(shù)七：滅菌技術(shù) 滅菌操作是為了保證雜菌不進(jìn)入工業(yè)發(fā)酵系統(tǒng)。 （一）滅菌項目（一）滅菌項目 （二）滅菌方法（二）滅菌方法 （三）滅菌的矛盾之處（三）滅菌的矛盾之處 （四）具體的滅菌技術(shù)（四）具體的滅菌技術(shù)（一）滅菌項目（一）滅菌項目 1、在投入生產(chǎn)之前，必須對設(shè)備、管道進(jìn)行徹底清洗、和嚴(yán)格滅菌。 2、對通入的培養(yǎng)基、通入的空氣進(jìn)行先行滅菌。（二）滅菌方法（二）滅菌方法2、化學(xué)法1、加熱法3、輻射法4、過濾法（三）滅菌的矛盾之處（三）滅菌的矛盾之處 對殺滅細(xì)菌的同時 1、培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成份也隨之遭到分解和破壞。 2、殺死雜菌的同時也殺死了工程細(xì)菌。（四）具體的滅菌技術(shù)（

28、四）具體的滅菌技術(shù) 可分為6種技術(shù)： 1、間歇滅菌法、間歇滅菌法 2、加熱滅菌法、加熱滅菌法 3、連續(xù)滅菌法、連續(xù)滅菌法 4、空氣加熱滅菌法、空氣加熱滅菌法 5、空氣過濾滅菌法、空氣過濾滅菌法 6、營養(yǎng)物質(zhì)瞬時高溫殺菌法、營養(yǎng)物質(zhì)瞬時高溫殺菌法1：間歇滅菌法：間歇滅菌法 又稱為分批滅菌，是指將培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐內(nèi)，然后連罐加熱到規(guī)定的滅菌溫度。 （1）滅菌方法）滅菌方法 （2）注意事項）注意事項 （3）間歇滅菌法的優(yōu)點(diǎn)）間歇滅菌法的優(yōu)點(diǎn)（1）滅菌方法）滅菌方法 間歇滅菌的操作過程分為3個過程： 加熱-保溫維持-冷卻。 這些不同的階段，均能夠起到滅菌的作用。然而，在滅菌過程中，保溫殺菌的作用是主要

29、的，冷卻殺菌的作用最小。（2）注意事項）注意事項 應(yīng)當(dāng)避免過長的加熱時間，否則常常會破壞培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)。 系統(tǒng)經(jīng)過滅菌操作之后，必須達(dá)到不留1個雜菌，否則，只要經(jīng)過1晝夜的增殖，1個雜菌就會增加到272個雜菌，最后會導(dǎo)致整批發(fā)酵液的失敗。（3）間歇滅菌法的優(yōu)點(diǎn)）間歇滅菌法的優(yōu)點(diǎn) 設(shè)備造價低廉。 便于進(jìn)行手動操作。2：加熱滅菌法：加熱滅菌法 隧道滅菌箱設(shè)備3：連續(xù)滅菌法：連續(xù)滅菌法 （1）定義）定義 （2）技術(shù)分類）技術(shù)分類 （3）連續(xù)滅菌法的優(yōu)點(diǎn)）連續(xù)滅菌法的優(yōu)點(diǎn) （4）連續(xù)滅菌法的不足）連續(xù)滅菌法的不足（1）定義）定義 連續(xù)滅菌法是指滅菌的操作的加熱、保溫維持、冷卻這三個過程，在同一時間

30、內(nèi)進(jìn)行。 因此，在連續(xù)滅菌系統(tǒng)中，需要分別設(shè)置加熱設(shè)備、保溫維持設(shè)備、冷卻設(shè)備。（2）技術(shù)分類）技術(shù)分類 連續(xù)滅菌法可以分為2種： （1）加熱、冷卻緩慢交替進(jìn)行方法。 （2）迅速升溫+閃急冷卻方法-這種方法稱為htst方法，這對于保證營養(yǎng)物質(zhì)極為有利。（3）連續(xù)滅菌法的優(yōu)點(diǎn)）連續(xù)滅菌法的優(yōu)點(diǎn) （1）可減少培養(yǎng)劑中營養(yǎng)物質(zhì)的損失、提高產(chǎn)物收率。 （2）由于操作條件恒定，可以獲得穩(wěn)定的滅菌質(zhì)量。 （3）容易實現(xiàn)自控操作。 （4）能夠避免系統(tǒng)的反復(fù)加熱和冷卻，可提高熱利用率。是目前很多制藥廠經(jīng)常采用的方法。（4）連續(xù)滅菌法的不足）連續(xù)滅菌法的不足 （1）投資較大， （2）需要同時設(shè)置加熱、冷卻裝置。

31、4：空氣加熱滅菌法：空氣加熱滅菌法 利用空氣壓縮時產(chǎn)生的高溫，使得微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)變性，而達(dá)到殺菌目的，這種方法稱為空氣加熱滅菌法。 不同溫度下的空氣細(xì)菌存活時間：200/15.1s， 250/5.1s，300/2.1s， 350/1.05s。 干熱殺菌的流程通常是：先采用廢熱，將空氣預(yù)熱到60-70，然后進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮，并在200以上的溫度維持一段時間。以便殺死雜菌，然后再進(jìn)入發(fā)酵罐之中。5：空氣過濾滅菌法：空氣過濾滅菌法 是指讓空氣通過過濾介質(zhì)，以阻截空氣中所含的微生物，取得無菌空氣的目的?？諝膺^濾分為2種：（1）絕對過濾）絕對過濾（2）深層過濾）深層過濾陶瓷過濾機(jī)陶瓷過濾機(jī)（1）絕對過

32、濾）絕對過濾 如超濾膜過濾就屬于絕對過濾 是指所用濾膜的孔徑小于空氣中的固體顆粒。從而把顆粒截留。（2）深層過濾）深層過濾 是憑借濾層內(nèi)的曲折通道，而將顆粒截留的方法。它不要求濾膜的孔徑小于空氣中的固體顆粒。這是目前發(fā)酵工業(yè)常用的過濾除菌方法。 深層過濾所用的過濾介質(zhì)-棉花、活性碳、玻璃纖維、合成纖維、各種有機(jī)或無機(jī)的燒結(jié)材料（燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料、蒙乃爾合金粉燒結(jié)板）、超細(xì)玻璃纖維、超細(xì)玻璃纖維過濾紙，微孔聚合物（聚乙烯醇pva過濾板、pva燒結(jié)板等已經(jīng)在日本的發(fā)酵工業(yè)中廣泛應(yīng)用）。6：營養(yǎng)物質(zhì)瞬時高溫殺菌法：營養(yǎng)物質(zhì)瞬時高溫殺菌法 一般來說，當(dāng)溫度升高時，微生物死亡速率的增加營養(yǎng)物

33、質(zhì)遭到破壞的速率。 因此，對于瞬時的高溫，細(xì)菌常常被殺死，而營養(yǎng)物質(zhì)則破壞得不多。 根據(jù)這一原理，可以采用營養(yǎng)物質(zhì)瞬時高溫殺菌法進(jìn)行殺菌操作。八：分離純化技術(shù)八：分離純化技術(shù) 微生物的發(fā)酵產(chǎn)物是一種混合物，里面除了含有主要產(chǎn)物以外，還含有未能轉(zhuǎn)化的基質(zhì)和底物、殘余的原料、大量的水、微生物細(xì)胞、各種雜質(zhì)。因此，必須對發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行分離和純化。 分離和純化過程被稱作“下游加工過程”，需要經(jīng)過以下這幾個階段：（一）固體物質(zhì)的去除，（一）固體物質(zhì)的去除，（二）初步分離，（二）初步分離，（三）產(chǎn)品提純，（三）產(chǎn)品提純，（四）產(chǎn)品的最終分離。（四）產(chǎn)品的最終分離。（一）固體物質(zhì)的去除（一）固體物質(zhì)的去除 1

34、、目的、目的 2、常用的方法有、常用的方法有 3、常用的設(shè)備、常用的設(shè)備4、固體物質(zhì)的前期預(yù)處理技術(shù)、固體物質(zhì)的前期預(yù)處理技術(shù)1、目的、目的 （1）分離出完整的細(xì)胞。 （2）將細(xì)胞進(jìn)行溶菌處理，提取細(xì)胞內(nèi)的生物產(chǎn)品。 （3）除去細(xì)胞有殘留碎片。 （4）除去沒有轉(zhuǎn)化的不溶性基質(zhì)。 （5）一部分細(xì)胞返回到反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行再循環(huán)操作。2、常用的方法、常用的方法 （1）過濾法-分批過濾、連續(xù)真空過濾、錯流流動過濾。錯流流動過濾法-使液體平等于過濾膜的表面進(jìn)行流動，這樣能夠不斷地移去在濾膜表面積累的細(xì)胞物質(zhì)，從而獲得近似于恒定的過濾速率。 （2）離心分離法-垂直式離心、水平式離心。 （3）沉降法-與一般的

35、自由沉降不同，工業(yè)生產(chǎn)過程的沉降都屬于干擾式沉降。3、常用的設(shè)備、常用的設(shè)備 （1）過濾設(shè)備-板框過濾機(jī)、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī) （2）離心設(shè)備-轉(zhuǎn)籃式離心過濾機(jī)（三足式離心過濾機(jī)）、刮刀卸料式離心過濾機(jī)、沉降式離心過濾機(jī)、噴霧離心過濾機(jī)、間斷排料式離心過濾機(jī)、傾析式離心過濾機(jī)。 （3）沉降設(shè)備-管式離心沉降機(jī)。不銹鋼板框壓濾機(jī)不銹鋼板框壓濾機(jī)澄清型管式分離機(jī)澄清型管式分離機(jī)ssc600-ng三足式沉降離心機(jī)三足式沉降離心機(jī)19xkz全自動壓濾機(jī)全自動壓濾機(jī)4、固體物質(zhì)的前期預(yù)處理技術(shù)、固體物質(zhì)的前期預(yù)處理技術(shù) 由于生物反應(yīng)液的粘度很大，直接分離往往比較困難，因此，常常對其進(jìn)行預(yù)先的前期處理，來提高分

36、離效果。 常見的預(yù)處理技術(shù)有：（1）使細(xì)胞老化凝聚成團(tuán)，（2）加熱，（3）改變ph值，（4）添加化學(xué)物質(zhì)促進(jìn)凝聚，如加入高分子電解質(zhì)、氯化鈣、膠態(tài)粘士。（二）初步分離（二）初步分離 進(jìn)一步把已經(jīng)分離的溶液濃縮，提高目的產(chǎn)物濃度的方法，稱為初步分離。 初步分離的具體方法可以分為： 1、蒸發(fā)、蒸發(fā) 2、萃取、萃取 3、沉淀、沉淀 4、膜分離、膜分離1、蒸發(fā)、蒸發(fā) 蒸發(fā)是通過加熱，使溶液中的水經(jīng)過汽化除去要提高溶質(zhì)濃度、為溶質(zhì)的析出創(chuàng)造條件的一種操作方法。 各種代謝物，如氨基酸、抗生素、酶都可以進(jìn)行蒸發(fā)操作。 由于生物產(chǎn)品大多數(shù)是熱敏性物質(zhì)，所以物料在蒸發(fā)器內(nèi)的停留時間必須盡可能短，同時，還應(yīng)該晝避

37、免局部液體過熱。lg系列離心式刮板薄膜蒸發(fā)器示意圖系列離心式刮板薄膜蒸發(fā)器示意圖蒸發(fā)設(shè)備（1）連續(xù)流動膜式蒸發(fā)器，（2）長管膜式蒸發(fā)器，（3）強(qiáng)制膜式蒸發(fā)器，（4）離心膜蒸發(fā)器。2、萃取、萃取 萃取是通過物質(zhì)在2種溶液之間不同的溶解度，來實現(xiàn)分離的操作方法。 萃取的分類 （1）有機(jī)溶劑萃?。┯袡C(jī)溶劑萃取 （2）雙水相萃?。╇p水相萃?。?）有機(jī)溶劑萃取）有機(jī)溶劑萃取 許多抗生素都能夠溶解在有機(jī)溶劑之中，如乙酸乙酯、乙酸丁酯、因此，通過萃取，可使得抗生素從水相進(jìn)入有機(jī)相之中，從而實現(xiàn)分離。 由于抗生素在有機(jī)溶劑之中極不穩(wěn)定，因此，在保證萃取效率的前提條件下，必須盡量縮短操作時間。 有機(jī)溶劑萃取設(shè)備

38、可使用podbielniak離心萃取機(jī)。sft-150超臨界萃取反應(yīng)儀超臨界萃取反應(yīng)儀利用萃取法來提取抗生素，具有質(zhì)量好、收率高、速度快的優(yōu)點(diǎn)。雙水相萃取法，目前用于進(jìn)行酶、和蛋白質(zhì)的提取工藝。（2）雙水相萃?。╇p水相萃取 使用2種互不相溶的高聚物，如聚乙二醇（peg）、葡聚糖，分別將它們?nèi)苡谒行纬呻p水相，利用目的產(chǎn)物在雙水相中不同的分配系數(shù)而實現(xiàn)分離的方法，稱為雙水相萃取。 萃取之后的目的產(chǎn)物可以通過超濾法進(jìn)行提純。 雙水相萃取材料-（1）peg-葡聚糖萃取系統(tǒng)，（2）peg磷酸鉀萃取系統(tǒng)。3、沉淀、沉淀 蛋白質(zhì)在溶液中具有“等電點(diǎn)”的特性，而且其等電點(diǎn)與溶液ph值有關(guān)，ph值大，蛋白質(zhì)呈

39、負(fù)電，ph值小，蛋白質(zhì)呈正電，當(dāng)ph=pi（等電點(diǎn)）時，蛋白質(zhì)不帶電荷。 蛋白質(zhì)在pi時的溶解度最小。這是因為蛋白質(zhì)在水中有均勻分布是由于同性電荷相斥的緣故，當(dāng)ph=pi時，由于蛋白質(zhì)分子不帶電荷，于是開始相互凝聚、產(chǎn)生沉淀。nsg-630濃縮分離機(jī)濃縮分離機(jī)zhn系列真空濃縮罐系列真空濃縮罐沉淀和鹽折的結(jié)合沉淀和鹽折的結(jié)合 由于沉淀常常導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性而失效。而利用鹽溶液就能避免蛋白質(zhì)的變性，這種方法就稱為-鹽析法。 在不同的鹽溶液之中，蛋白質(zhì)有鹽析效應(yīng)有所不同。按下列順序遞減：（1）陰離子-檸檬酸鹽-3、酒石酸鹽-2、so4-2、f-、io3-、h2po4-、醋酸鹽-、b2o3-、cl-、c

40、lo3-、br-、no3-、clo4-、cns-。（2）陽離子-th+4、al+3、h+、ba+2、sr+2、ca+2、mg+2、rb+、nh4+、k+、na+、li+。 從離子物性來看，硫酸銨并不是鹽析效應(yīng)最強(qiáng)的鹽類，但是由于它在水中的溶解度極大，對鹽析十分有利，因此硫酸銨是目前最常用的鹽析劑。4、膜分離、膜分離 膜分離技術(shù)是基于一種半透性薄膜，它能夠使得溶液中的某些組分通過，而阻止和截留其它組分的分離方法。 膜分離的優(yōu)點(diǎn)（1）由于膜分離是純粹物質(zhì)粒度大小這一幾何特性來進(jìn)行分離，它不必象萃取、沉淀法那樣需加入其它化學(xué)物質(zhì)、也不必象蒸發(fā)那樣進(jìn)行加熱。因此，產(chǎn)物的生物學(xué)特性能夠得到完好的保存，（

41、2）產(chǎn)物的損失量很少，有利于提高得率。 膜分離的分類 （1）反滲透法）反滲透法 （2）超濾法）超濾法（1）反滲透法）反滲透法 根據(jù)物理化學(xué)的原理，當(dāng)含有溶質(zhì)a的溶液b與另一滲透液c之間被半透膜隔開的時候，由于系統(tǒng)滲透壓的作用，滲透液c 便會進(jìn)入到溶液b之中，這種現(xiàn)象稱為滲透現(xiàn)象。形成這種滲透的壓力就自然稱為滲透壓（） 如果在溶液b一方施加壓力（p），發(fā)現(xiàn)滲透液c進(jìn)入溶液b的速率就會減小。當(dāng)壓力（p）=滲透壓（）時，滲透現(xiàn)象就會停止。 當(dāng)壓力（p）滲透壓（）時，就會看到溶液b開始反向進(jìn)入滲透液c之中，這種現(xiàn)象就稱為反滲透現(xiàn)象。 根據(jù)溶液所具有的反滲透特性，可以實現(xiàn)溶液的濃縮。（2）超濾法）超濾法

42、 是指在反滲透的基礎(chǔ)之上，將隔離膜由原來的半透膜，改成帶有較大孔徑的薄膜。這樣一來，在反滲透操作過程中，不但是溶劑進(jìn)入到滲透液之中，就連那些許多小分子的雜質(zhì)也連帶一起進(jìn)入到滲透液之中。 與反滲透法相比，超濾法明顯具有其優(yōu)點(diǎn)-反滲透法只能起到濃縮作用，而超濾法在濃縮的同時，還具有純化作用。反滲透法反滲透法+超濾法的實際應(yīng)用超濾法的實際應(yīng)用 （1）主要用于蛋白質(zhì)溶液的濃縮、脫鹽等步驟，（2）在疫苗、血漿等生產(chǎn)中也常被使用。膜分離裝置的分類（1）中空纖維束，（2）板-框膜分離裝置，（3）螺旋狀膜分離裝置反滲透裝置反滲透裝置（三）產(chǎn)品提純（三）產(chǎn)品提純 層析法，是指在一根層析柱內(nèi)，填充某種特殊的載體物

43、質(zhì)，稱為固定相。含有待分離產(chǎn)物的溶液則稱為流動相。當(dāng)流動相流過固定相的時候，由于流動相中不同的物質(zhì)與固定相之間產(chǎn)生了不同強(qiáng)度的結(jié)合力，因此各種物質(zhì)在層析柱內(nèi)停留的時間也各不相同，結(jié)果，它們將依次序的先后流出層析柱。 層析法的分類1、吸附層析法、吸附層析法2、離子交換層析法、離子交換層析法3、凝膠層析法（分子篩）、凝膠層析法（分子篩）4、親的層析法、親的層析法1、吸附層析法、吸附層析法 吸附層析法是利用各種物質(zhì)與固定相之間由于吸附力的差異、而產(chǎn)生不同的結(jié)合力的原理，所進(jìn)行的層析操作。 固定相對溶質(zhì)產(chǎn)生結(jié)合力，這種結(jié)合力是以離子鍵、氫鍵、范德華力所產(chǎn)生的。 而流動相的洗脫作用又對溶質(zhì)和固定相之間產(chǎn)

44、生脫離作用。 這樣，吸附脫離再吸附再脫離，導(dǎo)致溶質(zhì)沿著洗脫液的方向移動。 其移動速率取決于固定相對溶質(zhì)的吸附能力，吸附力弱，移動就快，吸附力強(qiáng)，移動就慢。2、離子交換層析法、離子交換層析法 （1）基本原理）基本原理 （2）離子交換過程）離子交換過程 （3）常用的離子交換樹脂）常用的離子交換樹脂 （4）離子交換層析法的應(yīng)用）離子交換層析法的應(yīng)用（1）基本原理）基本原理 采用離子交換樹脂作為固定相，離子交換樹脂本身具有正離子基團(tuán)和負(fù)離子基團(tuán)， 酸性電離基團(tuán)可以交換陽離子，稱為陽離子交換樹脂。堿性電離基團(tuán)可以交換陰離子，稱為陰離子交換樹脂。 離子交換樹脂同時具備極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)。極性基團(tuán)不斷地與

45、溶液中的離子進(jìn)行交換，而非極性基團(tuán)則構(gòu)成樹脂分子的骨架，起支撐作用。（2）離子交換過程）離子交換過程 是一個同時包含吸附+吸收+穿透+擴(kuò)散+離子交換+離子親和，等等物理化學(xué)過程的綜合作用的結(jié)果。溶液中的溶質(zhì)離子擴(kuò)散到樹脂的表面溶質(zhì)離子穿透樹脂的表面擴(kuò)散到樹脂顆粒的內(nèi)部溶質(zhì)離子與樹脂離子發(fā)生交換樹脂離子穿透樹脂的表面樹脂離子擴(kuò)散到溶液之中（3）常用的離子交換樹脂）常用的離子交換樹脂 （1）羧甲基纖維素陽離子交換樹脂（cm-纖維素）-當(dāng)陽離子蛋白質(zhì)流經(jīng)交換樹脂時，由于靜電吸引的作用，蛋白質(zhì)將與樹脂結(jié)合，然后用緩沖液進(jìn)行沖洗交換柱，結(jié)合力最弱的蛋白質(zhì)首先被洗脫下來。不同的緩沖液將各處洗脫“撿到”其中

46、的某一蛋白質(zhì)組分。 （2）二乙氨乙基纖維素陰離子交換樹脂（deae-纖維素）-原理與cm-纖維素交換原理相同。（4）離子交換層析法的應(yīng)用）離子交換層析法的應(yīng)用 離子交換層析法具有收率高、質(zhì)量好、周期短、成本低、設(shè)備簡單、適合工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。 目前已經(jīng)普遍應(yīng)用于生物化學(xué)制藥行業(yè)。離子交換柱離子交換柱3、凝膠層析法、凝膠層析法 （1）基本原理）基本原理 （2）常用的凝膠層析材料）常用的凝膠層析材料 （3）凝膠層析的應(yīng)用價值）凝膠層析的應(yīng)用價值（1）基本原理）基本原理 凝膠層析也稱為凝膠過濾、分子篩層析、排陰層析、凝膠滲透層析等等。 凝膠是一種具有多孔的、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的分子篩。每一個顆粒就相當(dāng)于一個篩

47、子。 當(dāng)樣品通過凝膠層析柱時，分子量較大的物質(zhì)由于直徑大于凝膠網(wǎng)孔，它們沿著凝膠顆料的間隙流動，因此速度較快而首先流出層析柱。相反，分子量較小的物質(zhì)可以自由地進(jìn)出凝膠網(wǎng)孔，它們不斷地在凝膠顆粒之中來回流動，從而導(dǎo)致進(jìn)出速度下降。（2）常用的凝膠層析材料）常用的凝膠層析材料 （1）葡聚糖凝膠， （2）聚丙烯酰胺凝膠。am90-1 型凝膠層析儀型凝膠層析儀（3）凝膠層析的應(yīng)用價值）凝膠層析的應(yīng)用價值 （1）可用于分離和提純蛋白質(zhì)、酶、多肽、激素、多糖、核酸等物質(zhì)。能徹底分離分子量相差只有25%的二種蛋白質(zhì)。 （2）凝膠層析具有設(shè)備簡單、分離迅速、不影響產(chǎn)物的分子生物學(xué)特性等優(yōu)點(diǎn)。4、親和層析法、親

48、和層析法 是利用生物分子之間所具有的專一親和力而設(shè)計出的一種層析方法。 （1）親和層析的原理）親和層析的原理 （2）親和層析的例子）親和層析的例子（1）親和層析的原理）親和層析的原理 （1）載體活化-將載體在堿性條件下用溴化氫（cnbr）進(jìn)行活化。（2）通過偶聯(lián)反應(yīng)制成親的吸附劑-將某一種能夠與生物分子進(jìn)行可逆性結(jié)合的物質(zhì)（稱作配基）通過偶聯(lián)反應(yīng)聯(lián)結(jié)到載體上，（3）含有生物分子的樣品通過層析柱。（4）生物分子與配基結(jié)合而被吸附，（5）未能進(jìn)行特異性結(jié)合的其它雜蛋白，通過洗滌而流出層析柱。（2）親和層析的例子）親和層析的例子 層析目的-分離dna解聚酶 層析方法-以珠狀的瓊脂糖、或者聚丙烯酰胺作

49、為載體，以dna解聚酶的抑制物作為配基 層析結(jié)果-（1）dna解聚酶被特異性地結(jié)合在層析柱上，（2）其它物質(zhì)全部流出（3）最后用適當(dāng)?shù)南疵撘和ㄟ^層析柱，可獲得純度極高的dna解聚酶九：干燥技術(shù)九：干燥技術(shù) 干燥操作往往是生物產(chǎn)品生產(chǎn)的最后一步，干燥的目的就在于除去物料中的水分，便于保藏和運(yùn)輸。 干燥注意事項-由于生物產(chǎn)品多數(shù)為熱敏性物質(zhì)，所以干燥過程必須注意使用那些干燥時間不太長、干燥溫度不過高的設(shè)備。 干燥技術(shù)和設(shè)備- （一）噴霧干燥（一）噴霧干燥 （二）氣流干燥（二）氣流干燥 （三）沸騰干燥（三）沸騰干燥 （四）鼓式干燥（四）鼓式干燥 （五）冷凍干燥（五）冷凍干燥（一）噴霧干燥（一）噴霧干

50、燥 噴霧干燥是利用不同的噴霧裝置，如噴嘴、或者轉(zhuǎn)盤，將濃縮液或者懸浮液噴成霧狀，使它們形成具有極大表面積的分散液滴，在干燥室內(nèi)緩緩沉降，并與熱空氣流發(fā)生強(qiáng)烈的熱交換，在幾秒到幾十秒之內(nèi)得到迅速干燥的方法。 噴霧干燥由于干燥時間極短、避免了生物產(chǎn)品活性的破壞，適用于抗生素、酶制劑、熱不穩(wěn)定性蛋白質(zhì)的干燥。高速離心噴霧干燥機(jī)高速離心噴霧干燥機(jī)（二）氣流干燥（二）氣流干燥 是利用顆粒在氣流中能夠自由流動的特性，使物料與氣流一起流經(jīng)一段長的管道，顆粒物料在與氣流一起流動的過程中，水分得到迅速汽化，因此，等到到達(dá)干燥管道出口處時，顆粒物料已經(jīng)被干燥。pg系列氣流干燥機(jī)系列氣流干燥機(jī)（三）沸騰干燥（三）沸

51、騰干燥 是利用流態(tài)化技術(shù)，被干燥物料由最上層逐層往下移動，而熱空氣則自下而上，與物料呈現(xiàn)逆向流動，在每層面上，使物料呈現(xiàn)出“沸騰狀態(tài)。”稱為沸騰干燥法。 沸騰干燥的缺點(diǎn)-（1）干燥時間過短，則干燥不透。（2）干燥時間過長，則生物產(chǎn)品的活性遭到破壞。gfg型高效沸騰干燥機(jī)型高效沸騰干燥機(jī)（四）鼓式干燥（四）鼓式干燥 這種干燥器有二個相向轉(zhuǎn)動的鼓，鼓內(nèi)通入熱空氣，當(dāng)溶液被加入到鼓面上流動時，就得到了汽化。最后，干燥的物料由刮刀刮下。 鼓式干燥的應(yīng)用范圍-只能對那些熱穩(wěn)定性良好的藥物進(jìn)行干燥。hzg型直接加熱式回轉(zhuǎn)滾筒干燥機(jī)型直接加熱式回轉(zhuǎn)滾筒干燥機(jī)（五）冷凍干燥（五）冷凍干燥 1、基本原理、基本原理 2 2、冷凍干燥的程序、冷凍干燥的程序 3 3、冷凍干燥的應(yīng)用、冷凍干燥的應(yīng)用 4、冷凍干燥的設(shè)備、冷凍干燥的設(shè)備1、基本原理、基本原理 又稱升華干燥。將濕的物料在-50到-10之間凍結(jié)成固態(tài)，然后在高真空（1-0.001mm