微生物工程第十二章 發(fā)酵的中間控制

微生物工程第十二章發(fā)酵的中間控制第一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二概述發(fā)酵過(guò)程工藝控制的目的、研究的方法和層次一發(fā)酵過(guò)程的種類(lèi)分批培養(yǎng)補(bǔ)料分批培養(yǎng)半連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)第二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二1、分批發(fā)酵簡(jiǎn)單的過(guò)程，培養(yǎng)基中接入菌種以后，沒(méi)有物料的加入和取出，除了空氣的通入和排氣。整個(gè)過(guò)程中菌的濃度、營(yíng)養(yǎng)成分的濃度和產(chǎn)物濃度等參數(shù)都隨時(shí)間變化。第三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二分批培養(yǎng)中微生物的生長(zhǎng)遲滯期對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期穩(wěn)定期死亡期第四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二微生物生長(zhǎng)分為：遲滯期、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、穩(wěn)定期和死亡期在遲滯期，菌體沒(méi)有分裂只有生長(zhǎng)，因?yàn)楫?dāng)菌種接種入一個(gè)新的環(huán)境，細(xì)胞內(nèi)的核酸、酶等稀釋?zhuān)@時(shí)細(xì)胞不能分裂。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的與細(xì)胞分裂相關(guān)的物質(zhì)濃度達(dá)到一定程度，細(xì)胞開(kāi)始分裂，這時(shí)細(xì)胞生長(zhǎng)很快，比生長(zhǎng)速率幾近常數(shù)。這個(gè)時(shí)期稱(chēng)為對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期第五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二隨著細(xì)胞生長(zhǎng)，培養(yǎng)液中的營(yíng)養(yǎng)物減少，廢物積累，導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)速率下降，進(jìn)入減速期和穩(wěn)定期。最后當(dāng)細(xì)胞死亡速率大于生成速率，進(jìn)入死亡期對(duì)于初級(jí)代謝產(chǎn)物，在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期初期就開(kāi)始合成并積累，而次級(jí)代謝產(chǎn)物則在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后期和穩(wěn)定期大量合成。第六頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二分批培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)操作簡(jiǎn)單，周期短，染菌機(jī)會(huì)少，生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量容易掌握缺點(diǎn)產(chǎn)率低，不適于測(cè)定動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)第七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、補(bǔ)料分批培養(yǎng)

在分批培養(yǎng)過(guò)程中補(bǔ)入新鮮的料液，以克服營(yíng)養(yǎng)不足而導(dǎo)致的發(fā)酵過(guò)早結(jié)束的缺點(diǎn)。在此過(guò)程中只有料液的加入沒(méi)有料液的取出，所以發(fā)酵結(jié)束時(shí)發(fā)酵液體積比發(fā)酵開(kāi)始時(shí)有所增加。在工廠(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)中采用這種方法很多。第八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二補(bǔ)料分批培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)在這樣一種系統(tǒng)中可以維持低的基質(zhì)濃度，避免快速利用碳源的阻遏效應(yīng)；可以通過(guò)補(bǔ)料控制達(dá)到最佳的生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成條件；還可以利用計(jì)算機(jī)控制合理的補(bǔ)料速率，穩(wěn)定最佳生產(chǎn)工藝。缺點(diǎn)由于沒(méi)有物料取出，產(chǎn)物的積累最終導(dǎo)致比生產(chǎn)速率的下降。由于有物料的加入增加了染菌機(jī)會(huì)第九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二3、半連續(xù)培養(yǎng)在補(bǔ)料分批培養(yǎng)的基礎(chǔ)上間歇放掉部分發(fā)酵液（帶放）稱(chēng)為半連續(xù)培養(yǎng)。某些品種采取這種方式，如四環(huán)素發(fā)酵優(yōu)點(diǎn)放掉部分發(fā)酵液，再補(bǔ)入部分料液，使代謝有害物得以稀釋有利于產(chǎn)物合成，提高了總產(chǎn)量。缺點(diǎn)代謝產(chǎn)生的前體物被稀釋?zhuān)崛〉目傮w積增大第十頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二4、連續(xù)培養(yǎng)發(fā)酵過(guò)程中一邊補(bǔ)入新鮮料液一邊放出等量的發(fā)酵液，使發(fā)酵罐內(nèi)的體積維持恒定。達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，整個(gè)過(guò)程中菌的濃度，產(chǎn)物濃度，限制性基質(zhì)濃度都是恒定的。第十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)控制稀釋速率可以使發(fā)酵過(guò)程最優(yōu)化。發(fā)酵周期長(zhǎng)，得到高的產(chǎn)量。由于μ＝D，通過(guò)改變稀釋速率可以比較容易的研究菌生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)缺點(diǎn)菌種不穩(wěn)定的話(huà)，長(zhǎng)期連續(xù)培養(yǎng)會(huì)引起菌種退化，降低產(chǎn)量。長(zhǎng)時(shí)間補(bǔ)料染菌機(jī)會(huì)大大增加。第十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二二發(fā)酵過(guò)程工藝控制的目的有一個(gè)好的菌種以后要有一個(gè)配合菌種生長(zhǎng)的最佳條件，使菌種的潛能發(fā)揮出來(lái)目標(biāo)是得到最大的比生產(chǎn)速率和最大的生產(chǎn)率第十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二發(fā)揮菌種的最大生產(chǎn)潛力考慮之點(diǎn)菌種本身的代謝特點(diǎn)生長(zhǎng)速率、呼吸強(qiáng)度、營(yíng)養(yǎng)要求（酶系統(tǒng)）、代謝速率菌代謝與環(huán)境的相關(guān)性溫度、pH、滲透壓、離子強(qiáng)度、溶氧濃度、剪切力等第十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二微生物代謝是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它的代謝呈網(wǎng)絡(luò)形式，比如糖代謝產(chǎn)生的中間物可能用作合成菌體的前體，可能用作合成產(chǎn)物的前體，也可能合成副產(chǎn)物，而這些前體有可能流向不同的反應(yīng)方向，環(huán)境條件的差異會(huì)引發(fā)代謝朝不同的方向進(jìn)行。第十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二微生物的生長(zhǎng)與產(chǎn)物合成有密切相關(guān)性，不僅表現(xiàn)在菌體量的大小影響產(chǎn)物量的多少，而且菌體生長(zhǎng)正常與否，即前期的代謝直接影響中后期代謝的正常與否。特別是對(duì)于次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成更具有復(fù)雜性因此對(duì)發(fā)酵過(guò)程的了解不能機(jī)械的，割裂的去認(rèn)識(shí)，而要從細(xì)胞代謝水平和反應(yīng)工程水平全面的認(rèn)識(shí)第十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二發(fā)酵過(guò)程受到多因素又相互交叉的影響如菌本身的遺傳特性、物質(zhì)運(yùn)輸、能量平衡、工程因素、環(huán)境因素等等。因此發(fā)酵過(guò)程的控制具有不確定性和復(fù)雜性。為了全面的認(rèn)識(shí)發(fā)酵過(guò)程，本章首先要告訴大家分析發(fā)酵過(guò)程的基本方面，在此基礎(chǔ)上再舉一些例子，說(shuō)明如何綜合分析發(fā)酵過(guò)程及進(jìn)行優(yōu)化放大。第十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二三發(fā)酵過(guò)程研究的方法和層次1、研究方法單因子實(shí)驗(yàn)：對(duì)實(shí)驗(yàn)中要考察的因子逐個(gè)進(jìn)行試驗(yàn)，尋找每個(gè)因子的最佳條件。一般用搖瓶做實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)一次可以進(jìn)行多種條件的實(shí)驗(yàn)，可以在較快時(shí)間內(nèi)得到的結(jié)果。缺點(diǎn)如果考察的條件多，實(shí)驗(yàn)時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)各因子之間可能會(huì)產(chǎn)生交互作用，影響的結(jié)果準(zhǔn)確性第十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到最佳的實(shí)驗(yàn)條件。如正交設(shè)計(jì)、均勻設(shè)計(jì)、響應(yīng)面設(shè)計(jì)。優(yōu)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行多因子試驗(yàn)。用少量的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)數(shù)理分析得到單因子實(shí)驗(yàn)同樣的結(jié)果，甚至更準(zhǔn)確，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率。但對(duì)于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)要求準(zhǔn)確性高，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的最佳條件是經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法算出來(lái)的，如果實(shí)驗(yàn)中存在較大的誤差就會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)果。第十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、研究的層次初級(jí)層次的研究：一般在搖瓶規(guī)模進(jìn)行試驗(yàn)。主要考察目的菌株生長(zhǎng)和代謝的一般條件，如培養(yǎng)基的組成、最適溫度、最適pH等要求。搖瓶研究的優(yōu)點(diǎn)是工作量大，可以一次試驗(yàn)幾十種甚至幾百種條件，對(duì)于菌種培養(yǎng)條件的優(yōu)化有較高的效率。第二十頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二代謝及工程參數(shù)層次研究：一般在小型反應(yīng)器規(guī)模進(jìn)行試驗(yàn)。在搖瓶試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，考察溶氧、攪拌等搖瓶上無(wú)法考察的參數(shù)，以及在反應(yīng)器中微生物對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)成分的利用速率、生長(zhǎng)速率、產(chǎn)物合成速率及其它一些發(fā)酵過(guò)程參數(shù)的變化，找出過(guò)程控制的最佳條件和方式。由于罐發(fā)酵中全程參數(shù)的是連續(xù)的，所以得到的代謝情況比較可信。第二十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二國(guó)家生物工程中心創(chuàng)制的全參數(shù)發(fā)酵罐除了裝備有常規(guī)發(fā)酵罐的溫度、溶氧、pH電極，得到發(fā)酵全過(guò)程的這些參數(shù)外，還有罐體稱(chēng)重，補(bǔ)料計(jì)量裝置和尾氣采集分析系統(tǒng)，更重要的是，有一套獨(dú)特的數(shù)據(jù)處理軟件，軟件的開(kāi)發(fā)是長(zhǎng)期科研成果的結(jié)晶，可以得到14個(gè)發(fā)酵過(guò)程參數(shù)，并且可以輸入和繪制人工測(cè)定的參數(shù)，對(duì)發(fā)酵過(guò)程的分析起到了重要的作用第二十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二第二十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二鳥(niǎo)苷發(fā)酵過(guò)程曲線(xiàn)第二十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二生產(chǎn)規(guī)模放大：在大型發(fā)酵罐規(guī)模進(jìn)行試驗(yàn)。將小型發(fā)酵罐的優(yōu)化條件在大型反應(yīng)器上得以實(shí)現(xiàn),達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)微生物在不同體積的反應(yīng)器中的生長(zhǎng)速率是不同的，原因可能是，罐的深度造成氧的溶解度、空氣停留時(shí)間和分布不同，剪切力不同，滅菌時(shí)營(yíng)養(yǎng)成分破壞程度不同所致。第二十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二四、發(fā)酵過(guò)程的中間分析發(fā)酵過(guò)程的中間分析是生產(chǎn)控制的眼睛，它顯示了發(fā)酵過(guò)程中微生物的主要代謝變化。因?yàn)槲⑸飩€(gè)體極微小，肉眼無(wú)法看見(jiàn)，要了解它的代謝狀況，只能從分析一些參數(shù)來(lái)判斷，所以說(shuō)中間分析是生產(chǎn)控制的眼睛。這些代謝參數(shù)又稱(chēng)為狀態(tài)參數(shù)，因?yàn)樗鼈兎从嘲l(fā)酵過(guò)程中菌的生理代謝狀況，如pH，溶氧，尾氣氧，尾氣二氧化碳，粘度，菌濃度等第二十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二代謝參數(shù)按性質(zhì)分可分三類(lèi)：物理參數(shù)：溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、空氣壓力、空氣流量、溶解氧、表觀粘度、排氣氧（二氧化碳）濃度等化學(xué)參數(shù)：基質(zhì)濃度（包括糖、氮、磷）、pH、產(chǎn)物濃度、、核酸量等生物參數(shù)：菌絲形態(tài)、菌濃度、菌體比生長(zhǎng)速率、呼吸強(qiáng)度、基質(zhì)消耗速率、關(guān)鍵酶活力等第二十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二從檢測(cè)手段分可分為：直接參數(shù)、間接參數(shù)直接參數(shù)：通過(guò)儀器或其它分析手段可以測(cè)得的參數(shù)，如溫度、pH、殘?zhí)堑乳g接參數(shù)：將直接參數(shù)經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的參數(shù)，如攝氧率、KLa等第二十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二直接參數(shù)又可分為在線(xiàn)檢測(cè)參數(shù)和離線(xiàn)檢測(cè)參數(shù)在線(xiàn)檢測(cè)參數(shù)指不經(jīng)取樣直接從發(fā)酵罐上安裝的儀表上得到的參數(shù)，如溫度、pH、攪拌轉(zhuǎn)速；離線(xiàn)檢測(cè)參數(shù)指取出樣后測(cè)定得到的參數(shù)，如殘?zhí)?、NH2-N、菌體濃度。第二十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二（一）發(fā)酵過(guò)程主要分析的項(xiàng)目目前發(fā)酵過(guò)程主要分析項(xiàng)目如下1、pHpH與微生物的生命活動(dòng)密切相關(guān)——酶催化活性pH的變化又是微生物代謝狀況的綜合反映——基質(zhì)代謝、產(chǎn)物合成、細(xì)胞狀態(tài)、營(yíng)養(yǎng)狀況、供氧狀況第三十頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、排氣氧、排氣CO2和呼吸熵排氣氧的濃度表征了進(jìn)氣的氧被微生物利用以后還剩余的氧，因此排氣氧的大小反映了菌生長(zhǎng)的活性，通過(guò)計(jì)算可以求得攝氧率（OUR）。排氣二氧化碳反映了微生物代謝的情況，因?yàn)槲⑸飻z入的氧并不是全部變成二氧化碳的，有的進(jìn)入代謝中間物分子，進(jìn)入細(xì)胞或產(chǎn)物，因此消耗的氧并不等于排出的二氧化碳，此外，含氧的有機(jī)物降解后會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，使排氣二氧化碳大于消耗的氧。第三十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二RQ值隨微生物菌種的不同，培養(yǎng)基成分的不同，生長(zhǎng)階段的不同而不同。測(cè)定RQ值一方面可以了解微生物代謝的狀況，另一方面也可以指導(dǎo)補(bǔ)料CER表示單位體積發(fā)酵液?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)釋放的二氧化碳的量呼吸熵＝呼吸熵反映了氧的利用狀況第三十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

一般在發(fā)酵中后期為保證產(chǎn)生次級(jí)代謝產(chǎn)物，有意使菌體處于半饑餓狀態(tài)，在營(yíng)養(yǎng)限制的條件下，維持產(chǎn)生次級(jí)代謝產(chǎn)物的速率在較高水平。對(duì)于這種工藝，后期的補(bǔ)料控制是關(guān)鍵。過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在補(bǔ)糖開(kāi)始時(shí)，不但CER、OUR大幅度提高，連RQ也提高約10％，表明通過(guò)補(bǔ)糖不但提供了更多的碳源，而且隨著體系內(nèi)葡萄糖濃度提高，糖代謝相關(guān)酶活力也提高，產(chǎn)能增加。第三十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二3、糖含量微生物生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成與糖代謝有密切關(guān)系。糖的消耗反映產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)繁殖情況反映產(chǎn)物合成的活力菌體生長(zhǎng)旺盛糖耗一定快，殘?zhí)且簿徒档偷每焱ㄟ^(guò)糖含量的測(cè)定，可以控制菌體生長(zhǎng)速率，可控制補(bǔ)糖來(lái)調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)產(chǎn)物合成，不致于盲目補(bǔ)糖，造成發(fā)酵不正常。糖含量測(cè)定包括總糖和還原糖。

總糖指發(fā)酵液中殘留的各種糖的總量。如發(fā)酵中的淀粉、飴糖、單糖等各種糖。

還原糖指含有自由醛基的單糖，通常指的是葡萄糖。第三十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二4、氨基氮和氨氮氨基氮指有機(jī)氮中的氮（NH2-N），單位是mg/100ml。如氨基酸中的氮，黃豆餅粉、花生餅粉中都有有機(jī)氮。氨氮指無(wú)機(jī)氨中的氮（NH3-N）。氮利用快慢可分析出菌體生長(zhǎng)情況，含氮產(chǎn)物合成情況。但是氮源太多會(huì)促使菌體大量生長(zhǎng)。有些產(chǎn)物合成受到過(guò)量銨離子的抑制，因此必須控制適量的氮。通過(guò)氨基氮和氨氮的分析可控制發(fā)酵過(guò)程，適時(shí)采取補(bǔ)氨措施。發(fā)酵后期氨基氮回升，這時(shí)就要放罐，否則影響提取過(guò)程。第三十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二5、磷含量微生物體內(nèi)磷含量較高，培養(yǎng)基中以磷酸鹽為主，發(fā)酵中用來(lái)計(jì)算磷含量的是磷酸根。磷是核酸的組成部分，是高能化合物ATP的組成部分，磷還能促進(jìn)糖代謝。因此磷在培養(yǎng)基中具有非常重要的作用，如果磷缺乏就要采取補(bǔ)磷措施。第三十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二6、菌濃度和菌形態(tài)菌形態(tài)和菌濃度直接反映菌生長(zhǎng)的情況。菌形態(tài)顯微鏡觀察菌濃度的測(cè)定是衡量產(chǎn)生菌在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中菌體量的變化，一般前期菌濃增長(zhǎng)很快，中期菌濃基本恒定。補(bǔ)料會(huì)引起菌濃的波動(dòng)，這也是衡量補(bǔ)料量適合與否的一個(gè)參數(shù)。第三十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二第三十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二第三十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二菌濃測(cè)定方法測(cè)粘度壓縮體積法（離心）靜置沉降體積法光密度測(cè)定法OD600~660適合于細(xì)菌、酵母第四十頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二7、產(chǎn)物濃度

在培養(yǎng)過(guò)程中，產(chǎn)生菌的合成能力和產(chǎn)物積累情況都要通過(guò)產(chǎn)物量的測(cè)定來(lái)了解，產(chǎn)物濃度直接反映了生產(chǎn)的狀況,是發(fā)酵控制的重要參數(shù)。而且通過(guò)計(jì)算還可以得到生產(chǎn)速率和比生產(chǎn)速率，從而分析發(fā)酵條件如補(bǔ)料、pH對(duì)產(chǎn)物形成的影響。第四十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二(二)產(chǎn)物量的測(cè)定1、產(chǎn)物量的特殊表示法（1）、抗生素效價(jià)的表示抗生素效價(jià)表示抗生素的有效成分的多少，效價(jià)大小用單位（U）來(lái)表示效價(jià)表示方法：重量折算法重量單位類(lèi)似重量單位特殊單位第四十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二重量折算單位：以最低抑菌濃度為一個(gè)單位，如青霉素0.6微克＝1U重量單位：規(guī)定某些抗生素活性部分1μg=1u如鏈霉素、卡那霉素、紅霉素等定義活性部分1μg＝1u第四十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二類(lèi)似重量單位：規(guī)定抗生素的某種鹽1mg=1000u如金霉素、四環(huán)素的鹽酸鹽定一為1μg＝1u特殊單位：藥檢所制定某些抗生素的單位制霉菌素1mg=3700u多粘菌素B1mg=10000u第四十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、酶活力的表示法酶活力用單位來(lái)表示。由于酶通常不是很純，不能用重量來(lái)表示酶的量。同一種酶用不同的方法測(cè)定會(huì)有不同的酶活單位，容易造成混亂，為此國(guó)際上作了統(tǒng)一規(guī)定，規(guī)定在250C下，以最適的底物濃度，最適的緩沖液離子強(qiáng)度，以及最適的pH諸條件下，每分鐘能轉(zhuǎn)化一微克分子底物的酶定量為一個(gè)活性單位。第四十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、產(chǎn)物量的測(cè)定（1）、化學(xué)法①滴定法產(chǎn)物能使一定指示劑變色來(lái)指示反應(yīng)終點(diǎn)的可用滴定法如青霉素在堿性條件下加入過(guò)量的I2，反應(yīng)生成青霉噻唑酸碘，用Na2S2O3滴定多余的碘，可計(jì)算出青霉素的單位檸檬酸可以用NaOH滴定來(lái)計(jì)算檸檬酸產(chǎn)量第四十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二②比色法產(chǎn)物經(jīng)一定化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生顏色，且顏色深淺與產(chǎn)物濃度成正比，可以用比色法測(cè)定。淀粉酶活力測(cè)定：在1%可溶性淀粉溶液中加入淀粉酶，所釋放出的麥芽糖與生色試劑（3，5-二硝基水楊酸與酒石酸鉀鈉的堿溶液）產(chǎn)生顏色，它在540nm處所得吸光度跟淀粉酶活力成正比。第四十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二③測(cè)壓法產(chǎn)物特定反應(yīng)放出或攝入氣體，使系統(tǒng)有壓力變化，可以通過(guò)測(cè)定壓力變化得知產(chǎn)物量。（2）、物理法許多酶、抗生素都有不對(duì)稱(chēng)碳原子，具有旋光性，因此可以通過(guò)測(cè)定旋光度來(lái)測(cè)定酶或抗生素的含量。谷氨酸γ－氨基丁酸＋CO2第四十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二化學(xué)和物理方法優(yōu)點(diǎn)：快速、方便，經(jīng)常用于過(guò)程分析缺點(diǎn)產(chǎn)品中存在的雜質(zhì)會(huì)干擾測(cè)定結(jié)果，因此抗生素成品的測(cè)定用生物法測(cè)定。

適用于抗生素效價(jià)的測(cè)定

生物法以抗生素的殺菌能力為衡量效價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，其原理恰好與臨床應(yīng)用的要求相一致，而且此法靈敏度高，需用的檢品量較小，這是其它方法不能比的。但此法得到結(jié)果比較慢，需經(jīng)過(guò)16~18小時(shí)培養(yǎng)。生物法常用于發(fā)酵終了產(chǎn)品效價(jià)的測(cè)定。（3）、生物法第四十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二常用的生物法測(cè)定抗生素，采用杯碟法“杯”是放被測(cè)抗生素的不銹鋼小管，小管內(nèi)徑為6mm，高10mm的圓筒形管子，管子的重量盡可能相等。碟是攤布培養(yǎng)基的玻璃培養(yǎng)皿。操作方法是：將已滅菌的瓊脂培養(yǎng)基加熱到完全融化，倒在培養(yǎng)皿內(nèi)，每碟15ml（下層），待其凝固。此外，將融化的培養(yǎng)基冷卻到500C左右混入試驗(yàn)菌，將混有菌的培養(yǎng)基5ml加到已凝固的培養(yǎng)基上待凝固（上層）。

第五十頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二在培養(yǎng)基表面垂直放上小杯，在杯中加入待檢樣品，加滿(mǎn)后在370C培養(yǎng)16~18小時(shí)。在培養(yǎng)中,一方面試驗(yàn)菌開(kāi)始生長(zhǎng)另一方面抗生素呈球面擴(kuò)散，離杯越近，抗生素濃度越大，離杯越遠(yuǎn)抗生素濃度越小。隨著抗生素濃度減小，有一條最低抑菌濃度帶，在帶范圍內(nèi)，菌不能生長(zhǎng)，而呈透明的圓圈，這就叫“抑菌圈”?？股貪舛仍礁撸志υ酱?，第五十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二r:抑菌圈的半徑(毫米）M：抗生素在管中的量（單位）C：最低抑菌濃度（單位/毫升）H：培養(yǎng)基的厚度（毫米）L：管子的高度（毫米）D：抗生素的擴(kuò)散系數(shù)（毫米/小時(shí)）T：細(xì)菌生長(zhǎng)到肉眼所用的時(shí)間（小時(shí)）第五十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二抗生素濃度與抑菌圈的半徑成一定數(shù)學(xué)關(guān)系logM=(1/9.21DT)r2+log(C.4πDTH)抗生素的總量的對(duì)數(shù)值與抑菌圈半徑的平方呈正比。此外還受C、H、D、T的影響但是C、H、D、T是無(wú)法測(cè)量的，在實(shí)際計(jì)算中要設(shè)法消去第五十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二一般的消去方法有二劑量法標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法第五十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2