【正文】 口?空氣壓縮機(jī) 分為離心式空氣壓縮機(jī)和往復(fù)式空氣壓縮機(jī)兩種。 空氣滅菌工藝過程 6 過濾除菌設(shè)備結(jié)構(gòu) 一 .概述： 提高壓縮前空氣的潔凈度的主要措施： 提高空氣吸氣口的位置和加強(qiáng)吸入空氣的前過濾。 圖4 15 過濾除菌效率（ ）與氣速（v s )的關(guān)系/ %慣性沖擊機(jī)理v s / (m /s)擴(kuò)散機(jī)理噬菌體攔截機(jī)理0重新污染除菌效率 影響深層過濾效率的因素 ?微粒大小、過濾介質(zhì)的種類、規(guī)格、介質(zhì)的填充密度、過濾介質(zhì)層厚度以及所通過的空氣氣流速度等。 （５）、靜電吸附作用機(jī)理 懸浮在空氣中的微粒大多帶有不同電荷，這些帶電的微粒會(huì)受帶異性電荷的物體所吸引而沉降。 （ 1） .慣性沖擊滯留 作用機(jī)理 ? 當(dāng)微粒隨氣流以一定的速度垂直向纖維方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣受阻即改變運(yùn)動(dòng)方向，繞過纖維前進(jìn)，而微粒由于它的運(yùn)動(dòng)慣性較大，未能及時(shí)改變運(yùn)動(dòng)方向隨主導(dǎo)氣流前進(jìn)，于是微粒直沖到纖維的表面，由于磨擦粘附，微粒就滯留在纖維表面上。懸浮于空氣中的微生物、微生物孢子大多數(shù)帶有不同的電荷，沒有電荷的微粒進(jìn)入高壓靜電場時(shí)則會(huì)被電離成帶電微粒，但對(duì)于一些直徑很小的微粒，它所帶的電荷很小，當(dāng)產(chǎn)生的引力等于或小于氣流對(duì)微粒的拖帶力或微粒布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量時(shí)，微粒就不能被吸附而沉降，所以靜電除塵對(duì)很小的微粒效率較低。 ? 連續(xù)一定流量的壓縮無菌空氣。 ? 輸入滅菌的發(fā)酵罐中。 ?? ? 加熱器：培養(yǎng)基與蒸汽混合，快速升到 130－140℃ 。 ? 加熱升溫、維持滅菌溫度和冷卻降溫三個(gè)階段由不同的設(shè)備執(zhí)行：加熱器，保溫設(shè)備，冷卻器。調(diào)節(jié)進(jìn)汽和排氣量，維持 30min。適合小批量生產(chǎn)規(guī)模。 培養(yǎng)基滅菌的操作方式 ? (1)分批滅菌操作，間歇滅菌 ,實(shí)罐滅菌： ? 配制好培養(yǎng)基輸入發(fā)酵罐內(nèi)，直接蒸汽加熱，達(dá)到滅菌要求的溫度和壓力后維持一段時(shí)間，再冷卻至發(fā)酵要求的溫度。為了確保徹底滅菌，實(shí)際操作中往往增加 50％的保險(xiǎn)系數(shù)。由于蒸汽價(jià)格低廉，來源方便，效果可靠，操作控制簡便，因此濕熱滅菌常用于培養(yǎng)基和設(shè)備容器的滅菌。工業(yè)采用 160℃ 、 2h，或 170℃ 、 1h干熱空氣，用于需保持干燥的器械、容器的滅菌。 物理滅菌 ? 各種物理?xiàng)l件如高溫、輻射、超聲波及過濾等進(jìn)行滅菌 ? 紫外線等射線：局部空間 ? 干熱滅菌：實(shí)驗(yàn)室器皿 ? 蒸汽滅菌：培養(yǎng)基 ? 效果好，操作方便，廣泛使用。 滅菌方法與原理 ? 化學(xué)滅菌 ? 物理滅菌 化學(xué)滅菌 ? 用化學(xué)物質(zhì)殺滅微生物的滅菌操作。 ? 污染：感染雜菌的培養(yǎng)或發(fā)酵體系。 ? 轉(zhuǎn)化率：單位質(zhì)量原料生產(chǎn)的產(chǎn)物量或細(xì)胞量。 ? 多因素實(shí)驗(yàn)：各成分之間最佳配比和濃度優(yōu)化。 ? 低成本原則：原料來源方便，質(zhì)量穩(wěn)定，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。 ? 營養(yǎng)物質(zhì)組成：較豐富，濃度適當(dāng)。 ? 較高溫度下長時(shí)間滅菌，營養(yǎng)成分會(huì)破壞，甚至產(chǎn)生有毒物質(zhì)。 原料的選擇試驗(yàn)： ? 不同碳源、氮源對(duì)菌種生長的能力和產(chǎn)物的生產(chǎn)能力很不相同。 （ 2）控制培養(yǎng)基原料的質(zhì)量： 來源與種類的選擇 農(nóng)副產(chǎn)品 ： 因品種 、 產(chǎn)地 、 加工 、 貯存條件不同而質(zhì)量差異較大 。 補(bǔ)料培養(yǎng)基 (fed medium） ? 概念：發(fā)酵過程中添加補(bǔ)充的培養(yǎng)基。 ? 作用： ? 不僅要滿足菌體的生長和繁殖，還要滿足菌體合成目標(biāo)產(chǎn)物，是發(fā)酵生產(chǎn)中最關(guān)鍵和最重要的培養(yǎng)基。 ? 用速效性、容易被利用的碳、氮源和無機(jī)鹽等物質(zhì)，但濃度不宜高。營養(yǎng)不宜太豐富，否則不易產(chǎn)生孢子。 ? ?? 制備： ? 液體培養(yǎng)基添加 %瓊脂粉。 ? 天然動(dòng)植物油脂類、高分子化合物（高碳醇脂肪酸和酯類、聚醚類、硅酮類）。 ? ?? 種類： ? 氯化物有利于灰黃霉素、金霉素合成。 前體 (precursor) ? 概念： ? 加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中的某些化合物，被直接結(jié)合到目標(biāo)產(chǎn)物分子中，而自身的結(jié)構(gòu)無多大的變化。 生長因子（ growth factor） ? 概念： ? 維持微生物生長所必需的微量有機(jī)物，不起碳源和氮源作用。 水 ? 菌體細(xì)胞的主要成分。 （ NH4） 2SO4利用后，產(chǎn)生硫酸 ? 生理堿性物質(zhì)：代謝后能產(chǎn)生堿性殘留物質(zhì)。 ? 種類：無機(jī)氮源、有機(jī)氮源 有機(jī)氮源 ? 幾乎所有微生物都能利用有機(jī)氮源： ? 黃豆餅粉、花生餅粉、棉籽餅粉、玉米漿、蛋白胨、酵母粉、尿素。 培養(yǎng)基的成分 ? 碳源 ? 氮源 ? 無機(jī)鹽 ? 水 ? 生長因子 ? 前體與促進(jìn)劑 ? 消泡劑 碳源 (carbon sources) ? 概念： ? 構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中碳素的營養(yǎng)物質(zhì)。長期保藏。低溫避光，中期保藏， 5～ 10年。 ? 砂土管保藏：干燥抑制生長。 ? ?? 措施：物理和化學(xué)方法（溫度：低溫；水分：干燥；氧氣：缺氧；營養(yǎng)；缺乏） 保藏方法 ? 低溫斜面保藏：低溫降低新陳代謝。 （ 2）接合育種 ? ?? 范圍：細(xì)菌、放線菌 ? ?? 過程： ? 兩種細(xì)胞混合培養(yǎng) 基因片段進(jìn)入另一細(xì)胞 合子 重組單倍體 ? 雖然有成功報(bào)導(dǎo)，但多數(shù)效果不顯著 （ 3）原生質(zhì)體融合育種 ? 概念 ? 通過生物學(xué)、化學(xué)或物理學(xué)的方法，使兩個(gè)不同種類的體細(xì)胞融合在一起，從而產(chǎn)生具有兩個(gè)親本遺傳性狀的新細(xì)胞 . ? 用去壁酶處理將微生物細(xì)胞壁除去，制成原生質(zhì)體，在高滲條件下，用聚乙二醇（ PEG）促進(jìn)原生質(zhì)體發(fā)生融合，再生細(xì)胞壁，從而獲得異核體或重組子，這一技術(shù)叫原生質(zhì)體融合。 ? ?? 特點(diǎn)：有一定的定向性。 ?? ? 生物類 ： 噬菌體 ， 轉(zhuǎn)座子 。 1年 1次。高內(nèi)涵篩選技術(shù)的檢測范圍包括：靶點(diǎn)激活、細(xì)胞凋亡、分裂指數(shù)、蛋白轉(zhuǎn)位、細(xì)胞活力、細(xì)胞遷移、受體內(nèi)化、細(xì)胞毒性、細(xì)胞周期和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等。 ? ?? 靶向篩選 ? ?? 高通量篩選 ? ?? 高內(nèi)涵篩選 從臨床有效的抗生素的作用機(jī)理和細(xì)菌的耐藥機(jī)理來設(shè)計(jì)篩選模型，有目的的篩選具有某種作用機(jī)理的抗生素。 ? ?? 培養(yǎng)條件：溫度。 ? （ 2） SDS－酵母膏， CaCO NaOH處理，減少細(xì)菌，有利于放線菌分離；乙酸乙酯、氯仿、苯處理，除去真菌。隨后物理因子（紫外線、X射線、中子、激光等）和化學(xué)因子（烷化劑、堿基類似物等）和生物因子（噬菌體、抗生素）誘變育種。如四環(huán)素類，先形成聚酮體，在 C7位發(fā)生氯化則是金霉素，在 C5位上先氧化后還原則是土霉素。依次，形成多肽鏈。 氨基酸的聚合有三種形式：氨基酸活化成磷酸酯，再被酶催化縮合，如谷胱甘肽；蛋白質(zhì)的核糖體模板合成途徑；多酶復(fù)合物將氨基酸活化后，按硫模板或非核糖體機(jī)理縮合，形成肽鏈。進(jìn)而被修飾，與相應(yīng)基團(tuán)如氨基糖、糖胺等結(jié)合，形成結(jié)構(gòu)和生理活性不同的化合物。 （ 1）前體聚合 ? 微生物合成生源后，通過縮合反應(yīng)形成聚酮體、寡肽、聚乙烯等。生源直接或間接來源于次級(jí)代謝過程的中間產(chǎn)物或初級(jí)代謝產(chǎn)物。除染色體外，還有細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)，可能存在于質(zhì)粒、線粒體基因。產(chǎn)生菌利用一種或兩種以上的初級(jí)代謝產(chǎn)物合成一種主要的次級(jí)代謝產(chǎn)物，并繼續(xù)對(duì)該產(chǎn)物進(jìn)行修飾生成多種衍生物。菌體內(nèi)中間代謝物積累，抑制了初級(jí)代謝酶，使之消失或活性下降，誘導(dǎo)了新酶的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)入生產(chǎn)期。次級(jí)代謝產(chǎn)物是在細(xì)胞生長后期開始形成，當(dāng)生長受限制時(shí)被啟動(dòng)。分類學(xué)上相同的菌種能產(chǎn)生不同結(jié)構(gòu)的抗生素，如灰色鏈霉菌既可以產(chǎn)生氨基環(huán)醇類抗生素，又可以產(chǎn)生大環(huán)內(nèi)酯類抗生素。次級(jí)代謝對(duì)正常的生長可能不必要，但對(duì)抵抗逆境、分解毒素、生殖等具有重要意義。 初級(jí)代謝是營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)和對(duì)細(xì)胞具有生理活性作用的物質(zhì)，為細(xì)胞提供能量、合成中間體及其生物大分子的代謝網(wǎng)絡(luò)。菌體生長期與產(chǎn)物生成期為獨(dú)立的兩個(gè)階段，先形成物質(zhì)消耗和菌體生長高峰，幾乎沒有或很少有產(chǎn)物生成，然后進(jìn)入菌體生長靜止期，產(chǎn)物大量生成，并出現(xiàn)產(chǎn)物高峰。在細(xì)胞生長期內(nèi)，基本無產(chǎn)物生成，在生長的中后期生成大量的產(chǎn)物而進(jìn)入產(chǎn)物形成期。乳酸、醋酸等初級(jí)分解代謝產(chǎn)物的生成也屬于此類型。菌體的生長與產(chǎn)物生成直接關(guān)聯(lián)，生長期與生產(chǎn)期是一致的。 如果細(xì)胞受到嚴(yán)重?fù)p傷，造成溶酶體破裂，那么細(xì)胞就會(huì)在溶酶體酶的作用下被降解，如某些紅細(xì)胞常會(huì)有這種情況發(fā)生。 發(fā)酵后期特征 ? 菌體衰老，細(xì)胞開始 自溶 的一段時(shí)間 ? 合成產(chǎn)物能力衰退，生產(chǎn)速率減慢。一般生物的減速期較短。菌體生長不受限制，細(xì)胞分裂繁殖和代謝極其旺盛。工業(yè)上希望延遲期越短越好，常采用如種子罐與發(fā)酵罐培養(yǎng)基盡量接近，對(duì)數(shù)期的菌體作為種子、加大接種量等方法進(jìn)行放大培養(yǎng)和發(fā)酵生產(chǎn)。 幾個(gè)概念 ? 1 延遲期 延滯期（ lag phase）或適應(yīng)期是指接種后，菌體的生物量沒有明顯增加的一段時(shí)間。 ? 代謝特征：碳源、氮源等基質(zhì)不斷消耗，減少 ? 生長特征：菌體不斷地生長和繁殖，生物量增加。酸性、堿性和中性，但以堿性為多。 ? 細(xì)菌 主要生產(chǎn)環(huán)狀或鏈狀多肽類抗生素，如芽孢桿菌(Bacillus)產(chǎn)生桿菌肽（ bacitracin），多黏芽孢桿菌（ Bacillus polymyxa）產(chǎn)生黏菌肽（ colistin）和多黏菌素（ polymyxin）。 ③ 微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵 ? 初級(jí)代謝產(chǎn)物：氨基酸，核苷酸，維生素，有機(jī)酸。目前發(fā)現(xiàn)并分離到約 9000種抗生素，半合成抗生素約 1000種，共萬種以上。 ? 次級(jí)代謝產(chǎn)物：比較復(fù)雜的化合物，不是細(xì)胞生長必需的，對(duì)生命活動(dòng)有意義（抗逆境條件）。 ? 初級(jí)代謝產(chǎn)物：在初級(jí)代謝過程中形成的產(chǎn)物，包括各種小分子前體、單體和多糖、蛋白質(zhì)、脂肪、核酸等。 ? 發(fā)酵種類：用產(chǎn)品說明，冠以產(chǎn)物名而成，如青霉素發(fā)酵，維生素發(fā)酵；發(fā)酵工程按需氧分為好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵。氨基酸，核苷酸，有機(jī)酸。在 20世紀(jì) 40年代，一共發(fā)現(xiàn)了 14種抗生素， 50年代發(fā)現(xiàn)了 20余種， 60年代開始了化學(xué)結(jié)構(gòu)改造的合成和半合成抗生素階段。 ② 微生物酶發(fā)酵 ? 微生物酶發(fā)酵是以獲得酶為目的的發(fā)酵，如青霉素?；?，用于半合成青霉素時(shí)，制備中間體 6－氨基青霉烷酸。 制藥微生物的種類 ? 生產(chǎn)藥物的天然微生物主要包括 細(xì)菌 、 放線菌 和 絲狀真菌 三大類。生產(chǎn)的抗生素主要有氨基糖苷類（鏈霉素、新霉素、卡那霉素等）、四環(huán)類（四環(huán)素、金霉素、土霉素等）、放線菌素類（放線菌素 D）大環(huán)內(nèi)酯類（紅霉素、螺旋霉素、柱晶白霉素）和多烯大環(huán)內(nèi)酯類（制霉菌素、抗滴蟲霉素等）。 3發(fā)酵制藥的基本過程 菌種選育 發(fā)酵工段 提煉工段 成品工段 孢子制備 種子制備 發(fā)酵控制 預(yù)處理 分離提取 濃縮純化 成品工段 包裝 原料藥 實(shí)驗(yàn)室、種子庫 發(fā)酵車間 提煉車間 包裝車間 微生物的生長特征 微生物發(fā)酵基本過程特征（批式）菌體生長與產(chǎn)物生成的特征，三個(gè)階段 ? 發(fā)酵前期 (fermentation prophase) ? 菌體生長期（ cell ? 發(fā)酵中期 (fermentation metaphase) ? 產(chǎn)物合成（生產(chǎn)）期 (product synthesis phase) growth phase） ? 發(fā)酵后期 (fermentation anaphase) ? 菌體自溶期 (cell autolysis phase) 發(fā)酵前期特征 ? 從接種至菌體達(dá)到一定臨界濃度的時(shí)間，包括延滯期、對(duì)數(shù)生長期和減速期。先降后升－先用糖作為碳源，釋放出丙酮酸等有機(jī)酸，后又被利用。因不同接種量、不同菌種和菌齡等而表現(xiàn)不同。細(xì)胞的化學(xué)組成與生理學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。在減速期內(nèi)，生長速率與菌體濃度仍符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)關(guān)系，但受基質(zhì)濃度限制。 ? 對(duì)外界變化敏感：容易影響代謝過程，從而影響整個(gè)發(fā)酵進(jìn)程。在正常情況下，溶酶體的膜是十分穩(wěn)定的，不會(huì)對(duì)細(xì)胞自身造成傷害。 ? I型：菌體生長與產(chǎn)物生成偶聯(lián)型 (coupling model)。組成型表達(dá)的基因工程菌的產(chǎn)物生成屬于此類型，蛋白質(zhì)產(chǎn)物是細(xì)胞能量代謝的結(jié)果。產(chǎn)物來自能量代謝所用的基質(zhì)，但是在次級(jí)代謝與初級(jí)代謝分開的。產(chǎn)物生成速率和比速率分別為： ； ? III型：菌體生長與產(chǎn)物生成非偶聯(lián)型（ noncoupling model）。代謝分為分解代謝 (catabolism)和合成代謝 (anabolism)，前者是指把大分子降解為小分子的過程，為合成代謝提供能量和原料；而后者是指把小分子合成為復(fù)雜大分子的過程，滿足細(xì)胞生長和分化的需要。 次級(jí)代謝存在于某些生物中，并在一定時(shí)期表達(dá)。 ? （ 2）具有種屬特異性，與種屬分類學(xué)無關(guān)。 ? （