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正文內(nèi)容

微生物制藥ppt課件(2)(編輯修改稿)

2025-02-01 10:34 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 1)不需專門的滅菌設(shè)備,投資少、設(shè)備簡單、滅菌效果可靠。 2)對(duì)蒸汽的要求較低,一般 34kg/cm2即可滿足。 缺點(diǎn): 在滅菌過程中蒸汽用量變化大,造成鍋爐負(fù)荷波動(dòng)大,中小型罐經(jīng)常采用。 43 空氣凈化及設(shè)備 空氣凈化的要求 發(fā)酵用的 無菌空氣 ,就是將自然界的空氣經(jīng)過壓縮 ,冷卻 ,減濕 ,過濾 等過程達(dá)到 : 1 連續(xù)提供一定流量的 壓縮空氣 。 2 空氣的壓強(qiáng)為 3 進(jìn)入過濾器之前,空氣的相對(duì)濕度 ≤ 70% 4 進(jìn)入發(fā)酵罐的空氣溫度可比培養(yǎng)溫度高1030℃ 5 壓縮空氣的 潔凈度 一般以失敗概率為 103為指標(biāo)。 44 空氣凈化的方法: ( 1)熱滅菌法: 加熱后微生物體內(nèi)的 蛋白質(zhì)熱變性而死亡。 空氣在進(jìn)入培養(yǎng)系統(tǒng)之前,一般需要 經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮,提高壓力 ,所以,空氣熱滅菌時(shí)所需要的溫度,就不必用蒸汽或其它載熱體加熱,而可 直接利用空氣壓縮時(shí)的溫度提高來實(shí)現(xiàn) 的,空氣經(jīng)過壓縮后 溫度能夠升到 200℃ 以上 ,保持一定時(shí)間后,便可以實(shí)現(xiàn)干熱滅菌。 45 ( 2)靜電除菌法: 使用 靜電除塵器 除去空氣中的水霧塵埃等,同時(shí)也除去空氣的微生物。靜電除菌是 采用靜電引力來吸附帶電粒子而達(dá)到除塵滅菌的目的 。 懸浮于空氣中的微生物及孢子大多帶有不同的電荷,不帶電荷的微粒進(jìn)入高壓靜電場時(shí)也會(huì)被電離成帶電微粒,但對(duì)于 一些直徑較小的微粒,所帶電荷少,微粒就不容易被吸附沉降 。 46 過濾 介質(zhì) 絕對(duì)過濾 深度過濾 介質(zhì)的空隙小于被攔截的微生物大小,如用 聚四氟乙烯 或 纖維素酯材料做成的微孔濾膜。 介質(zhì)孔隙大于被攔截的微生物大小, 但介質(zhì)有一定厚度,機(jī)理是靜電,擴(kuò)散,慣性及攔截作用。 如棉花過濾器,超細(xì)玻璃纖維紙,金屬燒結(jié)管等。 ( 3)介質(zhì)過濾除菌 47 玻璃纖維 活性炭 棉花 48 介質(zhì)過濾除菌法是采用定期滅菌干燥介質(zhì)來阻截流過的空氣所含的微生物,從而獲得無菌的空氣。 棉花 : 未脫脂棉花,纖維直徑為 1620μ m, 其實(shí)密度為 1520Kg/m3。填充率為 %。 玻璃纖維 : 用 無堿的玻璃纖維 介質(zhì)作為過濾介質(zhì)。纖維直徑為 320μ m, 其實(shí)密度為2600Kg/m3。填充率為 511%。 活性炭 : 常與纖維狀介質(zhì)分層堆放成過濾床。 通過過濾器的氣流速度一般為 。 3 49 空氣凈化流程及提高過濾除菌的效率措施 空氣凈化過程中,要保持 深層介質(zhì)過濾器 在較高的效率下對(duì)空氣進(jìn)行過濾除菌,必須有:供氣設(shè)備( 空氣壓縮機(jī) ),對(duì)空氣提供足夠的能量;高效的過濾除菌設(shè)備( 空氣過濾器 ),以除去空氣中的微生物顆粒;一系列 加熱、冷卻及分離和除雜的附屬設(shè)備 來保證。 50 1) .兩級(jí)冷卻,加熱除菌流程 特點(diǎn) : 兩次冷卻,兩次分離,適當(dāng)加熱。 適應(yīng)性廣,充分分離油水,節(jié)約冷卻水。 51 2) .冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程 特點(diǎn): 省去第二冷卻后的分離設(shè)備和空氣再加熱設(shè)備, 流程比較簡單,冷卻水用量少。適用于中等濕度的地區(qū)。 52 3) .高效前置過濾空氣除菌流程 53 提高過濾介質(zhì)除菌效率的措施 如何提高 過濾除菌 效率 設(shè)計(jì)合理 預(yù)處理設(shè)備 選擇合適 凈化流程 保證進(jìn)口 空氣的潔 凈度。 降低空氣 相對(duì)濕度 保證過濾 介質(zhì)干燥 合理空氣 過濾器,除 菌效率 高的過濾 介質(zhì) 54 菌種的培養(yǎng) 菌種的擴(kuò)大培養(yǎng) 菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)就是為每次發(fā)酵罐投料,提供相當(dāng)數(shù)量的種子。 發(fā)酵階段的條件控制 反映發(fā)酵過程變化的參數(shù)分為兩類:一、 是可以直接采用特定的傳感器檢測的參數(shù) ,如溫度、罐壓、攪拌功率、轉(zhuǎn)速、泡沫、發(fā)酵液的黏度等稱為直接參數(shù) ;二、 難以用傳感器檢測到的數(shù)據(jù) ,如細(xì)胞的生長速率、產(chǎn)物生成情況等,稱為 間接參數(shù) 。上述參數(shù)中,對(duì)發(fā)酵過程影響較大的 有營養(yǎng)濃度、溫度、溶氧、 PH、泡沫 等。 55 營養(yǎng)條件的控制 ( 1)碳源和氮源之比 在發(fā)酵培養(yǎng)基的配制過程中,要嚴(yán)格控制好碳氮比、無機(jī)鹽、維生素和金屬離子的濃度的比例 ,其中碳氮比的影響最為明顯。如 谷氨酸發(fā)酵碳氮比為 4: 1時(shí),菌體大量繁殖,積累少量的谷氨酸;而 碳氮比為 3: 1時(shí),則產(chǎn)生大量的谷氨酸,菌體增殖受到抑制。 生產(chǎn)上用控制碳氮比以滿足菌體大量繁殖,同時(shí)又能促進(jìn)谷氨酸的產(chǎn)量。 56 ( 2)補(bǔ)料 在分批發(fā)酵中 糖過多,會(huì)造成細(xì)胞生長過旺,供氧不足,產(chǎn)量低 。解決這一問題的方法是 間歇或連續(xù)進(jìn)行補(bǔ)糖和補(bǔ)料 。如在發(fā)酵 進(jìn)入產(chǎn)物合成期時(shí)及時(shí)補(bǔ)料,可以延長產(chǎn)物合成的旺盛階段,避免菌體過早衰老 ,也 可控制 PH和代謝方向 。如生產(chǎn) 利福霉素 的過程中,根據(jù)還原糖的變化,中途加葡萄糖延長利福霉素的合成期。 補(bǔ)料方法可采用 一次大量補(bǔ)料或連續(xù)流加 的方法。 57 溫度的影響 溫度對(duì)發(fā)酵的影響表現(xiàn)在影響 酶的反應(yīng)速率,改變菌體代謝產(chǎn)物的合成方向 , 影響微生物的代謝調(diào)控機(jī)制;還影響到發(fā)酵液的黏度、氧在發(fā)酵過程中的溶解度 ,某些基質(zhì)的分解和吸收速率等,進(jìn)而影響發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)特性和產(chǎn)物的生物合成。 溫度的影響及控制 58 影響發(fā)酵溫度的因素 在 發(fā)酵過程中溫度是不斷變化的 。 發(fā)酵開始微生物處于延遲期,釋放熱量少,應(yīng)提高溫度,滿足菌體生長的需要;當(dāng)微生物進(jìn)入 對(duì)數(shù)期 ,菌體進(jìn)行呼吸作用和發(fā)酵作用,放出大量的熱,溫度劇烈上升; 發(fā)酵后期 ,呼吸和發(fā)酵作用逐漸緩慢,釋放熱量少,溫度下降。 在發(fā)酵過程中,引起溫度變化的因素有 生物熱、攪拌熱、通氣熱、蒸發(fā)熱、輻射熱和顯熱。發(fā)酵熱 是發(fā)酵過程中 釋放出的凈熱量 。 Q發(fā)酵 = Q生物 + Q攪拌 + Q通氣 Q蒸發(fā) Q顯 – Q輻射 59 A、生物熱 ( Q生物) 在發(fā)酵過程中,菌體不斷利用培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì), 將其分解氧化而產(chǎn)生的能量 ,其中一部分用于 合成高能化合物提供細(xì)胞合成和代謝產(chǎn)物合成需要的能量 ,其余一部分以熱的形式散發(fā)出來 ,這散發(fā)出來的熱就叫生物熱。 這種熱的主要來源是 培養(yǎng)基中的碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)等 分解為二氧化碳、氨氣、水和其他物質(zhì)時(shí)釋放出來的。 60 B、攪拌熱: 在機(jī)械攪拌通氣發(fā)酵罐中,由于機(jī)械攪拌帶動(dòng)發(fā)酵液作機(jī)械運(yùn)動(dòng),造成液體之間,液體與攪拌器等設(shè)備 之間的摩擦 ,產(chǎn)生的熱量。 攪拌熱受 攪拌設(shè)備、攪拌方式和發(fā)酵液的粘度 等影響。 C、通氣熱: 是指通入空氣溫度高于發(fā)酵液溫度時(shí)所產(chǎn)生的熱量。通氣熱的大小,取決于通入的空氣和發(fā)酵液的溫度差和通氣量。 61 D、蒸發(fā)熱: 發(fā)酵液蒸發(fā)水分帶走的熱量。 空氣進(jìn)入發(fā)酵罐后,就和發(fā)酵液廣泛接觸進(jìn)行熱交換,同時(shí)必然會(huì)引起水分的蒸發(fā),蒸發(fā)所需的熱量即為 蒸發(fā)熱 。 E、顯熱: 發(fā)酵排氣散發(fā)帶走的熱量。 F、輻射熱: 由于 罐內(nèi)外的溫差 ,輻射帶走的熱量。因罐內(nèi)外的溫度不同,發(fā)酵液中有部分熱通過罐體向外輻射。 輻射熱的大小決定于罐內(nèi)外的溫差、罐的表面積等。冬天大一些,夏天小一些,一般不超過發(fā)酵熱的 5% 62 溫度控制 溫度過高、過低均對(duì)微生物發(fā)酵不利。 過高微生物很少繁殖并很快衰老死亡;過低微生物生長緩慢,發(fā)酵時(shí)間很長 ,所以發(fā)酵要在最適的溫度下進(jìn)行,但生長最適溫度不一定是積累產(chǎn)物的最適溫度。因此要控制好發(fā)酵各階段的不同溫度,使微生物大量生長繁殖,又可得到大量產(chǎn)物。 溫度影響微生物生長的機(jī)理: (1)影響酶活性。 (2)影響細(xì)胞膜的流動(dòng)性。 (3)影響物質(zhì)的溶解度。 63 溫度對(duì)微生物發(fā)酵的影響 1)溫度影響產(chǎn)物合成的速率及產(chǎn)量 從酶動(dòng)力學(xué)來看, 溫度升高,反應(yīng)速率加大,代謝加快,生產(chǎn)期提前; 但因酶本身很易因熱而失去活性, 溫度越高,酶的失活也越快,表現(xiàn)在菌體易于衰老,發(fā)酵周期縮短,影響產(chǎn)物的最終產(chǎn)量 。 溫度除了直接影響發(fā)酵過程中各種反應(yīng)速率外,還通過改變發(fā)酵液的物理性質(zhì),間接 影響菌的生物合成 。 黑曲霉 生長 最適溫度 3337℃ , 積累檸檬酸的最適溫度在 32℃ 。 64 2)溫度可能會(huì)影響終產(chǎn)物的質(zhì)量 例如 凝結(jié)芽孢桿菌合成 α 淀粉酶 時(shí),發(fā)酵溫度控制在 55℃ 時(shí) ,合成的 α 淀粉酶耐高溫 ,在 90℃ 、60min條件下,其活性喪失僅 10%左右,而 發(fā)酵溫度控制在 35℃ 時(shí) ,合成的 α 淀粉酶在相同條件下喪失90%。 3)溫度還可能影響生物合成的方向 例如: 四環(huán)素 發(fā)酵中 金色鏈霉菌 同時(shí)能產(chǎn)生 金霉素 。在 低于 30℃ 下,該菌 合成金霉素能力較強(qiáng) ;溫度提高,合成四環(huán)素的比例提高;在溫度達(dá)到35℃ 時(shí),則只產(chǎn)生四環(huán)素 ,金霉素的合成停止。 65 溶氧的影響及控制 溶解氧影響 由于氧在水中的溶解度很小,在培養(yǎng)基中的溶解度更小,而 微生物細(xì)胞只能利用溶解氧 ,很少能直接從空氣泡中獲得氧,所以需要不斷通風(fēng)和攪拌,才能滿足發(fā)酵需氧的要求。 引起 溶解氧異常升高的原因 : a、 菌體代謝出現(xiàn)異常 ,耗氧能力下降,使溶解氧上升; b、 污染烈性噬菌體 ,產(chǎn)生菌未裂解前,呼吸受到抑制,溶解氧可能迅速上升,到菌體破裂后,完全失去呼吸能力,溶解氧直線上升。 66 發(fā)酵工藝中引起 溶解氧異常下降的原因 有: 污染好氣性雜菌 ,大量的溶解氧被消耗掉,可能使溶解氧短時(shí)間內(nèi)降到零附近,如果雜菌本身
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