第三章 发酵工程制药
发 酵 工 程 第一节 概述 Fermentation Engineering
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微生物发酵技术

1857年法国化学家、微生物家巴斯德提出了著名的
发酵理论：“一切发酵过程都是微生物作用的结果。” 巴斯德认为，酿酒是发酵，是微生物在起作用；酒 变质也是发酵，是另一类微生物在作祟；随着科学技 术的发展，可以用加热处理等方法来杀死有害的微生 物，防止酒发生质变。 同时，也可以把发酵的微生物分离出来，通过人工培 养，根据不同的要求去诱发各种类型的发酵，获得所 需的发酵产品。
CIVBP 中国兽医药品监察所
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中国微生物菌种保藏管理委员会组织机构
中国微生物菌种保藏管理委员会办事处(CCCCM): 中国科学院微生物研究所内,北京(AS),100080 1. 普通微生物菌种保藏管理中心(CCGMC) 中国科学院微生物研究所,北京(AS),100080:真菌、细菌 中国科学院武汉病毒研究所,武汉(AS-IV),430071:病毒 2.农业微生物菌种保藏管理中心(ACCC) 中国农业科学院土壤肥料研究所,北京(ISF),100081 3.工业微生物菌种保藏管理中心(CICC) 轻工业部食品发酵工业科学研究所,北京(IFFI),100027 4.医学微生物菌种保藏管理中心(CMCC) 中国医学科学院皮肤病研究所,南京(ID),210042:真菌 中国药品生物制品检定所,北京(NICPBP),100050:细菌 中国医学科学院病毒研究所,北京(IV),100052:病毒 5.抗菌素菌种保藏管理中心(CACC) 中国医学科学院抗菌素研究所,北京(IA),100050 四川抗菌素工业研究所,成都(SIA),610051:新抗菌素菌种 华北制药厂抗菌素研究所,石家庄(IANP),050015:生产用抗菌素菌种 6.兽医微生物菌种保藏管理中心(CVCC) 农业部兽医药品监察所,北京(CIVBP),100081 7.林业微生物菌种保藏管理中心(CFCC)

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3、工业上的发酵
泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程 包括： 1.厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。 2.通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基 酸、酶制剂等。

产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。
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发酵工程定义


发酵工程是渗透有工程学的微生物学。 它是一门将微生物学、生物化学和化学工程学的基本 原理有机的结合起来，利用微生物的生长和代谢活动 来生产各种有用物质的工程技术。由于它以培养微生 物为主，所以又称微生物工程。 是将传统发酵技术与DNA重组、细胞融合、分子修饰 和改造等新技术结合并发展起来的现代发酵技术。
用特点及现有条件等进行综合考虑。 对于一些比较重要的微生物菌株，则要尽可能
多的采用各种不同的手段进行保藏，以免因某种方 法的失败而导致菌种的丧失。
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国际重要菌种保藏机构
缩写 名称 ATCC 美国标准菌种保藏所，美国马里兰州，罗克维尔市 CBS 真菌中心收藏所，荷兰，巴尔恩市 NCT 国立标准菌种保藏所，英国，伦敦 C
CFCC 林业微生物菌种保藏管理中心
中国林业科学院菌种保藏管 CICC 工业微生物菌种保藏管理中心 理中心 轻工业部食品发酵工业科学 CMCC 医学微生物菌种保藏管理中心 研究所 中国医学科学院皮肤病研究 NICPB 卫生部药品生物制品监察所 所 中国医学科学院病毒研究所 CVCC 兽医微生物菌种保藏管理中心 YM 云南省微生物研究所
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发酵工程的生产流程
发酵工业的生产过程： ④ 无菌空气的制备 ① 原料预处理 ⑤ 菌种的制备和扩大培 养 ② 培养基配置 ③ 发酵设备和培养基的灭菌 ⑥ 发酵（微生物培养） ⑦ 发酵产品的分离和纯 化
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菌种制备
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工艺特点与要求
A.菌种制备 品系纯正、生产能力高、遗传稳定 无污染、生命力强、保存期短 严格消毒灭菌 定期分离复壮 冷冻干燥管或液氮管保存菌种
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一、微生物菌种保藏
基本要求：
在一定时间内使菌种不死、不变、不乱
培养基传代培养 生活态 寄主传代培养 冷冻
液氮、低温冰箱 斜面、平板
基本方法：
休眠态
干燥
沙土管、冷冻真空干燥
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由于微生物的多样性，不同的微生物往往对不 同的保藏方法有不同的适应性，因此，在具体选择 保藏方法时必须对被保藏菌株的特性、保藏物的使
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中国菌种保藏单位
缩写 ACCC SH IA 名称 中国农业微生物菌种保藏管 理中心 缩写 ISF 名称 中国农业科学院土壤肥料研究 所
上海市农业科学院食用菌研 CACC 抗菌素菌种保藏管理中心 究所 中国医学科学院抗菌素研究 所 SIA AS 四川抗菌素工业研究所 中国科学院微生物研究所
CCGM 普通微生物菌种保藏管理中 C 心 AS-IV 中国科学院武汉病毒研究所 CAF IFFI ID IV
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发酵工程制药的研究范畴

1、抗生素 2、维生素 3、氨基酸 4、核苷或核苷酸 5、药用酶和辅酶 6、其它药理活性物质
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维生素


发酵生产的维生素，1982年世界产量为6万吨左 右，六种维生累的总销额为6.7亿美元。在1969— 1980年间，每年销售量递增10×，1981—1991 年间仍以7一8％的速率递增。 目前，全球范围内使用最为普遍的是VA、VC 和 VE，三都每年市场销售额近20亿美元，其中VE 超过10亿美元，其余为VB族，每个品种都有0.51.5亿美元的市值。在各种用途中，维生素作为动 物饲料的市场正以每年2-3％速度增长，在药用和 食品领域都以4-5％的速度增酵 2、生化和生理学意义的发酵 3、工业上的发酵
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1、传统发酵
最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽 汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。

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2、生化和生理学意义的发酵

指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量 的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为 电子受体的氧化还原产能反应。 如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出 CO2。
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菌种筛选
发酵罐试验
纯种培养
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摇瓶试验
微生物菌种保藏技术

在生产发酵中，具有高产有重要经济价值的某一期 待代谢产物主能力的微生物菌种的保存和长期保藏，对 于一成功的工业发酵过程极为重要。
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一、理想的菌种保藏方法应具备的条件
(1) 经长期保藏后菌种存活健在； (2) 保证高产突变株不改变表型和基因型，特别是不改变 初级代谢产物和次级代谢产物生产的高产能力。 (3) 菌种保藏的基本措施是低温、干燥、真空。