1、生物制药工艺技术生物制药工艺技术课程教学方案教师：巩健授课生物技术及应用、生物制药技授课时间第周专业上课地点术学习内容教学目标教学重点难点目标群体教学环境教学方法时间安排项目 2 工业发酵培养基培养基的制备课时能陈述工业发酵培养基的主要类型及其特征。知识目标能说出工业发酵培养基配方设计的一般思路。能根据培养基的配方，计算、配制工业发酵培养基。技能目标能按照操作要求配制适合不同发酵阶段需要的培养基。素质目标认真、细致规范操作、有安全意识、节约意识、环保意识。重点：1、培养基的制备。2、影响培养基质量的因素及控制措施难点：发酵培养基的设计和配制影响培养基质量的因素及控制学生在前面学习了应用微生物基
2、础 ，生物化学的具备了微生物生理特点及代谢的基础知识。教室、实训室1、理论讲授2、实训课：讲授、演示与学生操作，教学做一体化教学过程设计 课型理论课：多媒体辅助讲授组织教学 课前 5 分钟演讲或安全教育。考勤，核实未到同学的原因。教授新课 任务 2培养基的制备- 1 -生物制药工艺技术一、培养基的类型1. 依营养物质的来源分类天然培养基；特点：营养丰富、适合于微生物生长，一般不需要另外加微量元素和维生素；来源广泛、价格低廉。缺点：组分复杂，不容易重复。合成培养基：也称组合培养基（多用于定量研究） ；特点：化学成分明确、稳定， 价格较高，不适合于大规模工业生产。半合成培养基：（用的最多，在部分天
3、然有机碳源、氮源、生长因子的基础上，适当加入一些化学药品）；2. 依培养基的物理状态来分：1）固体培养基A、凝固培养基：即遇热可融化，冷却后则凝固的固体培养基B、天然固体培养基：由天然固体状基质直接制成的培养基，如麸皮，米糠，木屑等2）半固体培养基加入 0.5%左右的琼脂作为凝固剂，形成的培养基称之半固体培养基。主要用于菌种鉴定，观察细菌运动特征及噬菌体的效价测定等3）液体培养基；培养基中 8090%是水。发酵工业大规模使用的培养基，它有利于氧和物质传递。3. 依培养基的用途来分1 ）孢子培养基2 ）种子培养基3) 发酵培养基4 ）补料培养基5 ）加富培养基6 ）选择培养基7 ）鉴别培养基-
4、2 -生物制药工艺技术8 ）增殖和保存培养基9 ）富集培养基10 ）测定培养基1）孢子培养基是提供菌种繁殖孢子的一种常用固态培养基，要求是使菌体迅速生长产生较多优质孢子，不易引起菌种变异。配制要求：营养不要太丰富特别是有机氮，否则不易产生孢子；无机盐浓度适量，否则影响孢子量和孢子颜色；PH 和湿度适宜；如：大米和小米常用做霉菌孢子培养基，含氮量少，疏松、表面积大，水分控制在21-26%。2）种子培养基供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌体站的粗壮，成为活力强的“种子 ”。配制要求：营养成分全面、丰富，氮、维生素含量高些、稀薄，还要维持稳定的 PH。3) 发酵培养基供菌种生长、繁殖和合成产物
5、之用。使菌种迅速生长，迅速合成所需要的产物。配制要求：菌体生长必须的元素、化合物，特定元素、前体、促进剂等。二、发酵培养基的设计和配制培养及的组成直接影响到微生物的生长、繁殖、代谢以及代谢产物的合成。（一）配制培养基的原则1、根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基2、注意各营养物质的浓度和配比3、调节适宜的物理化学条件（黏度、C/N 等）4、根据培养微生物的目的配制- 3 -生物制药工艺技术5、尽量使用廉价易得的原料（二）设计培养基的一般思路：（1）根据前人的经验、菌种特性、发酵工艺要求，后提取工艺要求和经济可行的培养基成分来源，初步确定可能的培养基成分。（2）通过单因子实验摇瓶确定最适的培
6、养基成分。（3）采用正交设计、均匀设计等方法在摇瓶水平优化培养基配方。（4）中、小试发酵罐规模进一步优化配方。（5）生产规模优化培养基配方。（三）培养基配制注意的一些问题：营养物质的组成丰富， 浓度恰当。能满足孢子发芽和生长繁殖成大量的有生理功能的菌丝体需要，更重要的是能显示出产物合成的潜力。在一定条件下所采用的各种原材料彼此之间不能产生化学反应， 理化性质相对稳定。粘度适中，具有适当的渗透压。要考虑所选用的原材料的品种和浓度与代谢产物生物合成过程中的调节关系。生产过程中， 既不影响通气与搅拌的效果， 又尽可能不影响产物的分离精制和废物处理。大生产中选用的原材料尽量做到因地制宜，质优价廉，成本
7、低，质量稳定，非粮代用品。考虑碳源和氮源的相互配合，扬长避短。选用适当的碳氮比（ C/N 物质的量 )。（四）选择、设计培养基的方法1、查阅文献2、借助优选法或正交试验法精心设计培养基配方3、实验比较实验的规模一般由定性到定量，由小到大。发酵培养基的用途与要求、成分、配比经实验确定，配制时兼顾原料来源、成本- 4 -生物制药工艺技术及工艺管理；如：液体培养基的制备基本流程如下：原料称量、溶解酸碱度（ pH 值）的调整培养基的过滤和澄清培养基的分装塞棉塞和包扎培养基灭菌培养基的贮存三、影响培养基质量的因素1、原材料质量的影响有机氮源的原材料质量是引起生产水平波动的主要因素之一。主要是加工用的原材
8、料品种、产地、加工方法和贮存条件等造成的。碳源、油脂等原材料的产地、加工方法、贮存条件和时间等会直接影响培养基的质量。使用注意：严格控制全部原材料的质量，按照质量标准严格检测。如果更换原材料，必须进行小试、甚至中试，确定对生产没有影响时，才能用于实际生产。2、水质的影响深井水因地质结构、井的深度、采水季节而不同。地表水水质受污染程度、季节影响。自来水纯净水3、灭菌的影响工业发酵中，都采用高压蒸汽灭菌方法。产生的变化：营养成分的降解， 产生某些其他化学反应。- 5 -生物制药工艺技术影响 :菌体生长和代谢途径变化或产物的合成解决办法： 改进培养基灭菌工艺如，糖类在高温条件下容易被破坏，青霉素发酵
9、时，将发酵培养基中的糖和其他成分分别灭菌。4、其他因素的影响微生物生长和产物合成的最适pH。大多数细菌生长的最适pH6.37.5霉菌最适生长 pH36放线菌生长最适pH7 8选择合适 pH 值的准则是有利于菌的生长和产物的合成，以获得较高的产量注意：生长期和生产期的 pH 不一定相同。例如：利福霉素B 发酵的最佳 pH 方案是：生长期 pH 保持在 6.5 ，生产期pH 为 7.0 。PH 配制培养基时技术要求：可以改变营养物质的浓度配比，特别是以生理酸、碱性物质为主，以酸碱调节为辅。粘度 ：培养基的适度液化，是保证培养基灭菌质量，提高生产水平的有效途径之一。小结：根据发酵目的不同，借鉴经验配方，按照一定的实验设计和实验方法制备合适的培养基。学生自己看书：交流答疑：1、培养基的组成除了考虑菌体生长和产物的形成外，还需要考虑那些因素？2、设计培养应注意哪些问题?作业3、影响培养基质量的因素有哪些？如何控制？4、思考：用酵母菌发酵生产酒精时为什么用玉米粉而不用大豆粉?- 6 -生物制药工艺技术教学学生兴趣高，效果良好，课堂秩序较好。反馈- 7 -
