李寧+張鳳+齊志強

摘 要：近年來發(fā)酵工程技術應用廣泛，發(fā)酵中如何優(yōu)化工藝參數(shù)，進一步降低生產(chǎn)成本成了制約企業(yè)發(fā)展的關鍵因素。本文作者結(jié)合發(fā)酵方面的理論知識和生產(chǎn)經(jīng)驗，對抗生素發(fā)酵生產(chǎn)中培養(yǎng)基、pH、溶氧、補料控制及滅菌等重點工藝做了簡要論述。

關鍵詞：發(fā)酵；pH；溶氧；工藝；滅菌

中圖分類號：TQ465.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0187-01

目前制藥企業(yè)發(fā)酵技術的提高主要是菌種的不斷改良及工藝優(yōu)化，因菌種改良需配備較強的技術人員及設備設施，成本投資巨大，所以工藝優(yōu)化就成為制藥人員提高發(fā)酵指標的最有效的技術手段。

1 優(yōu)化培養(yǎng)基配方

（1）優(yōu)化碳氮比例，尤其重視有機氮源。培養(yǎng)基中合適的碳氮比例對菌體的生長繁殖及產(chǎn)物合成影響極為明顯。碳源過多，容易導致pH過低，不足則會引起菌體衰老甚至自溶。氮源過多，微生物生長旺盛，影響產(chǎn)物的積累，過少則菌絲量過少。目前抗生素發(fā)酵中，許多微量元素必須靠有機氮源補充，但因其大部分為農(nóng)副產(chǎn)品，受產(chǎn)地、工藝、運輸及貯存等條件的不一樣質(zhì)量各異。企業(yè)應該不斷試驗、一旦確定廠家建議不要輕易更改，每次收料前做好質(zhì)量復核，每批留樣跟蹤生產(chǎn)使用情況，做好及時反饋[1]。（2）重點關注培養(yǎng)基pH控制，因不同菌體工藝pH不同，單純的配料很難達到，常常采用加酸堿的方法來調(diào)節(jié)，目前很多企業(yè)采用生理酸性物質(zhì)如硫酸銨和生理堿性物質(zhì)氨水來控制，調(diào)節(jié)pH同時補充氮源，用緩沖劑如碳酸鈣作為緩沖液穩(wěn)定pH。在青霉素發(fā)酵中，常用葡萄糖和氨水來均衡，葡萄糖為自控系統(tǒng)流加，氨水采用少量間歇或少量自動流加，避免一次加入過量造成局部偏堿，造成對菌體的傷害。

2 合適的溫度

（1）提高自身菌體耐受溫度，目前制藥企業(yè)對自己生產(chǎn)的抗生素菌種所需最合適溫度研究比較透徹，菌種的更新?lián)Q代提高其耐受溫度，可以減少炎熱天氣降溫的設備能耗，同時又可以降低污染雜菌幾率，對生產(chǎn)水平提高及成本降低均有益處。這是不同制藥企業(yè)必須認真研究的方向。（2）探索不同時期不同溫度控制，滅菌時對培養(yǎng)基破壞嚴重，需要尋找既能保證無菌又盡可能小的降低培養(yǎng)基破壞程度的平衡溫度及壓力。一般來講發(fā)酵培養(yǎng)過程中菌體生長溫度略高可以加快菌絲繁殖，但是溫度過高（俗稱發(fā)燒）易導致菌絲自溶嚴重影響代謝產(chǎn)物的產(chǎn)出，尤其是后期發(fā)酵。

3 優(yōu)化pH指標

合適的pH可以加快各種酶的反應，適宜菌體生長及代謝產(chǎn)物的產(chǎn)出，為了達到最佳生產(chǎn)，抗生素生產(chǎn)必須根據(jù)菌種特性選擇不同的pH。（1）消毒前后pH的控制，在消毒時選擇合適的pH，，減少對pH敏感的原材料的破壞，消毒后通酸堿調(diào)節(jié)，如青霉素發(fā)酵生產(chǎn)中消前pH4.5-5.0左右，消后加氨水至5.5-6.0左右，大大減少了培養(yǎng)基營養(yǎng)物質(zhì)的破壞。（2）注意營養(yǎng)物質(zhì)利用對pH的影響，通過在不同發(fā)酵周期調(diào)整不同的pH，可以減少雜質(zhì)的產(chǎn)生。培養(yǎng)過程中pH變化是菌體對碳源、氮源物質(zhì)的利用造成的，產(chǎn)生的有機酸，如丙酮酸、乳酸、乙酸等積累使pH下降。補料過程中pH通過添加葡萄糖、玉米槳等物料進行調(diào)節(jié)比單純的通酸堿對提高發(fā)酵水平有利。（3）重視后期到放罐pH控制，因其對后面的過濾影響較大[2]。

4 溶氧工藝的優(yōu)化

（1）根據(jù)發(fā)酵周期調(diào)節(jié)變頻、通氣量、罐壓等調(diào)節(jié)溶氧。如果發(fā)酵罐罐體較深，攪拌功率大，通氣孔多，溶氧就高。但是過大的攪拌速度，容易造成菌絲自溶化稀，導致逃液甚至污染雜菌，企業(yè)選定設備時需綜合考慮。（2）通過補料可以緩解溶氧，通過合適的補料時間和補料量控制可達到調(diào)節(jié)溶氧的效果。比如青霉素生產(chǎn)中，減少滴加豆油和放慢補糖速率可有效提高溶氧。（3）通過提高空壓提高溶氧，因為空壓提高需要消耗較多的能源，實際運行不經(jīng)濟，制藥企業(yè)一般都是根據(jù)公司品種合理安排高低壓空氣供應。

5 優(yōu)化補料控制

（1）通過儀表參數(shù)來控制補料的流速，在青霉素的發(fā)酵中，通過控制溶氧的穩(wěn)定及液面情況來調(diào)節(jié)液糖加量；（2）通過檢測指標調(diào)整補料量，比如頭孢菌素發(fā)酵重點是補油后的過程控制管理，要根據(jù)殘油及其它的指標調(diào)整補油量，制定補油上限。

6 重視滅菌工藝

（1）溫度及時間是滅菌的關鍵應重視。一般來講溫度越高，滅菌時間越長滅菌效果越好，但是對培養(yǎng)基的破壞也越高。根據(jù)菌種不同，尋找無菌和營養(yǎng)之間的最佳平衡點是制藥企業(yè)需要長期攻關的工作。（2）分析導致染菌的原因，大致為設備、管道、滅菌不徹底、閥門泄漏、空氣凈化不好、后補物料或接種帶菌等。其中空氣凈化失效帶菌在眾多染菌實例中所占比例最大，所以一定保持空氣干燥潔凈。在夏季，許多制藥企業(yè)規(guī)定加大頻次除濕或更換空氣過濾器來保證無菌。

7 結(jié)語

目前發(fā)酵生產(chǎn)工藝參數(shù)眾多，各參數(shù)之間相輔相成，實際生產(chǎn)中，一定要綜合考慮，不斷積累生產(chǎn)經(jīng)驗，通過現(xiàn)象剖析本質(zhì)原因，從而不斷優(yōu)化各種工藝參數(shù)，提高發(fā)酵生產(chǎn)水平。

參考文獻

[1]賀小賢，主編.生物工藝原理[M].化學工業(yè)出版社，2003.

[2]范文斌，池永紅，主編.發(fā)酵工藝技術[M].重慶大學出版社，2014.