2022年制药工艺学期末复习资料

1、制药微生物发酵过程分为菌体生长期、产物合成期和菌体自溶期三个阶段。 菌体生长期 (发酵前期)：是指从接种至菌体到达一定临界浓度的时间，包括延滞期、对数生长期和减速期。代谢特征：菌体的主要代谢是进展碳源、氮源等分解代谢，培养基质不断消耗，浓度减少；生长特征：菌体不断地生长和繁殖，浓度增加。溶氧变化：不断下降，在菌体临界值时，溶解氧浓度最低；pH变化：开场适当上升，然后下降-首先用氨基酸作为碳源释放出氨，而后氨被利用；开场适当下降，然后上升首先利用糖作为碳源，释放出丙酮酸等有机酸，后又被利用所致。 产物合成期 (发酵中期or产物分泌期)：主要进展代谢产物或目标产物的生物合成。产物量逐渐增加，生产速

2、率加快，直至达最大顶峰，随后合成能力衰退。呼吸强度无明显变化，菌体在增重，但不增加数目。对外界变化敏感，容易影响代谢过程，从而影响整个发酵进程。发酵条件如pH、温度、溶解氧等参数也要严格控制。 菌体自溶期 (发酵后期)：菌体衰老，细胞开场自溶，氨基氮含量增加，pH上升，产物合成能力衰退，生产速率减慢。发酵必须完毕，否那么产物被破坏，同时菌体自溶给过滤和提取等带来困难。发酵培养的操作方式：按操作方式和工艺流程可把发酵培养分为 分批式操作、流加式操作、半连续式操作、连续操作等几种。1. 分批式操作 又称间歇式操作或不连续操作，是指把菌体和培养液一次性装入发酵罐，在最正确条件下进展发酵培养。经过一段

3、时间，完成菌体的生长和产物的合成与积累后，将全部培养物取出，完毕发酵培养。然后清洗发酵罐，装料、灭菌后再进展下一轮分批操作。2. 流加式操作 又称补料-分批式操作，是指在分批式操作的根底上，连续不断地补充新培养基，但不取出培养液。3. 半连续式操作 又称反复分批式操作或换培养液，是指菌体和培养液一起装入发酵罐，在菌体生长过程中，每隔一定时间，取出局部发酵培养物带放，同时在一定时间内补充同等数量的心培养基；如此反复进展，放料45次，直至发酵完毕，取出全部发酵液。4. 连续式操作 是指菌体与培养液一起装入发酵罐，在菌体培养过程中，不断补充新培养基，同时取出包括培养液和菌体在内的发酵液，发酵体积和菌

4、体浓度的等不变，使菌体处于恒定状态，促进了菌体的生长和产物的累积。制药微生物的生长动力学：在批式发酵操作过程中，菌体的生物量与时间的关系是S形曲线。根据生物量的变化，可以把这个过程分为 ：1、延滞期适应期：是指接种后，菌体的生物量没有明显增加的一段时间。延滞期是菌体适应环境的过程。延滞期时间长短不一，与遗传和环境因素有关，由菌体与环境相互作用的程度决定。延滞期越短越好。= dXXdt=02、对数生长期：是菌体快速繁殖、生物量的增加呈现对数速度增长的过程。特点是生长速率到达最大值，并保持不变。细胞的化学组成与生理学性质稳定。菌体生长不受限制，细胞分裂繁殖和代谢极其旺盛。可以认为细胞组分恒定，菌体

5、细胞的生长速率与生物量是一级动力学关系：dXdtmaxX3、减速期：是指菌体生长速率下降的一段时间。由培养基中基质浓度下降、有害物质积累等不利因素引起。在减速期内，生长速率与菌体浓度任然仍符合一级动力学关系，但受基质浓度限制。一般生物的减速期较短。dXdtmaxX4、静止期稳定期：是指菌体净生长速度为零的一段时间。由于营养耗竭、代谢产物或毒害物质的积累，菌体浓度不增加，细胞的分裂与死亡同步进展，生长速率与死亡速率相等，到达平衡。符合方程dXdt(-kd)X05、衰亡期：是指菌体死亡速率大于生产速率的一段时间。表现为细胞自溶、死亡加速，细胞浓度迅速下降。菌体死亡速率也符合一级动力学：dXdt-k

6、dX反响物浓度与配料比确实定：1.凡属可逆反响，可采取增加反响物之一的浓度即增加其配料比，或从反响系统中不断除去生成物之的方法，以提高反响速率和增加产物的收率。2.当反响生成物的生成量取决于反响液中某一反响物的浓度时，那么应增加其配料比。最适合的配料比应在收率较高，同时又是单耗较低的某一范围内。3.倘假设反响中有一反响物不稳定，那么可增加其用量，以保证有足够量的反响物参与主反响。4.当参与主、副反响物不尽一样时，应利用这一差异，增加某一反响物的用量，以增加主反响的竞争能力。5.为防止连续反响和副反响的发生，有些反响的配料比小于理论配比，使反响进展到一定程度的根本程度后，停顿反响。菌种保存方法有

7、哪些及分析比拟：(1)低温斜面保藏：低温降低新陈代谢。4，RH70以下。短期保藏，16个月；易变异(2)石蜡封存：隔绝氧气，减少蒸发。4，约1年。(3)砂土管保藏：枯燥抑制生长。孢子吸附在砂土上，真空抽气枯燥。置于冰箱，保存数年。(4)冷冻枯燥保藏：保护剂降低菌体细胞冰点，减少冰晶对细胞伤害。低温避光，中期保藏，510年。(5)液氮保藏：培养物与冷冻保护剂混合，密封。液氮196罐或80冰箱。低温、缺氧、避光和营养缺乏环境。长期保藏。工艺路线的评价标准：理想的药物合成工艺路线应该是：1.化学合成途径简洁，即原辅材料转化为药物的路线要简短；2.所需的原辅材料品种少且易得，并有足够数量的供给；3.中

8、间体容易提纯，质量符合要求，最好是多不反响连续操作；4.反响在易于控制的条件下进展，如平安、无毒；5.设备条件要求不苛刻；6.“三废少且易于治理；7.操作简单，经别离、纯化易到达药用标准；8.收率最正确、本钱最低、经济效益最好。化学制药工艺路线的设计：类型反响法、分子对称法、追溯求源法、模拟类推法。类型反响法是指利用常见的典型的有机化学反响和合成方法进展合成工艺路线设计的方法。青霉素作用机理：青霉素主要作用于细胞壁的肽多糖合成第三阶段。线性肽多糖在转肽酶的催化下进展交联，肽多糖链之间每两条肽链结合时均释放出一个D-丙氨酸。青霉素与肽多糖的D-丙胺酰-D-丙氨酸二肽相似，竞争性与转肽酶结合，使转

9、肽酶不能催化对肽链之间的交联而从起到抑菌作用。因此，青霉素对生长中的细胞有效、对静止细胞无效。氨基酸的定义和构造通式：氨基酸是在羧酸中-碳上的一个原子被氨基取代而成的一类化合物，属于氨基取代羧酸，其构造通式为：氨基酸的分类：根据R基团的化学构造分：16种脂肪族氨基酸(R为脂肪族取代基)；2种芳香族氨基酸(R为芳香基取代)；3种杂环氨基酸(R为含氮的咪唑环和吲哚环)；2种亚氨基酸。根据R基团的极性分：极性氨基酸；非极性氨基酸。根据酸碱性分：2种酸性氨基酸；3种碱性氨基酸；15种中性氨基酸。根据人体生理生化过程能否自合成分：必需氨基酸和非必需氨基酸，必需氨基酸由饮食和药物形式供给。氨基酸的物化性质

10、：无色晶体，熔点很高，200300。一般溶于水、烯酸稀碱，不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂，常用乙酸沉淀氨基酸。氨基酸是弱两性电解质，同一分子带有正负两种电荷的偶极离子或兼性离子，这是氨基酸在水和结晶状态的主要形式。谷氨酸的别离纯化工艺过程：主要根据其两性电解质性质、溶解度和吸附剂的作用以及谷氨酸的成盐作用等。目前常用方法有等电点法、离子交换法、锌盐法、纳滤膜等。其中以等电点沉淀法最为常用。临界菌体浓度是氧传递速率随菌体浓度变化曲线和摄氧速率随菌体浓度变化曲线穿插点处的菌体浓度。临界氧浓度是不影响呼吸或产物合成的最低溶解氧浓度，一般在0.020.005mmolL之间，发酵液的溶解氧浓度大于此浓度。抗

11、生素：早期的定义是由一种微生物产生的，能抑制或干扰其他微生物生长，甚至杀死其他微生物的一种化学物质。现在定义 由微生物、植物和动物产生的或化学合成获得的，能在卑微浓度下选择性抑制或杀灭其他生物的有机物质。化学全合成工艺：是由简单的化工原料经过一系列的化学合成和物理处理，生产药物的过程。半合成工艺：是由的具有一定根本构造的天然产物经过化学构造改造和物理处理，生产药物的过程。发酵制药的根本过程？1生产菌种选育与保存阶段 采用各种选育技术，获得高产，性能稳定，容易培养的优良菌种，并进展有效的妥善保藏，为生产提供源泉。2发酵阶段 发酵阶段包括生产菌活化、种子制备、发酵培养，是生物加工工程过程。保藏的菌

12、种需要活化、扩大繁殖，制备各级种子。3别离纯化阶段 包括发酵液预处理与过滤、别离提纯、精制、成品检验、包装、出厂检验，是生物别离工程过程。青霉素作用机理：1干扰细菌细胞壁中的肽多糖合成 ；2青霉素构造类似于肽多糖的D-丙氨酰-D-丙氨酸二肽 ；3竞争性与转肽酶结合，使转肽酶不能催化多肽链之间的交联，无法合成细胞壁。青霉素的别离纯化的工艺过程有：青霉素的提取采用溶剂萃取法，其原理是青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而青霉素盐易溶于水。青霉素不稳定，遇酸、碱、热分解失活；水溶液中不稳定，非极性溶剂中稳定；易溶于有机溶剂，水中溶解度很小；青霉素盐很稳定；降解产物具有致敏性。青霉素的发酵培养基主要添加：碳源

13、乳糖、蔗糖、葡萄糖、淀粉和天然油脂、氮源玉米浆、花生饼粉棉籽饼粉、硫酸铵、氨水、尿素、无机盐硫、磷、镁、钾等、添加前体苯乙酰胺、苯乙胺、苯乙酰甘氨酸赖氨酸的提取方法：离子交换树脂吸附工艺。铵型强酸性阳离子交换树脂。赖氨酸是碱性氨基酸，等电点为9.74，在酸性溶液中以阳离子形式存在，能被阳离子树脂吸附，然后氨水洗脱，树脂不必再生。维生素的种类：根据溶解性，将其分为水溶性和脂溶性两大类。水溶性维生素包括B族维生素和维生素C，其衍生物多为辅酶和辅基。脂溶性维生素包括A、D、E、K等在食物中与脂肪共存。维生素C生产工艺路线分为：1.莱氏法化学合成工艺：D-葡萄糖为原料催化氢化 D-山梨醇生物氧化 L-

14、山梨糖酸性液中丙酮化 保护，-二仲醇KMnO4、碱性溶液 双丙酮-L-古龙酸除去丙酮、内酯化、烯醇化 L-抗坏血酸 2.两步发酵工艺：D-葡萄糖H2，氢化D-山梨醇O2，Acetobacter L-山梨糖Pseudomonas 二丙酮-L-古龙酸内酯化、烯醇化Vc基元反响：反响物分子在碰撞中一步转化为生成物分子的反响。非基元反响：反响物分子要经过假设干步，即假设干个基元反响才能转化为生成物的反响。简单反响：由一个基元反响组成的化学反响单分子反响、双分子反响、零级反响。复杂反响：两个或两个以上基元反响构成的化学反响可逆反响、平行反响、连续反响。生化需氧量BOD：是一定条件下微生物分解水中有机物时

15、所需的氧量。化学需氧量COD：是指在一定条件下用强氧化剂使污染物氧化所消耗的氧量，单位mg/L.5日生化需氧量BOD5：表示20下，培养5d，1L水中溶解氧的减少量，单位为mg氧/L。COD与BOD之差表示未能被微生物降解的的污染物含量。温度对反响温度的影响：一般反响；爆炸反响；催化加氢或酶反响；反常反响溶剂的分类：按溶剂发挥氢键给体作用的能力：质子溶剂和非质子溶剂。影响催化剂活性的因素：温度、助催化剂或促进剂、载体担体、催化毒物。书写手性异构体：透视式、费歇尔投影式。中试放大的方法：逐级经历放大、相似模拟放大、数学模拟放大。含尘废弃处理技术：1. 机械除尘：是利用机械力(重力、惯性力、离心力

16、)将固体悬浮物从气流中别离出来。常用的机械除尘设备有重力沉降室、惯性除尘器、旋风别离器等。2. 洗涤除尘 又称湿式除尘，它是用水(或其它液体)洗涤含尘气体，利用形成的液膜、液滴或气泡捕获气体的尘粒，尘粒随液体排出，气体得到净化。 填料式洗涤除尘器3. 过滤除尘 使含尘气体通过多孔材料，将气体中的尘粒截留下来，使气体得以净化。袋式除尘器的根本构造是在除尘器的集尘室内悬挂假设干个圆形或椭圆形的滤袋，当含尘气体穿过时，尘粒被袋壁截留，在袋的内壁或外壁聚集而被补集。“直线方式和“会聚方式两种主要的装配方式。反响条件与收率的关系有两种类型：“平顶型反响和“尖顶型反响。搅拌釜的设计：要点：确定反响釜的体积

17、、确定传热面积外消旋体的拆分：播种结晶法：又称诱导结晶拆分法，它仅适用于外消旋混合物的拆分。形成非对称异构结晶拆分法：本法对外消旋混合物、外消旋化合物及外消旋固体溶液均可使用；生物法或酶法拆分：是利用酶对光学异构体具有选择性的酶解作用，使外消旋体中一个光学异构体进展反响，之后进展别离，进而到达拆分；色谱别离法：用手性化合物作为色谱的固定相，有可能将外消旋体拆分为单一的旋光体。抗生素工艺化生产途径：抗生素的工艺化生产有3条途径。1.微生物发酵生产工艺，即生物合成途径，目前大多数抗生素品种采用发酵生产工艺，其特点是本钱较低，周期较长。2.化学全合成生产工艺，构造相对简单的抗生素可采用此途径如氯霉素

18、和磷霉素。3.半合成生产工艺，利用化学方法修饰改进生物合成的抗生素，扩大抗菌谱提高疗效和降低毒副作用等，获得新抗生素，如半合成青霉素、半合成头孢菌素等。按反响器内物料流动状况的不同，反响器可分为理想反响器和非理想反响器。对于连续反响器，有两种理想的流动模型：全混流反响器CSTR、平推流、活塞流或柱塞流反响器PFR。物料衡算过程：1. 生成目标产物？X的反响方程式为 相对分子质量2. 生成副产物？a的反响方程式为 相对分子质量3. 生成副产物？b的反响方程式为 相对分子质量4. 原料甲苯中甲苯量w；原料甲苯中的水量y；浓硫酸中硫酸量z；浓硫酸中水量h； 进料总量：原料甲苯+浓硫酸；其中含甲苯？，硫酸？，水？。反响消耗的甲苯量i，未反响的甲苯量l5. .反响生成的X量为 kg6. 反响生成的a量为 kg7. 反响生成的b量为 kg8. 反响生成的水量为 c9. 经脱水器排出的水量为 d10. 磺化液中剩余的水量为 e1