抗生素等生物制品中的纯化技术

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现代生物技术在抗生素生产中的应用

作者：陈琪然

来源：《新教育时代·学生版》2017年第28期

摘 要：目前在我国诸多行业领域内，抗生素均具有广泛的应用价值，其中涉及到农用行业、医用行业、试验试剂以及食品储藏等许多领域。然而对于现代生物科学技术来说，将其与抗生素生产过程合理的结合起来，能够有效得提升抗生素的产量，并且可以使抗生素的生产工艺、组分能够有效得改善，从而可以使生产的抗生素更具有应用价值。下文分析了各现代生物技术在抗生素生产中的应用，以希望能够为现代生物技术应用价值以及在提高抗生素生产质量的方面提供有效建议。

关键词：生物技术 抗生素生产 应用价值

在抗生素的生产过程中，应注重获取新型的抗生素，同时也应当注重获取优良的抗生素产生菌。而应用现代生物科学技术，则可以使抗生素的产量能够得到有效得提升，同时可以使抗生素的组分能够得到有效得改善，并且可以提升抗生素的生产工艺水平。从目前现状来看，例如酶工程、细胞工程、发酵工程和基因工程等现代生物科学技术，都在抗生素生产过程中具有显著的应用价值。[1]

一、发酵工程在抗生素生产中的应用

自二十世纪四十年代开始，在青霉素被发现以后，发酵工业在抗生素生产过程中便被逐步应用起来。目前为止，抗生素大约有两百多个品种，被广泛应用于医学、农业等多个行业。其中，利用发酵这一方法生产的便多达数百种。目前来说，现代生物科学技术中的发酵工程在抗生素生产过程中具有显著的实用价值。一方面来说，在抗生素的发酵生产过程中，必须有生产菌参与其中。抗生素生产菌，其中主要包括有霉菌和放线菌两种。在我国境内，各个抗生素生产商将菌中筛选以及改造认为是提升抗生素产品的有效方法。在发酵工程菌种选育以及其改造的过程中，通常会采用联合基因工程方法来实施，进而使育种主要经过三个阶段：第一阶段是野生菌向变异菌育种；第二阶段是自然选育向代谢控制育种；第三阶段是诱发基因突发向基因重组定向育种。除此之外，为了有效提高抗生素的产量，会利用到现代生物科学技术中的发酵工程，从而可以采取优化发酵过程控制策略，其中包括补料控制、加糖控制、pH控制以及温度控制等多种方法。总的来说，现代生物科学技术中发酵工程在抗生素生产中具有显著的应用价值，在抗生素的优化生产等方面奠定了坚实的基础。[2]

一般生物制品的制备过程

一、引言

生物制品是指利用生物技术手段制备的各种产品，包括生物药品、生物饲料、生物肥料等。生物制品的制备过程一般包括以下几个步骤：筛选目标生物、培养生物、提取目标产物、纯化目标产物和制剂生产等。

二、筛选目标生物

根据生物制品的要求和目标产物的特性，选择合适的生物作为生产工具，这个生物被称为目标生物。目标生物的选择通常基于其生长速度、产量、适应性以及对环境的适应能力等因素。常见的目标生物有细菌、真菌、酵母、昆虫细胞等。

三、培养生物

在选定的培养基中，将目标生物培养起来。培养基是一种包含了生物所需的营养物质的液体或固体培养介质。培养基中的营养物质可以为生物提供生长所需的能量和原料。同时，培养条件如温度、湿度、氧气供应等也需要进行控制，以促进生物的生长和产物的积累。

四、提取目标产物

当目标生物达到一定的生长程度后，可以采取适当的方法提取目标产物。提取方法的选择通常基于目标产物的特性，可以是机械破碎、离心分离、滤液等。提取的目标产物可以是蛋白质、酶、抗生素等。提取产物的过程需要注意保持提取条件的稳定性和提取效率的高效性。

五、纯化目标产物

提取得到的目标产物往往还伴随着其他杂质，需要进行纯化操作。纯化的目的是去除杂质，使目标产物纯度更高。常用的纯化方法包括离子交换层析、凝胶过滤、亲和层析等。通过这些方法，可以将目标产物与杂质分离，并得到纯度较高的目标产物。

六、制剂生产

在获得纯化的目标产物后，需要对其进行制剂生产。制剂是指将目标产物与其他辅料混合，并制成适合使用的形式。常见的制剂形式有液体制剂、固体制剂、冻干制剂等。制剂生产过程中需要注意配比的准确性、生产条件的控制以及生产工艺的规范性。

七、质量控制

在生物制品制备过程中，质量控制是非常重要的环节。质量控制的目的是确保生产的生物制品符合一定的质量标准和规范要求。常见的质量控制方法包括物理性质检测、化学成分分析、生物活性测定等。质量控制的结果将直接影响到生物制品的安全性和有效性。

生物制药的生产工艺与技术流程

生物制药是利用生物技术进行制药的一种方法，其制药过程复杂且体系庞大。其生产流程主要包括发酵、纯化和制剂等环节，下面将对这些环节进行详细的介绍。

一、发酵

发酵是生物制药生产过程中的第一道工序。一般情况下，微生物发酵可以分为两种类型：液态发酵和固态发酵。液态发酵是指将微生物放入液态培养基中，使其在培养基中进行代谢。而固态发酵则是将微生物放入固态培养基中进行培养，其液态发酵的流程与之类似。

在发酵过程中，微生物需要对培养基中的营养物质进行吸收，从而将吸收得到的营养物转化为代谢产物。同时，微生物在进行代谢过程中也需要不断地排出垃圾物质。因此，在发酵过程中，必须要对培养基进行恒温、通氧和搅拌等控制。

发酵时间一般在数小时到一周不等，取决于培养物的生长速度和生长阶段。

二、纯化

纯化是指将发酵得到的药品或生物制品进行提纯、分离和净化的工序。一般情况下，纯化可以分为固相法纯化和液相法纯化两种方式。

固相法纯化是指通过对生产的药品进行经过一定修饰的固相材料上的吸附提纯来达到纯化的过程。与之类似，液相法纯化则是利用溶液化学性质差异，将药品与其它物质进行分离的方法。这种方法不仅可以对药品进行纯化，也可以对液态发酵的培养基中的有价值成分进行提取，从而达到废弃物的降解和资源的利用等目的。

当然，纯化的方法不止于此。在不同的生产需求条件下，还可以使用逆流色谱、高效液压等更加高效的方法进行纯化。

三、制剂

制剂是将经过发酵和纯化的活性成分转化为最终产品的工序。根据制剂的方法不同，制剂的过程一般可以分为显微制剂、均相制剂和固相制剂等几种类型。

显微制剂主要指生产过程中需要直接操作微生物的药品。对此，生产企业需要掌握一定的生物安全性技术，并保证其生产过程中产生的污染物质不会对人体及环境造成损害。

均相制剂是指将活性成分与辅料进行混合，并将混合物均匀涂抹在药品表面进行制剂的方式。这种方法适用于高效剂量制剂或胶囊制剂等特殊需求下的制剂。

三足式离心机：/ 生物产品分离纯化的一般工艺流程 1.生物材料的来源及选择 生物产品的种类繁多，如氨基酸及其衍生物、蛋白质、酶、核酸、多糖、脂类等。各种生物物质主要来源于它们广泛存在的生物资源中，包括天然的生物体及其器官、组织以及利用现代生物技术改造的生物体等，归纳起来主要有以下几种: ①植物器官及组织 植物器官及组织中含有很多活性成分，我国药用植物种类繁多，从天然植物材料中寻找和提取有效生物药物已逐渐引起爪视，品种逐年增加。此外，转基因植物可产生大览的以传统方式难以获得的生物物质。 ②动物器官及组织 以动物器官和组织为原料可制备多种生物制品，从海洋生物的器官和组织中获取生物活性物质是目前研究的热点和重要的发展趋势。 ③血液、分泌物及其他代谢物 人和动物的血液、尿液、乳汁，以及胆汁、蛇毒等其他分泌物与代谢产物也是生物物质的正要来源。 ④微生物及其代谢产物 微生物种类繁多，其代谢产物有1300多种，应用前景广泛。以微生物为资源，除了可生产初级代谢产物如奴荃酸、维生索外，还可生产许多次级代谢产物如抗生素等。 ⑤动植物细胞培养产物 细胞培养技术的发展使得从动物细胞、植物细胞中获得有较高应用价值的生物物质成为可能，且发展迅速，前景广阔。 选择生物材料主要根据实验的目的而定。从工业生产角度来考虑，首先是材料来源丰富、含量高、成本低。有时材料来源丰富但含最不高，或者材料来源、含量都很理想，但材料中杂质太多，分离纯化手续十分烦琐，以致影响质量和收率，反不如含量低些但易于操作获得纯品者。因此，必须根据共体情况，抓住主要矛后而决定取舍.如果为了科学实验和某种特殊需要，例如从某种材料或某一生物品种中寻找某种未知物质，选材时则无需全面考虑上述问题，只要能达到实验目的即可。 2.分离纯化的一般工艺流程 由于工业生物技术产品众多，原料广泛，性质多样，用途各异，且对产品质量与纯度的要求也可以是多方面的，因而其分离纯化技术、生产工艺及相关装备也是多种多样的。大多数生物产品的分离纯化过程按生产过程的顺序大致可分为四个类似步骤，即预处理与固液分离、提取(初步纯化)、精制(高度纯化)和成品制作，具体流程见图1-3。