程伦

摘 要：随着发酵工程技术的不断应用，如何进一步提升发酵生产水平、降低企业生产成本成为制药企业十分重视的问题中，在菌种选育、基因工程构建和发酵工艺优化方面不断的做出探索和努力，其中优化发酵工艺成为成本最节约的一种提升发酵生产水平的方式。本文对制药企业生产中如何优化发酵工艺进行了分析。

关键词：发酵;溶氧;工艺;优化

1 pH指标的优化

①配料中的pH较为重要，分为配前、配后和消前、消后几各阶段的pH，可以根据配前和配后pH值的大小检测材料的质量，对配料情况做出初步的估计，根据pH值的非正常变化及时识别错误，及时改进;②新配方需要用pH检测方法对其中的材料是否会发生反应情况进行检测，经过材料两两混合后对pH值变化情况进行检测，也可以在配微量元素时进行检测;③在消毒时选择合适的pH，可以有效减少消毒过程中对培养基的破坏，因为培养基在消毒过程中pH值会不断发生变化，不同pH条件下会对培养基的破坏程度不同，消毒时候选择合适的pH能有效减少对pH敏感的原材料的破坏性，在消毒完成后在进行酸碱调节，能有效减少培养基营养物质的破坏;④发酵产抗过程中，要综合考虑营养物质利用对pH造成的影响，根据不同的发酵时间来调整pH值，在不同发酵周期对pH进行调整，不仅能有效减少杂质，还能有效缓解溶氧。另外，培养过程中pH发生变化是因为菌体对碳源、氮源等营养物质的利用造成的，产生的丙酮酸、乳酸、乙酸等有机酸逐渐累积促使pH下降。补料罐经过pH调节后能更好的通过流加物料，通过调整补料罐来提高发酵指标，发酵过程中调节pH可以使用多种方法，可以添加氨水和氢氧化钠，也可以在补料过程中添加葡萄糖、玉米桨等物料来调节pH，效果要比单纯的通酸碱好一些。

2 培养基配方的优化

2.1 优化碳氮比例

培养基中碳氮比例是否适合，能直接影响菌体的生长繁殖和产物的合成，碳源过多会造成pH过低，过低会造成菌体衰老严重时出现自溶;氮源过多会促进微生物快速生长降低产物积累，氮源过少会造成菌丝量较少。当前在抗生素发酵过程中有机氮源为微量元素提供了必要的营养补充，但有机氮源的质量会因为产地、工艺、运输及贮存等条件的不同而有所区别，使用的有机氮源经过确定厂家后尽量不轻易调换，每次使用前要做好质量复核，每一个批次使用都要留样跟踪生产使用情况。

2.2 优化控制培养基pH

不同的菌体所用的工艺pH不同，单纯配料很难满足环境需求，需要通过通酸碱调节控制，当前在生产工艺中普遍采用增添硫酸铵等酸性物质或氨水等碱性物质来控制和调节pH值，并是当当进行氮源补充，使用碳酸钙等缓冲剂来保持pH值的稳定。比如青霉素发酵使用葡萄糖和氨水来均衡pH，葡萄糖通过自控系统进行流加，氨水通过少量间歇自控流加，防止一次添加过量造成碱性过大而伤害菌体。

3 溶氧工艺的优化

①溶氧控制要综合分析生产情况，当发酵罐罐体较深、搅拌功率大、通气孔较多时，溶氧就较高，要根据不同的发酵周期科学调节变频、通气量、罐压等，确保每个周期有一个适合的溶氧条件。比如前期通过调整通气量、罐压、温度等来满足条件需求;后期需要调节搅拌等指标，还要根据菌种和产物对不同条件的敏感程度进行适当调节，对温度敏感就要调整温度，对压力和二氧化碳敏感就要调整压力;后期要根据发酵液性质和电机功率来调整搅拌工序，需要注意的是，搅拌速度过快容易导致菌丝自溶化稀出现逃液和污染杂菌，进行搅拌时要根据需要科学的选择设备，做好接口和缝隙处的清洁，防止出现染菌现象;②要根据设备的情况设计空气分布器，使空气分布器和物料混合度达到最好要求，同时要注意染菌，要方便清洗和消毒，防止出现堵塞;另外，可以通过合理控制补料时间和补料量缓解溶氧，提高发酵指标。

4 补料控制的優化

一方面，使用仪表检测通过参数科学控制补料流速，比如青霉素发酵过程中对溶氧状况和液面情况进行控制从而调节糖加量;另一方面，根据检测指标对补料量进行调整，比如在头孢菌素发酵过程中，补油控制至关重要，根据残油和其他指标来控制和调整补油量，设计补油上限。目前连续补料控制主要通过反馈控制和无反馈控制来进行补料过程优化。

5 灭菌工艺的优化

温度和时间控制是灭菌的重要环节，提高温度和灭菌时间就会提升灭菌效果，但也会增加对培养基的破坏性。要根据不同的菌种找出无菌和营养之间的最好的控制指标，才能起到较好的效果。需要注意的是，发酵液经过消毒会遭到很大的破坏，所以首先需要控制消毒前的pH，而后控制消毒时的温度和时间。发酵补料消毒通过调节几种料的pH一起消毒，几种物料按照比例进行不发生反应既能调节浓度控制蒸发量，又节约经济成本。另外，导致染菌的原因包括设备、空气净化、后补物料、接种带菌等多种因素，空气净化失效带菌占比最高，所以通过大频次除湿或更换空气过滤器来保证无菌。

6 结语

当前制药企业通过不断改良生物菌种和优化生产工艺来提高发酵水平，菌种改良需要配备水平较高的技术研究人员和先进的实验设备，投资成本很大，优化发酵工艺成为最为简约和高效的技术手段，通过优化各种工艺参数、提高发酵指标达到优化发酵工艺、提高发酵生产水平的目的。

参考文献：

[1]卢翠艳.浅析制药企业中发酵PLC自控系统的应用[J].民营科技，2015（4）：32-32.

[2]陶娜.制药企业发酵工序自动控制系统设计探究[J].电子制作，2013（6x）：39-39.