银河娱乐网页版网页版 微生物发酵浅谈（二）：项目放大对负责人的要求

       微生物发酵项目放大是把实验室研究探索阶段的菌株及对应的工艺，经过或者不经过中间放大，选择合适的设备、管道布局及环境，应用于工业化生产的整个过程。技术层面，这个过程是非线性放大过程，实验室研究成果仅为基础，与最终工业化的工艺可能相差甚远；系统层面，这个过程是一个各要素协同与逐步形成系统的过程，工业化生产涉及的宽度较大，故此微生物发酵项目放大对负责人的要求较高。

在项目选题时，负责人需了解法规，并有准确的判断能力

       曾经碰到一个项目负责人，拿着一个限制类的维生素菌种，以为其技术指标比较先进，租赁厂房放大生产，最后项目没有成功。这样的老项目新菌种，如果在国家的产业目录中属于限制类，需要有以前的产能对应缩减转移许可才有可能立项。可考虑作为技术升级比较合适，而再另起炉灶就不太合适了。

       近年随着合成生物学蓬勃发展，各项法规也逐步放开。有个植物提取生产工艺的某个萜烯曾经是国家二类抗癌药物，近年通过合成生物学“不种而获”的创新工艺，利用微生物发酵生产的产物作为注射主成分，已有企业获得国家药品审评中心的临床申请，有望成为国内第一个合成生物学来源的植物天然产物新药。这样的新项目新工艺发展前景就很大。笔者手头上就有产量很高、转化率较高的菌株。

       笔者认为，可以从技术成熟度、产业规模化、商业替代性三个维度判断选题是否成功，其中技术成熟度考虑的是改造菌种的稳定性与发酵工艺的可行性，产业规模化考虑的是工艺放大参数化与产品纯化可控性，商业替代性考虑的是新需求的孵化性与产品本身难替代。在时间维度下，这些都考验项目负责人的判断能力。

在项目确定后，负责人需有很深的专业功底支撑起发酵工艺评价

       发酵工艺评价包括项目工艺完整性与发酵指标综合性评价，项目工艺完整性指除了发酵稳定性外，还有前端的菌种及后端的提取纯化；发酵指标综合性评价指除了最高产量外，还有对应的发酵周期、产物转化率等。

       也有个项目负责人，拿着一个氨基酸菌种做项目，最后项目没有成功。当时市场上成熟的工业产量在20-30g/l，其菌株小试得50g/l目标产物，自以为其技术指标“先进”，缺乏前置的工艺完整性评价与发酵指标的综合性评价。事后对比，一是菌株比原菌株稳定性差，因质粒的不稳定性导致放大时出现批间高低起伏太大，发酵重复性差；二是提取纯化工艺未考虑除盐步骤，导致最后成品的灼烧残渣及重金属两项指标稳定性差，出现不合格产品频次高，在工艺完整性评价方面没有优势。再有，一是原来成熟工艺对应的发酵周期是35h左右，而新菌株工艺对应的发酵周期50h甚至更长至90h；二是原成熟菌株工艺补料用的是50%的糖化液，而新菌株工艺补料用的是70%的葡萄糖溶液，即使新菌株工艺得50g/l的产量，但其糖转化率与成熟菌株的糖转化率相当，单位产品的动力成本也相当，在发酵指标综合性评价方面没有明显的优势。

       近年合成生物学中的一些双相发酵工艺，如果通过基因改造构建了一个新菌株后，未有考量菌种的稳定性、耐受性，未有对下游的分离纯化工艺的配套研究，未多维度考量比对其他一些质量技术成本指标，这将给放大带来很高的风险。这就要求放大负责人有很深的专业功底，支撑项目工艺完整性评价与发酵指标综合性评价。

在项目实施后，负责人需有丰富实践经验便于及时应对异常

       由于基础的菌体生理特性研究和工业放大特性数据的线性不对应，造就基础研究与最终的工业放大脱节。微生物发酵项目每一步放大都是理论与实践的一次探索，在项目实施过程中，工艺的欠缺可以通过改善反应器、附属件及管道布局来弥补，反应器的不足与放大效应也可以通过微调整工艺来适应。

       这其中的关键就是及时发现异常、应对异常。涉及设备、工艺、物料等多维度，也涉及分子、发酵、物化胶化等多层面，还涉及到意识、能力与经验。比如确保无杂菌时的综合分析与解决，比如不同发酵工艺对应的杂质时的比较与考量，比如解决发酵液粘度与乳化问题等等。

       微生物发酵项目放大是一门科学，也可能是一门艺术，涉及多学科的综合与多维度的考量。微生物发酵项目放大对负责人要求较高，需要有生物、工程、分析等学科的广度基础，也需要有一定的法规、工艺、设备等多维度的把控能力，还需要有丰富的实践经验。

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