青霉素生产工艺.ppt

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1、青霉素发酵生产工艺1青霉素发酵生产工艺菌种发酵工艺流程培养基发酵培养控制提取精制2青霉素类抗生素青霉素(Penicillin)又称盘尼西林，是人类发现的第一种抗生素，也是目前全球销量最大的抗生素。青霉素是β-内酰胺类抗生素中的一类，是分子中含有青霉烷、能破坏细菌细胞壁并在细菌细胞的系列生长期起杀菌作用的一类抗生素。一种高效、低毒、临床应用广泛的重要抗生素。它的研制成功大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力，带动了抗生素家族的诞生。3青霉素的化学结构青霉素是β-内酰胺类抗生素中的一类，具有β-内酰胺环结构；是分子中含有青霉素母核（青霉烷）的多种化合物的总

2、称。分子结构球棍模型β-内酰胺环6-氨基青霉烷酸4青霉素发酵生产工艺5青霉素制备的一般流程图菌种孢子制备种子制备发酵发酵液预处理及种子加滤提取及精制成品检验成品包装前体发酵阶段提取精制6菌种目前国内青霉素生产菌按其在深层培养中菌丝的形态分为丝状菌和球状菌两种，根据丝状菌产生孢子的颜色又分为黄孢子丝状菌和绿孢子丝状菌，常用菌种为绿孢子丝状菌，如产黄青霉素。7菌种青霉素最初生产菌为音符型青霉菌，生产能力仅为几十个单位，不能满足工业生产需要。后来发现适合深层培养的新菌种——产黄青霉，生产能力100U/ml，经不断诱变选育，目前平均生产能力66000-70

3、000U/ml，国际最高生产能力已超100000U/ml。8青霉素产生菌的生长过程分生孢子发芽期菌丝繁殖期脂肪粒形成期脂肪粒减少，小空孢大空孢自溶菌丝生长期青霉素分泌期菌丝自溶期91－4期为菌丝生长期，3期的菌体适宜为种子。4－5期为生产期，生产能力最强，通过工程措施，延长此期，获得高产。在第六期到来之前结束发酵。10青霉素发酵过程中的代谢变化分为菌体生长、青霉素合成和菌体自溶三个阶段。菌体生长阶段：发酵培养基接种后生产菌在合适的环境中经过短时间的适应，即开始发育、生长和繁殖，直至达到菌体的临界浓度。青霉素合成阶段：这个阶段主要合成青霉素，青霉素

4、的生产速率达到最大，并一直维持到青霉素合成能力衰退。在这个阶段，菌体重量有所增加，但产生菌的呼吸强度一般无显著变化。菌体自溶阶段：这个阶段菌体衰老，细胞开始自溶，合成青霉素能力衰退，青霉素生产速率下降，氨基氮增加，PH上升。11丝状菌三级发酵工艺流程冷冻管（25°C，孢子培养，7天）——斜面母瓶（25°C，孢子培养，7天）——大米孢子（26°C，种子培养56h）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h）——二级种子培养液（27~26°C,发酵,7天）——发酵液。12青霉素发酵过程青霉素发酵时，青霉素生产菌在合适的培养基、PH、温度和通气搅拌

5、等发酵条件下进行生长并合成青霉素。发酵开始前，有关设备和培养基（主要是碳源、氮源、前体和无机盐等）必须先经过灭菌，后接入种子。在整个过程中，需要不断通气和搅拌，维持一定的罐温和罐压，在发酵过程中往往要加入泡沫剂，假如酸碱控制发酵液的PH，还需要间歇或连续的加入葡萄糖及铵盐等化合物以补充碳源及氮源，或补进其他料液和前体等以促进青霉素的生产。13青霉素的发酵发酵工艺控制：1.基质浓度2.培养基成分的控制3.温度4.pH值、溶氧5.菌丝状态6.泡沫的控制14发酵工艺控制1.基质浓度：在发酵过程中，常常因为前期基质量浓度过高，对生物合成酶系产生阻遏或对菌丝

6、生长产生抑制（如葡萄糖的阻遏和抑制,苯乙酸的生长抑制）,而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合成。所以，在青霉素发酵中通常采用补料分批操作法，以维持一定的最适浓度。15发酵工艺控制2.培养基成分的控制:A.碳源：发酵中常用乳酸或葡萄糖。乳糖最为便宜，但因货源较少，很多国家采用葡萄糖代替。但当葡萄糖浓度超过一定限度时，会过分加速菌体的呼吸，以至培养基中的溶解氧不能满足需要，使一些中间代谢物不能完全氧化而积累在菌体或培养基中，导致pH下降，影响某些酶的活性，从而抑制微生物的生长和产物的合成。目前普遍采用淀粉的酶水解产物，葡萄糖化液流加，以降低成本。16

7、发酵工艺控制B.氮源：主要有机氮源为玉米浆、棉籽饼粉、花生饼粉、酵母粉、蛋白胨等。玉米浆为较理想的氮源，含固体量少，有利于通气及氧的传递，因而利用率较高。有机氮源还可以提供一部分有机磷，供菌体生长。无机氮如硝酸盐、尿素、硫酸铵等可适量使用。17发酵工艺控制C.无机盐：碳酸钙用来中和发酵过程中产生的杂酸，并控制发酵液的pH值为菌体提供营养的无机磷源一般采用磷酸二氢钾。另外加入硫代硫酸钠或硫酸钠以提供青霉素分子中所需的硫。铁离子对青霉素有毒害作用，应严格控制发酵液中铁含量在30ug/mL以下。现在还有一些工厂采用铁罐发酵，在发酵过程中铁离子便逐渐进入发

8、酵液；发酵时间愈长，则铁离子愈多。铁离子在50µg/ml以上便会影响青霉素的合成。所以青霉素的发酵罐采用不锈钢制造为宜。1