实验二青霉素发酵综合实验
实验二青霉素发酵综合实验
（七）发酵罐的操作及控制
[实验目的]
1、学习发酵过程中发酵控制、取样、流加等一般操作过程。
2、了解和学习自动发酵罐的操作过程和注意事项。
[实验原理]
一、发酵控制
（一）发酵温度的控制
1、一般来说，接种后应适当提高培养温度，以利于孢子的萌发或加快微生物的生长、繁殖，而且此时发酵的温度大多数是上升的。随着发酵液的温度逐渐上升，发酵液的温度应该控制在微生物的最适生长温度；到主发酵旺盛阶段温度的控制可比最适生长温度低些，即控制在微生物代谢产物合成的最适温度；到发酵的后期，温度出现下降的趋势，直至发酵成熟即可放罐。
2、工业发酵过程一般无须加热，因为释放的发酵热常常超过微生物的最适生长温度，所以需要冷却阶段较多。通常是利用发酵罐的热交换装置进行降温（如采用夹套或蛇形管进行调温），冬季发酵时空气还需进行加热处理，以便维持发酵的正常温度。
（二）发酵pH值控制
首先应根据不同微生物的特性，不仅要控制原始培养基的pH值，而且在整个发酵过程中，必须随时检测pH值的变化情况，根据发酵过程中的pH值变化规律，选用适当的方法对pH值进行调节和控制。在实际生产中，调节和控制pH值的方法主要有以下几种。
1、调节培养基的原始pH值，或加入缓冲溶液（如磷酸盐）制成缓冲能力强、pH值变化不大的培养基，或使眼泪和碳源的配比平衡。
2、在发酵过程中加入弱酸或弱碱经行pH值调节，进而合理的控制发酵条件；也可通过调整通风量来控制pH值。
3、如果仅用酸或碱调节pH值不能改善发酵情况时，进行补料是一个较好的办法，它既可调节培养基的pH值，又可补充营养，增加培养液的浓度和减少阻遏作用，进一步提高发酵产物产率。
4、采用生理酸性铵盐作为氮源时，可在培养液中加入碳酸钙来调节pH值。但是碳酸钙的加入量一般都很大，在操作上很容易引起染菌。因此，此方法在发酵过程中应用布氏太
广。
5、在发酵过程中根据pH值的变化可用流加氨水的方法来调节，同行又可把氨水作为氮源供给。由于氨水作用快，对发酵液的pH值影响波动大，应采用少量多次的流加方法，以免造成pH值过高，从而抑制微生物细胞的生长，或pH值过低，NH4+不足等现象。具体的流加方法应根据微生物的特性、发酵过程的菌体生长情况、耗糖情况等来决定，一般控制在pH值7.0～8.0，最好采用自动控制连续流加方法。
6、以尿素作为氮源经行流加调节pH值，是目前国内味精厂普遍采用的方法。尿素分解放出氨，使pH值上升；同时氨和培养基中的营养成分被微生物利用后形成有机酸等中间代谢产物，使pH值降低；此时就需要流加尿素，以调节pH值和补充氮源。反复进行流加就可维持一定的pH值。
7、目前已有用于发酵过程的pH测量电极，可连续测量并记录pH值的变化，用于控制和检测发酵pH值。
（三）提高溶解氧的措施
控制溶解氧的工艺手段主要是从供氧和需氧两方面来考虑。影响溶解氧效果的主要因素有：（1）通气流量（通风量）；（2）搅拌速度；（3）气体组分中的氧分压；（4）罐压；（5）温度；（6）温度；（7）培养基的物理性质等。而影响需氧的则是菌体的生理特性，诸如不同菌龄的呼吸强度差别，基质加入时菌丝耗氧的增加等。工艺上主要的控制手段有以下几种方法。
1、改变通气速率（增大通风量）
改变通气速率主要是通过改变体积溶氧系数K La来改变供氧能力。有两种情况：A、在低通气量的情况下，增大通气量对提高溶氧浓度有十分显著的效果；B、在空气流速已经十分高的情况下，再增加通气速率，作用便布氏很明显，反而会产生某些副作用，比如泡沫形成、水分蒸发、罐温增加以及染菌几率增加等。
2、改变搅拌速度
一般来说，改变搅拌速度的效果要比改变通气速率大，这是因为：A、通气泡沫被充分破碎，增加有效气液接触面积；B、液流滞流增加，汽泡周围液膜厚度和菌丝表面液膜厚度减小，并延长了汽泡在液体中的停留时间，因而就较有效的增加K La，提高了供氧能力。
3、改变气体组成中的氧分压
用通入纯氧的方法来改变空气中氧的含量，提高了K La值，因而提供了供氧能力。纯氧成本较高，但对于某些发酵，如溶氧低于临界值时，短时间内加入纯氧是有效而可行的，这
种方法在实验室动植物细胞培养中已被采用。其他富氧装置也在开发，但因成本核算问题，离实际规模化应用还有距离。
4、改变罐压
增加罐压实际上就是改变氧的分压PO2来提高液相氧浓度，从而提高供氧能力，但此法不是十分有效。
5、改变发酵液的理化性质
在发酵过程中，菌体本省的繁殖及代谢可引起发酵液性质不断改变，例如改变培养液的表面张力、粘度及离子强度等，就会影响培养液中气泡的大小、气泡的溶解性、稳定性以及合并为大气泡的速率。同时发酵液的性质还影响到液体的流动及界面或液膜的阻力，因而显著的影响到氧的溶解速度，而且由于发酵液中菌丝浓度所引起的表观粘度的增加，可使通气速率下降。
如果培养基性质为限制氧传递的因素时，就根据具体情况对培养液的某一物理性质稍作改造，例如加消泡剂、补加无菌水、改变培养基成分等都可以改善通气效果，以适应菌的正常生长。
（四）二氧化碳浓度控制
1、CO2在发酵液中的浓度变化受到许多因素的影响，如细胞的呼吸强度、发酵液的流变学特性、通气搅拌程度；罐压大小、设备规模等。对CO2浓度的控制主要看其对发酵的影响，如果对发酵有促进作用，应该提高其浓度；反之应设法降低其浓度。
2、通过提高通气量和搅拌速率，在调节溶解氧的同时，还可以调节CO2的浓度，通气使溶解氧保持在临界值以上，CO2又可随着废气排出，使其维持在引起抑制作用的浓度之下。
3、降低通气量和搅拌速率，有利于提高CO2在发酵液中的浓度。
4、CO2的产生与补料控制有密切关系。
（五）泡沫的控制
1、泡沫产生的原因
通气和搅拌、培养基成分、培养基的灭菌方法、培养液的温度、酸碱度、浓度等对发酵过程的泡沫形成也有一定的影响。
2、泡沫的消除和防止
了解发酵过程中泡沫的消长规律，方可有效的控制泡沫。消除和控制泡沫的方法主要包括化学消泡和机械消泡两种方法，同行司还可以考虑从减少起泡物质和产泡外力着手（如起泡物质多为表面活性物质，可以适当予以减少；通气使氧的含量达到临界值即可，不一定要
达到饱和度）。
（1）化学消泡
其优点是化学消泡剂来源广泛，消泡效果好，作用迅速可靠，尤其是合成消泡剂的效率更高，用量少，不需要改造现有的生产设备，不仅适用于大规模发酵生产，同时也适用于小规模的发酵实验。这是目前应用最广的一种消泡方法。工业上常用的化学消泡剂种类：天然油脂类、高级醇类、聚醚类（生产上应用较多的有聚氧丙烯甘油、聚氧乙烯氧丙烯甘油等，它们以一定比例配制的消泡剂又称“泡敌”，消泡能力是天然植物油的10倍以上）、硅酮类、氟化烷烃。
（2）机械消泡
机械消泡不同于化学消泡，它是靠强烈机械振动和压力的变化，促使气泡破裂，或借助于机械力将气体中排出的液体加以分离回收，从而达到消泡的作用。
A、罐内机械消泡
包括耙式消泡桨的机械消泡、旋转圆板式的机械消泡、流体吹入式机械消泡、冲击反射板机械消泡、超声波消泡、碟片式消泡器的机械消泡。
B、罐外机械消泡
包括旋转叶片罐外机械消泡、转向板消泡、喷雾消泡、离心力消泡、旋风分离器消泡。
二、抗生素发酵控制
发酵过程的目的是使微生物大量分泌抗生素。在发酵开始前，有关设备和培养基也必须先经过灭菌后再接入种子。接种量一般为10%或10％以上，发酵期视抗生素品种和发酵工艺而定。在整个发酵过程中，需不断通无菌空气和搅拌，以维持一定罐压或溶氧，在罐的夹层或蛇管中需通冷却水以维持一定罐温。此外，还要加入消泡剂以控制泡沫，必要时还加入酸、碱以调节发酵液的pH。对有的品种在发酵过程中还需加入葡萄糖、铵盐或嵌体，以促进抗生素的产生。
对其中一些主要发酵参数可以用电子计算机进行反馈控制。在发酵期间每隔一定时间应取样进行生化分析、镜检和无菌试验。分析或控制的参数有菌丝形状和浓度、残糖量、氨基氮、抗生素含量、溶解氧、pH、通气量、搅拌转速和液面控制等。其中有些项目可以通过在线控制。
青霉素发酵控制具体包括以下几个方面。
1、加糖控制
加糖的控制主要根据产糖即发酵过程中的pH，或最好是根据排气中CO2及O2的量来
控制。一般在残糖量降至0.6%左右，pH上升时开始加糖。
2、补氮及加嵌体
补氮是指加硫酸铵、氨或尿素，使发酵液氨氮控制在0.01%～0.05%。补前体以使发酵液中参与苯乙酰胺浓度为0.05%～0.08%。
3、pH控制
对pH的要求视不同菌种而已，一般为6.4～6.6。可以加葡萄糖来控制pH。当前趋势是加酸或碱自动控制pH。
4、温度控制
一般前期为25～26℃，后期为23℃，以减少后期发酵液中青霉素的降解破坏。
5、通气与搅拌
抗生素深层培养需要通气与搅拌，一般要求发酵液中溶解氧含量不低于饱和情况下溶解氧的30%。通气比一般为1：0.8VVM。搅拌转速在发酵各阶段应根据需要而调整。
6、泡沫与消泡
在发酵过程中产生大量泡沫，可以用天然油脂如豆油、玉米油等或用化学合成消泡剂“泡敌”来消泡。应当控制其用量并少量多次加入，尤其在发酵前期不宜多用，否则会影响菌的呼吸代谢。
[方法步骤]
（一）发酵培养
1、通气量的调节
要加大通气量，则需调大进气阀F13，反之则调小进气阀F13的开度；阀F14要作出相应调整，以保持罐压。通气量的测量：通过流量计进行检测。青霉素发酵过程中通气量一般为1：1～1：0.8VVM。
2、发酵温度、pH、转速、流加控制、消泡等各参数的调整
按照“DF-BIC控制系统或发酵罐过程控制系统的操作说明”所述方法进行调整。将控制器设置至“开机”状态，并分别按“加热”、“冷却”、“搅拌”键，使之置于“自动”状态。此时，各参数进入自动控制，并根据记录周期所定的时间进行各参数的记录。如果在自动控制过程中某参数出现过调或调不到所需值，则需调整该参数设定值中的“开度”。如果过调，则需减小“开度”值；如果调不到所需值，则需加大“开度”值。青霉素发酵温度设定在23℃，pH控制在6.4～6.6，流加氨水溶液控制；消泡自动控制；转速待定。
3、DO电极的满度校正
当温度、通风量、罐压、搅拌转速稳定后，将此时的DO值校正为100%。
4、将预先准备好的碱液和灭过菌的消泡剂、流加物料及硅胶管与蠕动泵及发酵罐（将针插入发酵罐备用口）联接好；注意操作过程中必须保持无菌。
5、打开“pH”、“消泡”、“流加”开关，将手动、自动开关置于“自动”位置。此时，上述参数进入自动控制。
6、取样测定发酵过程中还原糖含量、青霉素效价、酸碱度等指标。取样步骤按GUJS-10说明进行。
（二）单片机控制
GUJS-10型搅拌发酵系统配备了先进的自动控制系统。DF-BIC控制系统可分为以下两种控制。
1、自动控制
（1）打开单片机确定运行状态为开机状态。
（2）打开单片机的主界面，进入参数设定，选定所需要设定的参数，最常用的是温度、pH值、DO值、搅拌机速度等。将所设定数据输入单片机后，按下回车键，单片机进入设定状态，否则输入无效。
（3）返回主界面，将所有的已设定参数中能够使该参数上升或减少（双向控制）的功能键均打开，并处于绿色指示灯状态。如温度的设定：将升温和降温同时打开为绿灯指示，使之处于自动控制状态。
注意：自动控制必须是在双向控制均存在时才起作用。
2、手动控制
（1）打开单片机确定运行状态为开机状态。
（2）将双向控制键设定于红灯状态下，此时处于手动状态。
（3）将双向控制键中能达到你需要参数数据的键，当屏幕显示到你所需要的数据时，停止手动。
3、计算机自动控制
（1）开机并进入发酵控制软件。
（2）点击1＃发酵罐，使之处于联机状态；此时，若下游发酵罐处于开机状态，计算机将开始读取发酵罐的所有参数数据。
（3）在参数设定里面修改你所需设定的参数，并点击确定。进入设定状态。
（4）设定完毕后一定时间，就可以点击读取，以监视你的设定效果。
[实验报告]
用单片机控制青霉素发酵的技术参数。读取并记录有关的温度、pH值、转速、流加量等各种参数。
青霉素的生产工艺
青霉素生产工艺 摘要：青霉素是一种重要的抗生素，在目前的制药工业中占有举足轻重的地位，生产规模非常大。通过数十年的完善，青霉素针剂和口服青霉素已能分别治疗肺炎、肺结核、脑膜炎、心内膜炎、白喉、炭疽等病，增强了人类治疗传染性疾病的能力。研究和优化其生产工艺对人类健康有重要意义。 关键词;青霉素；生产工艺 抗生素在目前的制药工业中仍占有举足轻重的地位，尤其是下游半合成抗生素的发展，进一步刺激了上游的工业发酵。一些抗生素的工业生产规模非常大，如β-内酰胺类的青霉素、头孢菌素C，大环内酯类的红霉素、利福霉素，氨基环醇类的链霉素、庆大霉素。其它的一些抗生素，如林可霉素、四环素、金霉素、万古霉素等，单个发酵罐容积越来越大，100 m3的发酵罐被普遍采用，200 m3甚至更大容积的发酵罐经常可见报道。 抗生素的工业生产包括发酵和提取两部分。工艺流程大致如下：菌种的保藏、孢子制备、种子制备、发酵、提取和精制。种子和发酵培养基的常用碳源有：葡萄糖、淀粉、蔗糖、油脂、有机酸等，主要为菌体生长代谢提供能源，为合成菌体细胞和目的产物提供碳元素。有机氮源多用玉米浆、黄豆饼粉、麸质粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉等，硫酸铵、尿素、氨水、硝酸钠、硝酸铵则是常用的无机氮源。另外，培养基中还得添加无机盐、微量元素以及消沫剂，部分抗生素还得加入特殊前体，如青霉素的前体是苯乙酸，大环内酯类抗生素的前体是丙酸盐。发酵过程普遍补加一种碳源、氮源物质，如葡萄糖和硫酸铵。pH值通过流加氨水进行调节，很多抗生素在发酵中后期流加前体，对提高产量非常有益。抗生素发酵绝大多数为好氧培养，必须连续通入大量无菌空气，全过程大功率搅拌。发酵液的预处理，一般加絮凝剂沉淀蛋白，过滤去除菌丝体，发酵滤液的提取常用溶媒萃取法、离子交换树脂法、沉淀法、吸附法等提纯浓缩，然后结晶干燥得纯品。现在来介绍一下青霉素的生产工艺。 一、青霉素概述 青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。但它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄，主要对革兰氏阳性菌有效。最初青霉素的生产菌是音符型青霉菌，生产能力只有几十个单位，不能满足工业需要。随后找到了适合于深层培养的橄榄型青霉菌，即产黄青霉（P. chrosogenum），生产能力为100U/ml。经过X、紫外线诱变，生产能力达到1000－1500U/ml。随后经过诱变，得到不产生色素的变种，目前生产能力可达66000－70000U/ml。青霉素是抗生素工业的首要产品。中国为青霉素（penicillin）生产大国，国内生产的青霉素，已占世界产量的近70%，国内较大规模的生产企业有华药、哈医药、石药、鲁抗，单个发酵罐规模均在100 m3以上，发酵单位在70000 U/ml左右，而世界青霉素工业发酵水平达100000 U/ml以上。 青霉素应用 临床应用：40多年，主要控制敏感金黄色葡糖球菌、链球菌、肺炎双球菌、淋球菌、脑膜炎双球菌、螺旋体等引起感染，对大多数革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌）和某些革兰氏阴性细菌及螺旋体有抗菌作用。 二、发酵条件下的生长过程
青霉素提取
青梅素的提炼工艺过程 青霉素提纯工艺流程简图： 青霉素不稳定，发酵液预处理、提取和精制过程要条件温和、快速，防止降解。 1.预处理 发酵液结束后，目标产物存在于发酵液中，而且浓度较低，如抗生素只有10－30Kg/m3，含有大量杂质，它们影响后续工艺的有效提取，因此必须对其进行的预处理，目的在于浓缩目的产物，去除大部分杂质，改变发酵液的流变学特征，利于后续的分离纯化过程。是进行分离纯化的一个工序。 2.过滤 发酵液在萃取之前需预处理，发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白，然后经真空转鼓过滤或板框过滤，除掉菌丝体及部分蛋白。青霉素易降解，发酵液及滤液应冷至10 ℃以下，过滤收率一般90%左右。 （1）菌丝体粗长10μm，采用鼓式真空过滤机过滤，滤渣形成紧密饼状，容易从滤布上刮下。滤液pH6.27-7.2，蛋白质含量0.05-0.2%。需要进一步除去蛋白质。 （2）改善过滤和除去蛋白质的措施：硫酸调节pH4.5-5.0，加入0.07%溴代十五烷吡啶PPB，0.7%硅藻土为助滤剂。再通过板框式过滤机。滤液澄清透明，进行萃取。 3.萃取 青霉素的提取采用溶媒萃取法。青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而青霉素盐易溶于水。利用这一性质，在酸性条件下青霉素转入有机溶媒中，调节pH，再转入中性水相，反复几次萃取，即可提纯浓缩。选择对
青霉素分配系数高的有机溶剂。工业上通常用醋酸丁酯和戊酯。萃取2－3次。从发酵液萃取到乙酸丁酯时，pH选择1.8-2.0，从乙酸丁酯反萃到水相时，pH选择 6.8-7.4。发酵滤液与乙酸丁酯的体积比为1.5-2.1，即一次浓缩倍数为1.5-2.1。为了避免pH波动，采用硫酸盐、碳酸盐缓冲液进行反萃。发酵液与溶剂比例为3－4。几次萃取后，浓缩10倍，浓度几乎达到结晶要求。萃取总收率在85％左右。 所得滤液多采用二次萃取，用10%硫酸调pH2.0~3.0，加入醋酸丁酯，用量为滤液体积的三分之一，反萃取时常用碳酸氢钠溶液调pH7.0~8.0。在一次丁酯萃取时，由于滤液含有大量蛋白，通常加入破乳剂防止乳化。第一次萃取，存在蛋白质，加0.05-0.1%乳化剂PPB。 萃取条件：为减少青霉素降解，整个萃取过程应在低温下进行（10 ℃以下）。萃取罐冷冻盐水冷却。 4.脱色 萃取液中添加活性炭，除去色素、热源，过滤，除去活性炭。 5.结晶 萃取液一般通过结晶提纯。青霉素钾盐在醋酸丁酯中溶解度很小，在二次丁酯萃取液中加入醋酸钾-乙醇溶液，青霉素钾盐就结晶析出。然后采用重结晶方法，进一步提高纯度，将钾盐溶于KOH溶液，调pH 至中性，加无水丁醇，在真空条件下，共沸蒸馏结晶得纯品。 直接结晶：在2次乙酸丁酯萃取液中加醋酸钠－乙醇溶液反应，得到结晶钠盐。加醋酸钾－乙醇溶液，得到青霉素钾盐。 共沸蒸馏结晶：萃取液，再用0.5 M NaOH萃取，pH6.4-4.8下得到钠盐水浓缩液。加2.5倍体积丁醇，16－26℃，0.67-1.3KPa下蒸馏。水和丁醇形成共沸物而蒸出。钠盐结晶析出。结晶经过洗涤、干燥后，得到青霉素产品。
青霉素生产工艺 (1)
青霉素生产工艺 摘要：青霉素是人类最早发现的一种极其重要的抗生素,其杀伤革兰氏阳性细菌的神奇功效在二战中挽救了众多士兵的生命。它的发现对药物学乃至整个人类发展的重要意义。本文将对青霉素的生产工艺及其提取进行深入的讲解。 关键词：青霉素生产工艺发酵提取 一、青霉素的生物学特性 青霉素类抗生素是β-内酰胺类中1种,在分类上属于A类，酶的活性位点 上有丝氨酸，又称活性位点丝氨酸酶，其作用机制是水解β-内酰胺类抗生素 的β-内酰胺环，使抗生素失去活性。由于β-内酰胺类作用于细菌的细胞壁, 而人类只有细胞膜无细胞壁,故对人类的毒性较小,除能引起严重的过敏反应 外,在一般用量下,其毒性不甚明显,但它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所产生 的酶,易被其破坏,且其抗菌谱较窄,主要对革兰氏阳性菌有效。青霉素G有钾 盐、钠盐之分,钾盐不仅不能直接静注,静脉滴注时,也要仔细计算钾离子量,以 免注入人体形成高血钾而抑制心脏功能,造成死亡。 二、青霉素的发酵 青霉素的发酵生产的一般工艺流程： 青霉素生产菌不同，发酵工业也有区别。 丝状菌的青霉素发酵工艺流程：沙土管→斜面母瓶（孢子培养，25℃，6～ 7d）→大米孢子斜面（孢子培养，25℃，6～7d）→种子罐（种子培养，25℃，
40～45h）→繁殖罐（种子培养，25℃，13～15h）→发酵罐（发酵，26℃，6～7d）→放罐 球状菌的青霉素发酵工艺流程：冷冻管→斜面母瓶（孢子培养，25℃，6～8d）→大米孢子斜面（孢子培养，25℃，8～10d）→种子罐（种子培养，28℃，50～60h）→发酵罐（发酵，26℃，6～7d）→放罐 青霉素的分批发酵分为菌丝生长和产物合成两个阶段，进入合成阶段的必要条件是降低菌丝的生长速率。影响青霉素发酵产率的因素有环境和生理因素两个方面，前者包括温度、PH、培养基种类及浓度、溶解氧饱和度等；后者包括菌体浓度、菌体生长速率、菌丝形态等。 菌体生长和青霉素合成最适温度并不相同，一般前阶段略高于后阶段。因此，在菌体生长阶段可以采取较高温度，以缩短生长时间，而到达产物合成阶段，应适当降低温度，以利于青霉素的合成。青霉素发酵的最适PH一般在左右，由于青霉素在碱性条件下不稳定，容易发生水解，因此应尽量避免PH超过。 三、青霉素发酵过程控制 反复分批式发酵，100m3发酵罐，装料80m3，带放6－10次，间隔24h。带放量10％，发酵时间24h。发酵过程需连续流加补入葡萄糖、硫酸铵以及前体物质苯乙酸盐，补糖率是最关键的控制指标，不同时期分段控制。 在青霉素的生产中，让培养基中的主要营养物只够维持青霉菌在前40h生长，而在40h后，靠低速连续补加葡萄糖和氮源等，使菌半饥饿，延长青霉素的合成期，大大提高了产量。所需营养物限量的补加常用来控制营养缺陷型突变菌种，使代谢产物积累到最大。 （1）培养基 青霉素发酵中采用补料分批操作法，对葡萄糖、铵、苯乙酸进行缓慢流加，维持一定的最适浓度。葡萄糖的流加，波动范围较窄，浓度过低使抗生素合成速度减慢或停止，过高则导致呼吸活性下降，甚至引起自溶，葡萄糖浓度调节是根据pH，溶氧或CO2释放率予以调节。 碳源的选择：生产菌能利用多种碳源，乳糖，蔗糖，葡萄糖，阿拉伯糖，甘露糖，淀粉和天然油脂。经济核算问题，生产成本中碳源占12％以上，对工艺影响很大；糖与6-APA结合形成糖基-6-APA，影响青霉素的产量。葡萄糖、乳糖结合能力强，而且随时间延长而增加。通常采用葡萄糖和乳糖。发酵初期，利用快效的葡萄糖进行菌丝生长。
产黄青霉生产青霉素的流程及原理
产黄青霉生产青霉素的流程及原理 青霉素的基本结构是6-氨基青霉酸,青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。由于β-内酰胺类作用于细菌的细胞壁，而人类只有细胞膜无细胞壁，故对人类的毒性较小，除能引起严重的过敏反应外，在一般用量下，其毒性不甚明显，但它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄，主要对革兰氏阳性菌有效。 菌种 青霉素生产菌株一般为产黄青霉，根据深层培养中菌丝体的形态，分为球状菌和丝状菌。在发酵过程中，产黄青霉的生长发育可分为六个阶段。 1. 分生孢子的I期； 2. 菌丝繁殖，原生质嗜碱性很强，有类脂肪小颗粒产生为II期； 3. 原生质嗜碱性仍很强，形成脂肪粒，积累贮藏物为III期； 4. 原生质嗜碱性很弱，脂肪粒减少，形成中、小空泡为IV期； 5. 脂肪粒消失，形成大空泡为V期； 6. 细胞内看不到颗粒，并有个别自溶细胞出现为VI期； 工艺流程 1.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,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26°C,发酵,7天,1:0.95vvm）——发酵液。 2.球状菌二级发酵工艺流程 冷冻管（25°C，孢子培养，6~8天）——亲米（25°C，孢子培养，8~10天）——生产米（28°C，孢子培养，56~60h,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24°C，发酵，7天，1：0.8vvm）——发酵液。 培养基 1. 碳源产黄青霉菌可利用的碳源有乳糖、蕉糖、葡萄糖等。目前生产上普遍采用的是淀粉水解糖、糖化液(DE 值50% 以上) 进行流加。 2. 氮源氮源常选用玉米浆、精制棉籽饼粉、麸皮，并补加无机氮源（硫酸氨、氨水或尿素）。 3. 前体生物合成含有苄基基团的青霉素G, 需在发酵液中加人前体。前体可用苯乙酸、苯乙酰胺, 一次加入量不大于0.1%, 并采用多次加入, 以防止前体对青霉素的毒害。 4. 无机盐加人的无机盐包括硫、磷、钙、镁、钾等, 且用量要适度。另外, 由于铁离子对青霉菌有毒害作用, 必须严格控制铁离子的浓度, 一般控制在30 μg/ml 。 发酵条件的控制 1.基质浓度在分批发酵中，常常因为前期基质量浓度过高，对生物合成酶系产生阻遏（或抑制）或对菌丝生长产生抑制（如葡萄糖和钱的阻遏或抑制, 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, 为了避免这一现象, 在青霉素发酵中通常采 用补料分批操作法, 即对容易产生阻遏、抑制和限制作用的基质进行缓慢流加以维持一定的最适浓度。这里必须特别注意的是葡萄糖的流加, 因为即使是超出最适浓度范围较小的波动, 都将引起严重的阻遏或限制, 使生物合成速度减慢或停止。目前, 糖浓度的检测尚难在线进行, 故葡萄糖的流加不是依据糖浓度控制, 而是间接根据pH 值、溶氧或C02 释放率予以调节。 2.温度青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别, 但一般认为应在25 °C 左右。温度过高将明显降低发酵产率, 同时增加葡萄糖的维持消耗, 降低葡萄糖至青霉素
(完整版)青霉素生产工艺过程
青霉素生产工艺过程 一、青霉素的发酵工艺过程 1、工艺流程 （1）丝状菌三级发酵工艺流程 冷冻管（25℃，孢子培养，7天）——斜面母瓶（25℃，孢子培养，7天）——大米孢子（26℃，种子培养56h,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27℃，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26℃,发酵,7天,1:0.95vvm）——发酵液。 （2）球状菌二级发酵工艺流程 冷冻管（25℃，孢子培养，6~8天）——亲米（25℃，孢子培养，8~10天）——生产米（28℃，孢子培养，56~60h,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24℃，发酵，7天，1：0.8vvm）——发酵液。 2、工艺控制 （1）影响发酵产率的因素 基质浓度：在分批发酵中，常常因为前期基质量浓度过高，对生物合成酶系产生阻遏（或抑制）或对菌丝生长产生抑制（如葡萄糖和钱的阻遏或抑制，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，为了避免这一现象，在青霉素发酵中通常采用补料分批操作法，即对容易产生阻遏、抑制和限制作用的基质进行缓慢流加以维持一定的最适浓度。这里必须特别注意的是葡萄糖的流加，因为即使是超出最适浓度范围较小的波动，都将引起严重的阻遏或限制，使生物合成速度减慢或停止。目前,糖浓度的检测尚难在线进行, 故葡萄糖 释放率予以调节。的流加不是依据糖浓度控制,而是间接根据pH 值、溶氧或C0 2 （2）温度：青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别，但一般认为应在25℃左右。温度过高将明显降低发酵产率，同时增加葡萄糖的维持消耗，降低葡萄糖至青霉素的转化率。对菌丝生长和青霉素合成来说，最适温度不是一样的, 一般前者略高于后者, 故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度，以缩短生长时间, 到达生产阶段后便适当降低温度，以利于青霉素的合成。（3）pH值：青霉素发酵的最适pH值一般认为在6.5左右,有时也可以略高或略低一些，但应尽量避免pH值超过7.0, 因为青霉素在碱性条件下不稳定, 容易加速其水解。在缓冲能力较弱的培养基中, pH值的变化是葡萄糖流加速度高低的反映。过高的流加速率造成酸性中间产物的积累使pH值降低；过低的加糖速率不足以中和蛋白质代谢产生的氨或其他生理碱性物质代谢产生的碱性化合物而引起pH值上升。 （4）溶氧：对于好氧的青霉素发酵来说，溶氧浓度是影响发酵过程的一个重要因素。当溶氧浓度降到30%饱和度以下时, 青霉素产率急剧下降, 低于10%饱
青霉素生产工艺过程
青霉素生产工艺过程 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
青霉素生产工艺过程 一、青霉素的发酵工艺过程 1、工艺流程 （1）丝状菌三级发酵工艺流程 冷冻管（25℃，孢子培养，7天）——斜面母瓶（25℃，孢子培养，7天）——大米孢子（26℃，种子培养56h,1:）——一级种子培养液（27℃，种子培养，24h,1:）——二级种子培养液（27~26℃,发酵,7天,1:）——发酵液。 （2）球状菌二级发酵工艺流程 冷冻管（25℃，孢子培养，6~8天）——亲米（25℃，孢子培养，8~10天）——生产米（28℃，孢子培养，56~60h,1:）——种子培养液（26~25-24℃，发酵，7天，1：）——发酵液。 2、工艺控制 （1）影响发酵产率的因素 基质浓度：在分批发酵中，常常因为前期基质量浓度过高，对生物合成酶系产生阻遏（或抑制）或对菌丝生长产生抑制（如葡萄糖和钱的阻遏或抑制，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，为了避免这一现象，在青霉素发酵中通常采用补料分批操作法，即对容易产生阻遏、抑制和限制作用的基质进行缓慢流加以维持一定的最适浓度。这里必须特别注意的是葡萄糖的流加，因为即使是超出最适浓度范围较小的波动，都将引起严重的阻遏或限制，使生物合成速度减慢或停止。目前,糖浓度的检测尚难在线进
行, 故葡萄糖的流加不是依据糖浓度控制,而是间接根据pH 值、溶氧或C02释放率予以调节。 （2）温度：青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别，但一般认为应在25℃左右。温度过高将明显降低发酵产率，同时增加葡萄糖的维持消耗，降低葡萄糖至青霉素的转化率。对菌丝生长和青霉素合成来说，最适温度不是一样的, 一般前者略高于后者, 故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度，以缩短生长时间, 到达生产阶段后便适当降低温度，以利于青霉素的合成。 （3）pH值：青霉素发酵的最适pH值一般认为在左右,有时也可以略高或略低一些，但应尽量避免pH值超过, 因为青霉素在碱性条件下不稳定, 容易加速其水解。在缓冲能力较弱的培养基中, pH值的变化是葡萄糖流加速度高低的反映。过高的流加速率造成酸性中间产物的积累使pH值降低；过低的加糖速率不足以中和蛋白质代谢产生的氨或其他生理碱性物质代谢产生的碱性化合物而引起pH值上升。 （4）溶氧：对于好氧的青霉素发酵来说，溶氧浓度是影响发酵过程的一个重要因素。当溶氧浓度降到30%饱和度以下时, 青霉素产率急剧下降, 低于10%饱和度时, 则造成不可逆的损害。溶氧浓度过高，说明菌丝生长不良或加糖率过低，造成呼吸强度下降, 同样影响生产能力的发挥。溶氧浓度是氧传递和氧消耗的一个动态平衡点, 而氧消耗与碳能源消耗成正比, 故溶氧浓度也可作为葡萄糖流加控制的一个参考指标。 （5）菌丝浓度：发酵过程中必须控制菌丝浓度不超过临界菌体浓度, 从而使氧传递速率与氧消耗速率在某一溶氧水平上达到平衡。青霉素发酵的临界菌体浓
青霉素工艺流程
青霉素生产工艺 班级：生工（2）姓名：学号：0802012040 【摘要】：青霉素是指分子中含有青霉烷，能破坏细菌的细胞壁并在细菌细 胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素。青霉素对溶血性链球菌等链球菌属，肺炎链球菌和不产青霉素酶的葡萄球菌具有良好抗菌作用。对肠球菌有中等度抗菌作用，淋病奈瑟菌、脑膜炎奈瑟菌、白喉棒状杆菌、炭疽芽孢杆菌、牛型放线菌、念珠状链杆菌、李斯特菌、钩端螺旋体和梅毒螺旋体对本品敏感。本品对流感嗜血杆菌和百日咳鲍特氏菌亦具一定抗菌活性，其他革兰阴性需氧或兼性厌氧菌对本品敏感性差.本品对梭状芽孢杆菌属、消化链球菌厌氧菌以及产黑色素拟杆菌等具良好抗菌作用，对脆弱拟杆菌的抗菌作用差。青霉素通过抑制细菌细胞壁四肽则链和五肽交连桥的结合而阻碍细胞壁合成而发挥杀菌作用。对革兰阳性菌有效，由于革兰阴性菌缺乏五肽交连桥而青霉素对其作用不大。 【关键词】：青霉素；生产工艺 【正文】： 抗生素的工业生产包括发酵和提取两部分。工艺流程大致如下：菌种的保藏、孢子制备、种子制备、发酵、提取和精制。种子和发酵培养基的常用碳源有：葡萄糖、淀粉、蔗糖、油脂、有机酸等，主要为菌体生长代谢提供能源，为合成菌体细胞和目的产物提供碳元素。有机氮源多用玉米浆、黄豆饼粉、麸质粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉等，硫酸铵、尿素、氨水、硝酸钠、硝酸铵则是常用的无机氮源。另外，培养基中还得添加无机盐、微量元素以及消沫剂，部分抗生素还得加入特殊前体，如青霉素的前体是苯乙酸，大环内酯类抗生素的前体是丙酸盐。发酵过程普遍补加一种碳源、氮源物质，如葡萄糖和硫酸铵。pH值通过流加氨水进行调节，很多抗生素在发酵中后期流加前体，对提高产量非常有益。抗生素发酵绝大多数为好氧培养，必须连续通入大量无菌空气，全过程大功率搅拌。发酵液的预处理，一般加絮凝剂沉淀蛋白，过滤去除菌丝体，发酵滤液的提取常用溶媒萃取法、离子交换树脂法、沉淀法、吸附法等提纯浓缩，然后结晶干燥得纯品。 一、青霉素概述 青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。但它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄，主要对革兰氏阳性菌有效。最初青霉素的生产菌是音符型青霉菌，生产能力只有几十个单位，不能满足工业需要。随后找到了适合于深层培养的橄榄型青霉菌，即产黄青霉。
年产1000吨青霉素工厂工艺设计.
设计说明书 —年产1000吨青霉素生产工厂工艺设计 学院：生物与农业工程学院 专业：生物工程 姓名： 学号： 日期：2014年6月23日
摘要 本设计以注射用青霉素为背景，青霉素是一种治疗革兰氏阳性菌引起的各种疾病的常用药物，生产方法主要有化学合成法、半合成法、微生物发酵法。来进行年产1000吨青霉素发酵工段工艺的设计，包括以下几部分内容:青霉素的背景知识及发酵生产工艺过程的简介;物料衡算和热量衡算;环境要求及废物处理和。另外，此设计还绘制了发酵车间布置图、发酵工艺流程图以及对生产过程中产生的废水、废气、废渣的处理作了简单的介绍。 关键词:青霉素;发酵;工艺流程;生产
目录 摘要 (2) 1前言 (5) 1.1青霉素的发现 (5) 1.2青霉素分子结构及分类 (6) 1.3青霉素的单位 (6) 1.4作用机理 (6) 1.5青霉素的应用 (7) 2生产工艺总述 (8) 2.1 生产方法 (8) 2.2 工艺流程图 (8) 2.3 发酵工艺特点 (9) 2.3.1菌种介绍 (9) 2.3.2菌种的保藏 (9) 2.3.3孢子的制备 (10) 2.3.4种子制备 (10) 2.3.5发酵培养基介绍 (10) 2.3.6灭菌 (10) 2.3.7发酵 (11) 2.4 提炼工艺过程 (11) 2.4.1发酵液预处理 (11) 2.4.2提取 (12) 2.4.3精制 (12) 2.4.4成品鉴定 (12) 3工艺条件计算 (13) 3.1物料衡算 (13) 3.1.1工艺技术指标及基础数据 (13) 3.1.2发酵车间的物料衡算 (14) 3.1.3 1000t/a青霉素发酵车间物料衡算 (15) 3.2 能量衡算 (16) 3.2.1发酵热的计算 (16) 3.2.2换热面积的计算 (17) 3.2.3冷却水用量计算 (18) 3.2.4蒸汽消耗量计算 (18) 3.2.5无菌空气消耗计算 (19) 4工厂设计 (20) 4.1厂址选择.......................................................................................... 错误！未定义书签。 4.1.1地理位置.............................................................................. 错误！未定义书签。 4.1.2周边环境.............................................................................. 错误！未定义书签。 4.1.3气候条件.............................................................................. 错误！未定义书签。 4.1.4厂址区域.............................................................................. 错误！未定义书签。 4.2工厂平面图...................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2.1工厂总平面布置图.............................................................. 错误！未定义书签。 4.2.2主要建构筑物 (20)
青霉素发酵的代谢控制 内容摘要
青霉素发酵的代谢控制内容摘要：内容摘要：在青霉素发酵过程中，通常通过筛选优良菌株种类，调节菌体的代谢发育和生长等生物过程，给予最适PH、温度、以及发酵液中的碳源和氮源，是生物产量达到最大值。这些控制条件以及各种生物、理化和工程环境因素对这些过程的影响很大，因此研究菌体的培养规律，外界控制因素和达到最佳效果等问题就成为发酵工程的重要任务。关键字：关键字：青霉素、菌株、代谢、发酵控制一、概述发酵工艺过程不同于化学反应过程。它既涉及生物细胞的生长、生理和繁殖的生命过程，又涉及微生物细胞分泌的各种酶所催化的生化反应及其影响因素的多酶反应过程，所以发酵是微生物、化学和工程等学科的理论和技术的综合利用，由于发酵过程的复杂性，控制其过程是比较复杂的。尤其是控制青霉素等次级代谢产物的发酵。二、青霉素的用途及主要生产流程青霉素是抗菌素的一种，是从青霉菌培养液中提制的药物，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素作为杀菌药，主要作用于大多数革兰阳性菌、革兰阴性球菌、螺旋体和放线菌。青霉素阻抑粘肽合成，造成细胞壁缺损。由于敏感菌菌体内渗透压高，使水分不断内渗，以致菌体膨胀，促使细菌裂解、死亡。青霉素的杀菌作用特点为：①对革兰阳性菌作用强，对革兰阴性菌作用弱；②对繁殖期细菌有作用对静止期细菌无作用；③因为哺乳类动物和真菌细胞无细胞壁，故青霉素对人毒性小，对真菌无效。生产流程：冷冻干孢子→琼脂斜面→米孢子→种子罐→发酵罐→过滤→醋酸丁酯提取→脱水脱色→结晶→洗涤晶体→工业盐→菌丝体→综合利用在发酵过程中添加碳源、氮源和前体、消泡剂三、
青霉素产生菌的选育1、出发菌株的选择青霉素产生菌主要是产黄青霉51-20 和点青霉。以产黄青霉51-20 的菌株为亲株，经不断诱变，目前已获得产青霉素为30000u/ml 以上的高产菌株。青霉菌在固定培养基上具有一定形态特征。开始生长时，孢子先胀大，长出芽管并急速伸长，形成隔膜，繁殖成菌丝，然后产生复杂的分支，交织成网状而形成菌落。菌落外观有的平坦有的褶皱很多。在营养分布均匀的培养基中，菌落一般都是圆形的，其边缘或整齐或呈锯齿状或呈扇状。在发育过程中跟中从气生菌丝大梗和小梗，于小梗上着生分生孢子，排列成链状，形状似毛笔，称为青霉穗。分生孢子成黄绿色、绿色或蓝色，老了以后变成黄棕色、红棕色和灰色等。分生孢子有椭圆形、圆柱形、圆形，每种菌种的孢子菌具有一定的形态，多次传代后也不变。在沉默培养是一般不产生分生孢子。2、切断支路代谢途径当菌种的初级代谢和次级代谢处于分路途经事，初级代谢产物的营养缺陷型菌株常可使相应的次级代谢产物增产。有人采用了诱变的方式获得了亮氨酸营养缺陷型菌株结果是青霉素的产量提高了四倍。青霉素的生物合成受赖氨酸的反馈抑制，这是由于赖氨酸可使高柠檬酸合成受到抑制或阻遏，因侧悬于赖氨酸缺陷突变菌株，通过在培养基中添加赖氨酸，可使青霉素产量明显提高。3、解除菌体自身的反馈调节选育结构类似物抗性突变株（1）筛选自身耐受性突变株不同活性的菌株，其自身耐受性不同，高产菌株能耐受高浓度的自产抗生素。为此，可以用自产抗生素来选育高产菌株。如有人选遇到能耐100000u/ml 青霉素V 的突变菌株，是青霉素的发酵单位提高到约40000u/ml。这种自身耐
青霉素发酵工艺
青霉素的发酵工艺 青霉素生产工艺过程 一、青霉素的发酵工艺过程 1、工艺流程 （1）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,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26°C,发酵,7天,1:0.95vvm）——发酵液。 （2）球状菌二级发酵工艺流程 冷冻管（25°C，孢子培养，6~8天）——亲米（25°C，孢子培养，8~10天）——生产米（28°C，孢子培养，56~60h,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24°C，发酵，7天，1：0.8vvm）——发酵液。 2、工艺控制 （1）影响发酵产率的因素 基质浓度在分批发酵中，常常因为前期基质量浓度过高，对生物合成酶系产生阻遏（或抑制）或对菌丝生长产生抑制（如葡萄糖和钱的阻遏或抑制, 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, 为了避免这一现象, 在青霉素发酵中通常采用补料分批操作法, 即对容易产生阻遏、抑制和限制作用的基质进行缓慢流加以维持一定的最适浓度。这里必须特别注意的是葡萄糖的流加,
因为即使是超出最适浓度范围较小的波动, 都将引起严重的阻遏或限制, 使生物合成速度减慢或停止。目前, 糖浓度的检测尚难在线进行, 故葡萄糖的流加不是依据糖浓度控制, 而是间接根据pH 值、溶氧或C02 释放率予以调节。 （2）温度青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别 , 但一般认为应在25 °C 左右。温度过高将明显降低发酵产率 ,同时增加葡萄糖的维持消耗 , 降低葡萄糖至青霉素的转化率。对菌丝生长和青霉素合成来说 , 最适温度不是一样的, 一般前者略高于后者, 故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度，以缩短生长时间, 到达生产阶段后便适当降低温度 , 以利于青霉素的合成。（3） pH 值青霉素发酵的最适 pH 值一般认为在 6. 5 左右 , 有时也可以略高或略低一些 , 但应尽量避免 pH 值超过7.0, 因为青霉素在碱性条件下不稳定, 容易加速其水解。在缓冲能力较弱的培养基中, pH 值的变化是葡萄糖流加速度高低的反映。过高的流加速率造成酸性中间产物的积累使 pH 值降低；过低的加糖速率不足以中和蛋白质代谢产生的氨或其他生理碱性物质代谢产生的碱性化合物而引起 pH 值上升。 （4）溶氧对于好氧的青霉素发酵来说 , 溶氧浓度是影响发酵过程的一个重要因素。当溶氧浓度降到 30% 饱和度以下时, 青霉素产率急剧下降, 低于 10% 饱和度时, 则造成不可逆的损害。溶氧浓度过高 , 说明菌丝生长不良或加糖率过低, 造成呼吸强度下降, 同
青霉素提取工艺
青霉素的提取工艺 青霉素(Ｂenzylpenｉcillin / Penｉciｌliｎ）又被称为青霉素G、peｉｌliｎG、盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素。青霉素类抗生素是β－内酰胺类中一大类抗生素的总称。 (图1.青霉素分子式） 化学特性 青霉素又称盐酸巴氨西林。其化学名为1-乙氧甲酰乙氧6-〔D（-)－２－氨基-2-乙酰氨基〕青霉烷酸盐酸盐。是一种有机酸,性质稳定,难溶于水。可与金属离子或有机碱结合成盐，临床常用的有钠盐、钾盐。 青霉素盐如青霉素钾或钠盐为白色结晶性粉末,无臭或微有特异性臭,有引湿性。干燥品性质稳定,可在室温保存数年而不失效，且耐热。遇酸、碱、重金属离子及氧化剂等即迅速失效。极易溶于水,微溶于乙醇,不溶于脂肪油或液状石蜡。其水溶液极不稳定,在室温中效价很快降低1０%，水溶液ｐH为5．5～７.5。 青霉素价格较为便宜，因而也证明了生产并提取青霉素是有着较为成熟的工业方法的。 (图2青霉素的售价） 青霉素的提纯 青霉素提纯工艺流程简图:
（图３) 因为青霉素水溶液不稳定,故发酵液预处理、提取和精制过程要条件温和、快速,防止降解。在提炼过程中要遵循下面三个原则： 错误!时间短错误!温度低错误!pＨ适中 １.预处理 发酵结束后,目标产物存在于发酵液中,浓度较低，只有10－３０kg/m３，并且含有大量杂质，如高价无机离子(Ca,Mg,Ｆe离子）,菌丝,未用完的培养基，易污染杂菌,产生菌的代谢产物,蛋白质等。因此必须对其进行的预处理，其目的在于浓缩目的产物，去除大部分杂质，利于后续的分离纯化过程，是进行分离纯化的第一个工序。 2.过滤 发酵液在萃取之前需预处理，可在发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白(比如明矾）,或者调解发酵液ｐＨ至蛋白质的等电点以沉淀蛋白,然后经真空转鼓过滤(以负压作过滤推动力)或板框过滤(浮液用泵送入滤机的每个密闭的滤室，在工作压力的作用下,滤液透过滤膜或其它滤材，经出液口排出,滤渣则留在框内形成滤饼，从而达到固液分离目的）,除掉菌丝体及部分蛋白。青霉素在常温下易降解，因而发酵液及滤液应冷至１0 ℃以下,过滤收率一般90％左右。 (1)菌丝体粗长10μｍ，采用鼓式真空过滤机过滤,滤渣形成紧密饼状,容易从滤布上刮下。滤液pＨ6.27－7.2,蛋白质含量0．0５-0．2%。需要进一步除去蛋白质。 （2)改善过滤和除去蛋白质的措施:硫酸调节ｐH4．５-5.0，加入０.07％溴代十五烷吡啶PPB,0．7%硅藻土为助滤剂。再通过板框式过滤机。滤液澄清透明,进行萃取。 3.萃取 青霉素的提取采用溶媒萃取法。这是利用抗生素在不同的pH值条件下以不同的化学状态（游离态酸或盐)存在时，在水及水互不相溶的溶媒中溶解度不同的特性，使抗生素从一种液相（如发酵滤液）转移到另一种液相(如有机溶媒）中去,以达到浓缩和提纯的目的。青霉素分子结构中有一个酸性基团（羧基)，青霉素的pＫａ=2．７5,所以将青霉素G的水溶液酸化至ｐＨ2.０左右，青霉素即成游离酸。这种青霉素酸在水中溶解度很小，但易溶于醇类、酮类、醚类和酯类,利用这一特性，工业上可用溶媒萃取法从发酵液中分离并提纯青霉素。 在酸性条件下青霉素转入有机溶媒中,调节pH至２.0左右，再转入中性水相，反复几次萃取，即可提纯浓缩。选择对青霉素分配系数高的有机溶剂。工业上通常用醋酸丁酯和戊酯。萃取２－3次。从发酵液萃取到乙酸丁酯时，pＨ选择1.８-2．０，从乙酸丁酯反萃到水相时，ｐH选择6．8－７.4。发酵滤液与乙酸丁酯的体积比为 1.5-2.1,即一次浓缩倍数为1.5-2．1。为了避免pH波动，采用硫酸盐、碳酸盐缓冲液进行反萃。发酵液与溶剂比例为3－4。几次萃取后,浓缩1０倍,浓度几乎达到结晶要求。萃取总收率在85%左右。 所得滤液多采用二次萃取，用10%硫酸调ｐH2.０~3.0,加入醋酸丁酯，用量为滤液体积的三分之一,反萃取时常用碳酸氢钠溶液调pH7.0～8.0。在一次丁酯萃取时，由于滤液含有
青霉素的发酵教案设计
项目式教学法教案： 青霉素的发酵 一、任务背景 本项目是抗生素类药物的生产，项目引导旨在学生进行抗生素生产前掌握一些必备的基础知识，包括青霉素、 红霉素和链霉素的基本知识。本任务是青霉素 的发酵生产，从青霉素发酵的整个生产工艺流 程来训练学生对发酵工程的掌握，针对的培训 工种为菌种培育工、微生物发酵工、微生物发 酵灭菌工、发酵液提取工、微生物发酵药品精 制工、抗生素酶裂解工。 二、培养目标 1、知识目标 【明确】明确青霉素、结构特点、理化性质及作用机理。 【熟悉】青霉素的定义、分类和命名。 【掌握】青霉素发酵的的工艺特点、要求及一般原理和控制过程。 2、技能目标 【1】能熟练进行微生物的初步分离、纯化、鉴定及保藏。 【2】能熟练进行青霉素的发酵生产。 3、素质目标 【1】基本素质：能根据需要，确定信息渠道，通过阅读、访谈等
方式，收集信息，能用准确的语言表达工作成果。 【2】职业素质：能够按照岗位职责要求，完成各项实训任务，养成良好的职业道德 【3】道德素质：能够遵守生产纪律，爱护仪器，节约能源，认真工作，严格遵守仪器操作规程，爱护公共财产，具有安全意识。三、教学重点与难点 【教学重点】青霉素发酵的工艺流程 【教学难点】青霉素发酵的条件控制 四、教学流程
五、教学容 1、生产前准备 （1）查找资料，了解青霉素生产基本知识 a.什么类的化合物成为青霉素？青霉素的分子结构及其衍生物？ b.青霉素的作用机理及应用? c.青霉素理化性质?
d.青霉素生产菌有哪些生物学特性？ （2）确定生产技术、生产菌种和工艺路线 a. 生产技术：微生物发酵技术 b.菌种：产黄青霉（Penicillium chrosogenum） c.发酵工艺流程图 2、菌种培养 （1）生产孢子的制备 将砂土保藏的孢子用甘油、葡萄糖、蛋白胨组成的培养基进行斜面培养,经传代活化。最适生长温度在25~26℃,培养6~8d,得单 菌落,再转斜面,培养7~9d,得斜面孢子。移植到优质小米(或大米)固体培养基上,25℃生长6~7d,制得小米孢子。 （2）种子罐和发酵罐培养工艺
青霉素的发酵工艺
青霉素的发酵工艺 作者：佚名文章来源：本站原创点击数：392 更新时间：2009-6-22 12:36:27 青霉素生产工艺过程 一、青霉素的发酵工艺过程 1、工艺流程 （1）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,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26°C,发酵,7 天,1:0.95vvm）——发酵液。 （2）球状菌二级发酵工艺流程 冷冻管（25°C，孢子培养，6~8天）——亲米（25°C，孢子培养，8~10天）——生产米（28°C，孢子培养，56~60h,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24°C，发酵，7天，1：0.8vvm）——发酵液。 2、工艺控制 （1）影响发酵产率的因素 基质浓度在分批发酵中，常常因为前期基质量浓度过高，对生物合成酶系产生阻遏（或抑制）或对菌丝生长产生抑制（如葡萄糖和钱的阻遏或抑制 , 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 , 为了避免这一现象 , 在青霉素发酵常采用补料分批操作法 , 即对容易产生阻遏、抑制和限制作用的基质进行缓慢流加以维持一定的最适浓度。这里必须特别注意的是葡萄糖的流加 , 因为即使是超出最适浓度围较小的波动 , 都将引起严重的阻遏 或限制 , 使生物合成速度减慢或停止。目前 , 糖浓度的检测尚难在线进行 , 故葡萄糖的流加不是依据糖浓度控制 , 而是间接根据pH 值、溶氧或 C02 释 放率予以调节。 （2）温度青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别 , 但一般认为应在25 °C 左右。温度过高将明显降低发酵产率 , 同时增加葡萄糖 的维持消耗 , 降低葡萄糖至青霉素的转化率。对菌丝生长和青霉素合成来说 , 最适温度不是一样的, 一般前者略高于后者, 故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度，以缩短生长时间, 到达生产阶段后便适当降低温度 , 以利于青霉素的合成。 （3） pH 值青霉素发酵的最适 pH 值一般认为在 6. 5 左右 , 有时也可以略高或略低一些 , 但应尽量避免 pH 值超过7.0, 因为青霉素在碱性条件下 不稳定, 容易加速其水解。在缓冲能力较弱的培养基中, pH 值的变化是葡萄糖流加速度高低的反映。过高的流加速率造成酸性中间产物的积累使 pH 值降低；过低的加糖速率不足以中和蛋白质代产生的氨或其他生理碱性物质代产生的碱 性化合物而引起 pH 值上升。 （4）溶氧对于好氧的青霉素发酵来说 , 溶氧浓度是影响发酵过程的一个重要因素。当溶氧浓度降到 30% 饱和度以下时, 青霉素产率急剧下降, 低于10% 饱和度时, 则造成不可逆的损害。溶氧浓度过高 , 说明菌丝生长不良或加糖率过低, 造成呼吸强度下降, 同样影响生产能力的发挥。溶氧浓度是氧传递和
浅谈青霉素的发酵工艺
山西药科职业学院-制药工程系-2013届毕业生论文 2013届毕业生论文 浅谈青霉素的发酵工艺 所属系 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师 二〇一三年六月
目录 1 青霉素的发酵工艺 (2) 1.1 工艺流程 (2) 1.1.1 丝状菌三级发酵工艺流程 (2) 1.1.2 球状菌二级发酵工艺流程 (2) 2 青霉素发酵过程 (2) 2.1 生产孢子的制备 (2) 2.2 种子罐和发酵罐培养工艺 (3) 3 青霉素发酵控制 (3) 4 青霉素发酵过程的特点 (3) 5 青霉素发酵过程的生产方式 (3) 6 青霉素发酵过程的优化控制问题 (4) 7 总结 (4)
浅谈青霉素的发酵工艺 娟 摘要：青霉素是一种重要的抗生素，在目前的制药工业中占有举足轻重的地位， 本文以青霉素发酵生产线，简单论述了从种子的制备到扩大生产至发酵罐这一流 程，指出了青霉素发酵生产中各工艺点的控制，以及培养基的灭菌工艺，研究和优 化其生产工艺对人类健康有重要意义，同时也为国内青霉素工业生产的技术进步做 出来贡献。 关键词：青霉素发酵工艺优化控制 青霉素是抗生素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期其杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。它是生产量最大、应用最广泛的抗生素，其中抗菌作用强、疗效高、毒性低等优点，是治疗敏感性细菌感染的首选药物。 1 青霉素的发酵工艺 1.1 工艺流程 1.1.1 丝状菌三级发酵工艺流程 冷冻管（25℃，孢子培养，7天）→斜面母瓶（25℃，孢子培养，7天）→大米孢子（26℃，种子培养56h,1:1.5vvm）→一级种子培养液（27℃，种子培养，24h,1:1.5vvm）→二级种子培养液（27-26℃,发酵,7天,1:0.95vvm）→发酵液 1.1.2 球状菌二级发酵工艺流程 冷冻管（25℃，孢子培养，6-8天）→亲米（25℃，孢子培养，8-10天）→生产米（28℃，孢子培养，56-60h,1:1.5vvm）→种子培养液（26-24℃，发酵，7天，1:0.8vvm）→发酵液 2 青霉素发酵过程 2.1 生产孢子的制备 将砂土保藏的菌种孢子用甘油、葡萄糖、蛋白胨组成的培养基进行斜面培养，经传代优化。最适生长温度在25-26℃，培养6-8天，得单菌落，再传斜面，培养7天，得斜面孢子。移植到优质小米或大米固体培养基上，生长7天，25℃,
青霉素工艺流程
青霉素生产工艺 班级：生工(2) 姓名：学号:0802012040 【摘要】:青霉素是指分子中含有青霉烷，能破坏细菌的细胞壁并在细菌细 胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素。青霉素对溶血性链球菌等链球菌属，肺炎链球菌和不产青霉素酶的葡萄球菌具有良好抗菌作用。对肠球菌有中等度抗菌作用，淋病奈瑟菌、脑膜炎奈瑟菌、白喉棒状杆菌、炭疽芽孢杆菌、牛型放线菌、念珠状链杆菌、李斯特菌、钩端螺旋体和梅毒螺旋体对本品敏感。本品对流感嗜血杆菌和百日咳鲍特氏菌亦具一定抗菌活性，其他革兰阴性需氧或兼性厌氧菌对本品敏感性差．本品对梭状芽孢杆菌属、消化链球菌厌氧菌以及产黑色素拟杆菌等具良好抗菌作用，对脆弱拟杆菌的抗菌作用差。青霉素通过抑制细菌细胞壁四肽则链和五肽交连桥的结合而阻碍细胞壁合成而发挥杀菌作用。对革兰阳性菌有效，由于革兰阴性菌缺乏五肽交连桥而青霉素对其作用不大。 【关键词】：青霉素；生产工艺 【正文】: 抗生素的工业生产包括发酵和提取两部分。工艺流程大致如下：菌种的保藏、孢子制备、种子制备、发酵、提取和精制。种子和发酵培养基的常用碳源有:葡萄糖、淀粉、蔗糖、油脂、有机酸等，主要为菌体生长代谢提供能源,为合成菌体细胞和目的产物提供碳元素。有机氮源多用玉米浆、黄豆饼粉、麸质粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉等，硫酸铵、尿素、氨水、硝酸钠、硝酸铵则是常用的无机氮源。另外,培养基中还得添加无机盐、微量元素以及消沫剂,部分抗生素还得加入特殊前体，如青霉素的前体是苯乙酸,大环内酯类抗生素的前体是丙酸盐。发酵过程普遍补加一种碳源、氮源物质,如葡萄糖和硫酸铵。pH值通过流加氨水进行调节,很多抗生素在发酵中后期流加前体，对提高产量非常有益。抗生素发酵绝大多数为好氧培养,必须连续通入大量无菌空气,全过程大功率搅拌。发酵液的预处理，一般加絮凝剂沉淀蛋白,过滤去除菌丝体，发酵滤液的提取常用溶媒萃取法、离子交换树脂法、沉淀法、吸附法等提纯浓缩,然后结晶干燥得纯品。 一、青霉素概述 青霉素是抗菌素的一种,是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素,是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素类抗生素是β－内酰胺类中一大类抗生素的总称。但它不能耐受耐药菌株（如耐药金葡)所产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄,主要对革兰氏阳性菌有效。最初青霉素的生产菌是音符型青霉菌，生产能力只有几十个单位，不能满足工业需要。随后找到了适合于深层培养的橄榄型青霉菌，即产黄青霉。