学习情境3药品链霉素发酵
链霉素的生产工艺
链霉素的生产工艺1. 引言链霉素是一种广泛应用于临床的抗菌药物，具有广谱的杀菌作用，特别对革兰氏阳性细菌具有较强的抑制作用。
链霉素的生产工艺是一个复杂的过程，涉及到选材、培养、分离提取、精制等多个步骤。
本文将详细介绍链霉素的生产工艺。
2. 选材链霉素的生产一般选用链霉菌（Streptomyces sp.）作为生物发酵的菌种。
选材时，需要从自然环境中筛选出链霉菌，通过生化和遗传性状鉴定确定其属于链霉菌属。
在选择菌种时，需要考虑菌株的抗性、生长速度、产量等因素。
3. 培养链霉菌的培养过程一般包括前处理、发酵、产霉和分离等步骤。
3.1 前处理前处理的目的是为了提高菌种的活力和发酵能力。
首先，将菌种预培养于适宜的培养基中，培养时间为24-48小时。
然后，将菌种转移到发酵培养基中，再次培养24-48小时，使菌种适应发酵培养条件。
3.2 发酵发酵是链霉菌生产链霉素的关键步骤。
发酵培养基的组成对链霉素的产量和质量有着重要影响。
发酵培养基一般包括碳源、氮源、矿质盐和调节剂等成分。
发酵过程一般分为两个阶段：生长期和产霉期。
生长期主要是链霉菌的生长和繁殖，产霉期主要是链霉菌产生链霉素的阶段。
发酵过程需要控制温度、pH、氧气供应等条件，以保证菌体的生长和链霉素的产量。
3.3 产霉产霉是指在发酵完成后，将产生链霉素的链霉菌和发酵液分离的过程。
产霉一般通过离心、过滤、提取等方法实现。
离心可以将链霉菌从发酵液中分离出来，过滤则可去除菌体，提取则能将链霉素从菌体中提取出来。
4. 分离提取分离提取是将链霉素从发酵液中纯化的过程。
分离提取一般包括固液分离、溶剂提取、浓缩纯化等步骤。
固液分离通过离心或过滤将发酵液中的固体菌体分离出来。
溶剂提取是利用溶剂对发酵液进行提取，一般采用醇类、酮类、醚类等有机溶剂。
浓缩纯化是将溶剂提取得到的链霉素溶液通过浓缩器等设备进行浓缩和纯化，以获得链霉素的纯品。
5. 精制链霉素的精制是指对链霉素进行进一步纯化和提升质量的过程。
链霉素
链霉素生产工艺流程
菌种选取： 生产菌株多采用灰色链霉菌、比基尼 链霉菌和灰色、链霉菌等。灰色链霉 菌的孢子梗直而短，不呈螺旋形，孢 子数量很多，孢子乃断 裂而成，呈椭 圆形，气生菌丝和孢子均呈白色，单 菌落生长丰满，呈梅花型。或馒头型， 直径为 3~4mm，基质菌丝透明，在斜 面背后产生淡色色素。可以通过各种 物理化学方法进行诱变为营养缺陷型 高产菌株。
链霉素生物合成调节机制
在链霉素生物合成中的调节机制主要有发 酵阶段的转变、分解产物的调节以及无机 磷的反馈抑制等方面。
1.发酵阶段的转变 催化链霉胍的2个转脒基反应的酶，在合成阶段开始时 的突然出现是由于新的蛋白质的合成，而不是蛋白质的 激活。 2.分解代谢产物的调节 在发酵过程中，除形成链霉素外，还形成一种支路产 物—甘露糖链霉素(又叫链霉素B)。对大多数微生物来 说，甘露糖链霉素的生物活性只有链霉素的20%-25%。 直到发酵后期才产生水解甘露糖链霉素的α-D-甘露糖苷 酶，能迅速把甘露糖链霉素水解成链霉素和甘露糖，反 应如下： 链霉素-甘露糖 甘露糖苷酶 链霉素+甘露糖
改进链霉素工艺的方法
（1）菌种的优化。现在已经 证明质粒与链霉素的生物合成 有关，通过对菌株质粒DNA 复制的初步模式，以及原生质 体融合、质粒DNA转化等方 面的研究优化菌种。DNA重 组技术也可以很好的运用在链 霉素的菌种选育。
（2）发酵工艺的优化。发酵过程的 微机控制能在线控制数据，从而更精 准的调控发酵条件，例如：罐温、罐 压、pH、糖浓度、溶氧浓度等。除此 之外，可以在培养基中加赖氨酸能提 高链霉素的发酵单位；或者在培养基 中加氯化钙、天门冬酰胺或者谷氨酰 胺能抑制链霉素B的产生。
链霉素结构的图片
链霉素极其衍生物的化学结构式图
《链霉素的制备工艺》课件
将发酵液中的链霉素进行提取和分 离，得到纯净的链霉素。
发酵培养过程
பைடு நூலகம்
发酵基质的配制
精确调配发酵基质的成分 和比例，以提供菌株生长 所需的营养和环境。
发酵温度的控制
通过调节发酵温度，控制 菌株的生长速度和产生链 霉素的效果。
关键参数的调控
监测发酵过程中的关键参 数，如pH值、氧气供给等， 以保证链霉素生产的稳定 性。
《链霉素的制备工艺》 PPT课件
本课件将介绍链霉素的制备工艺，从菌株选择到生产流程，以及质量控制等 方面进行详细讲解。
引言
链霉素是一种广谱抗生素，具有广泛的应用领域。本节将介绍链霉素的概述 和在医药领域中的重要作用。
链霉素的生产流程
1
发酵培养
2
通过发酵培养的方式，利用菌株合
成链霉素。
3
菌株选择
选择适合链霉素生产的菌株，以保 证产量和质量。
结论
本课件回顾了链霉素的制备工艺流程，同时提供一些心得体会和展望。
参考文献
1. XXX et al. (2019). 链霉素制备工艺研究. 化学工业出版社. 2. XYZ et al. (2020). Advances in the Production of Streptomycin. Journal of Antibiotics, 455-467.
提取和分离
链霉素的提取
利用物理或化学方法将链霉素从发酵液中提 取出来。
链霉素的纯化
通过色谱等技术手段，去除杂质，提高纯度。
链霉素的质量控制
测定链霉素的纯度
使用色谱等方法，检测链 霉素样品的纯度。
链霉素的理化性 质检测
测定链霉素的溶解性、稳 定性等物理化学性质。
链霉素的发酵工艺
链霉素的发酵工艺引言链霉素是一种广谱抗生素，对于多种细菌感染具有很高的疗效。
链霉素的制备主要通过发酵工艺进行，本文将介绍链霉素的发酵工艺流程及关键环节。
发酵工艺流程链霉素的发酵工艺通常包括以下几个步骤：1.培养基准备2.发酵罐的接种3.发酵过程控制4.分离与提取5.链霉素的纯化下面将详细介绍每个步骤。
1. 培养基准备培养基是链霉素发酵的基础，适当的培养基能够为菌株提供所需的营养物质。
常用的链霉素发酵培养基包括以下成分：•碳源：如葡萄糖、淀粉、玉米粉等。
•氮源：如酵母提取物、蛋白胨等。
•矿盐：如硫酸镁、磷酸二氢钾等。
•缓冲剂：如磷酸钠、氢氧化钠等。
•辅助物质：如抗泡剂、表面活性剂等。
将以上成分按比例配制成适当的液体或固体培养基。
2. 发酵罐的接种在发酵过程中，将培养基接种菌株，并将接种样品转移到发酵罐中。
接种时需注意保持接种器具的无菌，以避免杂菌污染。
将接种物均匀地加入发酵罐中，并控制接种量，一般为培养基总容积的2-5%。
3. 发酵过程控制发酵过程的控制是链霉素发酵的关键环节之一。
以下是常见的控制参数：•温度控制：链霉素的适宜生长温度为28-32摄氏度，需保持恒定的温度。
•pH值控制：链霉素的适宜pH范围为6.0-7.5，需通过添加酸碱来控制发酵液的pH值。
•溶氧量控制：链霉素发酵对氧气需求较高，需通过控制搅拌速度和通气量来维持适宜的溶氧量。
•发酵时间控制：链霉素的发酵时间通常为48-72小时，需控制好发酵时间，避免过度生长。
监测并控制这些参数，可以提高链霉素的产量和质量。
4. 分离与提取发酵结束后，需要将发酵液中的链霉素分离出来。
常用的分离方法包括离心、过滤、沉淀和蒸发等。
接下来，对得到的链霉素进行提取处理，一般采用溶剂提取、结晶或萃取等方法，以获得链霉素的纯度。
5. 链霉素的纯化为了提高链霉素的纯度，可以采用色谱技术进行纯化。
常见的纯化方法包括硅胶柱层析、高效液相色谱以及逆流色谱等。
纯化完成后，对得到的链霉素进行干燥，制成成品。
链霉素发酵提取工艺
过滤或离心分离。过滤后，所得酸性滤液也可进行碱性处
实验室涂片结果
灰 色 链 霉 菌 生 长 状 态
液氮保藏(-196℃)
或
沙土管保藏(2-4℃)
2.工 艺 流 程
斜面培养恒温恒湿35-36℃，7天
原斜面孢子
斜面培养恒温恒湿34-35℃，6天 摇瓶培养33-34℃，39.5h转速250rpm 装量80ml/750ml接种量一块斜面/瓶50-64h
灰色链霉菌的孢子柄直而短，不呈螺旋形。 孢子量很多，呈椭圆球形。气生菌丝和孢子都呈 白色。单菌落生长丰满，呈梅花形或馒头形，直 径约为3～4mm。基内菌丝透明，在斜面背后产生 淡棕色色素。 链霉素产生菌诱变育种常用的诱变剂有：紫外 线、γ射线、氮芥、乙烯亚胺、亚硝酸和硫酸二乙 酯等。一些化学诱变剂又经常和紫外线等进行复 合处理。近年来采用亚硝基胍、快中子和激光等， 诱变选育出营养缺陷型或再回复突变型高产菌株。 杂交育种与诱变育种相结合的方法，对提高菌种 的生产能力，收到了较好的效果。
中罐种子 大罐发酵液
提炼车间
培养方式
斜面孢子培养
摇瓶种子培养
种子罐扩大培养
发酵培养
(一)斜面孢子培养
将砂土管 ( 或冷冻管 ) 菌种接种到斜面培养基上，经培
养后即得原始斜面。
斜面培养基的主要成分有葡萄糖、蛋白胨和豌豆浸汁
等，其中蛋白胨和豌豆浸汁的质量对斜面孢子质量影响很
学习情境3药品-链霉素发酵
发酵产物链霉素的干燥
• 成品浓缩液中，加入如柠檬酸钠、亚硫 酸钠等稳定剂，经无菌过滤，即得水针 剂。如欲制成粉针剂，将成品浓缩液经 无菌过滤真空干燥后，即可制得成品。
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链霉素产品的检测
• 【性状】 • 【鉴别】 • 【检查】 • 【含量测定】
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•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 12.2020 .12.20Sunday , December 20, 2020
Automation Sensitivity Accuracy
自动
灵敏
准确
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3. 制定工作计划
确定链霉素生产的原料。因地制宜，立足本 地资源。（见发酵原料要求）
确定培养基组成。包括斜面培养基、摇瓶培 养基、种子培养基和发酵培养基。
明确发酵过程中各工艺参数、影响因素和调 控方法。
12
13
Strain Improvement Scale-up
• Dissolved oxygen controlled by
aeration, pressure
17
摇瓶发酵 Shake-flask
搅拌罐发酵 Stirred tank
• 装液量：10% (~250ml) • 间歇培养 • 温控受限制 • 代谢碳水化合物慢 • 常压 • 缓冲液控制pH • 在线取样难 • 容量减少 • 瓶壁上结垢 • 无需消泡 • 搅拌受限制 • 无法控制溶解氧
谢谢大家！
Lab fermentor evaluation Production Condition 小型发酵罐
模拟生产条件
Possible recycle
1
Production Evaluation
学习情境二霉菌发酵制药
抗癌药物
霉菌发酵制药在抗癌药物的 研发和生产中起到了重要作 用。
霉菌发酵制药的工艺流程
霉菌发酵制药的工艺流程包括霉菌培养、发酵、提取和制剂等环节。每个环节都需要严格控制和优化。
霉菌发酵制药的生产设备
发酵生物反应器
发酵生物反应器是霉菌发酵制药 中重要的生产设备，用于提供合 适的环境和养分。
分离设备
3 技术创新
不断推动技术创新，提高生产效率和产品质 量。
4 环境保护
采取环保措施，减少废物和能源消耗。
总结和展望
霉菌发酵制药在药物研发和生产中扮演着重要角色。随着科学技术的进步，将会有更多创新和发展。
2
霉菌的发现
霉菌的研究和应用始于19世纪，路易·帕斯特尔的工作对霉菌发酵制药的发展具 有重要影响。的进步，霉菌发酵制药成为现代制药工业中不可或缺的重要部分。
霉菌发酵制药的应用领域
抗生素
霉菌发酵制药被广泛用于抗 生素的生产，如青霉素和链 霉素。
酶制剂
霉菌的发酵也用于生产酶制 剂，用于制药、食品和生物 工程等领域。
分离设备用于从发酵液中分离出 目标产品，如离心机、过滤器和 蒸发器等。
制剂包装设备
制剂包装设备用于将发酵制得的 药物制剂进行包装，保证产品的 质量和安全。
霉菌发酵制药的注意事项
1 质量控制
严格控制每个步骤的质量，确保产品的纯度 和活性。
2 生物安全
注意相关法规和规范，确保生产环境和操作 符合生物安全要求。
学习情境二霉菌发酵制药
霉菌发酵制药是利用霉菌进行生物合成制药的过程。它具有悠久的历史并在 多个领域得到广泛应用。
霉菌发酵制药的定义
霉菌发酵制药是一种利用霉菌进行生物合成制药的过程。通过霉菌的代谢活 动，可以合成出各种药物和化合物。
链霉素发酵实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 掌握链霉素发酵的基本原理和操作步骤。
2. 了解发酵过程中关键参数的调控对发酵效果的影响。
3. 通过实验，优化链霉素发酵培养基配方，提高发酵效率。
二、实验原理链霉素是一种重要的氨基糖苷类抗生素，由灰色链霉菌发酵生产。
发酵过程中，灰色链霉菌将葡萄糖等碳源转化为链霉素，同时产生一定的热量和二氧化碳。
发酵过程中，温度、pH值、通气量等参数对发酵效果有显著影响。
三、实验材料1. 菌种：灰色链霉菌2. 培养基：黄豆饼粉培养基、葡萄糖、硫酸铵、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠等3. 仪器：锥形瓶、移液管、pH计、生物传感仪、分析天平、发酵罐等四、实验步骤1. 菌种活化：将灰色链霉菌接种于黄豆饼粉培养基中，37℃恒温培养24小时，活化菌种。
2. 培养基配制：按照实验设计，将黄豆饼粉、葡萄糖、硫酸铵、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠等原料称量，加入适量水，搅拌均匀，制成发酵培养基。
3. 发酵：将活化后的菌种接种于发酵培养基中，置于发酵罐中，控制温度、pH值、通气量等参数，进行发酵实验。
4. 发酵过程监测：定时取样，测定发酵液中的链霉素浓度、pH值、残糖等指标，分析发酵过程的变化。
5. 发酵终止：当发酵液中的链霉素浓度达到预定目标时，终止发酵，收集发酵液。
6. 发酵产物提取：采用适宜的提取方法，从发酵液中提取链霉素。
五、实验结果与分析1. 发酵过程中关键参数的调控：（1）温度：发酵过程中，链霉素产量随温度升高而增加，但过高温度会导致菌体死亡，降低发酵效果。
实验结果表明，发酵温度以28-30℃为宜。
（2）pH值：发酵过程中，pH值对链霉素产量有显著影响。
实验结果表明，pH值以6.5-7.0为宜。
（3）通气量：发酵过程中，通气量对链霉素产量有显著影响。
实验结果表明，通气量以0.5-1.0L/h为宜。
2. 发酵培养基配方优化：通过正交实验，优化发酵培养基配方，结果表明，最佳培养基配方为：黄豆饼粉2.0%、葡萄糖2.0%、硫酸铵1.0%、磷酸二氢钠0.5%、磷酸氢二钠0.5%。
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7
培养基
高氏1号培养基
种子培养基
学习情境3药品链霉素发酵
8
• 设备 • 机械搅拌通风式发酵罐
学习情境3药品链霉素发酵
9
lawn of test bacteria 测试菌苔
filter papers soaked with test compounds
含药物滤纸
agar plate 琼脂培养基
zones of inhibition (no growth) 抑菌圈
• 需要铵盐或氨气
• Ammonium salts or ammonia needed
• 2 大气压
• Pressure at two atmospheres possible
• 无需缓冲液
• No buffers necessary
• 在线取样易
• In-process sampling easy
学习情境3药品链霉素发酵
15
摇瓶发酵 Shake-flask fermentation
• 装液量：10% (~250ml) • 10-50 ml in 125-500 ml flask
• 间歇培养
• Batch only
• 温控受限制
• Limited control: temperature
• 代谢碳水化合物慢
学习情境3药品链a霉e素ra发t酵ion, pressure
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摇瓶发酵 Shake-flask
搅拌罐发酵 Stirred tank
• 装液量：10% (~250ml) • 10-100,000升容量
• 间歇培养
• 间歇和补料培养
• 温控受限制
• 连续控制：pH，温度
• 代谢碳水化合物慢
• 需要铵盐或氨气
DO probe Air/agitation
学习情境3药品链霉素发酵
Sample Analysis •pH •DO •Sugar •Ammonia •Phosphate •Sulphate •Products •Precursors •Contamination
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Flow Rate Control 流量控制
• 常压
• 2 大气压
• 缓冲液控制pH
• 无需缓冲液
• 在线取样难
• 在线取样易
• 容量减少
• 补料,容量增加
• 瓶壁上结垢
• 生长均匀一致
• 无需消泡
• 需消泡
• 搅拌受限制
• 多种搅拌
• 无法控制溶解氧
• 控制溶解氧:通气,加压
学习情境3药品链霉素发酵
18
4.工作任务实施
菌种 → 种子制备
Strain → Preparation of seed
种子罐
连消 缓冲罐 发酵罐
A scheme of the mater学ia习l情fl境o3w药品in链a霉n素a发n酵tibiotic production 21
发酵生产原料
Materials for Fermentation
碳源: • 葡萄糖、 • 果糖、 • 麦芽糖、 • 乳糖 • 淀粉
学习情境3药品链霉素发酵
16
搅拌罐发酵 Stirred tank fermentation
• 10-100,000升容量
• 10-100,000 liter vessels
• 间歇和补料培养
• Batch and feed possible
• 连续控制：pH，温度 • Continuous control: pH, temperature
• 瓶壁上结垢
• Solid growth on side walls
• 无需消泡
• Antifoam not needed
• 搅拌受限制
• Agitation limited: shaker speed
• 无法控制溶解氧
• No control of dissolved oxygen
学习情境3药品链霉素发酵
情境3 药品抗生素-链霉素发酵合成
学习目的与要求 （1）知识目标： （2）能力目标： （3）情感目标：
学习情境3药品链霉素发酵
1
链 霉 素 发 酵生 产 技 术
1. 接受工作任务 2. 工作任务分析
3. 制定工作计划
4. 工作任务实施 5. 工作任务检查 6. 工作任务评价 7. 知识拓展
学习情境3药品链霉素发酵
学习情境3药品链霉素发酵
29
链霉素发酵温度以28.5℃左右为宜。 链霉菌菌丝生长的pH约为6.5～7.0， 而链霉素合成的pH约为6.8～7.3 链霉菌的临界溶氧浓度约为10-5mol/L， 发酵终点确定：残糖浓度 低于1%。
学习情境3药品链霉素发酵
30
发酵产物链霉素的提取与精制
• 链霉素的提取，目前均采用离子交换法。 离子交换法提取过程一般包括：发酵液的 过滤(或不过滤)及预处理、吸附和洗脱、精 制及干燥等过程。离子交换树脂有：D311 树脂，D390树脂，703树脂与1*14树脂的 按比例混合。
学习情境3药品链霉素发酵
3
学习情境3药品链霉素发酵
4
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学习情境3药品链霉素发酵
5
• 链霉素主要理化性质
链霉素游离碱为白色粉末，大多数盐 类也是白色粉末或略带黄色的粉末或结 晶，无嗅，味微苦，有吸湿性，在空气 中易潮解。
学习情境3药品链霉素发酵
6
2．工作任务分析
• 生产菌种
学习情境3药品链霉素发酵
学习情境3药品链霉素发酵
31
发酵产物链霉素的干燥
• 成品浓缩液中，加入如柠檬酸钠、亚硫 酸钠等稳定剂，经无菌过滤，即得水针 剂。如欲制成粉针剂，将成品浓缩液经 无菌过滤真空干燥后，即可制得成品。
链霉素产品的检测
• 【性状】 • 【鉴别】 • 【检查】 • 【含量测定】
pH
7.4-7.6
学习情境3药品链霉素发酵
Range %
24
学习情境3药品链霉素发酵
25
5. 发 酵 控 制 Fermentation Control
Sugar/Oil feed Pressure probe
Level probe Antifoam
pH probe Acid/Base
Temp. probe Cooling
Lab fermentor evaluation Production Condition 小型发酵罐
模拟生产条件
Possible
300
recycle
1
3
Production
Evaluation 生产
Pilot plant
Evaluation 学习情境3药品中链霉试素生发酵产
30
Inoculum Development 菌种扩大1培4 养
Weight Signal Pump Speed
Amplifier
Supervisory Computer
Scale
Controller
学习情境3药品链霉素发酵
27
学习情境3药品链霉素发酵
28
链霉素 发 酵
• 菌种 (strain)：灰色链霉菌(S.griseus) 无菌情况有保证；代谢速度45小时为准耗糖 1.0+0.2％耗氧30+5mg/100ml；效价8000u/ml；粘 度8-12秒；菌丝阶段3-4；在大罐发酵中有一定水 平
→ 发酵
→ Fermentation
→ 发酵液预处理
→ Treatment of broth
→ 提取及精制
→ Isolation & purification
→ 成品包装
→ Package of product
学习情境3药品链霉素发酵
19
A scheme of the mater学ia习l情fl境o3w药品in链a霉n素a发n酵tibiotic production 20
Fermentation 发酵培养基
Components 组成
Range %
可溶性淀粉
20g、
NaCl
0．5g、
KNO3
1g、
K2HPO4·3H2O 0.5g、
MgSO4·7H2O 0．5g、
FeSO4·7H2O 0．01g、
琼脂
15-20g、
水
1000ml、
Components 组成
为葡萄糖、 黄豆饼粉、 硫酸铰、 磷酸二氢钾、 碳酸钙、 玉米浆
2
1.接受工作任务
链霉素 是继青霉素之后，用于临床的第二个重要抗生素，链霉素
是含有链霉胍的氨基糖苷类抗生素族（图1）中的主要 成员，链霉素又称链霉素A，其化学名为N-甲基-α-L葡萄糖胺-(1→2)-α-L-链霉糖-(1→4)链霉胍。是生物在 其生产活动过程中所产生，并能在低微浓度下有选择 性地抑制或杀灭其他微生物或肿瘤细胞的有机物。
Agar diffusion assay
学习情境3药品链霉素发酵
10
分析仪器 Analytical instruments
现代分析仪器： • 核磁共振 • 毛细管电泳 • 气相色谱 • 高效液相色谱 • 质谱
Modern analytical instruments:
• Nuclear magnetic resonance (NMR)
学习情境3药品链霉素发酵
33
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/16
学习情境3药品链霉素发酵
• Slow metabolizing carbohydrate
• 常压
• Ambient pressure