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。

二、发酵条件下的生长过程

第１期：分生孢子萌发，形成芽管,原生质未分化,具有小泡。ﻫ第２期:菌丝繁殖，原生质体具有嗜碱性，类脂肪小颗粒。

第3期：形成脂肪包涵体,机理贮藏物,没有空泡，嗜碱性很强。

第4期:脂肪包涵体形成小滴并减少，中小空泡,原生质体嗜碱性减弱，开始产生抗生素。

第5期:形成大空泡,有中性染色大颗粒，菌丝呈桶状，脂肪包涵体消失，青霉素产量最高。

第6期：出现个别自溶细胞，细胞内无颗粒,仍然桶状。释放游离氨，pH上升。

第7期：菌丝完全自溶,仅有空细胞壁。

镜检:规定时间取样，显微镜观察7个时期的形态变化，控制发酵。

4－５期为生产期，生产1-4期为菌丝生长期,3期的菌体适宜为种子。ﻫ

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。

三、青霉素的发酵工艺过程

青霉素生产流程：ﻫ

1、发酵工艺过程

(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6~8天,得单菌落，再传斜面，培养7天,得斜面孢子。ﻫ移植到优质小米或大米固体培养基上，生长7天，２5℃，制得小米孢子。ﻫ每批孢子必需进行严格摇瓶试验,测定效价及杂菌情况。

（２）种子罐和发酵罐培养工艺

种子培养要求产生大量健壮的菌丝体，因此,培养基应加入比较丰富的易利用的碳源和有机氮源。青霉素采用三级发酵

一级种子发酵:发芽罐.小罐,接入小米孢子后，孢子萌发,形成菌丝。培养基成分：葡萄糖，蔗糖,乳糖，玉米浆，碳酸钙,玉米油,消沫剂等。通无菌空气,空气流量1：3(体积比);充分搅拌30０-350r/min;40~50小时;pH自然，温度２７±1℃。ﻫ二级发酵罐：繁殖罐．大量繁殖。玉米浆、葡萄糖等。1：1-1.5；２50-２80r／miｎ;pH自然,２5±１℃；0－14ｈ。

三级发酵罐:生产罐。花生饼粉(高温）,麸质粉、玉米浆、葡萄糖，

尿素，硫酸铵，硫酸钠、硫代硫酸钠，磷酸二氢钠,苯乙酰胺及消泡剂，CaCO3等。接种量为12-15%。青霉素的发酵对溶氧要求极高，通气量偏大，通气比控制0.７-1.８;１５０-２０0ｒ/min；要求高功率搅拌,100 m3的发酵罐搅拌功率在200-300 Kw,罐压控制０．04-0．０5 MPa,于25-26 ℃下培养,发酵周期在20０h左右。前６0h，pH５.7-6.3，后6.３－６.6；前60h为26℃，以后24℃。

四、发酵过程控制

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。ﻫ（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。当葡萄糖耗竭后，利用缓效的乳糖,使pH稳定,分泌青霉素。可根据形态变化，滴加葡萄糖,取代乳糖。目前普遍采用淀粉的酶水解产物，葡萄糖化液流加。降低成本。

氮源：玉米浆是最好的,是玉米淀粉生产时的副产品,含有多种氨基酸及其前体苯乙酸和衍生物。玉米浆质量不稳定,可用花生饼粉或棉籽饼粉取代。补加无机氮源。ﻫ无机盐:硫、磷、镁、钾等。铁有毒，控制在30µg/ml以下。ﻫ流加控制：补糖，根据残糖、pＨ、尾气中CO２和O2含量。残糖在0.6％左右,pＨ开始升高时加糖。补氮:流加酸酸铵、氨水、尿素，控制氨基氮0.05%。

添加前体：合成阶段,苯乙酸及其衍生物，苯乙酰胺、苯乙胺、苯乙酰甘氨酸等均可为青霉素侧链的前体,直接掺入青霉素分子中。也具有刺激青霉素合成作用。但浓度大于0.19％时对细胞和合成有毒性。还能被细胞氧化。策略是流加低浓度前体,一次加入量低于０.１%,保持供应速率略大于生物合成的需要。ﻫ(２)温度

一生长适宜温度30℃，分泌青霉素温度20℃。但２０℃青霉素破坏少,周期很长。生产中采用变温控制,不同阶段不同温度。前期控制25－２6℃左右，后期降温控制23℃。过高则会降低发酵产率，增加葡萄糖的维持消耗，降低葡萄糖至青霉素的转化得率。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，生产阶段适当降低温度，以利于青霉素合成。

(3）pＨ

合成的适宜pH6.4-6.6左右,避免超过７.０，青霉素在碱性条件