抗生素生產(chǎn)工藝

1、關(guān)于抗生素生產(chǎn)工藝第一張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 抗生素的定義、命名及應(yīng)用第二節(jié) 抗生素的分類第三節(jié) 抗生素劑量表示法第四節(jié) 青霉素生產(chǎn)工藝第五節(jié) 紅霉素生產(chǎn)工藝 第二張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 抗生素在目前的制藥工業(yè)中仍占有舉足輕重的地位，尤其是下游半合成抗生素的發(fā)展，進(jìn)一步刺激了上游的工業(yè)發(fā)酵。一些抗生素的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模非常大，如-內(nèi)酰胺類的青霉素、頭孢菌素C，大環(huán)內(nèi)酯類的紅霉素、利福霉素，氨基環(huán)醇類的鏈霉素、慶大霉素。其它的一些抗生素，如林可霉素、四環(huán)素、金霉素、萬古霉素等，單個發(fā)酵罐容積越來越大，100m3的發(fā)酵罐被普遍采用，200m3甚至更大容積的

2、發(fā)酵罐經(jīng)常可見報道。第三張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 抗生素的工業(yè)生產(chǎn)包括發(fā)酵和提取兩部分。工藝流程大致如下：菌種的保藏、孢子制備、種子制備、發(fā)酵、提取和精制。第四張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 種子和發(fā)酵培養(yǎng)基的常用碳源有：葡萄糖、淀粉、蔗糖、油脂、有機(jī)酸等，主要為菌體生長代謝提供能源，為合成菌體細(xì)胞和目的產(chǎn)物提供碳元素。 有機(jī)氮源多用玉米漿、黃豆餅粉、麩質(zhì)粉、蛋白胨、酵母粉、魚粉等，硫酸銨、尿素、氨水、硝酸鈉、硝酸銨則是常用的無機(jī)氮源。 另外，培養(yǎng)基中還得添加無機(jī)鹽、微量元素以及消沫劑，部分抗生素還得加入特殊前體，如青霉素的前體是苯乙酸，大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的前體是丙

3、酸鹽。 發(fā)酵過程普遍補(bǔ)加一種碳源、氮源物質(zhì)，如葡萄糖和硫酸銨。pH值通過流加氨水進(jìn)行調(diào)節(jié)，很多抗生素在發(fā)酵中后期流加前體，對提高產(chǎn)量非常有益。 抗生素發(fā)酵絕大多數(shù)為好氧培養(yǎng)，必須連續(xù)通入大量無菌空氣，全過程大功率攪拌。發(fā)酵液的預(yù)處理，一般加絮凝劑沉淀蛋白，過濾去除菌絲體，發(fā)酵濾液的提取常用溶媒萃取法、離子交換樹脂法、沉淀法、吸附法等提純濃縮，然后結(jié)晶干燥得純品。第五張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 抗生素的定義、命名及應(yīng)用抗生素：是微生物在新陳代謝過程中所產(chǎn)生，具有抑制它種微生物生長及活動，甚至殺死它種微生物的一種化學(xué)物質(zhì)。又稱抗菌物質(zhì)。廣義抗生素：抗生素的來源不僅限于微生物，

4、植物和動物也能產(chǎn)生。如：蒜素、黃連素、魚素等一、抗生素的定義第六張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月常用抗生素命名依據(jù) 由動植物或菌類產(chǎn)生的抗生素，其命名是根據(jù)動物學(xué)、植物學(xué)和菌屬學(xué)的名稱而定。如：青霉素、鏈霉素、蒜素、黃連素、魚素等。二、抗生素的命名第七張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月常用抗生素命名依據(jù) 由抗生素化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)明確的族命名。如：四環(huán)素、氯霉素、重氮絲氨酸等。第八張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月常用抗生素命名依據(jù) 對一些有重要意義或按抗生素產(chǎn)生菌的出土地方命名及習(xí)慣上采用的俗名仍可使用。如：創(chuàng)新霉素、廬山霉素、平陽霉素、金霉素、土霉素等。第九張，PPT

5、共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月抗生素在醫(yī)療方面的應(yīng)用：治療細(xì)菌、真菌感染的 疾病?？股卦谵r(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用：主要防止農(nóng)作物、禽 畜、蠶蜂的病害，有利于動植物的生長。抗生素在食品保藏及其它方面的應(yīng)用：在食品工業(yè) 上，作防腐劑使用。三、抗生素的應(yīng)用第十張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月在食品保藏方面的應(yīng)用金霉素、土霉素、乳酸菌素使用百萬分之十金霉素溶液保藏活魚，保藏期延長一倍以上。保藏肉類以金霉素和土霉素最有效。于屠宰前不久注射金霉素于體內(nèi)或屠宰后立即注射金霉素（5 %）于動脈中，這類肉在2529 可保存76 h。鮮乳中加入1 %的四環(huán)素，37存放一天不酸敗。鮮菜用2.5 %的土霉素溶液浸

6、泡15 s可保鮮。與抗霉菌抗生素（制霉菌素、匹馬霉素）合并使用，可抑制霉菌的生長。與其它化學(xué)藥物配合使用，產(chǎn)生協(xié)調(diào)作用，抑菌效果更佳。與低溫冷藏結(jié)合。第十一張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月在食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用新動向谷氨酸發(fā)酵工業(yè)中應(yīng)用青霉素可提高產(chǎn)酸率。抑制產(chǎn)生菌的細(xì)胞壁合成及谷氨酸透出增加有關(guān)。在紡織、塑料、油漆、電氣、精密儀器、化妝品、文物、藝術(shù)制品、圖書等保藏方面應(yīng)用制霉菌素、放線菌酮溶液噴灑后，可防止發(fā)霉。含放線菌酮的涂料，涂抹木箱、紙箱可防止老鼠啃咬。第十二張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 抗生素的分類抗生素的種類繁多，分類如下一、根據(jù)產(chǎn)生抗生素的來源可分

7、1、細(xì)菌產(chǎn)生的抗生素：活力不高，毒力較大，臨床應(yīng)用不多。2、真菌產(chǎn)生的抗生素：主要的優(yōu)勢群是不完全綱曲菌屬、青霉屬和頭孢菌屬。在真菌產(chǎn)生的大量抗生素中，因其對生物本身的毒性太大，絕大多數(shù)沒有食用價值。 第十三張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月抗生素的種類繁多，分類如下一、根據(jù)產(chǎn)生抗生素的來源可分3、放線菌產(chǎn)生的抗生素：產(chǎn)生抗生素的主要類群。目前抗生素一半以上由它們產(chǎn)生?？咕?qiáng)，應(yīng)用廣。4、高等植物產(chǎn)生的抗生素：大多數(shù)是被子植物，如蒜、番茄等；裸子植物如銀杏、紅杉等。還有低等植物及中草藥等也能產(chǎn)生抑菌物。第十四張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月抗生素的種類繁多，分類如下一、根據(jù)

8、產(chǎn)生抗生素的來源可分5、動物產(chǎn)生的抗生素：動物的多種組織能產(chǎn)生抗生素，如從紅血球中提取的紅血球索，從魚精中提取的魚素。第十五張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月抗生素的種類繁多，分類如下二、根據(jù)抗生素作用對象來分1、抗革蘭氏陽性菌的抗生素：青霉素、桿菌肽、萬古霉素、林可霉素（潔霉素）等。2、抗革蘭氏陽性菌的抗生素：鏈霉素、多粘菌素、春雷霉素等。3、廣譜抗生素：既抗革蘭氏陽性菌又抗革蘭氏陰性菌的抗生素。四環(huán)素、氯霉素、卡那霉素、紅霉素、頭孢菌素等。第十六張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月抗生素的種類繁多，分類如下二、根據(jù)抗生素作用對象來分4、抗真菌的抗生素：制霉菌素、灰黃霉素、曲古

9、霉素等。5、抗腫瘤的抗生素：自力霉素（絲裂霉素）、更生霉素（放線菌素）、平陽霉素（博萊霉素）、阿霉素等。6、抗病毒及抗原蟲殺昆蟲的抗生素：魚素、抗病毒霉素、曲古霉素（殺滴蟲霉素）、殺狂犬病毒霉素等。7、抗結(jié)核分枝桿菌的抗生素：鏈霉素、利福霉素、環(huán)絲氨酸。第十七張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月抗生素的種類繁多，分類如下三、根據(jù)抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類1、內(nèi)酰胺類抗生素：結(jié)構(gòu)中含有一個四元內(nèi)酰胺環(huán)。如：青霉素、頭孢菌素及其衍生物。2、四環(huán)類抗生素：結(jié)構(gòu)中含有一個四并苯的母核。四環(huán)素、金霉素、土霉素及其衍生物等。3、氨基糖苷類抗生素：結(jié)構(gòu)中含有氨基糖苷和氨基環(huán)醇，如鏈霉素、卡那霉素、慶大霉素等

10、。4、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素：結(jié)構(gòu)中含有一個大環(huán)內(nèi)酯作配糖體，如紅霉素、白霉素、螺旋霉素等。第十八張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月抗生素的種類繁多，分類如下三、根據(jù)抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類5、多烯大環(huán)類抗生素：結(jié)構(gòu)中含有大環(huán)內(nèi)酯，其內(nèi)含有共軛雙鍵。如：制霉菌素、曲古霉素等。6、多肽類抗生素：結(jié)構(gòu)中由多種氨基酸，經(jīng)肽鍵縮合成線狀、環(huán)狀及帶側(cè)鏈的環(huán)狀多肽化合物。如多粘菌素、桿菌肽、放線菌素等。7、苯烴基胺類抗生素：氯霉素、乙?；让顾氐?。8、蒽酮類抗生素： 正定霉素、光輝霉素、阿霉素等。9、其它抗生素：磷霉素、環(huán)絲氨酸霉素、硫霉素等。第十九張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月抗生素的種類繁多

11、，分類如下四、根據(jù)抗生素的作用機(jī)制分類1、抑制細(xì)胞壁合成的抗生素：有青霉素頭孢菌素、桿菌肽等。2、影響細(xì)胞膜功能的抗生素：多粘菌素、制霉菌素等。3、抑制和干擾細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的抗生素：四環(huán)類抗生素、氨基糖苷類抗生素、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素等。4、抑制細(xì)胞核合成的抗生素：利福霉素、色霉素抑制RNA合成；絲裂霉素、博萊霉素、光輝霉素影響DNA功能 等。5、抑制細(xì)菌生物能作用的抗生素：抗霉素、短桿菌肽等。第二十張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 抗生素劑量表示法抗生素劑量表示法效價單位抗生素是一種生理活性物質(zhì)，商品中有效成分不可能達(dá)到百分之百，因此，其活性常用效價單位來表示。效價單位：每毫升或

12、每毫克中所含某種抗生素的有效成分的多少。第二十一張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月抗生素效價單位表示方法稀釋單位：將抗生素配成溶液，逐步稀釋，以抑制某一標(biāo)準(zhǔn)菌株生長發(fā)育的最高稀釋度（最小劑量）作為效價單位。常用U/mL或U/mg來表示。如：青霉素曾以在50 mL肉湯培養(yǎng)基中完全抑制金黃色葡萄球菌標(biāo)準(zhǔn)菌株發(fā)育所需要的最小劑量作為一個青霉素的效價單位。鏈霉素曾以在1 mL肉湯培養(yǎng)基中完全抑制大腸桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株發(fā)育所需最小劑量作為一個效價單位。第二十二張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月抗生素效價單位表示方法重量單位：以抗生素的有效成分（生理活性部分）的重量作為單位，即重量單位。如一個鏈

13、霉素堿單位的重量為1微克；一個青霉素G鈉鹽單位的重量為0.6微克等。各種抗生素的效價基準(zhǔn)是人們?yōu)榱松a(chǎn)研究的方便而規(guī)定的，鏈霉素、紅霉素、卡那霉素、萬古霉素、紫霉素等的游離堿，氯霉素、四環(huán)素、金霉素鹽酸鹽，新生霉素酸、利福霉素Sv等，其效價基準(zhǔn)都是以1毫克為1000單位計(jì)算。第二十三張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月某些抗生素的效價基準(zhǔn)是有特殊規(guī)定的，如青霉素G鈉鹽1毫克定位1667單位，桿菌肽1毫克定為55單位，制霉菌素1毫克定位3700單位。一種抗生素有一個效價基準(zhǔn)，同一種抗生素的各種鹽類效價可根據(jù)其分子量與標(biāo)準(zhǔn)鹽類進(jìn)行換算而得。如1毫克青霉素G鈉鹽的理論效價為1667單位毫克，青

14、霉素G鉀鹽的理論效價U/mg青霉素G鈉鹽的理論效價青霉素G鈉鹽的分子量青霉素G鉀鹽的分子量，得到青霉素G鉀鹽的理論效價為1593 umg。同樣，鏈霉素堿理論效價為1000 U/mg，換算得到鏈霉素鹽的理論效價為798 U/mg。第二十四張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 青霉素生產(chǎn)工藝 最初青霉素的生產(chǎn)菌是音符型青霉菌，生產(chǎn)能力只有幾十個單位，不能滿足工業(yè)需要。隨后找到了適合于深層培養(yǎng)的橄欖型青霉菌，即產(chǎn)黃青霉（P. chrosogenum），生產(chǎn)能力為100U/ml。經(jīng)過X、紫外線誘變，生產(chǎn)能力達(dá)到10001500U/ml。隨后經(jīng)過誘變，得到不產(chǎn)生色素的變種，目前生產(chǎn)能力可達(dá)6

15、600070000U/ml。青霉素是抗生素工業(yè)的首要產(chǎn)品。中國為青霉素（penicillin）生產(chǎn)大國，國內(nèi)生產(chǎn)的青霉素，已占世界產(chǎn)量的近70%，國內(nèi)較大規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)有華藥、哈醫(yī)藥、石藥、魯抗，單個發(fā)酵罐規(guī)模均在100m3以上，發(fā)酵單位在70000U/ml左右，而世界青霉素工業(yè)發(fā)酵水平達(dá)100000U/ml以上。第二十五張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素的作用機(jī)理 作用于細(xì)胞壁合成中的肽多糖合成的第三階段，線性肽多糖在轉(zhuǎn)肽酶的催化下進(jìn)行交聯(lián)，肽多糖鏈之間每兩條肽鏈結(jié)合時均釋放出一個D丙氨酸，青霉素中與肽多糖的D丙胺酰D丙氨酸二肽相似，競爭性的與轉(zhuǎn)肽酶結(jié)合，使轉(zhuǎn)肽酶不能催化多肽鏈

16、之間的交聯(lián)。第二十六張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素應(yīng)用 臨床應(yīng)用：40多年，主要控制敏感金黃色葡糖球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、淋球菌、腦膜炎雙球菌、螺旋體等引起感染，對大多數(shù)革蘭氏陽性菌（如金黃色葡萄球菌）和某些革蘭氏陰性細(xì)菌及螺旋體有抗菌作用。優(yōu)點(diǎn)：毒性小，但由于難以分離除去青霉噻唑酸蛋白（微量可能引起過敏反應(yīng)），需要皮試。 各種半合成抗生素的原料：青霉素的缺點(diǎn)是對酸不穩(wěn)定，不能口服，排泄快，對陰性菌無效。氨芐青霉素耐酸廣譜；對抗綠膿桿菌的磺芐青霉素，耐酸、耐酶、口服的乙氧萘青霉素等。提供頭孢菌素母核。第二十七張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月一、青霉素的類型及生產(chǎn)菌

17、種1、青霉素的類型 青霉素是一族抗生素的總稱，由不同的菌種或不同的培養(yǎng)條件所得到的一類化學(xué)物質(zhì)。已知天然青霉素（發(fā)酵）有8種，含6氨基青霉烷酸（6APA）。以芐青霉素（青霉素G）療效最好，應(yīng)用最廣。醫(yī)療上應(yīng)用的青霉素有青霉素G鈉鹽、鉀鹽、普魯卡因鹽。第二十八張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2、青霉素生產(chǎn)菌種原始菌種：點(diǎn)青霉菌（Penicillum notatum），生產(chǎn)能 力低，表面培養(yǎng)只有幾個單位。深層培養(yǎng)菌種：產(chǎn)黃青霉（Pen.chrysogenum），經(jīng)一系列誘變、雜交育種等，新菌種不斷出現(xiàn)。第二十九張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月目前生產(chǎn)菌種：根據(jù)深層培養(yǎng)的菌絲形態(tài)

18、分為絲狀菌和球狀菌兩種。絲狀菌：分黃孢子和綠孢子絲狀菌。我國生產(chǎn)上大多采用產(chǎn)黃青霉素變種，綠色絲狀菌。球狀菌：分為綠色孢子和白色孢子球狀菌。目前生產(chǎn)上多用白色孢子球狀菌。第三十張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月發(fā)酵條件下的生長過程第1期：分生孢子萌發(fā)，形成芽管，原生質(zhì)未分化，具有小泡。第2期：菌絲繁殖，原生質(zhì)體具有嗜堿性，類脂肪小顆粒。第3期：形成脂肪包涵體，機(jī)理貯藏物，沒有空泡，嗜堿性很強(qiáng)。第4期：脂肪包涵體形成小滴并減少，中小空泡，原生質(zhì)體嗜堿性減弱，開始產(chǎn)生抗生素。第5期：形成大空泡，有中性染色大顆粒，菌絲呈桶狀，脂肪包涵體消失，青霉素產(chǎn)量最高。第6期：出現(xiàn)個別自溶細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)無

19、顆粒，仍然桶狀。釋放游離氨，pH上升。第7期：菌絲完全自溶，僅有空細(xì)胞壁。鏡檢：規(guī)定時間取樣，顯微鏡觀察7個時期的形態(tài)變化，控制發(fā)酵。14期為菌絲生長期，3期的菌體適宜為種子。45期為生產(chǎn)期，生產(chǎn)能力最強(qiáng)，通過工程措施，延長此期，獲得高產(chǎn)。在第6期到來之前結(jié)束發(fā)酵。第三十一張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月二、青霉素的發(fā)酵工藝(一)發(fā)酵工藝流程第三十二張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十三張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(一)發(fā)酵工藝操作要點(diǎn)1、種子絲狀菌種子的制備 生產(chǎn)孢子的制備： 由沙土管內(nèi)孢子在拉氏培養(yǎng)基的母頸斜面上，25，培養(yǎng)67 d，制成綠色孢子懸浮液，

20、再接入裝有大米 的茄子瓶培養(yǎng)67 d，大米孢子干燥保存。每批孢子必需進(jìn)行嚴(yán)格搖瓶試驗(yàn)，測定效價及雜菌情況。 種子罐種子：種子培養(yǎng)要求產(chǎn)生大量健壯的菌絲體，因此，培養(yǎng)基應(yīng)加入比較豐富的易利用的碳源和有機(jī)氮源。第三十四張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素采用三級發(fā)酵 一級種子發(fā)酵：發(fā)芽罐.小罐，接入小米孢子后，孢子萌發(fā)，形成菌絲。培養(yǎng)基成分：葡萄糖，蔗糖，乳糖，玉米漿，碳酸鈣，玉米油，消沫劑等。通無菌空氣，空氣流量1：3（體積比）；充分?jǐn)嚢?00350r/min；4050小時；pH自然，溫度271。二級發(fā)酵罐：繁殖罐.大量繁殖。玉米漿、葡萄糖等。1：11.5；250280r/min；p

21、H自然，251；014h。第三十五張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月三級發(fā)酵罐：生產(chǎn)罐?；ㄉ灧郏ǜ邷兀?，麩質(zhì)粉、玉米漿、葡萄糖，尿素，硫酸銨，硫酸鈉、硫代硫酸鈉，磷酸二氫鈉，苯乙酰胺及消泡劑，CaCO3等。接種量為1215%。青霉素的發(fā)酵對溶氧要求極高，通氣量偏大，通氣比控制0.71.8；150200r/min；要求高功率攪拌，100m3的發(fā)酵罐攪拌功率在200300 Kw，罐壓控制0.040.05 MPa，于2526 下培養(yǎng)，發(fā)酵周期在200h左右。前60h，pH5.76.3，后6.36.6；前60h為26，以后24。第三十六張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月球狀菌生產(chǎn)種子

22、的制備 原始親米孢子： 由凍干管內(nèi)孢子經(jīng)混有0.5 %1.0 %玉米漿的大米三角瓶內(nèi)，25靜置培養(yǎng)34 d，大米表面長出明顯小菌落時，要振搖均勻使菌絲在大米表面生長均勻，10 d左右長出綠色孢子即為原始親米孢子。5 保存10 d內(nèi)。 生產(chǎn)大米孢子（生產(chǎn)米）：將親米孢子接入裝有大米的羅氏瓶劇烈正要均勻后，按上述方法培養(yǎng)。生產(chǎn)米的孢子量要求每粒米300 萬只以上。 5 保存。 種子罐種子：新鮮的生產(chǎn)米接入含花生餅粉、玉米胚芽粉、葡萄糖、飴糖為主的種子罐內(nèi)，28 培養(yǎng)5060 h，當(dāng)pH6.06.5降至5.55.0時，菌絲呈菊花團(tuán)狀平均直徑100130 m，68 萬只/mL。根據(jù)發(fā)酵罐的菌球數(shù)控制在

23、800011000 只/mL，計(jì)算移種體積。第三十七張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月球狀菌種子的優(yōu)點(diǎn)使用的是新鮮孢子，生產(chǎn)水平優(yōu)于真空干燥的孢子，能使青霉素發(fā)酵單位的罐批差異減少第三十八張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2、培養(yǎng)基碳源：葡萄糖母液和工業(yè)葡萄糖為主。氮源：花生餅粉、尿素、玉米胚芽粉、麩質(zhì)粉。前提物：苯乙酸（鹽類）、苯乙酰胺，一部結(jié)合到青霉素 分子中，一部作為養(yǎng)料和能源。使用量在 0.1% 以內(nèi)，對 青霉素生產(chǎn)菌有毒。無機(jī)鹽：硫、磷，鐵（6 g/mL），鉀、鈣、鎂（比例為 30 %， 20 %， 41 %）總量在300 mg/L青霉素產(chǎn)量最高 。第三十九張，PPT

24、共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3、培養(yǎng)條件控制 產(chǎn)青霉素菌生產(chǎn)過程分3個不同的代謝時期菌絲生長繁殖期：球狀菌孢子發(fā)芽后，菌絲生長逐步發(fā)育 成球狀，菌絲體濃度迅速增加；絲狀菌孢子發(fā)芽長出菌 絲，分枝旺盛，菌絲濃度增加很快。青霉素分泌量很少。青霉素分泌期：菌絲生長趨勢減弱，間隙加入葡萄糖、花 生餅粉、尿素、前提物，控制球狀菌pH6.66.9，絲狀菌 pH6.26.4，青霉素分泌旺盛。菌體要求：球狀菌的球體 不可太松或的太緊；絲狀菌的菌絲體內(nèi)的空胞為中、小型 至中型，不要出現(xiàn)大型空胞。 菌絲自溶期：菌體衰老，青霉素分泌停滯或下跌，pH上 升。鏡檢：球狀菌的球體破裂比例迅速增加；絲狀菌的大 型空胞。

25、第四十張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素發(fā)酵要求延長分泌期縮短菌絲生長繁殖期控制菌絲期自溶盡晚出現(xiàn)第四十一張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素發(fā)酵工藝控制方法加糖控制：依據(jù)殘?zhí)橇考鞍l(fā)酵過程pH定。補(bǔ)料及添加前提物：絲狀菌接種發(fā)酵812 h，發(fā)酵液 濃度40 %，加入前提；球狀菌發(fā)酵10 h開始尿素、 水和苯乙酸混合料，每3 h加一次，由單位生長速率 決定加入量。pH控制：青霉素發(fā)酵過程主要是通過葡萄糖控制pH值。 絲狀菌發(fā)酵pH6.26.4，球狀菌pH6.77.0。第四十二張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素發(fā)酵工藝控制方法溫度控制：青霉素菌生長最適溫度高

26、于青霉素分泌的最適溫 度。絲狀菌發(fā)酵溫度：26242322，生長濃度48 % 54 %；球狀菌發(fā)酵溫度： 262524，發(fā)酵濃度50 %。通氣與攪拌：青霉素的深層發(fā)酵需要通入空氣攪拌增加溶解 氧。溶氧30飽和度，產(chǎn)率急劇下降，低于10，則造成不可逆的損害。所以不能低于30飽和溶氧濃度。通氣比一般為1：0.8VVM。溶氧過高，菌絲生長不良或加糖率過低，呼吸強(qiáng)度下降，影響生產(chǎn)能力的發(fā)揮。適宜的攪拌速度，保證氣液混合，提高溶氧，根據(jù)各階段的生長和耗氧量不同，對攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整。第四十三張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（5）菌絲生長速度與形態(tài)、濃度 對于每個有固定通氣和攪拌條件的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行的特

27、定好氧過程，都有一個使氧傳遞速率（OTR）和氧消耗率（OUR）在某一溶氧水平上達(dá)到平衡的臨界菌絲濃，超過此濃度，OUROTR，溶氧水平下降，發(fā)酵產(chǎn)率下降。在發(fā)酵穩(wěn)定期，濕菌濃可達(dá)1520%，絲狀菌干重約3%，球狀菌干重在5%左右。另外，因補(bǔ)入物料較多，在發(fā)酵中后期一般每天帶放一次，每次放掉總發(fā)酵液的10%左右。 有絲狀生長和球狀生長兩種。前者由于所有菌絲體都能充分和發(fā)酵液中的基質(zhì)及氧接觸，比生產(chǎn)率高，發(fā)酵粘度低，氣/液兩相中氧的傳遞率提高，允許更多菌絲生長。球狀菌絲形態(tài)的控制，與碳、氮源的流加狀況，攪拌的剪切強(qiáng)度及稀釋度相關(guān)。第四十四張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素發(fā)酵工藝控制

28、方法泡沫與消泡：青霉素發(fā)酵過程不斷產(chǎn)生泡沫。天然消泡劑為豆 油、玉米油，化學(xué)合成消泡劑泡敵（聚醚樹脂類）部分代替 天然油脂。第四十五張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月染菌及早期異常處理發(fā)酵罐前期或種子帶菌：若發(fā)酵罐前期染菌或種子帶菌，一般 可采用重新消毒并補(bǔ)入適量的糖、氮成分。中后期發(fā)生染菌：若是產(chǎn)氣細(xì)菌則應(yīng)及時放罐過濾、提煉，事 后徹底消毒處理。若遇發(fā)酵前期菌絲生長不良：發(fā)酵異常時可采取倒出部分發(fā)酵 液，補(bǔ)入部分新鮮料液和良好的種子。第四十六張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月三、青霉素的提煉工藝(一)提煉工藝流程1、工業(yè)鉀鹽生產(chǎn)工藝流程第四十七張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于20

29、22年6月2、注射用鉀鹽生產(chǎn)工藝流程第四十八張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3、青霉素鈉鹽結(jié)晶第四十九張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 青霉素不穩(wěn)定，整個提煉過程應(yīng)在低溫、快速的條件下進(jìn)行，并嚴(yán)格控制pH值，注意對清洗消毒減少污染，盡量避免或減少青霉素效價的破壞損失。1、發(fā)酵液的預(yù)處理和過濾發(fā)酵液放罐后，首先要冷卻。因?yàn)榍嗝顾卦诘蜏厥潜容^穩(wěn)定，同時細(xì)菌繁殖也比較慢，可避免青霉素迅速破壞，發(fā)酵液除冷卻外還需進(jìn)行預(yù)處理.發(fā)酵液結(jié)束后，目標(biāo)產(chǎn)物存在于發(fā)酵液中，而且濃度較低，如抗生素只有1030Kg/m3，含有大量雜質(zhì)，它們影響后續(xù)工藝的有效提取，因此必須對其進(jìn)行的預(yù)處理，目的在于

30、濃縮目的產(chǎn)物，去除大部分雜質(zhì)，改變發(fā)酵液的流變學(xué)特征，利于后續(xù)的分離純化過程。是進(jìn)行分離純化的一個工序。如果發(fā)酵液不經(jīng)處理而直接過濾，雖然能除去大部分不溶性固體雜質(zhì)，但濾液中還剩余一部分微小顆粒和易容性蛋白質(zhì)等物質(zhì)，濾液外觀上是混濁的，假若不除去這部分雜質(zhì)，會給后步提煉帶來很大困難，為了要除去這部分雜質(zhì)，所以要對發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理。(二)提煉工藝要點(diǎn)第五十張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月4.2 過濾發(fā)酵液在萃取之前需預(yù)處理，發(fā)酵液加少量絮凝劑沉淀蛋白，然后經(jīng)真空轉(zhuǎn)鼓過濾或板框過濾，除掉菌絲體及部分蛋白。青霉素易降解，發(fā)酵液及濾液應(yīng)冷至10 以下，過濾收率一般90%左右。（1）菌絲體粗長

31、10m，采用鼓式真空過濾機(jī)過濾，濾渣形成緊密餅狀，容易從濾布上刮下。濾液pH6.27-7.2，蛋白質(zhì)含量0.05-0.2%。需要進(jìn)一步除去蛋白質(zhì)。（2）改善過濾和除去蛋白質(zhì)的措施：硫酸調(diào)節(jié)pH4.5-5.0，加入0.07%溴代十五烷吡啶PPB，0.7%硅藻土為助濾劑。再通過板框式過濾機(jī)。濾液澄清透明，進(jìn)行萃取。第五十一張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月4.3 萃取青霉素的提取采用溶媒萃取法。青霉素游離酸易溶于有機(jī)溶劑，而青霉素鹽易溶于水。利用這一性質(zhì)，在酸性條件下青霉素轉(zhuǎn)入有機(jī)溶媒中，調(diào)節(jié)pH，再轉(zhuǎn)入中性水相，反復(fù)幾次萃取，即可提純濃縮。選擇對青霉素分配系數(shù)高的有機(jī)溶劑。工業(yè)上通常用醋

32、酸丁酯和戊酯。萃取23次。從發(fā)酵液萃取到乙酸丁酯時，pH選擇1.2.0，從乙酸丁酯反萃到水相時，pH選擇6.87.4。發(fā)酵濾液與乙酸丁酯的體積比為1.52.1，即一次濃縮倍數(shù)為1.52.1。為了避免pH波動，采用硫酸鹽、碳酸鹽緩沖液進(jìn)行反萃。發(fā)酵液與溶劑比例為34。幾次萃取后，濃縮10倍，濃度幾乎達(dá)到結(jié)晶要求。萃取總收率在85左右。第五十二張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月4.4 脫色萃取液中添加活性炭，除去色素、熱源，過濾，除去活性炭。第五十三張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3、結(jié)晶 萃取液一般通過結(jié)晶提純。青霉素鉀鹽在醋酸丁酯中溶解度很小，在二次丁酯萃取液中加入醋酸鉀-乙

33、醇溶液，青霉素鉀鹽就結(jié)晶析出。然后采用重結(jié)晶方法，進(jìn)一步提高純度，將鉀鹽溶于KOH溶液，調(diào)pH至中性，加無水丁醇，在真空條件下，共沸蒸餾結(jié)晶得純品。 直接結(jié)晶：在2次乙酸丁酯萃取液中加醋酸鈉乙醇溶液反應(yīng)，得到結(jié)晶鈉鹽。加醋酸鉀乙醇溶液，得到青霉素鉀鹽。 共沸蒸餾結(jié)晶：萃取液，再用0.5 M NaOH萃取，pH6.44.8下得到鈉鹽水濃縮液。加2.5倍體積丁醇，1626，0.671.3KPa下蒸餾。水和丁醇形成共沸物而蒸出。鈉鹽結(jié)晶析出。結(jié)晶經(jīng)過洗滌、干燥后，得到青霉素產(chǎn)品。結(jié)晶是提純物質(zhì)的有效方法。如在第二次丁酯萃取液中，青霉素的純度只有70 %，但結(jié)晶后純度提高至98 %以上。青霉素的結(jié)晶方

34、法有很多，如堿金屬鹽和普魯卡因鹽等。第五十四張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 pH值 結(jié)合青霉素在各種pH下的穩(wěn)定性和青霉素在醋酸丁脂及水中的分配系數(shù)以及青霉素的pK值（25 時為2.76）一般從濾液萃取到醋酸丁酯時，pH選擇在1.82.2范圍內(nèi)，而從丁脂反萃取到水相時，pH選擇在6.87.2之間。2、影響青霉素提取的主要因素第五十五張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月溫度： 青霉素在低溫下比較穩(wěn)定，因此低溫（一般要求在10。以下）提取較為有利。在提取設(shè)備上要考慮用冷鹽水（夾層或蛇管）進(jìn)行冷卻，降低溫度，特別是酸化崗位，溫度要求更低些。時間： 除了嚴(yán)格控制pH和低溫條件外，青霉

35、素在提取液中停留的時間越短越好，因此要求操作熟練，設(shè)備良好，不發(fā)生障礙。酸化提取是速度應(yīng)快些，數(shù)秒鐘液體充分混合后應(yīng)立即分離，使青霉素游離酸盡快地轉(zhuǎn)移到醋酸丁酯中（因?yàn)榍嗝顾赜坞x酸在丁酯中比青霉素鹽類在水中要穩(wěn)定得多）。第五十六張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月萃取方式和濃縮比：根據(jù)萃取方式及理論收得率得知，多級逆流萃取較理想，目前生產(chǎn)上一般采用二級逆流萃取方式，濃縮比的選擇也很重要，因?yàn)槎□サ挠昧颗c收率和質(zhì)量都有關(guān)系。 如果丁酯用量過多，雖然萃取較完全，收率高，但達(dá)不到結(jié)晶濃度要求，反而增加溶媒的耗用量；如果丁酯的用量太少，則萃取不完全，影響收率。 據(jù)國外報道，丁酯用量為濾液的25%

36、30 %，色素相對含量低，青霉素的純度最高，因此稱之為丁酯用量的最佳條件。 目前生產(chǎn)上從濾液萃取到丁酯是濃縮比為1.52.5倍，從丁酯反萃取到水相時，因分配系數(shù)較大，故濃縮倍數(shù)可較高些，一般為35倍。經(jīng)過幾次反復(fù)萃取后共約濃縮10倍左右，濃度已符合晶體要求。第五十七張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第五節(jié) 紅霉素生產(chǎn)工藝p287一、紅霉素的類型及生產(chǎn)菌種1、紅霉素的類型 紅霉素是大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，其分子內(nèi)含有大的內(nèi)酯環(huán)。因結(jié)構(gòu)中的化學(xué)基團(tuán)不同，可分為紅霉素A、紅霉素B、紅霉素C、紅霉素D四種。醫(yī)療上使用的均是紅霉素A。主要抗革蘭氏陽性菌及某些革蘭氏陰性菌，可用于對青霉素耐藥及過敏的病人

37、。第五十八張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2、紅霉素生產(chǎn)菌種產(chǎn)生菌：紅色鏈霉菌（Streptomyces erythreus）。 在特定培養(yǎng)條件下產(chǎn)生多組分的紅霉素，紅霉素A 為有效成分，紅霉素B、C為雜質(zhì)?，F(xiàn)用產(chǎn)生菌不合 成紅霉素B，故紅霉素C為國產(chǎn)紅霉素的主要雜質(zhì)。P32-102菌株：60年代使用，生產(chǎn)水平不高，易被噬 菌體污染?，F(xiàn)代菌種：具有抗噬菌體的特性，合成紅霉素A的含 量高，紅霉素C的含量低。第五十九張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月二、紅霉素的發(fā)酵工藝第六十張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）紅霉素的發(fā)酵工藝要點(diǎn)1、種子母瓶孢子：沙土管保存的孢子接種

38、于母瓶斜面上，37培 養(yǎng)9 d。使用周期1個月。子瓶孢子：接種母瓶孢子后， 37培養(yǎng)7 d。孢子呈深米 黃色、色澤鮮艷、均勻、無黑點(diǎn)，孢瓶背面有紅色色 素，孢子數(shù)不低于1億個/瓶。使用周期2個月。種子罐：接入子瓶孢子，35培養(yǎng)65 h。繁殖罐：接入種子罐菌種，33培養(yǎng)40 h。第六十一張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2、培養(yǎng)基碳源：葡萄糖母液為主，淀粉其次。氮源：黃豆餅粉為主，其次是玉米漿和硫酸銨。中間補(bǔ)料 花生餅粉、蛋白胨、酵母粉和氨水。前提物：丙酸或丙醇提供甲基供體有利于紅霉素C向紅霉 素A轉(zhuǎn)化。第六十二張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3、培養(yǎng)條件控制 通氣與攪拌：發(fā)酵罐的通氣量一般為1 0.8 1.2 （v/v/min）。增加空氣流量和加快攪拌轉(zhuǎn)速會提高發(fā) 酵單位。同時要加強(qiáng)補(bǔ)料的工藝控制，防止菌絲早衰 自溶。過低的空氣通入量會導(dǎo)致發(fā)酵液轉(zhuǎn)稀。第六十三張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月溫度控制：紅色鏈霉菌對溫度敏感，全程31培養(yǎng)（若遇 發(fā)酵劇烈有轉(zhuǎn)稀趨勢時適當(dāng)降低發(fā)酵溫度），48 h粘度大 高峰期，菌體衰老較慢，發(fā)酵液轉(zhuǎn)稀時間推遲。pH控制：整個發(fā)酵過程維持pH6.67.2，菌絲生長良 好，不自溶，發(fā)酵單位穩(wěn)定。pH過低紅霉素合成完全停 止，過高（pH大于7.2）菌絲自溶，導(dǎo)致紅霉素C的比例 增加，紅霉素A含量相應(yīng)降低。第六十四張，PPT共七十