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(yè)，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(yè)，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(wàn)古霉素等，單個(gè)發(fā)酵罐容積越來(lái)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)?？梢妶?bào)道。第三張，PPT共七十四頁(yè)，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(yè)，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(zhǎng)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(wú)機(jī)氮源。 另外，培養(yǎng)基中還得添加無(wú)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(guò)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(guò)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(duì)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(wú)菌空氣，全過(guò)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(guò)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(yè)，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(guò)程中所產(chǎn)生，具有抑制它種微生物生長(zhǎng)及活動(dòng)，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(lái)源不僅限于微生物，

4、植物和動(dòng)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月常用抗生素命名依據(jù) 由動(dòng)植物或菌類產(chǎn)生的抗生素，其命名是根據(jù)動(dòng)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(yè)，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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月常用抗生素命名依據(jù) 對(duì)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(yáng)霉素、金霉素、土霉素等。第九張，PPT

5、共七十四頁(yè)，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(dòng)植物的生長(zhǎng)?？股卦谑称繁２丶捌渌矫娴膽?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(yè)，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(wàn)分之十金霉素溶液保藏活魚，保藏期延長(zhǎng)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(dòng)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(zhǎng)。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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月在食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用新動(dòng)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(yè)，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(lái)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(shì)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(duì)生物本身的毒性太大，絕大多數(shù)沒有食用價(jià)值。 第十三張，PPT共七十四頁(yè)，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(lái)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。抗菌力強(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(yè)，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(lái)源可分5、動(dòng)物產(chǎn)生的抗生素：動(dòng)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(yè)，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(duì)象來(lái)分1、抗革蘭氏陽(yáng)性菌的抗生素：青霉素、桿菌肽、萬(wàn)古霉素、林可霉素（潔霉素）等。2、抗革蘭氏陽(yáng)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(yáng)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(yè)，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(duì)象來(lái)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(yáng)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(yè)，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(gè)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(gè)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(gè)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(yè)，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、乙酰基氯霉素等。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(yè)，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(yè)，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(jià)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(jià)單位來(lái)表示。效價(jià)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月抗生素效價(jià)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(zhǎng)發(fā)育的最高稀釋度（最小劑量）作為效價(jià)單位。常用U/mL或U/mg來(lái)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(gè)青霉素的效價(jià)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(gè)效價(jià)單位。第二十二張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月抗生素效價(jià)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(gè)鏈

13、霉素堿單位的重量為1微克；一個(gè)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(jià)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(wàn)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(jià)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月某些抗生素的效價(jià)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(gè)效價(jià)基準(zhǔn)，同一種抗生素的各種鹽類效價(jià)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(jià)為1667單位毫克，青

14、霉素G鉀鹽的理論效價(jià)U/mg青霉素G鈉鹽的理論效價(jià)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(jià)為1593 umg。同樣，鏈霉素堿理論效價(jià)為1000 U/mg，換算得到鏈霉素鹽的理論效價(jià)為798 U/mg。第二十四張，PPT共七十四頁(yè)，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(gè)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(guò)X、紫外線誘變，生產(chǎn)能力達(dá)到10001500U/ml。隨后經(jīng)過(guò)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(guó)為青霉素（penicillin）生產(chǎn)大國(guó)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的青霉素，已占世界產(chǎn)量的近70%，國(guó)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(gè)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(yè)，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?jī)蓷l肽鏈結(jié)合時(shí)均釋放出一個(gè)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(jìng)爭(zhēng)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(yè)，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(duì)大多數(shù)革蘭氏陽(yáng)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(guò)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(duì)酸不穩(wěn)定，不能口服，排泄快，對(duì)陰性菌無(wú)效。氨芐青霉素耐酸廣譜；對(duì)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(yè)，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(yè)，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(gè)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(yè)，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(guó)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月發(fā)酵條件下的生長(zhǎng)過(guò)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(gè)別自溶細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)無(wú)

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(shí)間取樣，顯微鏡觀察7個(gè)時(shí)期的形態(tài)變化，控制發(fā)酵。14期為菌絲生長(zhǎng)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(guò)工程措施，延長(zhǎng)此期，獲得高產(chǎn)。在第6期到來(lái)之前結(jié)束發(fā)酵。第三十一張，PPT共七十四頁(yè)，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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十三張，PPT共七十四頁(yè)，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(cè)定效價(jià)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月青霉素采用三級(jí)發(fā)酵 一級(jí)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(wú)菌空氣，空氣流量1：3（體積比）；充分?jǐn)嚢?00350r/min；4050小時(shí)；pH自然，溫度271。二級(jí)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三級(jí)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(duì)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(yè)，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?jī)?nèi)，25靜置培養(yǎng)34 d，大米表面長(zhǎng)出明顯小菌落時(shí)，要振搖均勻使菌絲在大米表面生長(zhǎng)均勻，10 d左右長(zhǎng)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(wàn)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(shí)，菌絲呈菊花團(tuán)狀平均直徑100130 m，68 萬(wàn)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(yè)，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(yè)，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(duì) 青霉素生產(chǎn)菌有毒。無(wú)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(yè)，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(guò)程分3個(gè)不同的代謝時(shí)期菌絲生長(zhǎng)繁殖期：球狀菌孢子發(fā)芽后，菌絲生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)趨勢(shì)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月青霉素發(fā)酵要求延長(zhǎng)分泌期縮短菌絲生長(zhǎng)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(yè)，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(guò)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(zhǎng)速率 決定加入量。pH控制：青霉素發(fā)酵過(guò)程主要是通過(guò)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(yè)，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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)高，菌絲生長(zhǎng)不良或加糖率過(guò)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(zhǎng)和耗氧量不同，對(duì)攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整。第四十三張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（5）菌絲生長(zhǎng)速度與形態(tài)、濃度 對(duì)于每個(gè)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(guò)程，都有一個(gè)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(guò)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(zhǎng)和球狀生長(zhǎng)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(zhǎng)。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(yè)，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(guò)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(yè)，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(shí)放罐過(guò)濾、提煉，事 后徹底消毒處理。若遇發(fā)酵前期菌絲生長(zhǎng)不良：發(fā)酵異常時(shí)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(yè)，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(yè)，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(yè)，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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 青霉素不穩(wěn)定，整個(gè)提煉過(guò)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(duì)清洗消毒減少污染，盡量避免或減少青霉素效價(jià)的破壞損失。1、發(fā)酵液的預(yù)處理和過(guò)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(shí)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(duì)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(guò)程。是進(jìn)行分離純化的一個(gè)工序。如果發(fā)酵液不經(jīng)處理而直接過(guò)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(huì)給后步提煉帶來(lái)很大困難，為了要除去這部分雜質(zhì)，所以要對(duì)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(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.2 過(guò)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(guò)濾或板框過(guò)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(guò)濾收率一般90%左右。（1）菌絲體粗長(zhǎng)

31、10m，采用鼓式真空過(guò)濾機(jī)過(guò)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(guò)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(guò)板框式過(guò)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(yè)，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(duì)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(shí)，pH選擇1.2.0，從乙酸丁酯反萃到水相時(shí)，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(dòng)，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(yè)，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(guò)濾，除去活性炭。第五十三張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、結(jié)晶 萃取液一般通過(guò)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(wú)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(guò)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(yè)，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(shí)為2.76）一般從濾液萃取到醋酸丁酯時(shí)，pH選擇在1.82.2范圍內(nèi)，而從丁脂反萃取到水相時(shí)，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(yè)，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(shí)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(shí)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(yè)，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(jí)逆流萃取較理想，目前生產(chǎn)上一般采用二級(jí)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(guò)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(guó)外報(bào)道，丁酯用量為濾液的25%

36、30 %，色素相對(duì)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(shí)，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(guò)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(yè)，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(yáng)性菌及某些革蘭氏陰性菌，可用于對(duì)青霉素耐藥及過(guò)敏的病人

37、。第五十八張，PPT共七十四頁(yè)，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(guó)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。現(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(yè)，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(yè)，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(gè)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(wú)黑點(diǎn)，孢瓶背面有紅色色 素，孢子數(shù)不低于1億個(gè)/瓶。使用周期2個(gè)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(yè)，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(yè)，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(huì)提高發(fā) 酵單位。同時(shí)要加強(qiáng)補(bǔ)料的工藝控制，防止菌絲早衰 自溶。過(guò)低的空氣通入量會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵液轉(zhuǎn)稀。第六十三張，PPT共七十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月溫度控制：紅色鏈霉菌對(duì)溫度敏感，全程31培養(yǎng)（若遇 發(fā)酵劇烈有轉(zhuǎn)稀趨勢(shì)時(shí)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(shí)間推遲。pH控制：整個(gè)發(fā)酵過(guò)程維持pH6.67.2，菌絲生長(zhǎng)良 好，不自溶，發(fā)酵單位穩(wěn)定。pH過(guò)低紅霉素合成完全停 止，過(guò)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