新版發(fā)酵工程青霉素的制備

青霉素介紹

發(fā)覺

化學(xué)結(jié)構(gòu)理化性質(zhì)抗菌作用和臨床應(yīng)用青霉素合成及調(diào)控生物合成

生物合成調(diào)控青霉素發(fā)酵生產(chǎn)工藝

菌種發(fā)酵工藝流程培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)控制下游操作

新版發(fā)酵工程青霉素的制備第1頁青霉素介紹新版發(fā)酵工程青霉素的制備第2頁青霉素發(fā)覺

1929年英國學(xué)者弗萊明首先在抗生素中發(fā)覺了青霉素，英國謝菲爾德大學(xué)病理學(xué)家弗洛里實(shí)現(xiàn)對青霉素分離與純化。新版發(fā)酵工程青霉素的制備第3頁青霉素化學(xué)結(jié)構(gòu)青霉素是含有青霉素母核各種化合物總稱，青霉素發(fā)酵液中最少含有5種以上不一樣青霉素：青霉素F、青霉素X、青霉素K及二氫青霉素F等。青霉素分子結(jié)構(gòu)球棍模型新版發(fā)酵工程青霉素的制備第4頁噻唑環(huán)β-內(nèi)酰胺環(huán)6-氨基青霉烷酸新版發(fā)酵工程青霉素的制備第5頁青霉素理化性質(zhì)青霉素本身為一元酸，可與鉀、鈉、鎂、鈣、鋁和銨等化合成鹽類。易溶于水，游離酸易溶于醇、酮、醚、酯等普通有機(jī)溶劑。游離酸或鹽類水溶液均不穩(wěn)定，極易失去抗菌效力。不耐熱，普通保留于冰箱中，但青霉素鹽結(jié)晶純品，在干燥條件下可于室溫保留多年。青霉素抗菌效力與其分子中β-內(nèi)酰胺環(huán)相關(guān)。新版發(fā)酵工程青霉素的制備第6頁抗菌作用和臨床應(yīng)用青霉素主要抑制革蘭氏陽性細(xì)菌，但對一些革蘭氏陰性細(xì)菌，螺旋體及放線菌也有強(qiáng)大抗菌作用，青霉素抗菌作用與抑制細(xì)胞壁合成相關(guān)。青霉素臨床上用于治療葡萄球菌傳染癥如腦膜炎、化膿炎、骨髓炎等，溶血性鏈球菌傳染癥如腹膜炎、產(chǎn)褥熱，以及肺炎、淋病、梅毒和炭疽等。新版發(fā)酵工程青霉素的制備第7頁青霉素合成及調(diào)控新版發(fā)酵工程青霉素的制備第8頁青霉素生物合成新版發(fā)酵工程青霉素的制備第9頁青霉素合成調(diào)控新版發(fā)酵工程青霉素的制備第10頁青霉素生物合成與賴氨酸反饋調(diào)整用產(chǎn)黃霉菌生產(chǎn)青霉素要受到賴氨酸阻遏，這是因?yàn)槠滟嚢彼嵘锖铣陕窂匠跏济浮邫幟仕岷铣擅甘艿搅速嚢彼岱答佔(zhàn)瓒?。在賴氨酸生物合成路徑中，從氨基己二酸分支而產(chǎn)生青霉素，這種賴氨酸阻遏是初級(jí)代謝調(diào)整效果用到次級(jí)代謝上最好例子。新版發(fā)酵工程青霉素的制備第11頁青霉素生物合成與糖分解代謝關(guān)系青霉素生物合成受糖分解代謝產(chǎn)物阻遏，如合成青霉素?；D(zhuǎn)移酶就會(huì)被阻遏。在青霉素發(fā)酵過程中，發(fā)覺能被青霉素快速利用葡萄糖有利于菌體生長，但抑制青霉素合成，而被遲緩利用乳糖，卻是生產(chǎn)青霉素最好碳源。新版發(fā)酵工程青霉素的制備第12頁

乳糖比葡萄糖優(yōu)越主要原因是乳糖被水解成單糖速度恰好符合青霉素生產(chǎn)期合成青霉素需要，而又不會(huì)產(chǎn)生高濃度分解產(chǎn)物來抑制青霉素合成，所以，碳源多用葡萄糖加乳糖或利用一些非糖原料如植物油等。但因?yàn)槿樘莾r(jià)格較貴，成本較高，故在生產(chǎn)實(shí)踐中常經(jīng)過間隙或滴加葡萄糖方法控制培養(yǎng)液中糖含量，以符合菌體生長和青霉素生物合成需要。這么，能夠降低成本，提升產(chǎn)量。新版發(fā)酵工程青霉素的制備第13頁青霉素發(fā)酵生產(chǎn)工藝新版發(fā)酵工程青霉素的制備第14頁抗生素制備普通流程圖菌種孢子制備種子制備發(fā)酵發(fā)酵液預(yù)處理及種子加濾提取及精制成品檢驗(yàn)成品包裝前體發(fā)酵階段提取階段新版發(fā)酵工程青霉素的制備第15頁菌種當(dāng)前國內(nèi)青霉素生產(chǎn)菌按其在深層培養(yǎng)中菌絲形態(tài)分為絲狀菌和球狀菌兩種，依據(jù)絲狀菌產(chǎn)生孢子顏色又分為黃孢子絲狀菌和綠孢子絲狀菌，慣用菌種為綠孢子絲狀菌，如產(chǎn)黃青霉素。新版發(fā)酵工程青霉素的制備第16頁發(fā)酵工藝流程新版發(fā)酵工程青霉素的制備第17頁培養(yǎng)基碳源青霉菌能利用各種碳源如乳糖、蔗糖、葡萄糖等。當(dāng)前采取淀粉水解糖，糖化液進(jìn)行流加。氮源可采取玉米漿、花生餅粉、精制棉籽餅粉或麩皮粉等有機(jī)氮源，及氯化氨、硫酸氨、硝酸氨等無機(jī)氮源。前體為生物合成含有芐基基團(tuán)青霉素G，需要在發(fā)酵中加入前體如苯乙酸或苯乙酰胺。因?yàn)樗鼈儗η嗝顾赜幸欢ǘ拘?，故一次加入量不能大?.1%，并采取屢次加入方式。無機(jī)鹽包含硫、磷、鈣、鎂、鉀等鹽類。鐵離子對青霉素有毒害作用，應(yīng)嚴(yán)格控制發(fā)酵液中鐵含量在30ug/mL以下。新版發(fā)酵工程青霉素的制備第18頁發(fā)酵培養(yǎng)控制菌體生長過程控制。6個(gè)階段加糖控制。殘?zhí)墙抵?.6%，pH上升時(shí)加糖補(bǔ)氮及加前體。補(bǔ)氮：硫酸銨、氨、尿素，使發(fā)酵液氨氮量控制在0.01%~0.05%。前體：發(fā)酵液中殘余乙酰胺濃度為0.05%~0.08%。pH控制。6.6~6.4溫度。前期25℃

~26℃

，后期23℃

。溶解氧。不低于飽和溶解氧30%。泡沫控制。新版發(fā)酵工程青霉素的制備第19頁青霉素產(chǎn)生菌生長過程分生孢子發(fā)芽期菌