第章-抗生素生產工藝課件

16四月2024第章抗生素生產工藝第一節(jié)抗生素的定義、命名及應用第二節(jié)抗生素的分類第三節(jié)抗生素劑量表示法第四節(jié)青霉素生產工藝第五節(jié)紅霉素生產工藝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)生產規(guī)模非常大，如β-內酰胺類的青霉素、頭孢菌素C，大環(huán)內酯類的紅霉素、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甚至更大容積的發(fā)酵罐經?？梢妶蟮馈？股氐墓I(yè)生產包括發(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。

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、有機酸等，主要為菌體生長代謝提供能源，為合成菌體細胞和目的產物提供碳元素。有機氮源多用玉米漿、黃豆餅粉、麩質粉、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氮源。另外，培養(yǎng)基中還得添加無機鹽、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)內酯類抗生素的前體是丙酸鹽。發(fā)酵過程普遍補加一種碳源、氮源物質，如葡萄糖和硫酸銨。pH值通過流加氨水進行調節(jié)，很多抗生素在發(fā)酵中后期流加前體，對提高產量非常有益?？股匕l(fā)酵絕大多數為好氧培養(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，然后結晶干燥得純品。第一節(jié)抗生素的定義、命名及應用抗生素：是微生物在新陳代謝過程中所產生，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物質。又稱抗菌物質。廣義抗生素：抗生素的來源不僅限于微生物，植物和動物也能產生。如：蒜素、黃連素、魚素等一、抗生素的定義常用抗生素命名依據由動植物或菌類產生的抗生素，其命名是根據動物學、植物學和菌屬學的名稱而定。如：青霉素、鏈霉素、蒜素、黃連素、魚素等。二、抗生素的命名常用抗生素命名依據由抗生素化學結構和性質明確的族命名。如：四環(huán)素、氯霉素、重氮絲氨酸等。常用抗生素命名依據對一些有重要意義或按抗生素產生菌的出土地方命名及習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?？股卦卺t(yī)療方面的應用：治療細菌、真菌感染的疾病?？股卦谵r牧業(yè)上的應用：主要防止農作物、禽畜、蠶蜂的病害，有利于動植物的生長?？股卦谑称繁２丶捌渌矫娴膽茫涸谑称饭I(yè)上，作防腐劑使用。三、抗生素的應用在食品保藏方面的應用－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或屠宰后立即注射金霉素（5%）于動脈中，這類肉在25～29℃可保存76h。鮮乳中加入1%的四環(huán)素，37℃存放一天不酸敗。鮮菜用2.5%的土霉素溶液浸泡15s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。與其它化學藥物配合使用，產生協調作用，抑菌效果更佳。與低溫冷藏結合。在食品發(fā)酵工業(yè)中的應用－新動向谷氨酸發(fā)酵工業(yè)中應用青霉素可提高產酸率。抑制產生菌的細胞壁合成及谷氨酸透出增加有關。在紡織、塑料、油漆、電氣、精密儀器、化妝品、文物、藝術制品、圖書等保藏方面應用制霉菌素、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。第二節(jié)抗生素的分類抗生素的種類繁多，分類如下一、根據產生抗生素的來源可分1、細菌產生的抗生素：活力不高，毒力較大，臨床應用不多。2、真菌產生的抗生素：主要的優(yōu)勢群是不完全綱曲菌屬、青霉屬和頭孢菌屬。在真菌產生的大量抗生素中，因其對生物本身的毒性太大，絕大多數沒有食用價值?？股氐姆N類繁多，分類如下一、根據產生抗生素的來源可分3、放線菌產生的抗生素：產生抗生素的主要類群。目前抗生素一半以上由它們產生?？咕?，應用廣。4、高等植物產生的抗生素：大多數是被子植物，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生抑菌物?？股氐姆N類繁多，分類如下一、根據產生抗生素的來源可分5、動物產生的抗生素：動物的多種組織能產生抗生素，如從紅血球中提取的紅血球索，從魚精中提取的魚素?？股氐姆N類繁多，分類如下二、根據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?？股氐姆N類繁多，分類如下二、根據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Ｄ）、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、抗結核分枝桿菌的抗生素：鏈霉素、利福霉素、環(huán)絲氨酸?？股氐姆N類繁多，分類如下三、根據抗生素的化學結構分類1、β－內酰胺類抗生素：結構中含有一個四元內酰胺環(huán)。如：青霉素、頭孢菌素及其衍生物。2、四環(huán)類抗生素：結構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：結構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。4、大環(huán)內酯類抗生素：結構中含有一個大環(huán)內酯作配糖體，如紅霉素、白霉素、螺旋霉素等?？股氐姆N類繁多，分類如下三、根據抗生素的化學結構分類5、多烯大環(huán)類抗生素：結構中含有大環(huán)內酯，其內含有共軛雙鍵。如：制霉菌素、曲古霉素等。6、多肽類抗生素：結構中由多種氨基酸，經肽鍵縮合成線狀、環(huán)狀及帶側鏈的環(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?；让顾氐取?、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。抗生素的種類繁多，分類如下四、根據抗生素的作用機制分類1、抑制細胞壁合成的抗生素：有青霉素頭孢菌素、桿菌肽等。2、影響細胞膜功能的抗生素：多粘菌素、制霉菌素等。3、抑制和干擾細胞蛋白質合成的抗生素：四環(huán)類抗生素、氨基糖苷類抗生素、大環(huán)內酯類抗生素等。4、抑制細胞核合成的抗生素：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、抑制細菌生物能作用的抗生素：抗霉素、短桿菌肽等。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，商品中有效成分不可能達到百分之百，因此，其活性常用效價單位來表示。效價單位：每毫升或每毫克中所含某種抗生素的有效成分的多少?？股匦r單位表示方法稀釋單位：將抗生素配成溶液，逐步稀釋，以抑制某一標準菌株生長發(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50mL肉湯培養(yǎng)基中完全抑制金黃色葡萄球菌標準菌株發(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1mL肉湯培養(yǎng)基中完全抑制大腸桿菌標準菌株發(fā)育所需最小劑量作為一個效價單位。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是人們?yōu)榱松a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，其效價基準都是以1毫克為1000單位計算。某些抗生素的效價基準是有特殊規(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，同一種抗生素的各種鹽類效價可根據其分子量與標準鹽類進行換算而得。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1593u／mg。同樣，鏈霉素堿理論效價為1000U/mg，換算得到鏈霉素鹽的理論效價為798U/mg。第四節(jié)青霉素生產工藝

最初青霉素的生產菌是音符型青霉菌，生產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，即產黃青霉（P.chrosogenum），生產能力為100U/ml。經過X、紫外線誘變，生產能力達到1000－1500U/ml。隨后經過誘變，得到不產生色素的變種，目前生產能力可達66000－70000U/ml。青霉素是抗生素工業(yè)的首要產品。中國為青霉素（penicillin）生產大國，國內生產的青霉素，已占世界產量的近70%，國內較大規(guī)模的生產企業(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100000U/ml以上。青霉素的作用機理

作用于細胞壁合成中的肽多糖合成的第三階段，線性肽多糖在轉肽酶的催化下進行交聯，肽多糖鏈之間每兩條肽鏈結合時均釋放出一個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，競爭性的與轉肽酶結合，使轉肽酶不能催化多肽鏈之間的交聯。青霉素應用

臨床應用：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，對大多數革蘭氏陽性菌（如金黃色葡萄球菌）和某些革蘭氏陰性細菌及螺旋體有抗菌作用。優(yōu)點：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），需要皮試。各種半合成抗生素的原料：青霉素的缺點是對酸不穩(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。一、青霉素的類型及生產菌種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物質。已知天然青霉素（發(fā)酵）有8種，含6－氨基青霉烷酸（6－APA）。以芐青霉素（青霉素G）療效最好，應用最廣。醫(yī)療上應用的青霉素有青霉素G鈉鹽、鉀鹽、普魯卡因鹽。2、青霉素生產菌種原始菌種：點青霉菌（Penicillumnotatum），生產能力低，表面培養(yǎng)只有幾個單位。深層培養(yǎng)菌種：產黃青霉（Pen.chrysogenum），經一系列誘變、雜交育種等，新菌種不斷出現。目前生產菌種：根據深層培養(yǎng)的菌絲形態(tài)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。我國生產上大多采用產黃青霉素變種，綠色絲狀菌。球狀菌：分為綠色孢子和白色孢子球狀菌。目前生產上多用白色孢子球狀菌。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，原生質未分化，具有小泡。第2期：菌絲繁殖，原生質體具有嗜堿性，類脂肪小顆粒。第3期：形成脂肪包涵體，機理貯藏物，沒有空泡，嗜堿性很強。第4期：脂肪包涵體形成小滴并減少，中小空泡，原生質體嗜堿性減弱，開始產生抗生素。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，青霉素產量最高。第6期：出現個別自溶細胞，細胞內無顆粒，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。1－4期為菌絲生長期，3期的菌體適宜為種子。4－5期為生產期，生產能力最強，通過工程措施，延長此期，獲得高產。在第6期到來之前結束發(fā)酵。二、青霉素的發(fā)酵工藝(一)發(fā)酵工藝流程(一)發(fā)酵工藝操作要點1、種子絲狀菌種子的制備生產孢子的制備：由沙土管內孢子在拉氏培養(yǎng)基的母頸斜面上，25℃，培養(yǎng)6～7d，制成綠色孢子懸浮液，再接入裝有大米的茄子瓶培養(yǎng)6～7d，大米孢子干燥保存。每批孢子必需進行嚴格搖瓶試驗，測定效價及雜菌情況。種子罐種子：種子培養(yǎng)要求產生大量健壯的菌絲體，因此，培養(yǎng)基應加入比較豐富的易利用的碳源和有機氮源。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）；充分攪拌300－350r/min；40～50小時；pH自然，溫度27±1℃。二級發(fā)酵罐：繁殖罐.大量繁殖。玉米漿、葡萄糖等。1：1－1.5；250－280r/min；pH自然，25±1℃；0－14h。三級發(fā)酵罐：生產罐?；ㄉ灧郏ǜ邷兀熧|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12～15%。青霉素的發(fā)酵對溶氧要求極高，通氣量偏大，通氣比控制0.7～1.8；150－200r/min；要求高功率攪拌，100m3的發(fā)酵罐攪拌功率在200～300Kw，罐壓控制0.04～0.05MPa，于25～26℃下培養(yǎng)，發(fā)酵周期在200h左右。前60h，pH5.7～6.3，后6.3～6.6；前60h為26℃，以后24℃。球狀菌生產種子的制備原始親米孢子：由凍干管內孢子經混有0.5%～1.0%玉米漿的大米三角瓶內，25℃靜置培養(yǎng)3～4d，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，10d左右長出綠色孢子即為原始親米孢子。5℃保存10d內。生產大米孢子（生產米）：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，28℃培養(yǎng)50～60h，當pH6.0～6.5降至5.5～5.0時，菌絲呈菊花團狀平均直徑100～130μm，6～8萬只/mL。根據發(fā)酵罐的菌球數控制在8000～11000只/mL，計算移種體積。球狀菌種子的優(yōu)點使用的是新鮮孢子，生產水平優(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、麩質粉。前提物：苯乙酸（鹽類）、苯乙酰胺，一部結合到青霉素分子中，一部作為養(yǎng)料和能源。使用量在0.1%以內，對青霉素生產菌有毒。無機鹽：硫、磷，鐵（6μg/mL），鉀、鈣、鎂（比例為30%，20%，41%）總量在300mg/L青霉素產量最高。3、培養(yǎng)條件控制產青霉素菌生產過程分3個不同的代謝時期Ⅰ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。Ⅱ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pH6.6～6.9，絲狀菌pH6.2～6.4，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；絲狀菌的菌絲體內的空胞為中、小型至中型，不要出現大型空胞。Ⅲ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。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青霉素發(fā)酵工藝控制方法加糖控制：依據殘?zhí)橇考鞍l(fā)酵過程pH定。補料及添加前提物：絲狀菌接種發(fā)酵8～12h，發(fā)酵液濃度40%，加入前提；球狀菌發(fā)酵10h開始尿素、水和苯乙酸混合料，每3h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pH6.2～6.4，球狀菌pH6.7～7.0。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于青霉素分泌的最適溫度。絲狀菌發(fā)酵溫度：26－24－23－22℃，生長濃度48%～54%；球狀菌發(fā)酵溫度：26－25－24℃，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，呼吸強度下降，影響生產能力的發(fā)揮。適宜的攪拌速度，保證氣液混合，提高溶氧，根據各階段的生長和耗氧量不同，對攪拌轉速調整。（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)酵罐內進行的特定好氧過程，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到平衡的臨界菌絲濃，超過此濃度，OUR＞OTR，溶氧水平下降，發(fā)酵產率下降。在發(fā)酵穩(wěn)定期，濕菌濃可達15~20%，絲狀菌干重約3%，球狀菌干重在5%左右。另外，因補入物料較多，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)酵液中的基質及氧接觸，比生產率高，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，攪拌的剪切強度及稀釋度相關。青霉素發(fā)酵工藝控制方法泡沫與消泡：青霉素發(fā)酵過程不斷產生泡沫。天然消泡劑為豆油、玉米油，化學合成消泡劑－泡敵（聚醚樹脂類）部分代替天然油脂。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入適量的糖、氮成分。中后期發(fā)生染菌：若是產氣細菌則應及時放罐過濾、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，補入部分新鮮料液和良好的種子。三、青霉素的提煉工藝(一)提煉工藝流程1、工業(yè)鉀鹽生產工藝流程2、注射用鉀鹽生產工藝流程3、青霉素鈉鹽結晶青霉素不穩(wěn)定，整個提煉過程應在低溫、快速的條件下進行，并嚴格控制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)酵液的預處理和過濾發(fā)酵液放罐后，首先要冷卻。因為青霉素在低溫是比較穩(wěn)定，同時細菌繁殖也比較慢，可避免青霉素迅速破壞，發(fā)酵液除冷卻外還需進行預處理.發(fā)酵液結束后，目標產物存在于發(fā)酵液中，而且濃度較低，如抗生素只有10－30Kg/m3，含有大量雜質，它們影響后續(xù)工藝的有效提取，因此必須對其進行的預處理，目的在于濃縮目的產物，去除大部分雜質，改變發(fā)酵液的流變學特征，利于后續(xù)的分離純化過程。是進行分離純化的一個工序。如果發(fā)酵液不經處理而直接過濾，雖然能除去大部分不溶性固體雜質，但濾液中還剩余一部分微小顆粒和易容性蛋白質等物質，濾液外觀上是混濁的，假若不除去這部分雜質，會給后步提煉帶來很大困難，為了要除去這部分雜質，所以要對發(fā)酵液進行預處理。(二)提煉工藝要點4.2過濾發(fā)酵液在萃取之前需預處理，發(fā)酵液加少量絮凝劑沉淀蛋白，然后經真空轉鼓過濾或板框過濾，除掉菌絲體及部分蛋白。青霉素易降解，發(fā)酵液及濾液應冷至10℃以下，過濾收率一般90%左右。（1）菌絲體粗長10μm，采用鼓式真空過濾機過濾，濾渣形成緊密餅狀，容易從濾布上刮下。濾液pH6.27-7.2，蛋白質含量0.05-0.2%。需要進一步除去蛋白質。（2）改善過濾和除去蛋白質的措施：硫酸調節(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。濾液澄清透明，進行萃取。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溶劑，而青霉素鹽易溶于水。利用這一性質，在酸性條件下青霉素轉入有機溶媒中，調節(jié)pH，再轉入中性水相，反復幾次萃取，即可提純濃縮。選擇對青霉素分配系數高的有機溶劑。工業(yè)上通常用醋酸丁酯和戊酯。萃取2～3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6.8～7.4。發(fā)酵濾液與乙酸丁酯的體積比為1.5～2.1，即一次濃縮倍數為1.5～2.1。為了避免pH波動，采用硫酸鹽、碳酸鹽緩沖液進行反萃。發(fā)酵液與溶劑比例為3～4。幾次萃取后，濃縮10倍，濃度幾乎達到結晶要求。萃取總收率在85％左右。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。3、結晶萃取液一般通過結晶提純。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-乙醇溶液，青霉素鉀鹽就結晶析出。然后采用重結晶方法，進一步提高純度，將鉀鹽溶于KOH溶液，調pH至中性，加無水丁醇，在真空條件下，共沸蒸餾結晶得純品。直接結晶：在2次乙酸丁酯萃取液中加醋酸鈉－乙醇溶液反應，得到結晶鈉鹽。加醋酸鉀－乙醇溶液，得到青霉素鉀鹽。共沸蒸餾結晶：萃取液，再用0.5MNaOH萃取，pH6.4～4.8下得到鈉鹽水濃縮液。加2.5倍體積丁醇，16～26℃，0.67～1.3KPa下蒸餾。水和丁醇形成共沸物而蒸出。鈉鹽結晶析出。結晶經過洗滌、干燥后，得到青霉素產品。結晶是提純物質的有效方法。如在第二次丁酯萃取液中，青霉素的純度只有70%，但結晶后純度提高至98%以上。青霉素的結晶方法有很多，如堿金屬鹽和普魯卡因鹽等。pH值結合青霉素在各種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1.8～2.2范圍內，而從丁脂反萃取到水相時，pH選擇在6.8－7.2之間。℃2、影響青霉素提取的主要因素溫度：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。在提取設備上要考慮用冷鹽水（夾層或蛇管）進行冷卻，降低溫度，特別是酸化崗位，溫度要求更低些。時間：除了嚴格控制pH和低溫條件外，青霉素在提取液中停留的時間越短越好，因此要求操作熟練，設備良好，不發(fā)生障礙。酸化提取是速度應快些，數秒鐘液體充分混合后應立即分離，使青霉素游離酸盡快地轉移到醋酸丁酯中（因為青霉素游離酸在丁酯中比青霉素鹽類在水中要穩(wěn)定得多）。萃取方式和濃縮比：根據萃取方式及理論收得率得知，多級逆流萃取較理想，目前生產上一般采用二級逆流萃取方式，濃縮比的選擇也很重要，因為丁酯的用量與收率和質量都有關系。如果丁酯用量過多，雖然萃取較完全，收率高，但達不到結晶濃度要求，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。據國外報道，丁酯用量為濾液的25%～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。目前生產上從濾液萃取到丁酯是濃縮比為1.5～2.5倍，從丁酯反萃取到水相時，因分配系數較大，故濃縮倍數可較高些，一般為3－5倍。經過幾次反復萃取后共約濃縮10倍左右，濃度已符合晶體要求。第五節(jié)紅霉素生產工藝p287一、紅霉素的類型及生產菌種1、紅霉素的類型紅霉素是大環(huán)內酯類抗生素，其分子內含有大的內酯環(huán)。因結構中的化學基團不同，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。2、紅霉素生產菌種產生菌：紅色鏈霉菌（Streptomyceserythreus）。在特定培養(yǎng)條件下產生多組分的紅霉素，紅霉素A為有效成分，紅霉素B、C為雜質。現用產生菌不合成紅霉素B，故紅霉素C為國產紅霉素的主要雜質。P32-102菌株：60年代使用，生產水平不高，易被噬菌體污染?，F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。二、紅霉素的發(fā)酵工藝（二）紅霉素的發(fā)酵工藝要點1、種子母瓶孢子：沙土管保存的孢子接種于母瓶斜面上，37℃培養(yǎng)9d。使用周期1個月。子瓶孢子：接種母瓶孢子后，37℃培養(yǎng)7d。孢子呈深米黃色、色澤鮮艷、均勻、無黑點，孢瓶背面有紅色色素，孢子數不低于1億個/瓶。使用周期2個月。種子罐：接入子瓶孢子，35℃培養(yǎng)65h。繁殖罐：接入種子罐菌種，33℃培養(yǎng)40h。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轉化。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速會提高發(fā)酵單位。同時要加強補料的工藝控制，防止菌絲早衰自溶。過低的空氣通入量會導致發(fā)酵液轉稀。溫度控制：紅色鏈霉菌對溫度敏感，全程31℃培養(yǎng)（若遇發(fā)酵劇烈有轉稀趨勢時適當降低發(fā)酵溫度），48h粘度大高峰期，菌體衰老較慢，發(fā)酵液轉稀時間推遲。pH控制：整個發(fā)酵過程