青霉素的生产工艺流程

温度控制
适宜菌丝生长温度一般为27º C，分泌青霉素20℃ 20℃青霉素破坏少，周期很长。
变温控制，不同阶段不同温度。
生长阶段:较高温度，缩短生长时间；生产阶段适
当降低温度，以利于青霉素合成。
前期控制26℃左右，后期降温控制22℃
pH控制
合成适宜pH6.4－6.6左右，避免超过7.0 直接加酸或碱：自动控制 流加葡萄糖：速度取决于pH变化快慢。 pH下降：补加CaCO3、通氨、尿素或提高通气 量 pH上升：补加糖（补糖的控制可根据残糖量及发 酵过程中的PH值或最好是根据排气中CO2及O2 量来控制。一般在残糖降至0.6%左右，PH值上 升时开始补糖。）、生理酸性物质（硫酸铵、油 脂）恒速补糖，用酸或碱控制方式
溶氧控制
＜30％饱和度，产率急剧下降； ＜10％，造成不可逆的损害。 临界溶氧浓度：30％。
通气比：1：0.8－1.5 。
适宜的搅拌速度:保证气液混合，提高溶氧
各阶段的供氧比较
一级种 子阶段 二级种 子阶段 1:1-1.5 250-280 发酵 阶段 1：0.8－1.5 150-200
空气流量 （m3 / m3 · min） 搅拌转速 （ r/min ）
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青霉素结构
青霉素的理化性质
1、稳定性：固体青霉素盐的稳定性与其含 水量和纯度有很大的关系； 2、溶解度：青霉素游离酸在水中溶解度很 小，易溶于有机溶剂如醋酸乙酯、苯、氯仿、 丙酮和乙醚中，而其钾盐、钠盐易溶于水和 甲醇，可溶于乙醇； 3、降解反应：青霉素是很不稳定的化合物， 遇酸碱或加热易分解而失去活性，并发生分 子重排。
胨组成的培养基进行斜面培养，经传代活 化，得单菌落。2、再传斜面，培养7天， 制得斜面孢子。3、再移植到优质小米或大 米固体培养基上，25º C，相对湿度45%50%，生长7天，大米表面长出明显小菌落 时要再振摇均匀，使菌丝在大米表面能均 匀生长，制得绿色小米孢子。注意：①每 批孢子必需进行严格摇瓶试验，测定效价 及检查杂菌情况。②斜面孢子和米孢子培 养要注意湿度控制
薄膜蒸发工艺图
结晶——共沸蒸馏结晶
萃取液，再用0.5 M NaOH萃取pH6.4-6.8 下得到钠盐水浓缩液。加3-4倍体积丁醇， 16-26℃，真空0.67-1.3KPa）下蒸馏。 水和丁醇形成共沸物而蒸出。钠盐 结晶析出。结晶经过洗涤、干燥（60℃ 真空16h），磨粉，装桶，得到青霉素产 品。
种子罐培养工艺
一级种子发酵：发芽罐，孢子萌发，形成菌丝。 培养基：葡萄糖，玉米浆，碳酸钙，玉米油 消沫剂等； 接种量:>200亿孢子/t培养基 空气流量: 1：3（通气量与发酵液体积比）（m3 / m3 · min）； 搅拌转速:300-350r/min； 温度：27±1℃ ； 时间: 40h。
质量：菌丝浓度达40%，菌丝形态正常
生产罐培养工艺
三级罐：生产罐；
培养基： 花生饼粉，葡萄 糖，尿素，硝酸铵， 硫代硫酸钠，苯乙酰胺， CaCO3, 玉米油, 硅油.
培养基
碳源青霉菌能利用多种糖，如：葡萄糖、乳糖。目前采用 淀粉水解糖，糖化液进行流加。 氮源可采用玉米浆、花生饼粉、精制棉籽饼粉或麸皮粉等 有机氮源，及氯化氨、硫酸氨、硝酸氨等无机氮源。 前体为生物合成含有苄基基团的青霉素G，需要在发酵中 加入前体如苯乙酸或苯乙酰胺。由于它们对青霉素有一定 毒性，故一次加入量不能大于0.1%，并采用多次加入方 式。 无机盐包括硫、磷、钙、镁、钾（前少后多，氮源转为氨 基酸）等盐类。铁离子对青霉素有毒害作用，应严格控制 发酵液中铁含量在30ug/mL以下。
1：3 300-350
消沫
天然油脂：玉米油；化学消沫剂：泡敌。 前期:主间歇搅拌,少加油
中期:搅拌、加油、稍微降低通气量（必要
时），策略：少量多次，一次过多影响呼 吸代谢。
后期:尽量少加消沫剂，可加水稀释
提炼工艺过程
１．青霉素不稳定，遇酸、碱、热 分解失活 ２．水溶液中不稳定，非极性溶剂 中稳定 ３．易溶于有机溶剂，水中溶解度 很小 ４．青霉素盐很稳定；降解产物具 有致敏性 ５．防止降解，条件温和、快速。
谢 谢 ！
预处理
青霉素的存在部位：发酵液 浓度较低：10－30Kg/M3 含有大量杂质：菌体细胞、核酸、杂蛋白 质、细胞壁多糖等、残留的培养基、色素、 盐离子、代谢产物等 目的：浓缩目的产物，去除大部分杂质， 改变发酵液的流变学特征，利于后续的分 离纯化过程。 预处理:发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白
过滤
鼓式真空过滤机过滤：草酸或黄血盐 一次滤液：pH6.2-7.2，略浑，棕黄或绿色， 蛋白质含量0. 5-2.0%。 板框式过滤机过滤： 硫酸调节pH4.5-5.0，加入0.07%PPB（溴代 十五烷吡啶），0.07%硅藻土为助虑剂。 二次滤液：澄清透明，用于提取（收率90％）
青霉素萃取方式
L1
多级逆流萃取
L2
S L3
混 和 器
分 离 器
混 和 器
分 离 器
混 和 器
分 离 器
F
第二级 第一级 第三级 图 9-3 多级逆流萃取（符号说明同图9-1）
R3
脱色
1.萃取液中 添加活性炭， 除去色素。 2.过滤，除 去活性炭。
结晶——直接结晶
加醋酸钠－乙醇溶液反应：得到结晶钠 盐。 加醋酸钾－乙醇溶液：得到青霉素钾盐。
青霉素的生产工艺
主讲人：张璐
团队人员：周聪、吴昊、张 杰、李春晓
武汉轻工大学
知识目标： 掌握发酵生产青霉素的条件控 重点:掌握发酵生产青霉素的工艺流 程
制，及青霉素提取与精制的控制点。
难点:青霉素提取与精制的控制点
什么是青霉素
青霉素 又被称为青霉素G、青 霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、 苄青霉素钾等。青霉素是抗菌素 的一种，能破坏细菌的细胞壁 （革兰氏阳性菌）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。青霉素是β-内酰胺类 抗生素的典型代表。
菌种：
（a）最早发现的产生青霉素的 原始菌种是点青霉菌，生产能力 很低，不能满足工业生产要求， 所以被淘汰。现在主要采用的的 产黄青霉菌。 （b）为了提高产黄青霉的青霉素产量 使用的诱变剂如：二环氧丁烷、 甲磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝酸、 X射线等。

产黄青霉：Penicillium chrosogenum
二级种子罐：繁殖罐，大量繁殖。
培养基：葡萄糖、玉米浆、碳酸钙，玉米油， 消沫剂等； 接种量：10％； 空气流量：1:1-1.5 （m3 / m3 · min）； 搅拌转速：250-280r/min； pH：自然； 温度：25±1℃； 时间： 10-14h； 质量：菌丝浓度达40%，残糖1.0%以下，菌 丝粗壮，III期（脂肪粒，积累贮藏物），无 杂菌，效价在700u/ml左右。
溶剂萃取
原理：青霉素游离酸易溶于有机溶剂， 而青霉素盐易溶于水。 萃取剂：青霉素分配系数高的有机溶剂。 工业上通常用：醋酸丁酯和醋酸戊酯。 除去蛋白质：加0.05-0.1%乳化剂 PPB(溴代十五烷吡啶)。 萃取：2－3次。
逆流萃取过程
正相萃取：酸化pH1.8-2.0，滤液：醋酸丁 酯＝1：0.3，碟片式离心机分离（浓缩1.52.1） 反相萃取：pH6.8-7.4（磷酸盐、碳酸盐缓 冲液）。把青霉素从丁酯中提取到缓冲液 中。 反复萃取2－3次，达到结晶要求。 萃取条件：10℃下。萃取罐冷冻盐水冷却。
黄孢子丝状菌 丝状菌 绿孢子丝状菌：发酵单位85000U/mL

深层培养 菌丝形态
绿孢子球状菌 球状菌 白孢子球状菌：发酵单位高，对原材 料、设备要求高，提 炼收率低。


菌落：平坦或皱褶，圆形。������ 分生孢子：链状； 颜色
青霉素发酵工艺
1.发酵工艺流程
孢子制备
1、将沙土孢子先在用甘油、葡萄糖、蛋白