硫酸双氢链霉素工艺设计(文献综述)-

吉林化工学院文献综述中文题目350吨∕年硫酸双氢链霉素生产装置（分离系统）工艺设计外文题目the production process design of the devicesdihydrostreptomycin sulfate with an annual output of350 tons性质: □毕业设计□毕业论文教学院环境与生物工程学院专业班级生工 0502学生姓名马晓明学生学号 05130202指导教师郑昆2009 年 03 月 11 日摘要本文综述了链霉素的国内外制药公司的生产技术水平，发展趋势及工艺研究、酶技术的应用。

同时对链霉素工业生产的流程：主要是链霉素的发酵和分离提纯方法及实际操作中的条件控制方法加以分析论述。

关键词：链霉素生产技术水平发展趋势发酵分离提纯条件控制目录摘要 (I)前言 (1)第1章国内外链霉素生产的研究概况 (1)1.1 国外生产及技术水平概况 (1)1.2 国内生产及技术水平概况 (2)1.2.1 产量及出口量 (2)1.2.2 生产技术水平 (2)1.2.3 产品质量 (2)1.3 国内外技术水平比较和展望 (3)1.3.1 菌种研究 (3)1.3.2 发酵工艺研究 (3)1.3.3 提炼工艺研究 (3)1.3.4 酶技术的工艺研究 (3)第2章链霉素生产的工艺流程 (4)2.1 生产菌种 (4)2.1.2 出发菌株的选择 (4)2.1.2 切断支路代谢 (5)2.1.3 解除自身的反馈调节 (5)2.1.4 增加前体物的合成 (5)2.2、无菌空气的制备 (6)2.3、发酵工艺 (7)2.3.1 斜面孢子培养 (7)2.3.2 摇瓶种子培养 (7)2.3.3 种子罐扩大培养 (8)2.3.4 发酵罐培养 (8)2.4 链霉素发酵条件及中间控制 (11)2.4.1 溶氧的影响及控制 (11)2.4.2 温度 (12)2.4.3 pH值 (12)2.4.4 泡沫与消沫 (12)2.4.5 中间补料优的化控制[14] (13)2.5 提取及精制 (13)2.5.1 发酵液的过滤及预处理 (13)2.5.2 提取和精制 (14)参考文献 (16)前言链霉素（Streptomycin）是瓦克斯曼〔Waksman S.A.)于1944年从灰色链霉菌（Streptomyces,griseus）培养液中分离出来的一种碱性抗生素。

链霉素是一种相当强的有机碱，也是一种多糖类化合物。

其分子结构是由链霉肌、链霉糖和N-甲基-L-葡萄糖胺三部分以苷键相联结而成的。

链霉素碱稳定性特别差，工业产品主要是其硫酸盐形式，即硫酸链霉素(Streptomycin Sulfate)。

链霉素对结核杆菌有强大抗菌作用，其最低抑菌浓度(MIC)一般为0.5 mg/L。

它对许多革兰氏阴性菌(G-)如大肠杆菌、肺炎杆菌、肠杆菌属、沙门菌属、布鲁菌属等也具抗菌作用。

链霉素对革兰氏阳性菌(G+)抗菌活性较差。

链霉素游离碱为白色粉末。

大多数盐类也是白色粉末或结晶，无嗅，味微苦。

链霉素在中性溶液中能以三价阳离子形式存在，所以，可用离子交换法进行提取。

其水溶液比较稳定，但其稳定性受PH值和温度的影响较大。

其硫酸盐的水溶液在PH=4-7，室温下放置数星期，仍很稳定，如在冰箱中保存三个月内活性无变化。

目前抗生素的生产主要是利用微生物发酵来进行，少数采用化学合成的方法，当然也有的采用化学法或生化法半合成。

对于链霉素可由灰色链霉菌发酵生产。

双氢链霉素可由湿链霉菌产生，但通常以半合成方法生产[1]。

一般认为链霉素是治疗结核杆菌感染的首选药物，除此以外，还用于治疗革兰氏阴性菌所引起的泌尿道感染、结核性脑膜炎，鼠疫，肠道感染，肺炎，败血症，百日咳等。

链毒素的缺点是容易产生耐药性；长期使用对第八对脑神经有毒害除了医用外，也有报道将链霉素用于农牧业的。

例我国新疆某生产建设兵团的农场自1985年起应用链霉素治疗菜类瓜类和粮食等作物的病害，取得较好效果；链霉素还可用于猪肺炎，雏鸡白痢疾、以及鸡，鸭，鹅的巴氏杆菌感染等的治疗。

国内有些厂家将生产的链霉素作为农用出口，效益较好[2]。

第1章国内外链霉素生产的研究概况1.1 国外生产及技术水平概况国外生产链霉素的有近二十个国家的约三十家制药公司。

其中主要的公司有美国的默克(Merek公司，辉瑞(Pfizer)公司，施贵宝(Squibb)公司，英国的葛兰素(Glaxo)公司比彻姆(Beecham)公司，德国的赫斯特(Hoeehst)公司，法国的罗纳·普朗克(RhonePoulene)公司，丹麦的挪佛(Novo)公司，日本的协和(Kyowa)发酵株式会社等等。

此外还有原苏联，荷兰、印度、保加利亚、西班牙等国家的一些公司。

由于链霉索的耳毒性较严重，世界各国的产量和使用量呈逐年下降趋势。

如原苏联1976年链霉素的产量达1415吨，1987年降为600吨，1989年为800吨左右。

美国施贵宝公司和匈牙利的诺因工厂先后于1977年和1980年停产。

目前国外链霉素的主要生产企业是美国的辉瑞公司和法国的罗纳·普朗克公司。

目前全世界链霉素产量估计在2500吨至3000吨左右。

1.2 国内生产及技术水平概况链霉素是我国较早投入生产的抗生素之一。

生产企业曾有十几家，包括杭州药厂，扬州制药厂等。

近几年仅剩华北制药厂等五家药厂生产。

凭借不断的创新进步和“质量文化”的传承，目前，华北制药厂链霉素年产年产1200吨[3]，占亚洲总产量75%、世界60%的绝对优势，华胜公司成为目前世界最大的链霉素生产企业，产量居世界第一[4]。

1.2.1 产量及出口量近十年来，我国链霉素的年产量一直维持在1000吨以上，在1993年以前国内产量最大的是华北制药厂，年产量在650吨左右，其次是大连制药厂和山东济宁抗生素厂，年产量均在200~250吨左右。

1.2.2 生产技术水平国内链霉素生产水平近十年来提高不快。

以发酵单位为例，1982年在19000~21000u/ml之间，而1991年全国平均水平也仅为21715u/ml。

国内水平最高的是大连制药厂，1991年发酵单位22990u/m l，生产指数0.6982总收率最高的是华北制药厂，1991年达79.55%1.2.3 产品质量目前国内所有链霉素生产企业都能达到出口标准，一般认为华北制药广与上海第四制药厂的质量相对较好。

链霉素质最方面的共性问题是：成品色级达不到新优级品标准，异常毒性偏高一生物效价偏低、澄明度不符合标准等。

1.3 国内外技术水平比较和展望我国链霉素生产最居世界前列。

生产技术指标中，发酵水平与英、美公司比略显落后(英国葛兰素公司发酵单位30000~40000u/ml，但发酵周期比我国长1倍，提炼收率高于葛兰素公司，我国处于领先水平。

近几年链霉素工艺技术方面的研究主要有下列几方面：1.3.1 菌种研究主要有链霉素产生菌(Streptom—yces grlseus)之质粒研究[17]。

已经证明质粒与链霉素的生物合成有关，并提出了该菌株质粒DNA复制的初步棋式。

另外还有原生质融合，质粒DNA转化、DNA重组的研究等。

1.3.2 发酵工艺研究链霉素B(甘露糖链霉素)的抑制，据报道链霉素B的生物恬性仅为链霉素的五分之一。

一般用培养基中加入氯化钙，天门冬酰胺或者各氨酰胺抑制链霉素B的形成。

另外也有报道在培养基中加入赖氨酸阻提高链霉素的发酵单位发酵过程的微机控制研究一除对罐温，罐压、pH，糖，氮，溶氧、二氧化碳进行在线数据控制外，有的企业还进行连续脉冲补料的应用研究。

1.3.3 提炼工艺研究自七十年代至今研究报道甚少。

前苏联和东欧国家有一些离子交换动力学等研究文章，如氯化钙复盐一离子交换工艺。

我国的工艺比英国葛兰素公司的更为简便，曾有印度公司对我国工艺有兴趣。

国内有些厂家在进行高压反渗透膜分离技术应用的研究，据悉可提高提炼总收率0.95％～1.33％[18]。

内压中空纤维膜在链霉素发酵液除菌中的应用也显示了其优点：膜对菌体可100%截留,过滤液澄清,黏度低,杂质少,对硫酸链霉素发酵液可取代离心工艺。

目前有些厂家在进行Ultra－flo超滤膜的技术研究，虽然此工艺还未用于大规模的生产应用，但实验证明：Ultra－flo超滤膜的应用，能大大提高链霉素预处理的收率，降低链霉素的损失，减少产品在母液及其他废液中的损失，有利环境保护。

1.3.4 酶技术的工艺研究据报道，限定量的磷酸盐能诱导链霉索的形成，并导致胞内磷酸醇酶和三磷酸腺苷酶的形成。

发酵2～3d后，胞外磷酸醑酶和蛋白酶亦在培养液中发现。

当这两种酶活性高时，链霉索单位也较高。

在菌种选育方面，DNA~(R—DNA)技术在链霉素菌种选育中也有发展。

DNA重组就是在特定的核苷酸位点用限制性内切酶将一部分DNA从麻分子中切下来．然后再将不同的DNA连接在一起，新形成的杂交DNA再插入到宿主微生物细胞中，在宿主细胞中杂交DNA就象宿主正常基因片段那样进行克隆化(复制)，继而提高抗生素的产量。

第2章链霉素生产的工艺流程2.1 生产菌种放线菌是与人类关系极为密切的一类微生物,它们广泛存在于不同的自然生态环境中，很多抗生素和具有生物活性的次级代谢产物均来自放线菌,链霉菌更是研究的最多的一类菌种。

由于抗生素的滥用和使用不当,临床上耐药菌株不断出现,甚至出现超级耐药菌,筛选抗耐药菌的新抗生素或者寻找传统抗生素的替代品成为新的趋势。

链霉菌的研究主要集中在链霉素及其改良抗生素。

筛选能够抑制耐药菌株的链霉菌是今后努力的方向[5]。

早期发现产链霉素的菌种是灰色链霉菌，后来又找到了产链霉素或其它类型链霉素族抗生素（如羟基链霉素、双氢链霉素）的菌种。

如比基尼链霉素、灰肉链霉素等。

灰色链霉菌除产生链霉素族抗生素外还产生其他族抗生素，如细菌的多肽类抗生素和杀假丝菌素、放线酮等物质。

放线酮对酵母和其它真菌有很强的作用，但由于毒性大，不能用于治疗人或动物疾病。

根据链霉素生物合成途径及代谢调节机制，选育链霉素生产菌应从如下几个方面着手[6]2.1.2 出发菌株的选择出发菌株多采用灰色链霉菌（Streptomyces griseus）、比基尼链霉菌和灰色链霉菌等。

灰色链霉菌的孢子梗直而短，不呈螺旋形，孢子数量很多，孢子乃断裂而成，呈椭圆形，气生菌丝和孢子均呈白色，单菌落生长丰满，呈梅花型或馒头型，直径为3~4mm，基质菌丝透明，在斜面背后产生淡色色素。

2.1.2 切断支路代谢当初级代谢和次级代谢处于分路途径时，通过选育需要初级代谢产物的营养缺陷菌株可使相应的次级代谢产物增加。

据报道，采用诱变的方法获得L-丙氨酸缺陷株，或选育苏氨酸缺陷、芳香族氨基酸缺陷变株，对提高链霉素的产量有一定的作用。

2.1.3 解除自身的反馈调节(1) 选育抗链霉素突变株：链霉素本身也可能在链霉素合成中起反馈抑制作用，它能够完全抑制链霉胍激酶。