青霉素的生产

项目三 青霉素的生产

青霉素的概述

青霉素（Benzylpenicillin / Penicillin）又被称为青霉素G、peillin G、 盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁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。青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。

青霉素的发现

1928年，英国细菌学加弗莱明Flening发现污染在培养葡萄球菌的双蝶上的一株霉菌能杀死周围的葡萄球菌。他将此霉菌产生的抗生物质命名为青霉素。

1929年，弗莱明发表了学术论文，报告了他的发现，但当时未引起重视，而且青霉素的提纯问题也还没有解决。

1935年，英国牛津大学生物化学家钱恩和物理学家弗罗里对弗莱明的发现大感兴趣。钱恩负责青霉菌的培养和青霉素的分离、提纯和强化，使其抗菌力提高了几千倍同，弗罗里负责对动物观察试验。至此，青霉素的功效得到了证明。

1940年，英国Florey和Chain进一步研究此菌，并从培养液中制出了干燥的青霉素制品。它的毒性很小，并对一些革兰氏阳性菌所引起的许多疾病有卓越的疗效。

青霉素分类及分子结构

按其特点可分为 ：

青霉素G类：如青霉素G钾、青霉素G钠、长效西林`青霉素G、

peillin G、 盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾等。

青霉素V类：（别名：苯氧甲基青霉素、6-苯氧乙酰胺基青霉烷酸） 如青霉素V钾等（包括有多种剂型）。

耐酶青霉素：如苯唑青霉素（新青Ⅱ号）、氯唑青霉素等。

氨苄西林类：如氨苄西林、阿莫西林等。

抗假单胞菌青霉素：如羧苄西林、哌拉西林、替卡西林等。

美西林及其酯匹西林：如美西林及其酯匹美西林等，其特点为较耐酶，对某些阴性杆菌（如大肠、克雷伯氏和沙门氏菌）有效，但对绿脓杆菌效差。

甲氧西林类：如坦莫西林等

青霉素的单位

青霉素的生产步骤

生产青霉素需经以下步骤：

配料、发酵、过滤、提取、结晶、干燥、包装。

青霉素的发酵工艺过程

一、菌种：保养在低温的冷冻安瓿管中丝状青霉菌菌种

二：所用培养基：LB培养基

配方：牛肉膏1g、蛋白胨2g、Nacl1g、琼脂3g、葡萄糖4g、配成200mL 青霉素接种、菌种活化、扩大培养

一、接种（在超净台上完成）

将灭好菌的LB培养基放入超净台中

将LB培养基倒入试管中，试管摆斜面冷却凝固。

等培养基凝固后，用接种环从安瓿中接去菌种，并在培养基上画S 型曲线接种

二、菌种活化

待接种好的菌吸附在培养基上，置于25℃恒温箱中培养5天。

三，扩大培养

1、液体试管培养

液体培养基配方：可溶性淀粉9g、蛋白胨1.2g 、玉米浆2ml、葡萄糖3g、 K2HPO40.15g 、 MgSO4·7H2O 0.15g、 NaCl0.15g、蒸馏水300ml。 .

灭菌后，在超净工作台进行以下操作：

将液体培养基倒入试管内，用接种环自斜面试管挑取一环斜面种子菌体，接入试管中。摇匀后，置培养箱培养。待培养成熟后，再接入三角瓶培养。

2、三角瓶液体培养

制备液体培养基（同上）灭菌后，在超净台进行以下操作：

将液体培养基倒入三角瓶内，用接种环自液体培养的试管挑取种子菌体，接入三角瓶（可接2-3次）。摇匀后，置摇床培养。

青霉菌发酵

发酵罐：生产罐。

培养基配方：花生饼粉（高温），麸质粉、玉米浆、葡萄糖，尿素，硫酸铵，硫酸钠、硫代硫酸钠，磷酸二氢钠，苯乙酰胺及消泡剂，CaCO3等。

从三角瓶中接种，接种量为12-15%。

青霉素的发酵对溶氧要求极高，通气量偏大，通气比控制0.7-1.8；150－200r/min；要求高功率搅拌，100 m3的发酵罐搅拌功率在200-300 Kw，罐压控制0.04-0.05 MPa，于25-26 ℃下培养，发酵周期在200h左右。前60h，pH5.7-6.3，后6.3-6.6；前60h为26℃，以后24℃。

发酵液质量控制

生产上按规定时间从发酵罐中取样 , 用显微镜观察菌丝形态变化来控制发酵。生产上惯称“ 镜检 ”,根据“ 镜检 ”中菌丝形变化和代谢变化的其他指标调节发酵温度, 通过追加糖或补加前体等各种措施来延长发酵时间, 以获得最多青霉素。

当菌丝中空泡扩大、增多及延伸, 并出现个别自溶细胞, 这表示菌丝趋向衰老, 青霉素分泌逐渐停止, 菌丝形态上即将进入自溶期, 在此时期由于茵丝自溶, 游离氨释放, pH 值上升, 导致青霉素产量下降, 使色素、溶解和胶状杂质增多, 并使发酵液变蒙古稠, 增加下一步提纯时过滤的困难。因此, 生产上根据“镜检 ”判断, 在自溶期即将来临之际, 迅速停止发酵, 立刻放罐, 将发酵液迅速送往提炼工段。

青霉菌发酵产物初步分离

（1）预处理及过滤发酵液放罐后需冷却至10℃后，经鼓式真空过滤机过滤。从鼓式真空过滤机得到青霉素滤液pH在6.2~7.2，蛋白质含量一般在0.05%~0.2%。这些蛋白质的存在对后面提取有很大影响，必须加以除去。除去蛋白质通常采用10%硫酸调节pH4.5~5.0，加入0.05%（质量浓度）左右的絮凝剂的方法，同时再加入0.7%硅藻土作助滤剂，再通过板框过滤机过滤。经过第二次过滤的滤液一般澄清透明，可进行萃取。

（2）提取结合青霉素在各种pH下额稳定性，一般从发酵液中萃取到醋酸丁酯时，pH选择在1.8~2.2范围内，而从丁酯相反萃取到水相时，pH选择在6.8~7.4范围内对提取有利。生产上一般将发酵滤液酸化至pH 等于2.0，加1/3体积的醋酸丁酯（简称BA）混合后以卧式离心机（POD）机分离的一次BA萃取液，然后以NAHCO3在pH6.8~7.4条件下将青霉素从BA中萃取到缓冲液中，再用10%H2SO4调节pH等于2.0，将青霉素从缓冲液中再次转入BA中（方法同前面所述），得二次BA萃取液。

（3）脱色在二次BA萃取液中加入活性炭150~350g/10亿单位，进行脱色，石棉过滤板过滤。