青霉素发酵生产技术课程标准
青霉素及其发酵生产工艺
青霉素及其发酵生产工艺引言青霉素是一种广泛应用于临床的抗生素，被广泛用于治疗多种细菌感染。
它具有杀菌作用，对多种革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌都有抑制作用。
青霉素是由真菌属于青霉菌制造的，具体的发酵工艺可以实现其大规模生产。
青霉素的来源青霉素最早是由苏格兰科学家亚历山大·弗莱明于1928年发现的。
弗莱明在实验中发现，一种称为青霉菌的真菌能够抑制细菌的生长。
经过进一步研究，他发现这种真菌产生的抑菌物质就是青霉素。
青霉素的结构和作用机制青霉素的化学结构非常复杂，由一个由螺旋形的β-内酰胺环和一个侧链组成。
这个结构决定了青霉素具有抗菌活性。
青霉素能够与细菌的细胞壁合成酶结合，抑制酶的活性，从而破坏细菌细胞壁的合成，导致细菌死亡。
青霉素的发酵生产工艺青霉素的发酵生产工艺是指通过培养和发酵青霉菌来产生大量的青霉素。
以下是一般的青霉素发酵生产工艺的步骤：1.接种培养基：将青霉菌接种到培养基中，培养基中包含有利于青霉菌生长和产生青霉素的营养物质。
2.培养和发酵：将接种后的培养基放入发酵罐中，并控制合适的温度和pH值。
同时，对培养物进行搅拌和通气，以促进青霉菌的生长和代谢产物的产生。
3.青霉素提取：经过一定时间的发酵后，青霉素会在培养物中积累。
将培养物经过离心等方法分离，然后使用适当的溶剂进行提取。
4.杂质去除：从培养物中提取的青霉素溶液中会含有一些杂质，需要通过过滤、萃取和洗涤等步骤进行去除。
5.结晶和纯化：经过杂质去除后的青霉素溶液会进行结晶，通过进一步的洗涤和纯化步骤，最终得到纯度较高的青霉素产品。
青霉素发酵工艺的优化为了提高青霉素的产量和质量，科研人员对青霉素发酵工艺进行了不断的优化。
以下是一些常用的优化方法：1.营养物质优化：根据青霉菌的营养需求，优化发酵培养基中的碳源、氮源和矿物质等成分，以提高青霉素的产量。
2.发酵条件控制：优化发酵罐的温度、pH值和氧气供给等条件，使青霉菌处于最适宜的生长状态，从而增加青霉素的产量。
青霉素课程设计
青霉素课程设计生物学术知识2007-11-21 09:51:05 阅读1710 评论16 字号：大中小订阅青霉素的生产设计姓名：曾长金指导教师：李凛彭书明完成日期：2007-11-21【长金设计任务书】 (3)一、设计题目：青霉素生产设计 (3)二、设汁任务 (3)三、设备型号 (3)四、设计内容 (3)五、设计基础数据 (3)长金设计方案简述： (3)一、青霉素【简介】 (3)二、青霉素【生产背景】 (4)三、青霉素【生产现状】 (5)四、青霉素【生产原理】 (5)五、青霉素【生产工艺简述】 (5)设计方案 (6)二、【培养基】 (6)三、【生产】 (6)四、【结果与讨论】 (7)五、【青霉素生产菌种的选育】 (7)六、【pH控制】 (7)七、【发酵罐搅拌器的转速与青霉素产生菌生长代谢的关系】 (7)设计心得 (8)附图 (8)【长金设计任务书】一、设计题目：青霉素生产设计二、设汁任务(1)保证青霉素能够高质量高效率的生产(2)合理设计生产使青霉素取得高经济效益三、设备型号设备型式为筛板塔或浮阀塔．四、设计内容(1)设计方案的确定及流程说明。
(1)对发酵过程的控制(2)杂菌的控制与灭菌(3)空气与蒸汽的控制(4)成品的鉴定(3)设计结果概要或设计一览表。
(4)生产工艺流程图(5)对本设计的评述或有关问题的分析讨论。
五、设计基础数据(1)进料泵频率、发酵罐温度、罐重、PH值、搅拌器转速、发酵罐压力。
(2)溶解氧含量、泡沫高度、硫铵含量、糖浓度、前体浓度。
(3) BA用量、破乳剂用量、重相液位。
(4) 碳酸氢钠的用量、活性碳的用量、结晶温度、丁醇用量、青霉素钠盐晶体效价。
长金设计方案简述：一、青霉素【简介】青霉素是指分子中含有青霉烷，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。
青霉素又被称为青霉素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。
青霉素发酵技术1.5 摇瓶种制作及培养(六步教学法)
教案首页授课顺序学时日期年月日班级
课
题 1.5 摇瓶种制作及培养
学习目标
学生通过查阅整理资料，结合教师讲解，学生能够理解实验室摇瓶培养原理；掌握摇瓶培养步骤；熟悉摇瓶种制作和培养工艺中的主要设备；掌握摇瓶种制作的主要工艺；熟悉摇瓶种制作中涉及的主要参数。
主要内容（1）实验室摇瓶培养原理
（2）摇瓶培养步骤
（3）摇瓶种制作主要工艺
（4）摇瓶种制作设计的主要设备（5）摇瓶种制作主要参数
教
学
过
程
1、资讯→
2、计划→
3、决策→
4、实施→
5、检查→
6、评价
教
具
或
工
具
工作任务单、多媒体设备、灭菌锅、显微镜、超净工作台等
载
体
产黄青霉培养物
考核与评价
采用工作任务单上的考核表进行评价，将评价结果记入期末总成绩，并填写教师评语部分。
轻工职业技术学院教案NO 1。
青霉素生产标准工艺过程
青霉素生产工艺过程一、青霉素旳发酵工艺过程1、工艺流程（1）丝状菌三级发酵工艺流程冷冻管（25℃，孢子培养，7天）——斜面母瓶（25℃，孢子培养，7天）——大米孢子（26℃，种子培养56h,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27℃，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26℃,发酵,7天,1:0.95vvm）——发酵液。
（2）球状菌二级发酵工艺流程冷冻管（25℃，孢子培养，6~8天）——亲米（25℃，孢子培养，8~10天）——生产米（28℃，孢子培养，56~60h,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24℃，发酵，7天，1：0.8vvm）——发酵液。
2、工艺控制（1）影响发酵产率旳因素基质浓度：在分批发酵中，常常由于前期基质量浓度过高，对生物合成酶系产生阻遏（或克制）或对菌丝生长产生克制（如葡萄糖和钱旳阻遏或克制，苯乙酸旳生长克制），而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合成，为了避免这一现象，在青霉素发酵中一般采用补料分批操作法，即对容易产生阻遏、克制和限制作用旳基质进行缓慢流加以维持一定旳最适浓度。
这里必须特别注意旳是葡萄糖旳流加，由于虽然是超过最适浓度范畴较小旳波动，都将引起严重旳阻遏或限制，使生物合成速度减慢或停止。
目前,糖浓度旳检测尚难在线进行, 故葡萄糖旳流加不是根据糖浓度控制,而是间接根据pH 值、溶氧或C0释放率予以调节。
2（2）温度：青霉素发酵旳最适温度随所用菌株旳不同也许稍有差别，但一般觉得应在25℃左右。
温度过高将明显减少发酵产率，同步增长葡萄糖旳维持消耗，减少葡萄糖至青霉素旳转化率。
对菌丝生长和青霉素合成来说，最适温度不是同样旳, 一般前者略高于后者, 故有旳发酵过程在菌丝生长阶段采用较高旳温度，以缩短生长时间, 达到生产阶段后便合适减少温度，以利于青霉素旳合成。
（3）pH值：青霉素发酵旳最适pH值一般觉得在6.5左右,有时也可以略高或略低某些，但应尽量避免pH值超过7.0, 由于青霉素在碱性条件下不稳定, 容易加速其水解。
青霉素发酵操作规程
青霉素发酵操作规程青霉素是一种广泛应用于临床医学的抗生素，其生产主要依赖于霉菌发酵技术。
以下是青霉素发酵操作的规程：一、菌株选取与预处理1. 选择高产的青霉菌株，如青霉菌属（Penicillium）或念珠霉菌属（Aspergillus）。
2. 青霉菌株经过连续传代，筛选得到高产菌株。
3. 青霉菌株在含有20%葡萄糖的培养基中培养，温度为25-30摄氏度，pH为6.0-7.0。
4. 青霉菌株所用的贮藏物和传代培养基要消毒，以防止杂菌污染。
二、发酵培养基的配制1. 培养基的配制可采用以下配方：葡萄糖20g/L，麦芽粉20g/L，酵母粉2g/L，酵母浸粉10g/L，氨盐混合液100ml/L（含无机氮7.5g/L，有机氮1.5g/L），氢氧化锂0.5g/L，乳糖5g/L，氯化钠2g/L，柠檬酸二钠2g/L，硫酸镁 0.5g/L，纯水 1000ml。
2. 上述配方中的成分按比例称取粉末，加入适量纯水溶解，调节pH至6.0-7.0，然后加入适量纯水至最终体积。
三、发酵罐的消毒与接种1. 发酵罐内表面应经过严格的清洁和消毒，如用75%乙醇清洁，然后用蒸汽消毒至121摄氏度，压力为15磅/平方英寸，持续30分钟。
2. 青霉素发酵种子可采用液体或固体发酵培养基接种。
3. 液体接种：用适量的种子培养物接种进入消毒好的发酵罐中，接种量约为发酵罐容积的3-5%。
4. 固体接种：将适量的种子培养物加入消毒好的固体发酵培养基中，然后将其均匀分布在发酵罐内。
四、发酵条件的控制1. 温度控制：发酵初期温度设定为25摄氏度，后期升高至28-30摄氏度，根据青霉菌的生长和代谢情况可调整温度。
2. pH控制：发酵罐内的pH值通常为6.0-7.0，可通过添加适量的无机酸或碱来控制。
3. 溶氧控制：发酵罐内的溶氧量应保持在5-20%之间，可通过调节搅拌速度、气体流速来控制。
4. 搅拌速度：发酵初期的搅拌速度设定为200-300转/分钟，后期可增加至400-500转/分钟。
青霉素的发酵生产流程
青霉素的发酵生产流程一、菌种选育与保存青霉素的生产首先始于优良菌种的选育。
选育出的高产、稳定且遗传性能好的菌种是青霉素生产的基础。
一旦获得理想菌种，必须妥善保存以防退化。
常用的保存方法包括冷冻干燥、斜面低温保藏和砂土管保藏等。
二、生产菌活化在进行大规模发酵生产前，需要对保存的菌种进行活化。
活化过程通常在适宜的培养基和温度下进行，目的是使菌种从休眠状态复苏，恢复其生理活性。
三、孢子制备活化后的菌种进一步制备成孢子悬液。
孢子作为青霉素发酵的种子，其质量直接影响发酵效果。
孢子制备过程中要注意控制营养条件、温度和湿度等，以获得数量多、质量好的孢子。
四、种子制备种子制备是将孢子接入适宜的培养基中，进行一定时间的培养，使其繁殖成足够数量的菌丝体。
这一过程中要严格控制培养条件，如温度、pH值、通气量等，以确保菌丝体健康、生长迅速。
五、发酵培养发酵培养是青霉素生产的核心环节。
将种子接入发酵罐中，在严格控制的培养条件下进行大规模的培养。
通过调节培养基成分、温度、pH值、溶氧量等参数，促进青霉素的合成和积累。
六、发酵液预处理发酵结束后，发酵液需要进行预处理，以去除其中的杂质和固体颗粒，为后续的萃取与分离创造条件。
预处理通常包括离心、过滤、沉淀等步骤。
七、萃取与分离萃取与分离是将青霉素从发酵液中提取出来的关键步骤。
常用的萃取剂有醋酸丁酯、正丁醇等。
通过萃取，青霉素可以被转移到有机相中，再经过分离纯化得到较为纯净的青霉素。
八、脱色与结晶经过萃取与分离后得到的青霉素溶液需要进行脱色处理，以去除其中的有色杂质。
脱色后，再通过结晶操作，使青霉素以晶体的形式析出，便于后续的干燥和包装。
九、成品检验与包装最后，对结晶得到的青霉素进行质量检验，包括纯度、活性等指标。
合格的青霉素产品进行干燥、粉碎后，进行包装。
包装材料要求无菌、防潮、避光，以保证青霉素在存储和运输过程中的稳定性和有效性。
整个青霉素的发酵生产流程需要严格控制各个环节的条件和操作，以确保最终产品的质量和产量。
青霉素课程设计
1.2青霉素分类及分子结构
青霉素是6－氨基青霉烷酸（6-aminopenicillanic acid, 6-APA）苯乙酰衍生物。侧链基团不同，形成不同的青霉素，主要是青霉素G。工业上应用的有钠、钾、普鲁卡因、二苄基乙二胺盐。青霉素发酵液中含有5种以上天然青霉素（如青霉素F、G、X、K、F和V等），它们的差别仅在于侧链R基团的结构不同，其中青霉素G在医疗中用得最多，它的钠或钾盐为治疗革兰氏阳性菌的首选药物，对革兰氏阴性菌也有强大的抑制作用。青霉素的结构通式可表示为
6.1发酵工艺过程... 21
6.1.1正常发酵（过程）... 21
6.1.2出料... 22
6.1.3发酵过程中PH值低... 22
6.1.4发酵过程中PH值高... 22
6.1.5发酵过程中溶解氧低... 22
6.1.6残糖浓度低... 22
6.1.7发酵过程中温度高2.3孢子的制备
这是发酵工序的开端，是一个重要环节。抗生素产量和成品质量同菌种性能以及同孢子和种子的情况有密切关系。生产用的孢子需经过纯种和生产能力的检验，符合规定的才能用来制备种子。保藏在砂土管或冷冻干燥管仲的菌种经无菌手续接入适合于孢子发芽或菌丝生长的斜面培养基中，经培养成熟后挑选菌落正常的孢子可再一次接入试管斜面。对于产孢子能力强的及孢子发芽、生长繁殖快的菌种可以采用固体培养基孢子，孢子可直接作为中子罐的种子。
甘油封藏法向培养好的菌种斜面上，加入灭菌甘油，高出斜面1cm，然后蜡封管口，放入冰箱。该法既可防止培养基水分蒸发，又能使菌种与空气隔绝。保藏期1～2年。
青霉素的发酵教案
项目式教课法教课方案：青霉素的发酵一、任务背景本项目是抗生素类药物的生产，项目指引旨在学生进行抗生素生产前掌握一些必备的基础知识，包含青霉素、红霉素和链霉素的基本知识。
本任务是青霉素的发酵生产，从青霉素发酵的整个生产工艺流程来训练学生对发酵工程的掌握，针对的培训工种为菌种培养工、微生物发酵工、微生物发酵灭菌工、发酵液提取工、微生物发酵药品精制工、抗生素酶裂解工。
二、培养目标1、知识目标【明确】明确青霉素、构造特色、理化性质及作用机理。
【熟习】青霉素的定义、分类和命名。
【掌握】青霉素发酵的的工艺特色、要求及一般原理和控制过程。
2、技术目标【1】能娴熟进行微生物的初步分别、纯化、判定及收藏。
【2】能娴熟进行青霉素的发酵生产。
3、素质目标【1】基本素质：能依据需要，确立信息渠道，经过阅读、访谈等方式，采集信息，能用正确的语言表达工作成就。
【2】职业素质：可以依据岗位职责要求，达成各项实训任务，养成优秀的职业道德【3】道德素质：可以恪守生产纪律，爱惜仪器，节俭能源，仔细工作，严格恪守仪器操作规程，爱惜公共财富，拥有安全意识。
三、教课重点与难点【教课重点】青霉素发酵的工艺流程【教课难点】青霉素发酵的条件控制四、教课流程教课环境1. 多媒体教室及北京东方仿真操作系统2. 开放式图书室及电子阅览室剖析3. 微生物实训室分组，分工，协作共同达成，分红 8 个小组，每个小组 6 人；每组班组长一名（指定），负责接受任务并分派任务；组织形式每组技术总监一名（指定），负责监察操作步骤；每组工艺员一名（指定），负责监监工艺规范；每组查核员一名（轮番），负责查核操作过程。
1、工作任务驱动法教课方案项目教课描绘 2、理论联合实践教课思想情形式教课3、体验式学习法4、指引教课法教学过程设计教学步骤时间分派教课方法1、资讯由车间主任（教师饰演）向班组长（学生指引法饰演）交代任务；解说法90 分钟角色饰演教师解说知识重点。
重点解说青霉素的生产工艺流程及发酵过程中的参数调整；教课法班组长向班构成员分派工作任务。
青霉素发酵工艺
H 2N
CH3
cooH
H 2N
cooH
cooH
L-α-氨基己二酸
H 2N
SH
cooH
L- 半胱氨酸
三肽合成酶
CH3
H 2N
CH3
cooH
L-缬氨酸
H 2N cooH
H 2N cooH
HN
o
o
HN
o
o
HN
o
o
SH
CH3
HN
CH3
cooH
异青霉素N合成酶
（LLD—ACV）
S N
CH3
（异青霉素N）
CH3
脱色液 结晶混悬液
按脱色液中青霉素含量计算所需钾量的110%加入25%乙酸 钾丁醇溶液，在真空度>0.095MPa及45~48 ℃下共沸结晶 过滤，先后用少量丁醇和乙酸乙酯各洗涤晶体两次
湿晶体
在>0.095MPa的真空及50 ℃下干燥
青霉素工业盐
思考题
n ⒈ 青霉素的基本结构？ n ⒉ 青霉素生物合成的前体？ n 3.青霉素提取方法？
COOH
异青霉素N酰基转移酶
酰基辅酶A 、苯乙酸
S
CH3
N
CH3
COOH
（青霉素G）
三、青霉素的生产和提取工艺
菌种
孢子 制备
种子 制备
提取和精制
发酵 发酵液的预处理
青霉菌
成品包装
青霉素生产工艺
丝 状 菌 发 酵 工 艺 流 程
补料： 葡萄糖 硫酸铵
氨水 苯乙酸 消沫剂
产黄青霉 真空冷冻干燥或液氮保藏孢子
(3)前体
因为生物合成含有苄基基团 的青霉素G，需在发酵中加入 前体如苯乙酸或苯乙酰胺。
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《青霉素发酵生产技术》课程标准
一、学习领域（课程）基本信息
1、课程名称：青霉素发酵生产技术
2、课程编码：140502
3、适用专业：生物制药技术
4、适用学制：三年
5、课程学时：360
6、课程学分：20
二、学习领域（课程）性质与作用
青霉素发酵生产技术课程属B类课（理论+实践课），为三年制物制药专业高职生开设，是一门实践性很强的专业核心课程，是从事微生物制药、氨基酸生产等涉及液体深层发酵技术从业人员的必修专业课程。
在整个专业人才培养方案中起到重要的支撑作用，同时辐射生物制药相关专业群，是衔接“工作”与“学习”的重要课程，是学生顶岗实习和就业之间的“桥梁”。
通过本门课程的学习，学生能整体认识青霉素发酵生产工艺过程，掌握青霉素发酵生产工艺中关键控制技术和相关理论知识，包括生产工艺的策划、种子制备、培养基原料的验收及培养基配制、设备与培养基的灭菌、无菌空气的制备工艺及无菌检测技术、常用反应器的基本操作及维护技术、青霉素发酵的基本原理与工艺控制技术等实际操作能力。
同时在教学过程中，培养学生具有良好的职业道德和职业素质。
通过本门课程及先修课程的学习，学生可取得微生物培菌工（中级）、原料检验工（中级）、空气净化工（中级）、发酵工程制药工（中级）等相应技能证书。
三、学习领域（课程）目标
（一）知识目标
1. 了解青霉素的分类及分子结构、作用机理应用等；
2. 掌握青霉菌在固体培养基形态特征，熟悉青霉素产生菌生长发育过程；
3. 掌握大米孢子的制备方法，掌握种子质量要求；
4. 掌握青霉素发酵生产工艺流程及相关设备的操作使用；
5. 熟悉发酵罐的结构和基本功能；
6. 熟悉发酵系统组成和各组成单元基本功能；
7. 掌握火焰封口接种方法的原理及操作要领；
8. 掌握空消、实消的原理及操作要领；
9. 掌握发酵过程中pH、黏度、温度、空气流量、搅拌等因素对发酵的影响。
（二）能力目标
1、专业能力
（1）能够完成产黄青霉的种子制备能力；
（2）具备能独立完成空消、实消操作的能力；
（3）独立完成接种任务的能力；
（4）能够进行生长过程中培养物生长情况的监测能力；
（5）会进行发酵过程控制；
（6）能够能进行发酵终点的判断与确定；
（7）进行相关技术文档的编撰及资料整理的能力。
2、方法能力
（1）具备独立学习的能力；
（2）具备收集获取信息的能力；
（3）具备解决问题、分析问题能力；
（4）具备制定工作计划的能力；
（5）具备工作过程的管理能力；
（6）具备对工作过程和成果的评价能力。
3、社会能力
（1）具备人际交流、表达能力；
（2）具备团队协作和沟通能力；
（3）具备工作任务的组织管理能力；
（4）具备工作责任心；
（5）具备环保等社会责任心。
（三）素质目标
1、在教学过程中通过种子制备及发酵过程控制，使学生养成规范操作、安全操作的职业习惯；
2、树立起自我培养良好的职业道德与注重日常职业素质养成的意识；
3、在学习和技能实践过程中，培养学生科学严谨、认真负责的精神；
4、在发酵生产中重视无菌操作技术，强调操作的规范性，增强无菌意识等；
5、具备独立学习的能力，收集获取信息的能力，解决问题、分析问题能力，制定工作计划的能力，对工作过程和成果的评价能力。
四、学习领域（课程）学习情境设计（一）学习情境设计及学时安排
（二）学习情境描述及组织实施
五、学习领域（课程）考核评价
学习领域（课程）考核采用平时考核和期末考核相结合的方式进行，主要以过程考核为主，考核涵盖完成学习任务的全过程，考核成绩由平时成绩（70%）+期末成绩（30%）两部分组成。
学习领域（课程）考核内容及标准
六、学习领域（课程）教学基本条件
（一）课程教学团队基本要求
1、团队组成
基于每届3个教学班级的规模，配备专兼职教师 5 人，其中双师型教师3 名，企业兼职教师1名，职称结构合理，互补性强。
2、知识、技能、素质要求
（1）具有扎实的微生物专业基础知识。
（2）具备熟练的发酵系统调试及操作能力。
（3）课内实践指导教师必须具备现场实际工作经历三年以上。
（4）具备设计基于行动导向教学法的设计应用能力。
（5）具有较强的驾驭课堂的能力。
（6）具有良好的职业道德和责任心。
（二）课程实践教学条件基本要求
为了保证理论与实践操作密切结合，本课程需要能容纳40人的发酵操作实训室，包括发酵系统两套、超净台2台、培养箱2台、高压灭菌锅两台，至少保证模块化生产实训能正常运行。
具有满足专业学生实习的校外实训基地。
（三）课程教学资源基本要求
1、教学参考资料
（1）适应职业教育校企合作开发的教材，建议使用自编项目化教材。
（2）发酵工程制药工相关的职业资格标准。
（3）来自行业企业的生产与管理规范、生产案例等企业生产软资源。
2、信息化教学资源
基本的《青霉素发酵生产技术》网络课程资源，包括电子教材、电子教案、课件、教学视频、案例库、习题库、行业标准等相关参考资料。
其它网络资源，如为学生提供在线操作、在线模拟实训、网络交流等的在线学习系统。
审定人：XXX
制（修）订时间：2014-06-03。