青霉素的发展

青霉素的生产原理
郑秀桃 20103384 生物工程101
青霉素的结构
分子式： C16H18N2O4S· HCL
分子量：385.5
熔点214～ 217℃，易溶于 水、生理食盐水 或葡萄糖溶液中。 微溶于乙醇，且 易失效。不溶于 脂肪油或液状石 蜡。遇酸、碱、 氧化剂、重金属 等也易失效。水 溶液极不稳定， 干粉密封于小瓶 内保存，临用前 配制溶液
青霉素的生产工艺及调控
• • • • 青霉素的生产过程 关键控制点 调控的方法 生产工艺的优化
李天娥 20103328 生物工程101
青霉素菌种保藏
青霉素生产菌株一般在真空冷冻干燥状态下保存其分生 孢子，也可用甘油或乳糖溶液作悬浮剂，在-70°C冰箱或 液氨中保存孢子悬浮液或营养菌丝体。
冷冻管（25°C，孢子培养，7天）
未来发展趋势
• 青霉素生产厂家应进一步加大技术投入，依靠高科技含量 的产品，采用最新生物工程技术。提高青霉素产率，降低 生产成本：增强发展半合抗的紧迫感。加强企业问的技术 交流与合作，联合对其生产技术进行攻关，集中资金引进 国际上较为先进的半合抗生产技术和工艺。以促进其发展： 同时，扩大国际间同时要努力开拓国外市场，扩大青霉素 工业盐及相关产品的出口。总之，只要将国内的大环境处 理好，企业选好方向，加大技术改造投入，就一定能迎来 青霉素类抗生素美好的明天。
常用菌种为产黄 青霉（橄榄型青 霉菌）可分为球 状菌和丝状菌
斜面母瓶（25°C，孢子培养，7天）
大米孢子（25°C，孢子培养，7天） 一级种子罐（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm ）
二级种子罐（27~26°C,发酵,7天,1:0.95vvm）
发酵液
放冷至15°C
至提炼
关键 控制点
种子质 量 的控制
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提取精制
发酵液
冷却、过滤
滤液
PH2~2.5 萃取
丁酯萃取液
丁酯萃取液
转入 活性炭
PH7.0~7.2的缓冲液 脱色
成盐剂 共沸蒸馏
转入
丁酯
青霉素G钾盐
提取精制：将青霉素发酵液冷却，过滤。滤液在pH2～2.5的条件下， 于萃取机内用醋酸丁酯进行多级逆流萃取，得到丁酯萃取液，转入 pH7.0～7.2的缓冲液中，然后再转入丁酯中，将此丁酯萃取液经活性 炭脱色，加入成盐剂，经共沸蒸馏即可得青霉素G钾盐。青霉素G钠盐 是将青霉素G钾盐通过离子交换树脂（钠型）而制得。
青霉素的生产工艺优化
在青霉素发酵后期，可能会出现氨氮残量过低，而达 不到工艺要求，引起菌体代谢能力呼吸强度降低而影响正 常的菌体生长和青霉素合成。在实际生产中，补料工艺最 为关键。 氮源的补入也是非常重要的因素，氮源过量会严重阻 碍菌体代谢合成，如果缺乏氮源将导致菌体自溶和呼吸强 度降低，青霉素产量也会大幅度降低，如果以小时内分阶 段补入的方式使氮源残量不至造成太大波动，使之稳定在 工艺控制范围就比较重要。
pH控制
抗生素深层培养需要通气与 搅拌，一般要求发酵液中溶 解氧量不低于饱和溶解氧的 30％。通风比一般为1： 0.8L/(L· min)。搅拌转速在发 酵各阶段应根据需要而调整
温度控制
溶解氧的控制
泡沫的控制
在发酵过程中产生大量泡沫，可 以用天然油脂如豆油、玉米油等 或用化学合成消泡剂“泡敌”来 消泡。应当控制其用量并少量多 次加入，尤其在发酵前期不宜多 用。否则，会影响菌的呼吸代谢。
菌种的保藏
• 生产菌种一般保藏在沙土管或冷冻干燥管 内。由沙土孢子接入母瓶斜面上，经过 25℃培6-7天，长成孢子，制成孢子悬浮液， 接入装有大米的茄子瓶内，经25℃相对湿 度45-50%，培养6-7天制成大米孢子真空干 燥，保存备用。生产时按一定接种量移入 种子罐内，25℃培养40-45h，菌丝浓度达 40%（体积/体积）以上，无杂菌即可以 30%接种量移入发酵罐发酵生产青霉素。
青霉素的发展前景
宋国宾 20103354
制约青霉素发展的因素
• 青霉素市场的供求关系 • 青霉素生产企业的短视利益导致盲目扩产 或停产 • 缺少有力的监管机制
医药市场分析
• 中国医药商业协会认为，目前我国医药市场具有以下基本 特征。 （1）社会需求稳步增长，增幅趋缓。 （2）全国医药零售市场持续畅旺。 （3）农村市场有待开发。 （4）药品市场发展不平衡，地区间差异继续扩大。 （5）药品销售结构呈现出进口药销售回落，合资药稳步增 长，国产药增幅加大的趋势。
培养基 成分的 控制
发酵培 养的控 制
碳源
氮源
前体
无机盐
加糖 控制
补氮及 加前体
pH 值 控制
溶解氧
泡沫
发酵液 质量
加糖的控制系根据残糖 量及发酵过程中的PH确 定，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值上升时开始加糖。
青霉素产生 菌生长过程
加糖控制
Ⅰ～Ⅳ期称菌丝生长期， 产生青霉素较少，而菌丝 浓度增加很多。Ⅲ期适用 于作发酵用种子。Ⅳ～Ⅴ 期为青霉素分泌期，此时， 大量产生青霉素。
浅谈青霉素
小组成员
王中雨 郑秀桃 李天娥 宋国宾 现状 原理 生产工艺 前景
王中雨 20103364 生物工程101
青霉素的现状
• • • • • 生活中的意义 发展历史 所应用的领域 国内现状 国外现状
生活中的意义
青霉素是一种重要的抗生素，青霉素针剂和口服青霉素已 能分别治疗肺炎、肺结核、脑膜炎、心内膜炎、白喉、炭疽等 病，增强了人类治疗传染性疾病的能力。研究和优化其生产工 艺对人类健康有重要意义。它的研制成功大大增强了人类抵抗 细菌性感染的能力，带动了抗生素家族的诞生。它的出现开创 了用抗生素治疗疾病的新纪元 。
下面听一听官方 的解释，有请我 们的宋老师发表 一下见解！
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青霉素的应用 青霉素类抗生素具有杀菌活性强、毒副作用小等特点, 在临床、动物饲养中应用非常广泛。 1.、溶血性链球菌感染，如咽炎、扁桃体炎、猩红热、丹 毒、蜂窝织炎和产褥热等。 2、肺炎链球菌感染如肺炎、中耳炎、脑膜炎和菌血症等。 3、不产青霉素酶葡萄球菌感染。 4、炭疽。 5、破伤风，气性球疽等梭状芽孢杆菌感 6、梅毒(包括先天性梅毒)。 7、钩端螺旋体病。 8、回归热。 9、白喉。 10、青霉素与氨基糖苷灯药物联合用于治疗草绿色链球菌 心内膜炎。
对pH值的要求视不 同菌种而异，一般 为6.4～6.6。可以加 葡萄糖来控制pH值。
补氮及加前体
补氮是指加硫酸铵，氨或尿素， 是发酵液氨氮控制在0.01%～ 0.05%，补前体以使发酵液中 残存乙酰胺浓度为0.05%～ 0.08%。 一般前期25～26℃，后期 23℃，以减少后期发酵液 中青霉素的降解破坏。
1928年夏弗莱明发现青霉素
1939年将菌种提供给准备英国病理学家弗洛里（Howard Walter Florey）和生物化学家钱恩
弗洛里和钱恩在1940年用青霉素重新做了实验
美国制药企业于1942年开始对青霉素进行大批量生产
1943年，制药公司已经发现了批量生产青霉素的方法
1944年，药物的供应已经足够治疗第二次世界大战期间所有参战的盟军士兵。
国际青霉素产业整体分析上世纪 80年代以后 ,世界青霉素生产格局悄然发生了变化 ,这缘于中 国与印度抗生素工业的崛起。1 978年 ,我国实行 以市场化为导向的改革开放新政策 ,我国的制药 工业以前所未有的超高速大步发展 ;到 2 0世纪 80年代末、90年代初 ,我国生产的青霉素工业盐 (钾盐 )已占了世界总产量的l/3(目前约占 45 % ) 。国际市场上青霉素工业盐价格长期以来一直 维持在 3 0～ 3 6美元 /1 0亿单位之间。到 2 0世纪 90年代初还在 2 7美元左右徘徊 ,到 2 0 世纪 90年代中期 ,已暴跌至 7～ 8美元 /1 0亿 单位。随着欧洲青霉素产量的降低 ,2 0 0 3年上 半年国际市场青霉素价格已回升至 1 1～ 1 2美 元 /1 0亿单位
半合成青霉素
• 以6APA为中间体与多种化学合成有机酸进行酰化 反应，可制得各种类型的半合成青霉素。 • 6APA是利用微生物产生的青霉素酰化酶裂解青霉 素G或V而得到。酶反应一般在40～50℃、pH8～10 的条件下进行；近年来，酶固相化技术已应用于 6APA生产，简化了裂解工艺过程。6APA也可从青 霉素G用化学法来裂解制得，但成本较高。侧链的 引入系将相应的有机酸先用氯化剂制成酰氯，然 后根据酰氯的稳定性在水或有机溶剂中，以无机 或有机碱为缩合剂，与6APA进行酰化反应。缩合 反应也可以在裂解液中直接进行而不需分离出 6APA。
青霉素市场前景
• 由于国内经济形势的原因，青霉素类药物市场将 出现回升，那些疗效确切、质量可靠、价格低廉 的老药将与疗效好、价格高的半合成青霉素类、 碳青霉烯类、青霉烯类以及复合型0一内酰胺类新 药并驾齐驱。与此同时，随着国家医疗保险药品 目录的颁布，青霉素类这种大众药物由于疗效确 切、质量可靠、价格低廉，仍会受到广大医患者 的青睐，必将占有较大市场份额。另外，医药企 业、医疗机构与药品营销之间的经济联系被切断， 统一价格，良性竞争，使药品零售业将有较大的 发展空间。
1945年，弗莱明、弗洛里和钱恩因“发现青霉素及其临床效用”荣获了诺贝尔生理学或医学奖
1953年5月，中国第一批国产青霉素诞生
பைடு நூலகம்
截至2001年年底，我国的青霉素年产量已占世界青霉素年总产量的60%，居世界首位
1953年5月，中国第一批国产青霉素诞生，揭开了 中国生产抗生素的历史。截至2001年年底，我国的青 霉素年产量已占世界青霉素年总产量的60%，居世界 首位。
青霉素的生产
天然青霉素
半合成青霉素
菌种发酵
提取精制
菌种发酵
接种
种子培养 孢子培养 25℃ 1~10d
种子培养
一级种子罐
27℃ 24~28h
二级种子罐
菌种
27℃ 7d
菌种发酵：将产黄青霉菌接种到固体培养基上，在25℃下培养7～10天， 即可得青霉菌孢子培养物。用无菌水将孢子制成悬浮液接种到种子罐内已 灭菌的培养基中，通入无菌空气、搅拌，在27℃下培养24～28h，然后将 种子培养液接种到发酵罐已灭菌的含有苯乙酸前体的培养基中，通入无菌 空气，搅拌，在27℃下培养7天。在发酵过程中需补入苯乙酸前体及适量 的培养基。