青霉素生产工艺56449 ppt课件
合集下载
青霉素的提取工艺ppt课件
生产原理：
发酵液的预处理
发酵液中的杂质很多，其中对提取影响最 大的高价无机离子（钙，镁，铁离子等）和 蛋白质。因此要先除杂。 1.单级萃取：包括一个混合器和一个分离器。 料液F和溶剂S加入混合器中经接触达到平衡 后，用来分离得到的萃取液F和萃余液R。 2.多级错流萃取：料液经萃取后，萃余液在 于新鲜萃取剂接触，在进行萃取。此方法萃 取较完全。 3.多级逆流萃取：在第一级中加入料液，并 逐渐向下一级移动，而在最后一级中加入萃 取液，并逐级向前一级移动。
提取过程中洗涤用水
青霉素G
36.0
9.8
0.0
10.4
中空纤维更新液膜提取工艺经济效益评价
优点： (1) 提取效率高、产量大：新工艺提取青霉素G总收率约 为 80%。 (2) 萃取剂损失量较少：新工艺中采用的混合萃取剂均微 溶于水，其损失量小于发酵滤液量的1.0%。 (3) 后续处理简单：新工艺所采用萃取剂 （7%DOA+30%异辛醇+煤油）中的3 种物质均微溶 于水，完成提取过程后，只需经过简单的分相处理即可重 复利用。 (4) 过程能耗低：可在常温条件下操作，可极大减少能量 消耗。且不需要对循环使用的萃取剂进行蒸馏提纯以及对 萃余液中的溶剂进行蒸馏回收过程，故能耗大大降低。
化学式
青霉素 化学本质：盐酸巴氨西林。其化学名 为1-乙氧甲酰乙氧6-〔D(-)-2-氨基-2-乙 酰氨基〕青霉烷酸盐酸盐。 分子式：C16H18N3O4S· HCl 分子量：384.5 青霉素它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所 产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄， 主要对革兰氏阳性菌有效。青霉素G有钾盐、 钠盐之分，钾盐不仅不能直接静注，静脉滴 注时，也要仔细计算钾离子量，以免注入人 体形成高血钾而抑制心脏功能，造成死亡。
青霉素生产工艺(PPT37页)全
青霉素产生菌的生长过程
分生孢子发芽期 菌丝繁殖期 脂肪粒形成期 脂肪粒减少，小空孢 大空孢 自溶
菌丝生长期
青霉素分泌期
菌丝自溶期
1－4期为菌丝生长期，3期的菌体适宜为种子。 4－5期为生产期，生产能力最强，通过工程措施，延长此期，获得高产。 在第六期到来之前结束发酵。
青霉素发酵过程中的代谢变化分为菌体生长、青霉素合成和菌体自溶三个阶段。
返 回
染 菌 的 处 理
⒉发酵前期染菌 发酵前朗主要是菌体生长繁殖，代谢产物生成很少，染菌后杂菌容易繁殖，与生产菌争夺营养成分和氧分，严重干扰生产菌的生长繁殖和产物的生成，因此要特别注意发酵前期的染菌。当发酵前期染菌时，由于营养成分消耗不多，能耗也不大，从经济性的角度考虑应迅速重新灭菌，补充必要的营养成分，重新接种进行发酵。
5. 菌丝状态： 菌丝浓度：发酵过程中必须控制菌丝浓度不超过临界菌体浓度, 从而使氧传递速率与氧消耗速率在某一溶氧水平上达到平衡。 菌丝生长速度：在葡萄糖限制生长的条件下，当比生长速率低于0.015h-1时，比生产速率与比生长速率成正比。因此, 要在发酵过程中达到并维持最大比生产速率,必须使比生长速率不低0.015h-1。 菌丝形态：青霉素产生菌分化主要呈丝状生长和结球生长两种形态。在丝状菌发酵中, 控制菌丝形态使其保持适当的分支和长度, 并避免结球 , 是获得高产的关键要素之一。而在球状菌发酵中, 使菌丝球保持适当大小和松紧,并尽量减少游离菌丝的含量, 也是充分发挥其生产能力的关键素之一。
发酵工艺控制
4. pH 值、溶氧 ： pH值：青霉素发酵的最适pH 值一般认为在6.8～7.2 左右, 应尽量避免 pH 值超过7.0。因为青霉素在碱性条件下不稳定,容易加速其水解。 溶氧:对于好氧的青霉素发酵来说,溶氧浓度是影响发酵过程的一个重要因素。当溶氧浓度降到30%饱和度以下时,青霉素产率急剧下降,低于10%饱和度时,则造成不可逆的损害。溶氧浓度过高,说明菌丝生长不良或加糖率过低,造成呼吸强度下降,同样影响生产能力的发挥。 在罐的夹层或蛇管中需通冷却水以维持一定罐温。 在整个发酵过程中，需不断通无菌空气和搅拌，以维持一定罐压或溶氧。
分生孢子发芽期 菌丝繁殖期 脂肪粒形成期 脂肪粒减少，小空孢 大空孢 自溶
菌丝生长期
青霉素分泌期
菌丝自溶期
1－4期为菌丝生长期，3期的菌体适宜为种子。 4－5期为生产期，生产能力最强，通过工程措施，延长此期，获得高产。 在第六期到来之前结束发酵。
青霉素发酵过程中的代谢变化分为菌体生长、青霉素合成和菌体自溶三个阶段。
返 回
染 菌 的 处 理
⒉发酵前期染菌 发酵前朗主要是菌体生长繁殖，代谢产物生成很少，染菌后杂菌容易繁殖，与生产菌争夺营养成分和氧分，严重干扰生产菌的生长繁殖和产物的生成，因此要特别注意发酵前期的染菌。当发酵前期染菌时，由于营养成分消耗不多，能耗也不大，从经济性的角度考虑应迅速重新灭菌，补充必要的营养成分，重新接种进行发酵。
5. 菌丝状态： 菌丝浓度：发酵过程中必须控制菌丝浓度不超过临界菌体浓度, 从而使氧传递速率与氧消耗速率在某一溶氧水平上达到平衡。 菌丝生长速度：在葡萄糖限制生长的条件下，当比生长速率低于0.015h-1时，比生产速率与比生长速率成正比。因此, 要在发酵过程中达到并维持最大比生产速率,必须使比生长速率不低0.015h-1。 菌丝形态：青霉素产生菌分化主要呈丝状生长和结球生长两种形态。在丝状菌发酵中, 控制菌丝形态使其保持适当的分支和长度, 并避免结球 , 是获得高产的关键要素之一。而在球状菌发酵中, 使菌丝球保持适当大小和松紧,并尽量减少游离菌丝的含量, 也是充分发挥其生产能力的关键素之一。
发酵工艺控制
4. pH 值、溶氧 ： pH值：青霉素发酵的最适pH 值一般认为在6.8～7.2 左右, 应尽量避免 pH 值超过7.0。因为青霉素在碱性条件下不稳定,容易加速其水解。 溶氧:对于好氧的青霉素发酵来说,溶氧浓度是影响发酵过程的一个重要因素。当溶氧浓度降到30%饱和度以下时,青霉素产率急剧下降,低于10%饱和度时,则造成不可逆的损害。溶氧浓度过高,说明菌丝生长不良或加糖率过低,造成呼吸强度下降,同样影响生产能力的发挥。 在罐的夹层或蛇管中需通冷却水以维持一定罐温。 在整个发酵过程中，需不断通无菌空气和搅拌，以维持一定罐压或溶氧。
青霉素的生产工艺PPT
三、青霉素发酵过程
• 青霉素发酵时，青霉素生产菌在合适的培养基、PH、 温度和通气搅拌等发酵条件下进行生长并合成青霉素。 • 发酵开始前，有关设备和培养基（主要是碳源、氮源、 前体和无机盐等）必须先经过灭菌，后接入种子。 • 在整个过程中，需要不断通气和搅拌，维持一定的罐 温和罐压，在发酵过程中往往要加入泡沫剂，假如酸 碱控制发酵液的PH，还需要间歇或连续的加入葡萄糖 及铵盐等化合物以补充碳源及氮源，或补进其他料液 和前体等以促进青霉素的生产。
可以用青霉素的疾病
• • • • • • • • • 1．流行性脑脊髓膜炎 2．放线菌病 3．淋病 4．奋森咽峡炎 5．莱姆病 6．多杀巴斯德菌感染 7．鼠咬热 8．李斯特菌感染 9．除脆弱拟杆菌以外的许多厌氧菌感染
青霉素生产工艺过程
菌种→孢子制备→种子→发酵→提取→ 精制→成品检验→包装→分装→（应用 →跟踪→质量分析） 1．菌种的选育技术： （1）杂交育种（2）原生质体融合 （3）基因工程（4）新抗生素产生菌获得 2．菌种保藏： （1）定期移植保存法 （2）液体石蜡封藏法 （3）真空冷冻干燥保藏法 （4）液氮超低温保藏法 （5）沙土管保藏法 （6）麦皮保藏法
•
四、生产原理
（1）发酵过程的工艺控制
•
•
基质浓度：在分批发酵中，常常因为前 期基质量浓度过高，后期基质浓度低， 对生物合成酶系产生阻遏或对菌丝生长 产生抑制。为了避免这一现象,在青霉 素发酵中通常采用补料分批操作法,即 对容易产生抑制和限制作用的基质维持 一定的最适浓度。 温度：青霉素发酵的最适温度一般认为 应在25 °C 左右。温度过高将明显降 低发酵产率,同时增加葡萄糖的维持消 耗, 降低葡萄糖至青霉素的转化率。
• 6.发酵过程控制：
青霉素生产工艺共28页
青霉素生产工艺
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教ห้องสมุดไป่ตู้是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教ห้องสมุดไป่ตู้是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6、过敏反应
可能为青霉噻唑多肽和青霉噻唑蛋白
青霉素生产工艺56449
（B）、制备工艺
1、菌种
最早的原始菌种是点青霉菌(Penicillium notatum)；
现用产黄青霉菌(Pen.chrysogenum)
按菌丝的形态分为丝状菌（黄孢子和绿孢子 ）和球状菌（绿孢子和白孢子）两种。
国内青霉素生产厂大都采用绿色丝状菌，有 的厂家用白孢子球状菌。
丝状菌补糖一般在残糖降至0.6%左右、PH上升后 开始加，0.07-0.15%/次，次/h;球状菌在PH高于 6.5时开始加糖。
青霉素生产工艺56449
氮源： 提供蛋白合成原料 玉米浆。现因国内玉米浆产量少， 经调整配方以花生饼粉代替，生产 水平也可达到技术指标。目前生产 上用的氮源是花生饼粉、麸质粉玉 米胚芽粉及尿素等。
25℃ ,13～ 15h,1:1.5(v/v/min) 26℃ ,6～ 7天 ,1:1.0(v/v/min)
青霉素生产工艺56449
2）球状菌培养工艺流程
（亲米孢子培养）
球状菌菌种 冷冻管
亲米锥形瓶 亲米孢子
25度，6-8d
（生产米孢子培养） 大米茄子瓶
25度，8-10d
生产米孢子
种子罐培养 种子罐
28度，50-60h，1.5v/(v*min)
种子液
发酵罐培养
发酵罐
26度，PH6.7-7.0，6-7d，0.8-1.0v/(v*min)
发酵液
青霉素生产工艺56449
3、发酵工艺要点
1）丝状菌：种子：砂土孢子接入斜面上，25℃培 养6～7天，制成悬液，接入大米茄子瓶内，经25℃ 培养6～7天，制成大米孢子，真空干燥。
温度、pH对其稳定性的影响
---------------------------------------------
青霉素生产工艺56449
4 降 解 反 应
青霉素生产工艺56449
5、聚合反应 氨苄青霉素在水溶液中易形成聚合 物，是氨苄青霉素过敏反应的主要 过敏原之一。
青霉素生产工艺56449
青霉素生产工艺56449
前体 作为苄青霉素生物合成的前体有苯乙 酸、苯乙酰胺等。它们一部分能直接 结合到青霉素分子中。这些前体对青 霉菌都有一定的毒性，加入量不能大 于0.1%。加入硫代硫酸钠能减少它们 的毒性。
青霉素生产工艺56449
无机盐
①硫和磷:硫浓度降低时青霉素产量减少3倍，磷浓 度降低时青霉素产量减少1倍。
青霉素生产工艺56449
培养基
碳源： 提供能量 如乳糖、蔗糖、葡萄糖、淀粉、天然油脂等。乳 糖能被产生菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利 条件，故为最佳碳源，但价格高，普遍使用有困 难。天然油脂如玉米油、豆油也能被缓慢利用作 为有效的碳源，但不可能大规模使用。目前生产 上用的碳源是葡萄糖母液和工业用葡萄糖。
②钙、镁和钾： 青霉素的生物合成中合适的阳离子 比例以钾30%、钙20%、镁41%为宜。如镁离子少 ，钾离子多时，菌丝细胞将培养基中氮源转化成各 种氨基酸的能力强。钙离子影响细胞的生长和培养 基的pH 。
③铁离子：铁易渗入菌丝内，它对青霉素发酵有毒 害作用。发酵液中铁含量6微克/毫升时无影响；60 微克/毫升时降低产量30%；300微克/毫升时降低 产量90%。要低于30微克/ml
25℃ ,6～ 7天 25℃ ,6～ 7天 25℃ ,40～ 45h,1:2.0(v/v/min)
[种 子 培 养 ]
[发酵 ]
[冷 至 15℃ ]
— — — — — — — — — — — — — → 发 酵 罐 — — — — — — — — — — — — — → 放 罐 — — — — → 至 提 炼 部 门
生产时按接种量移入种子罐（葡萄糖、玉米浆、尿 素），25℃培养40～45小时，菌丝浓度达40%以 上，按10%-15%接种量移入繁殖罐（花生饼粉、葡 萄糖）内。
经25℃培养13～15小时，菌丝体积40%以上，残糖 在1.0%左右，无菌检查合格便可作为种子，按 30%接种量移入发酵罐。
青霉素生产工艺56449
青霉素生产工艺56449
2、发酵工艺流程
1）丝状菌发酵工艺流程
[孢 子 培 养 ]
[孢 子 培 养 ]
[种 子 培 养 ]
砂 土 管 — → 斜 面 母 瓶 — — — — → 大 米 孢 子 — — — — → 种 子 罐 — — — — — — — — — — — — — → 繁 殖 罐
大米茄子瓶
青霉素生产工艺56449
培养条件控制
产黄青霉菌分三个不同代谢时期。 ①菌丝生长繁殖期:发芽、菌丝增殖、形成脂粒
、积累藏物。 ②青霉素分泌期: 菌丝生长趋势减弱，间隙添加
葡萄糖作碳源和间隙加入花生饼粉、尿素作氮 源，并间隙加入前体，此期间球状菌pH要求 6.6～6.9，丝状菌pH要求6.2～6.4， 青霉素 分泌旺盛。 ③菌丝自溶期:
2）球状菌：首先由冷冻管孢子接入混合有 0.5-1.0%玉米浆的摇瓶培养原始亲米孢子 ，再接入大米茄子瓶生产大米孢子，两者 都是在25度下静置培养10天可收获。保存 在5度冰箱。种子培养：冷藏10天以内的生 产米，接入种子罐（花生饼粉、玉米胚芽 粉、葡萄糖、饴糖）28度培养50-60h，当 PH降为5.5-5.0，菌丝呈菊花团状，平均直 径在100-130微米，每毫升球菌数6万-8万 只，沉降率在85%以上，可用。接入发酵 罐。
青霉素生产工艺56449
控制要点：
1）加糖控制：一般残糖降至0.6%左右、pH上升后可开始 加糖。
2）补料及添加前体：丝状菌发酵于接种后8～12小时，发
酵液中残余苯乙酰胺浓度为0.05～0.08%。球状菌在 发酵10h后加入尿素、氨水和苯乙酸的混合料， 每3h加入一次，加入量视生长状况。
3）pH控制：主要通过加葡萄糖控制pH，在PH大于6.5时 可以加入硫酸铵
青霉素的制 1、溶解性：受pH影响
游离酸：易溶于有机溶剂，难溶于水 盐：易溶于水，几乎不溶于有机溶剂，当有 机溶剂中含少量水时，溶解度增大。
2、酸碱性：有机弱酸
青霉素生产工艺56449
3、稳定性：干燥纯净的盐固体稳定；纯有机溶剂溶液稳定；遇酸
碱易分解；в-内酰胺环易为亲核或亲电试剂作用而打开失活；青霉素 的水溶液不稳定。