链霉素工艺流程设计
链霉素的生产
项目名称：链霉素的生产编制人：编制时间：2012/10/23总页数：文件编码：JL-SXBG-2012-微生物药物的生产-链霉素的生产一、链霉素的概述链霉素的化学结构式定义基本解释:一种抗生的有机碱C21H39N7O12 ,是由土壤放线菌( Streptomyces griseus )产生的,能有效地抵抗许多细菌,主要用其盐治疗结核病、鼠疫、百日咳、细菌性痢疾、泌尿道感染和主要由革兰氏阴性细菌引起的其它传染病。
详细解释:抗菌素的一种。
白色粉末，有苦味，对结核杆菌、鼠疫杆菌、大肠杆菌等有抑制作用。
简介链霉素是一种从灰链霉菌的培养液中提取的抗菌素。
属于氨基糖甙碱性化合物，它与结核杆菌菌体核糖核酸蛋白体蛋白质结合，起到了干扰结核杆菌蛋白质合成的作用，从而杀灭或者抑制结核杆菌生长的作用。
由于链霉素肌肉注射的疼痛反应比较小，适宜临床使用，只要应用对象选择得当，剂量又比较合适，大部分病人可以长期注射（一般2个月左右）。
所以，应用数十年来它仍是抗结核治疗中的主要用药；链霉素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；由灰色链霉菌产生的广谱抗生素，分子由链霉胍、链霉糖和N－甲基-L-葡萄糖胺组成；链霉素分子中链霉糖部分的醛基被还原成伯醇基后，就成为双氢链霉素，其抗菌效能与链霉素大致相同，但对听觉神经的毒性比链霉素大。
药理作用链霉素是一种氨基糖苷类药，经主动转运通过细菌细胞膜，与细菌核糖体30S亚单位的特殊受体蛋白结合，干扰信息核糖核酸与30S亚单位间起始复合物的形成，抑制蛋白合成。
使DNA发生错读，导致无功能蛋白质的合成；使多聚核糖体分裂而失去合成蛋白的功能，使大量氨基糖苷类进入菌体，细菌细胞膜断裂，细胞死亡。
作用机理链霉素和其他的氨基糖苷类药物一样是通过干扰细菌蛋白质合成而发挥抗菌作用的。
链霉素结合了细菌核糖体的30S亚基上的16SrRNA，干扰formyl-methionyl-tRNA与30SrRNA的连接，阻断细菌蛋白质的合成。
链霉素的制备工艺
• 毒性LD50(mg/kg)：对许多革兰氏染色阴 性或阳性细菌有效，鼷鼠急性经口9000。 对人低毒。 性状：白色或类白色粉末，无臭或微臭。 溶解情况：易溶于水，微溶于乙醇，不溶 于甲醇、氯仿和丙酮。 制备或来源：由灰色链霉菌的发酵液提取 得的一种抗生素。
链霉素的作用机 理 链霉素主要 与原核细胞(如 细菌)核糖体30S 亚单位结合，抑 制细菌蛋白质 (酶)的合成,使细 菌不能正常生长 或者代谢而死亡。
• 1.2.3 无机磷的反馈抑制 • 正常生长所需的无机磷浓度抑制链霉素的形成。 磷酸盐与链霉素的生物合成过程有密切关系， 在链霉素生物合成中有几步磷酸酯酶所催化的 去磷酸化反应。过量的磷酸盐会产生反馈抑制， 阻抑这几步的一个或多个磷酸酯酶的活性或形 成，因而抑制链霉素的合成，因此磷酸酯酶的 活力与链霉素的形成有密切关系。此外磷酸盐 还能调节链霉胍合成的关键酶——脒基转移酶 的形成，高浓度磷酸盐严重阻遏该酶的形成。
三废处理
• 链霉素生产废水是一类含硫酸盐的高浓 度有机废水，水质情况见表１，ＣＯＤ ／ＳＯ２－比值一般为５～７，碳氮比 偏低，ＢＯＤ５／Ｎ在４左右，同时废 水中含有较多生化抑制物质，如甲醛、 草酸、链霉素单位及其降解物等。较高 浓度硫酸盐的存在对正常的厌氧消化可 能会造成严重影响。
U A SB 是升流式厌氧污泥 床反应器的简称, 是由荷兰 W agen ingen 农业大学教 授L ettinga 等人于 1972~1978 年间开发研制 的一项厌氧生物处理技术, 国内对U A SB 反应器的研 究是从20 世纪80 年代开始 20 80 的. 由于U A SB 反应器具有 工艺结构紧凑,处理能力大, 无机械搅拌装置, 处理效果 好及投资省等特点, U A SB 反应器是目前研究最多, 应 用日趋广泛的新型污水厌氧 处理工艺
链霉素生产工艺及结构改造
2.3 无机磷的反馈抑制 正常生长所需的无机磷浓度抑制链霉素的形成。磷酸盐与链霉素的生物合成过程有 密切关系，在链霉素生物合成中有几步磷酸酯酶所催化的去磷酸化反应。过量的磷 酸盐会产生反馈抑制，阻抑这几步的一个或多个磷酸酯酶的活性或形成，因而抑制 链霉素的合成，因此磷酸酯酶的活力与链霉素的形成有密切关系。此外磷酸盐还能 调节链霉胍合成的关键酶——脒基转移酶的形成，高浓度磷酸盐严重阻遏该酶的形成。
2.1 发酵阶段的转变 催化链霉胍的2个转脒基反应的酶，在合成阶段开始时的突然出现是由于新的蛋白 质的合成，而不是蛋白质的激活。
2.2 分解代谢产物的调节 在发酵过程中，除形成链霉素外，还形成一种支路产物—甘露糖链霉素(又叫链霉素 B)。对大多数微生物来说，甘露糖链霉素的生物活性只有链霉素的20%-25%。直到 发酵后期才产生水解甘露糖链霉素的α-D-甘露糖苷酶，能迅速把甘露糖链霉素水解 成链霉素和甘露糖，反应如下： 甘露糖苷酶 链霉素-甘露糖 链霉素+甘露糖
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)。
然而链霉素发酵液中绝大部分是菌丝体和未用完的培养基，以及各种各样的代谢产 物，如：蛋白质、多肽、色素和Ca2＋、Mg2＋离子等等，链霉素浓度远较各种杂质的低， 仅为5000单位/毫升左右。大量蛋白、多肽和高价离子(Ca2＋、Mg2＋)的存在对离子交换 吸附影响很大。 在离子交换处理前，一般采用蒸汽加热（70～75℃）方法使蛋白质凝固变性。添加 磷酸或一些络合剂如三聚磷酸等使高价离子草酸、磷酸生成不溶性沉淀物，然后通过板 框过滤或离心分离将这些沉淀物除去。这一预处理将导致10％以上的链霉素所添加的草 酸、磷酸或络合剂，既增加了链霉素提炼成本，又会降低产品纯度、污染环境。 同时所得的发酵滤液中仍存在许多蛋白、多肽和其它各种杂质，将会减少树脂的吸 附容量或污染树脂，造成树脂的沉降和堵塞，进而缩短树脂的寿命，增加 抗生素提炼的 成本。 此外采用离子交换法提炼链霉素，总收率不高，只达72％。同时需大量解吸液。解 吸液中链霉素浓度低，各种杂质如色素、金属离子等含量较高，造成下游工艺处理困难 ， 产品纯度不高。
链霉素工艺流程设计.pptx
链霉素提纯方法
中式放大
中式放大的目的是验证、复审和完善实验室工艺所 研究确定的反应条件，对研究选定的工业化生产设 备的结构、材质、安装和车间布置等进行验证性研 究，提供物质和能量耗损等，从而为工业化生产提 供数据，此外还能为药品的 临床研究实验等提供更 多的样品，并培养技术人员及操作工人。
中式放大的研究内容
（3） 链霉菌是好氧菌，菌体的生产及发酵产物 的积累都要消耗氧。因此发酵过程当中需保证必 须的供氧量。 （4）根据参数的变化，以单位体积功率相等的原 则改变搅拌转速及空气流量来进行发酵容积的扩 大设计
发酵工艺流程图
发酵液提取及纯化工艺流程图
厂房布置图1
厂房布置图2
设备布置图
谢谢观赏！
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other fam ous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
稳定性
链霉素的水溶液比较稳 定，但其易受pH和温度的影 响较大。短时间加热，如在 70oC加热半小时，对活性无 明显影响。100oC加热10min， 活性约损失一半。最稳定的 pH是4.0~4.5。
溶解度
由于链霉素分子中含很多亲水基团（羟基和胺 基），故易溶于水，而很难溶于有机溶剂。链霉素 盐酸盐易溶于甲醇，难溶于乙醇，而硫酸盐即使在 甲醇中也很难溶解。
课程设计 链霉素
课程设计——链霉素生产工艺设计课程名称：发酵工厂工艺设计概论学院：化学与生物工程学院班级： 105100102 学号：姓名：指导老师：杨艳红二零一零年六月目录前言.……………………………………............................................................ 1设计任务书….…………………………….…….................................................2 工艺流程图……………….………………………………..…………………. .3 物料衡算.……………………….……………………………………….…..….4 热量衡算………………………...…………………….………………...……...5耗水量的计算….……………………………………….………………..….….. 6发酵车间设备的选型计算.…………………………….………………..…….6.1发酵罐的选型…………………………………………………………….6.2生产能力、数量和容积的确定……………….……...……………..…….7设计评价..……………………………………………….......................………. 8设计体会…………………………………………………..……………………9参考文献………………………………………………………………………..前言链霉素（streptomycin）是一种氨基葡萄糖型抗生素，分子式C2 1H39N7O12。
1943年美国S.A.瓦克斯曼从链霉菌中析离得到，是继青霉素后第二个生产并用于临床的抗生素。
它的抗结核杆菌的特效作用，开创了结核病治疗的新纪元。
从此，结核杆菌肆虐人类生命几千年的历史得以有了遏制的希望。
链霉素是一种从灰链霉菌的培养液中提取的抗菌素。
属于氨基糖甙碱性化合物，它与结核杆菌菌体核糖核酸蛋白体蛋白质结合，起到了干扰结核杆菌蛋白质合成的作用，从而杀灭或者抑制结核杆菌生长的作用。
链霉素发酵工艺技术
生物制药工程系毕业实习调研报告姓名：专业：班级：学号:指导老师：完成时间：目录链霉素的发酵工艺过程1、制备流程图 (1)2、链霉素详细过程 (2)3、链霉素制备注意事项 (8)4、参考文献 (8)链霉素的发酵工艺过程发酵工艺流程图：摘要：链霉菌在生产抗生素方面的特殊作用使它成为放线菌中遗传育种的核心，近年来的进展主要在于原生质体融合、脂质体的使用、质粒及其它载体的发现和克隆技术工业应用。
本文综述了链霉素生物合成途径、代谢调节机制、链霉素发酵的代谢调控育种及其进展。
关键词：链霉素；发酵；代谢调控链霉素是1944年从灰色链霉菌培养液中分离出来的一种碱性抗生素，我国于1958年以来大量生产，目前已形成了相当大的生产规模与能力。
传统工艺:链霉素早期的提取方法采用活性炭吸附法、带溶法、沉淀法、离子交换法。
目前国内外多采用离子交换法提取链霉素，其工艺流程如图:链霉素是由链霉胍、链霉糖和N-甲基-L-葡萄糖胺组成的三糖苷，属于氨基糖苷类抗生素。
链霉胍是在l，3-位置上带有2个孤基的l，3-去氧青蟹肌醇，去掉2个脒基后称为链霉胺。
链霉糖是带有支链的5’-脱氧五碳糖，在第3碳上有一个醛基。
N-甲基-L-葡萄糖胺是在第2碳上的-NH2被甲基化(-CH3NH)的L-葡萄糖胺。
这三糖连接的糖苷键都是α型的糖苷键。
链霉素发酵工业延续至今已有相当长的历史，和其它抗生素生产过程一样，它的菌体生长，产物形成等所涉及的一系列时刻变化着的生物化学和质量、能量传递过[1]使链霉素发酵表现出相当程度的不确定性。
同时又由于反应机理复杂，无合适的模型用以描述过程，使人们在其发酵操作上依赖经验甚于理论。
这给链霉素生产水平的提高带来了一定的困难，但同时又给基于理论分析提高生产提供了可能。
1 链霉素生物合成的途径及代谢调节机制1.1 链霉素的生物合成途径由D-葡萄糖和NH3合成链霉素的大致途径如图1所示[2]从图l可看出，每生成1个链霉素分子都需消耗3个葡萄糖分子、7个HN3分子、2个CO2分子和l个甲硫氨酸分子。
生物工程课程设计链霉素生产工艺设计
课程设计题目：链霉素生产工艺设计课程名称：发酵工厂工艺设计概论学院：化学与生物工程学院班级学号：姓名：指导老师：小组成员：二零年月目录1前言 (3)2设计任务书 (4)2.1项目背景和开发意向 (4)2.2生产菌种及发酵基本原理 (4)2.3基础数据 (5)2..4参考数据 (6)2.5设计内容 (6)2.6设计要求 (6)3工艺流程 (7)3.1发酵工艺 (7)3.2链霉素发酵条件及中间控制 (7)3.3提取工艺 (9)3.4工艺流程简图 (11)4工艺计算 (12)4.1物料衡算 (12)4.2热量衡算 (13)4.3水用量的计算 (15)5发酵车间设备(发酵罐)的选型计算 (16)5.1发酵罐的设计 (16)5.1.1发酵罐的选型及尺寸 (16)5.2设备结构的工艺设计 (17)5.2.1 空气分布器 (17)5.2.2 挡板............................................................. . (17)5.2.3电机设计及轴功率的计算 (17)5.2.4搅拌器设计 (19)5.2.5冷却面积的计算与冷却管的设计 (19)5.2.6 PH测定 (22)5.2.7消泡 (22)6对本设计的评述 (23)7参考文献 (24)8附表二、发酵罐总装置图..………………………………………………......................1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)。
链霉素生产工艺流程
链霉素生产工艺流程
链霉素是一种广谱抗生素，常用于治疗病原微生物引起的感染。
下面是链霉素生产工艺流程的简介。
链霉素的生产一般分为三个主要步骤：发酵、提取和纯化。
1. 发酵：链霉素通过链霉菌（Streptomyces erythreus）进行发
酵生产。
首先，从链霉菌菌种中选取适合的菌株，然后进行接种培养。
接种后的菌株放入适当的培养基中，如含有糖、氮源和无机盐的培养基。
培养过程中需要控制温度、气体供应、
pH值等条件，以促进菌株的生长和代谢产物的产生。
链霉菌
在培养基中生长时，产生链霉素，并分泌到培养液中。
2. 提取：发酵液中的链霉素无法直接使用，需要经过提取步骤进行纯化。
首先，培养液通过离心或过滤等方式分离出菌体。
然后，将菌体与溶剂如甲醇或乙酸乙酯混合，使链霉素从菌体中溶解。
混合溶液经过过滤或离心等步骤，分离出链霉素溶液。
此外，还可以采用萃取、萃余、结晶、蒸馏等方法进一步提取链霉素。
3. 纯化：提取得到的链霉素溶液中还可能含有其他杂质，需要进行纯化步骤。
常用的纯化方法包括流动相色谱、逆流色谱和凝胶过滤等。
色谱法可以根据链霉素与其他成分在流动相中的差异，通过分离和选择性吸附来提高链霉素的纯度。
凝胶过滤可以去除较大分子量的杂质，使得链霉素更加纯净。
纯化后的链霉素通过蒸发浓缩或结晶法得到固体链霉素。
总结起来，链霉菌通过发酵生产链霉素，然后通过提取和纯化步骤得到纯净的链霉素。
这个工艺流程不仅可以应用于链霉素的大规模工业生产，也可以在实验室中进行链霉素的小规模制备。
链霉素发酵提取工艺
过滤或离心分离。过滤后，所得酸性滤液也可进行碱性处
实验室涂片结果
灰 色 链 霉 菌 生 长 状 态
液氮保藏(-196℃)
或
沙土管保藏(2-4℃)
2.工 艺 流 程
斜面培养恒温恒湿35-36℃，7天
原斜面孢子
斜面培养恒温恒湿34-35℃，6天 摇瓶培养33-34℃，39.5h转速250rpm 装量80ml/750ml接种量一块斜面/瓶50-64h
灰色链霉菌的孢子柄直而短，不呈螺旋形。 孢子量很多，呈椭圆球形。气生菌丝和孢子都呈 白色。单菌落生长丰满，呈梅花形或馒头形，直 径约为3～4mm。基内菌丝透明，在斜面背后产生 淡棕色色素。 链霉素产生菌诱变育种常用的诱变剂有：紫外 线、γ射线、氮芥、乙烯亚胺、亚硝酸和硫酸二乙 酯等。一些化学诱变剂又经常和紫外线等进行复 合处理。近年来采用亚硝基胍、快中子和激光等， 诱变选育出营养缺陷型或再回复突变型高产菌株。 杂交育种与诱变育种相结合的方法，对提高菌种 的生产能力，收到了较好的效果。
中罐种子 大罐发酵液
提炼车间
培养方式
斜面孢子培养
摇瓶种子培养
种子罐扩大培养
发酵培养
(一)斜面孢子培养
将砂土管 ( 或冷冻管 ) 菌种接种到斜面培养基上，经培
养后即得原始斜面。
斜面培养基的主要成分有葡萄糖、蛋白胨和豌豆浸汁
等，其中蛋白胨和豌豆浸汁的质量对斜面孢子质量影响很
链霉素的制备工艺
• 链霉素生物合成的调节机制 • 在链霉素生物合成中的调节机制主要有发酵阶段的转变、分解 产物的调节以及无机磷的反馈抑制等方面。 • 1.2.1 发酵阶段的转变 • 催化链霉胍的2个转脒基反应的酶，在合成阶段开始时的突然 出现是由于新的蛋白质的合成，而不是蛋白质的激活。 • 1.2.2 分解代谢产物的调节 • 在发酵过程中，除形成链霉素外，还形成一种支路产物—甘露 糖链霉素(又叫链霉素B)。对大多数微生物来说，甘露糖链霉素 的生物活性只有链霉素的20%-25%。直到发酵后期才产生水解 甘露糖链霉素的α-D-甘露糖苷酶，能迅速把甘露糖链霉素水解 成链霉素和甘露糖，反应如下： • 甘露糖苷酶 • 链霉素-甘露糖 链霉素+甘露糖
小组成员
• 姚
涛
说） （解 说 ）
资料的采集） • 司松良 （资 料的采集） • 赵 阳 （ p p t 制作）
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sb是升流式厌氧污泥床反应器的简称是由荷兰ageningen农业大学教ettinga等人于19721978年间开发研制的一项厌氧生物处理技术国内对usb反应器的研究是从20世纪80年代开始sb反应器具有工艺结构紧凑处理能力大无机械搅拌装置处理效果好及投资省等特点sb反应器是目前研究最多用日趋广泛的新型污水厌氧处理工艺小组成员制作谢谢观看
21 39 7 12，
• 毒性LD50(mg/kg)：对许多革兰氏染色阴 性或阳性细菌有效，鼷鼠急性经口9000。 对人低毒。 性状：白色或类白色粉末，无臭或微臭。 溶解情况：易溶于水，微溶于乙醇，不溶 于甲醇、氯仿和丙酮。 制备或来源：由灰色链霉菌的发酵液提取 得的一种抗生素。
链霉素的作用机 理 链霉素主要 与原核细胞(如 细菌)核糖体30S 亚单位结合，抑 制细菌蛋白质 (酶)的合成,使细 菌不能正常生长 或者代谢而死亡。
链霉素发酵提取工艺
3．链霉素的发酵条件及中间控制
(1)通气和搅拌：灰色链霉菌是一种高度需氧菌。 在黄豆饼粉培养基内增加通气量能提高发酵单位， 又能使pH升高。
(2)温度：灰色链霉菌对温度敏感。一般认为链霉素 发酵温度以28．5℃左右为宜。
(3)pH：适合链霉菌菌丝生长的pH6.5—7.0，适合于 链霉素合成的pH为6.8—7.3，pH低于6.0或高于7.5， 对链霉素的生物合成都不利。
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。
1.生产菌种 2.工艺流程 3.链霉素的发酵条件及中间控制
小罐种子培养36±0.5℃，24-30h转速60-300rpm， 搅拌功率5.5kw通气量2m3/min,罐压0.03Mpa
中罐种子培养36±0.5℃，25h转速60-240rpm接种 量15%通气量1.5VVM罐压0.03Mpa搅拌功率22kw 大罐发酵36±0.5℃，136h转速60-130rpm接种量 15%通气量0.75VVM罐压0.04Mpa搅拌功率115kw
9、 要学生做的事 ，教职 员躬亲 共做； 要学生 学的知 识，教 职员躬 亲共学 ；要学 生守的 规则， 教职员 躬亲共 守。2 1 .7.212 1.7.21 Wednes day, J uly 21 , 2021
10 、阅读 一切好 书如同 和过去 最杰出 的人谈 话。07: 05:230 7:05:2 307:05 7/21/2 021 7: 05:23 AM
17 、儿童 是中心 ，教育 的措施 便围绕 他们而 组织起 来。上 午7时5 分23秒 上午7时 5分07: 05:232 1.7.21
发酵工程制药实验-链霉菌发酵方案
实验2灰色链霉菌的活化一、实验目的学习制备高氏一号斜面培养基的方法以及斜面接种技术。
二、实验原理高氏一号斜面培养基是一种合成培养基，用于培养放线菌。
三、实验试剂与仪器1. 菌种：灰色链霉菌；2. 培养基：可溶性淀粉20g，硝酸钾1 g，氯化钠0.5 g，磷酸氢二钾0.5 g，硫酸镁0.5 g，硫酸亚铁0.01 g，琼脂20 g，水1000毫升，PH7.2—7.4（配制时注意，可溶性淀粉要先用冷水调匀后再加入到以上培养基中）；3. 器材：天平、500mL刻度量杯、小刀、牛角匙、玻棒、纱布、18mL×180mL试管、棉花、电炉、烧杯、记号笔、酒精灯、接种环等。
四、实验步骤1. 高氏一号培养基的制备（1）按配方称量药品，加热搅拌至琼脂完全熔化，补水至1000mL。
趁热分装于18mL×180mL试管，斜面以8mL为宜。
（3）分装完毕后，塞好棉塞并将试管捆扎好。
高压蒸汽灭菌：121℃灭菌20min，灭菌后趁热摆斜面。
2. 斜面接种接种是将纯种微生物，在无菌操作条件下，移植到已灭菌并适宜该菌生长繁殖所需要的培养基中。
为了获得微生物的纯种培养，要求接种过程中必须严格进行无菌操作。
一般是在无菌室内，超净工作台或实验台酒精灯火焰旁进行。
（1）左手拿试管菌种，右手拿接种环，先将金属环烧灼灭菌，再将接种环在空白培养基处冷却，挑取菌落，在火焰旁稍等片刻。
（2）左手将试管菌种放下，拿起斜面培养基。
在火焰旁用右手小指和手掌边缘拔下棉塞并夹紧，迅速将接种环伸入空白斜面，在斜面培养基上轻轻划线，将菌体接种于其上。
划线时由底部向上划一直线，一直划到斜面的顶部。
注意勿将培养基划破，不要使菌体沾污管壁。
（3）灼烧试管口，在火焰旁将棉塞塞上。
接种完毕，接种环上的余菌必须灼烧灭菌后才能放下。
（4）斜面置于28℃恒温箱中，培养5～6d观察结果。
实验3 灰色链霉菌的摇瓶种子制备一、实验目的学习制备摇瓶种子培养基的方法以及种子扩大培养技术。
链霉素
一级种子培养液
种子培养
27.5℃,4~8h 通气量1：1.6v/（v.min)
二级种子培养
种子培养
27.5℃,54~56h 通气量1：1.1v/（v.min)
三级种子培养液
发酵
28.5℃,180~220h 通气量1：0.85v/（v.min)
发酵液
提炼
发酵工艺
• 菌种发酵
将冷干管或沙土管保存的链霉素孢子接种到斜面培养基上， 于27℃下培养7天。待斜面长满孢子后，制成悬浮液皆入装 有培养基的摇瓶中，于27℃下培养45—48小时待菌丝生长旺 盛后，取若干摇瓶，合并其中的培养液将其接种于种子罐内 已灭菌的培养基中，通入无菌空气搅拌，在罐温27℃下培养 62-63小时，然后接入发酵罐内已灭菌的培养基中，通入无菌 空气，搅拌培养在罐温为27℃下，发酵约7-8天。
孢子柄直而短，丌呈螺旋。孢 子量多，呈椭圆球形。气生菌 丝和孢子都呈白色。单菌落生 长丰满，呈梅花形或馒头形。
链霉素发酵工艺流程
砂土孢子
孢子培养 27℃,7d
母斜面孢子
孢子培养 27℃,6d
子斜面孢子
摇瓶培养 27℃,68~72h
母瓶培养液
摇瓶培养
27℃,68~72h
种子培养
子瓶培养液
27℃,62~63h 通 气量1：1.4v/（v.min)
• 培养条件
1.温度
灰色链霉菌对温度敏感。据报道，z-38 菌株对温度 高度敏感：250℃时，发 酵单位为 1180 毫克/升 /118 小时； 27℃时,， 2041 毫克/升/118 小时； 29℃时， 2194 毫克升/104 小时，而 31 ℃时则为 414 毫克/升/72 小时。故认为链霉素生产适宜 培养 温度为 28.5℃左右。有些人认为丌一定在 24~31℃ 的范围，应随菌株丌同而 适宜温度有所改变。
链霉素工艺设计要点
课程设计题目：链霉素生产工艺设计课程名称：发酵工厂工艺设计概论学院：生物工程学院班级：学号：姓名：指导老师：二零零七年十二月目录1前言 (2)2设计任务书 (3)2.1基础数据 (3)2.2设计内容 (3)2.3设计要求 (3)3工艺流程 (4)4工艺计算 (4)4.1物料衡算 (4)4.2热量衡算 (5)4.3水用量的计算 (7)5发酵车间设备(发酵罐)的选型计算 (8)5.1发酵罐的选型 (8)5.2生产能力、数量和容积的确定 (8)5.2.1发酵罐容积的确定 (8)5.2.2生产能力的计算 (8)5.2.3发酵罐个数 (8)5.2.4主要尺寸的计算 (8)5.2.5冷却面积的计算 (9)5.2.6搅拌器设计 (10)5.2.7搅拌轴功率的计算 (10)5.2.8设备结构的工艺设计 (11)6对本设计的评述 (16)7参考文献 (17)8附表一、工艺流程图..……………………………………………….......................…9附表二、发酵罐总装置图..………………………………………………......................1前言2设计任务书2.1基础数据生产规模：9000吨/年产品规格：成品效价为800单位/mg生产天数：300天/年接种量15%倒罐率：1%发酵周期：8天每天放罐：2罐发酵装料系数：75%发酵液收率：95%提炼总收率：70%平均发酵水平：25000单位/ml种子培养基配比(g/L)：牛肉膏6%，葡萄糖4%，KH2PO4 1%，MgSO4 1%（NH4）2SO4 0.5%，生产培养基配比(g/L)：葡萄糖4%，黄豆饼粉0.8%，玉米浆1.5%，豆油0.2%，KH2PO4 0.01%，CaCO3 0.04%2.2参考数据罐体的高径比H/D：1～3搅拌桨直径与罐体直径之比D i/D: 1/3～1/2挡板宽度与罐体直径之比W b/D ：1/8～1/12（4块挡板）最下层搅拌桨高度与罐体直径之比：0.8～1.0相邻两层搅拌桨距离与搅拌桨直径之比：1～2.5发酵条件：转数350r/min ,温度28℃，pH7.2（400L发酵罐）冷却水进出口温度分别为25℃、30℃黏度：38cP2.3设计内容1、根据以上设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与论证。
链霉素生产工艺
③对肾脏的损害：链霉素对肾脏的损害较轻，表现为蛋白尿 和管型尿，部分出现肾功能暂时减退，停药后可恢复，严重 的永久性肾损害并不多见。④对骨髓的抑制：表现为白细胞、 血小板减少，再生障碍性贫血及血细胞全少症等。以白细胞 减少常见，再障及全血细胞减少偶见。⑤还有多毛症、结膜 炎、关节痛、心肌炎、中毒性脑病等。 （3）其他 肠道菌群失调，二重感染，多种维生素缺乏、口角炎、 皮炎、腹泻等。
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(四)发酵培养
1、培养基：链霉素的发酵培养基主要由葡萄糖、黄豆饼 粉、硫酸铵、玉米浆、磷酸盐和碳酸钙等所组成。 (1)碳源及其代谢 葡萄糖是链霉素发酵的一种较好的碳源，用其 他碳源(如淀粉、糊精、麦芽糖等)发酵单位都比葡 萄糖低。葡萄糖的用量，视补料量的多少而定，总 量一般在10%以上，以保证在发酵过程中有足够的 碳源.
将砂土管(或冷冻管)菌种接种到斜面培养 基上,经培养后即得原始斜面。 斜面培养基的主要成分有葡萄糖、蛋白胨 和豌豆浸汁等，其中蛋白胨和豌豆浸汁的 质量对斜面孢子质量影响很大。蛋白胨是 最关键的原材料，对产孢子数量的影响不 容忽视。豌豆的品种和产地以及培养基的 pH值(以中性或偏酸性为宜)对产孢子质量 亦有影响，需特别注意。
链霉素
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链霉素是一种从灰链霉菌的培养液中提取的 抗菌素。属于氨基糖甙碱性化合物，它与结 核杆菌菌体核糖核酸蛋白体蛋白质结合，起 到了干扰结核杆菌蛋白质合成的作用，从而 杀灭或者抑制结核杆菌生长的作用。由于链 霉素肌肉注射的疼痛反应比较小，适宜临床 使用，只要应用对象选择得当，剂量又比较 合适，大部分病人可以长期注射（一般2个 月左右）。所以，应用数十年来它仍是抗结 核治疗中的主要用药。
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2、链霉素的发酵条件及中间控制
(1)通气和搅拌：灰色链霉菌是一种高度需氧菌。 在黄豆饼粉培养基内增加通气量能提高发酵单位， 又能使pH升高。 (2)温度：灰色链霉菌对温度敏感。一般认为 链霉素发酵温度以28．5℃左右为宜。 (3)pH：适合链霉菌菌丝生长的pH6.5—7.0， 适合于链霉素合成的pH为6.8—7.3，pH低于 6.0或高于7.5，对链霉素的生物合成都不利。
链霉素发酵提取工艺
灰色链霉菌的孢子柄直而短，不呈螺旋形。
孢子量很多，呈椭圆球形。气生菌丝和孢子都呈 白色。单菌落生长丰满，呈梅花形或馒头形，直 径约为3～4mm。基内菌丝透明，在斜面背后产 生淡棕色色素。
链霉素产生菌诱变育种常用的诱变剂有：紫外 线、7射线、氮芥、乙烯亚胺、亚硝酸和硫酸二乙 酯等。一些化学诱变剂又经常和紫外线等进行复 合处理。近年来采用亚硝基胍、快中子和激光等， 诱变选育出营养缺陷型或再回复突变型高产菌株。 杂交育种与诱变育种相结合的方法，对提高菌种 的生产能力，收到了较好的效果。
(四)发酵培养
链霉素的发酵培养基主要由葡萄糖、黄 豆饼粉、硫酸铵、玉米浆、磷酸盐和碳酸 钙等所组成。
(1)碳源及其代谢
葡萄糖是链霉素发酵的一种较好的碳源，用其 他碳源(如淀粉、糊精、麦芽糖等)发酵单位都比葡 萄糖低。葡萄糖的用量，视补料量的多少而定，总 量一般在10%以上，以保证在发酵过程中有足够的 碳源.
(3)其他无机离子
在复合培养基中已经存在，一般就不需再添 加。为了调节pH，中和代谢过程中所产生的有机 酸，尚需加人CaCO3。Co+是一种酶的激活剂， 又量是，K生+物有合促成进维生生长素的B作12用的，前N体a+，与通维常持需细加胞入渗极透微 压有关，通常加入0.25％左右量的NaCl即可，增 加用量会明显影响菌的生长繁殖。Mn2+、Mg2+ 对链霉菌菌丝生长有明显作用。Fe2+浓度超过 60ug／mg以上，就要产生毒性，显著影响链霉素 的产量，而对菌丝体生长影响较小，一般适用量 在20ug／ul左右。
(二)摇瓶种子培养
生产斜面的菌落接种到摇瓶培养基中，经过培 养即得摇瓶种子。链霉素发酵经常使用：瓶种 子来接种种子罐。种子质量以菌丝阶段、发酵 单位、菌丝黏度或浓度、糖氮代谢、种子液色 泽和无杂菌检查为指标。摇瓶种子(母瓶)可以 直接接种子罐，也可以再扩大培养，用培养所 得的子瓶接种。摇瓶种子检查合格后，贮存于 冷藏库内备用，冷藏时间最多不超过7天。
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三角瓶菌液（菌液立即用 最好，也可保存于4℃冰 箱里，但不超过一周）
发酵液
后处理工段
分离提纯工艺
传统工艺分离链霉素
一般采用蒸汽加热（70～75℃）方法使蛋白质凝固变 性。添加磷酸或一些络合剂如三聚磷酸等使高价离子 草酸、磷酸生成不溶性沉淀物，然后通过板框过滤或 离心分离将这些沉淀物除去。
链霉素传统的提取方法采用活性炭吸附法、带溶法、 沉淀法、离子交换法
2.过滤
Flow-cel超滤技术替代传统的板框压滤/鼓式 真空过滤方法。 其最大的特点是在不需要加 入助滤剂、絮凝沉淀剂及其他任何化学试剂 的情况下，不仅可把菌丝体及其他固体杂质 完全分离，而且可以把99％以上的蛋白(包括 溶解性的蛋白) 与菌丝体一起剔除。
链霉素提纯方法
中式放大
中式放大的目的是验证、复审和完善实验室工艺所 研究确定的反应条件，对研究选定的工业化生产设 备的结构、材质、安装和车间布置等进行验证性研 究，提供物质和能量耗损等，从而为工业化生产提 供数据，此外还能为药品的 临床研究实验等提供更 多的样品，并培养技术人员及操作工人。
放大实验的具体方法
按照确定的培养基，放入发酵罐中进行放大培养五 天，每隔24小时测量包括PH值，DO值，还原糖浓度， 链霉素效价，生物量等参数。还原糖浓度、链霉素 效价和生物量的测量分别采用的是DNS法，紫外分光 光度法（比色法）和干重法。
放大小结
（1）随着链霉素发酵培养中糖的消耗，链霉素的
效价也是降低的。说明一次性投料，糖源供应不 够。 （2) 确定链霉素发酵培养的最适PH值,且最好控 制在这一值上。
成树脂的沉降和堵塞，进而缩短树脂的寿命，增加 抗生素提炼的成本。
离子交换法工艺路线的评价 优点
• 需用的原辅料少且易得，并有足够数量的供应 • 中间体容易以较纯形式分离出来，质量符合标 准，多步反应能够实现连续操作 • 可在易于控制的条件下进行制备如安全、无毒 • 设备条件要求不苛刻 • 收率最佳、经济效益最好
缺点
1、操作过程复杂，且操作控制要求严格，操 作工序多 2、化学合成途径较复杂，需要经过多步反应 3、合成过程中生成含硫废弃液，使得三废处 理复杂
生物提取法的评价
优点
1、需要的原料材料少且易得，并有足够数量的供应 2、设备条件要求不苛刻 3、“三废”少并且易于治理
缺点
1、分解代谢产物的调节过程中甘露糖链霉素的控制很复杂
2、无机磷的调节过程中，无机磷浓度的浓度很难控制，正常生 长所需的无机磷浓度抑制链霉素的形成 3、生物合成过程中步骤也比较复杂，需要经过多步反应
链霉素提纯工艺的优化
1.离子交换法
膜法工艺
取代
薄膜浓缩
投资较大 容易堵塞
在任何膜能承受的温度下分离 清洁，环保，占地少
不适于高粘度液体
运行成本低
无相变的纯物理手段
中式放大的研究内容
• • • •
合成工艺路线的复审 设备型式与材质、搅拌器型式与搅拌速度 反应条件的进一步验证与研究 原辅材料和中间体的质量控制 工艺流程与操作方法的确定
• 反应器的放大是中式放大的关键。其放大的方法有经 验放大、相似放大法和数学模拟放大法。 • 中式放大涉及诸多的化学及物理过程，物料衡算是放 大工作的起点。包括转化率、收率与选择性等的计算 过程。
陈雪君 收集资料（放大）
江兰
收集资料（优化） 何艺 收集资料、工艺流程图 王晓 收集资料（评价）厂房布置图
A
曹海燕 整理资料、制作PPT、演讲、设备布置图
Байду номын сангаас
（3） 链霉菌是好氧菌，菌体的生产及发酵产物 的积累都要消耗氧。因此发酵过程当中需保证必 须的供氧量。 （4）根据参数的变化，以单位体积功率相等的原 则改变搅拌转速及空气流量来进行发酵容积的扩 大设计
发酵工艺流程图
发酵液提取及纯化工艺流程图
厂房布置图1
厂房布置图2
设备布置图
谢谢观赏！
国内外提取工艺
链霉素生物提取的途径
四、工艺评价和优化
传统工艺合成链霉素会添加磷酸或一些络合剂如 三聚磷酸等使高价离子草酸、磷酸生成不溶性沉淀物。
这一预处理既增加了链霉素提炼成本，又会降低
产品纯度、污染环境。
同时所得的发酵滤液中仍存在许多蛋白、多肽和其它
各种杂质，将会减少树脂的吸附容量或污染树脂，造
一级试管斜面菌种
于27℃培养45～ 48h
二级试管斜面菌种
转入试管斜面，培养
三级种子发酵液
于27℃培养62～ 63h，通气量为 一级种子培 1:1.5vvm 二级种子培养液 养液 以10%左右的接种量， 以10%左右的接种量，于27.5℃培 养54～56h，通气量为1:1.1vvm转 转入二级种子罐，培养 入三级种子罐 以20%的接种量转入 发酵罐，发酵
链霉素硫酸盐的溶解度（28℃）
三、合成工艺前段全是采用微生物发酵
转入试管斜面，培养 27℃,恒温培养7d 27℃培养6d 孢子成熟后，保存于 4℃冰箱里 以0.2%～0.4%的接 种量 转入一级种子罐 ，培养 于27℃培养55～60h，通气 量为1:1.5vvm
砂土孢子
转入三角瓶液体 培养基，培养
• 毒性LD50(mg/kg)：对许多革兰氏染色阴性或阳性 均有效 制备或来源：由灰色链霉菌的发酵液提取得的一 种抗生素。
链霉素的化学结构
链霉素是由链霉胍、链霉糖和N-甲基L-葡萄糖胺组成的三糖苷，属于氨基 糖苷类抗生素。
二、链 霉 素 理 化 性 质
链霉素游离碱为白色粉末。 其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 三级阳离子形式存在，所 以可以用离子交换法进行 提取。
稳定性
链霉素的水溶液比较稳 定，但其易受pH和温度的影 响较大。短时间加热，如在 70oC加热半小时，对活性无 明显影响。100oC加热10min， 活性约损失一半。最稳定的 pH是4.0~4.5。
溶解度
由于链霉素分子中含很多亲水基团（羟基和胺 基），故易溶于水，而很难溶于有机溶剂。链霉素 盐酸盐易溶于甲醇，难溶于乙醇，而硫酸盐即使在 甲醇中也很难溶解。
链霉素的生产工艺
组员：王晓、江兰、何艺、陈雪君、曹海燕
目录
1
链霉素简介
2
结构及理化性质
3
工艺合成
4
工艺评价、优化及中试放大
一、链 霉 素 简 介
• 链霉素（Streptomycin）是一种氨基葡萄糖型抗生素，分 子式C21H39N7O12，分子量： 581.59 。 • 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。
实行放大主要依据
由实验室条件，模拟链霉素的工业生产:对高产链霉菌 进行复壮和筛选.链霉素发酵提取分离。在链霉素的发 酵过程中，通过斜面孢子培养，摇瓶进行种子培养
同时根据查资料显示：利用正交试验确定出链霉素影 响因子的作用为：玉米浆>葡萄糖>黄豆饼粉>(NH4） 2SO4。从而计算出链霉素发酵生产的培养基除基础培 养基外还应加入：葡萄糖4%，黄豆饼粉0.8%，玉米浆 1.5%，（NH4）2SO4 0.5%。