青霉素的生产工艺PPT

影响 • 5发酵设备灭菌： (1)实罐灭菌：{1．预热（80～90℃）2．直热（
蒸汽）（120℃、30min）（全进全出原则） 3．待空气压力高于罐内压力时，通入空气
。} (2)空罐灭菌：130℃，45～60min，直接蒸汽法
(3)连续灭菌：配料（预热）。冷却系统水应排 净（夹套与盘管）→连消塔→维持罐→冷却管 →无菌培养基。
对革兰阳性球菌及革兰阳性杆菌、螺旋体、梭状芽孢杆菌、 放线菌以及部分拟杆菌有抗菌作用。
青霉素对溶血性链球菌等链球菌属，肺炎链球菌和不产青霉 素酶的葡萄球菌具有良好抗菌作用。对肠球菌有中等度抗菌作 用，淋病奈瑟菌、脑膜炎奈瑟菌、白喉棒状杆菌、炭疽芽孢杆 菌、牛型放线菌、念珠状链杆菌、李斯特菌、钩端螺旋体和梅 毒螺旋体对本品敏感。本品对流感嗜血杆菌和百日咳鲍特氏菌 亦具一定抗菌活性，其他革兰阴性需氧或兼性厌氧菌对本品敏 感性差.本品对梭状芽孢杆菌属、消化链球菌、厌氧菌以及产黑 色素拟杆菌等具良好抗菌作用，对脆弱拟杆菌的抗菌作用差。 青霉素通过抑制细菌细胞壁四肽侧链和五肽交连桥的结合而阻 碍细胞壁合成而发挥杀菌作用。对革兰阳性菌有效，由于革兰 阴性菌缺乏五肽交连桥而青霉素对其作用不大。
• 苯乙酸/苯乙酰胺：可以借酰基转 移的作用，将苯乙酸转入青霉素分 子，提高青霉素的生产强度。
• P和S：为菌体提供营养的无机磷源 一般采用磷酸二氢钾。另外加入硫 代硫酸钠或硫酸钠以提供青霉素分 子中所需的硫。
• 另外，由于在发酵过程中二氧化碳的不断 产生，加上培养基中有很多有机氮源含有 蛋白质，因此在发酵罐内会产生大量泡沫 ，如不严加控制，就会产生发酵液逃液， 导致染菌的后果。采用植物油消沫是个好 方法，一方面作为消沫剂，另一方面还可 以起到碳源作用。
青霉素提炼工艺流程图
• 发酵液 → 预处理液 → 板框过滤 → 滤液 → 储罐 → BA提取 → 脱色 → 过滤 → BA脱色液 → 结 晶 → 离心分离 → 含１％水重液回 收溶媒的异丙醇洗涤 → 甩滤 → 无水异丙醇洗涤 → 甩干 → 摇摆机 粉碎 → 烘干 → 工业钾盐成品
第三部分
青霉素菌种发酵工艺的原理
(4)空气过滤除菌
• 6.发酵过程控制：
(1)碳源浓度变化及其控制(2)氮源浓度变化及其控 制(3)补无机盐、前体 (4)溶氧浓度的变化和控 制 (5)温度控制 (6)pH控制 (7)泡沫控制 (8)发酵终点的判断 (9)发酵异常处理
• 7.发酵液的预处理和液固分离：
(1)稳定性{1． 对pH的稳定性，如：青霉素酸 性不稳定；多粘菌素酸性稳定；红霉素酸性不稳 定，但碱性稳定。 2.对温度的稳定性，如：杆菌肽、灰黄霉素可在 90~100℃下加热过滤；而四环素、青霉素则需低 温处理（15~18℃）} (2)提取工艺对滤液质量的要求{1．离子交换法 2．溶酶萃取法 3．沉淀法 }
• 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。
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青霉素的生产工艺及设备
青霉素小组 赵海亮 汪兴 覃超 李阳
熊刘义
第一部分 什么是青霉素
C326寝室制作
青霉素
青霉素（Benzylpenicillin
青
/Penicillin）又被称为青霉素G、
霉
peillin G、 盘尼西林、配尼西林、青霉
素
素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素
的
钾。青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉
结
菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能
构
破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期
式
起杀菌作用的一类抗生素，Байду номын сангаас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。
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。
• 菌体自溶阶段：这个阶段菌体衰老，细胞开始 自溶，合成青霉素能力衰退，青霉素生产速率 下降，氨基氮增加，PH上升。
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。
4Fe3++3K4Fe(CN)6→Fe4[Fe(CN)6] 3 ↓+12K+.}
C.发酵液的液固分离 设备：1．压滤设备：板框
2．吸滤设备：真空鼓式吸滤机（自动化）
3．离心过滤设备：框式离心机
(4)影响液固分离的因素
• 1.微生物的种类：细菌、放线菌、霉 菌、酵母
• 2.发酵液的特性（粘度） • 3.pH、温度等
二、工艺流程图
• （1）丝状菌三级发酵工艺流程 冷冻管（25°C，孢子培养，7天）——斜面母瓶 （25°C，孢子培养，7天）——大米孢子（26°C， 种子培养56h）——一级种子培养液（27°C，种 子培养，24h）——二级种子培养液（27~26°C, 发酵,7天）——发酵液。 （2）球状菌二级发酵工艺流程 冷冻管（25°C，孢子培养，6~8天）——亲米 （25°C，孢子培养，8~10天）——生产米 （28°C，孢子培养，56~60h）——种子培养液 （26~25-24°C，发酵，7天）——发酵液。
讲解人：赵海亮 学号：1003010528
一、总述
• 青霉素发酵——将青霉菌接种到固体培养 基上培养一段时间，得到青霉菌孢子培养 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，培养。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，培养。
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。
• 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。
（2）发酵培养基介绍
• 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。
• pH值：青霉素发酵的最适pH 值一般认 为在6.5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。
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
MgCO3等 5．加入絮凝剂，如酰胺类 6.吸附法：
加入黄血盐和硫酸锌生成亚铁氰化锌钾 7.酶解法去
除不溶性多糖：酶解不溶性多糖和蛋白质。}
B.高价金属离子的去除{1.离子交换法：土霉素、四
环素，用122＃树脂除Fe3＋和色素头孢菌素C滤液用
S×14，除去部分阳离子，同时释放出H＋，除去破
头N
2．沉淀法：加草酸除Ca2+加黄血盐除铁
(3)发酵液预处理方法:
A.菌体和蛋白质处理{1．等电点沉淀 2．变性沉
淀（热变性沉淀）3．加各种沉淀剂沉淀：重金属离
子（Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Pb2+等）和阴离子
（三氯乙酸、水杨酸、钨酸等） 4．加入凝聚剂：
Al2(SO4)3•18H2O、AlCl3•6H2O、FeCl3、ZnSO4、
• 碳源：为微生物菌种的生长繁殖提 供能源和合成菌体所必需的碳成分； 为合成目的产物提供所需的碳成分。
• 氮源：是供应菌体合成氨基酸和三 肽的原料，以进一步合成青霉素。 有机氮源还可以提供一部分有机磷， 供菌体生长。无机氮等可适量使用。
• 碳酸钙：用来中和发酵过程中产生 的杂酸，并控制发酵液的pH值。
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
• 3培养基种类：（1）固体培养基（2）液体培 养基
• 4影响培养液的因素：（1）原材料质量的影响 (2)水质的影响 (3)灭菌操作 (4)培养基粘度的
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。
• 菌体生长阶段：发酵培养基接种后生产菌在合 适的环境中经过短时间的适应，即开始发育、 生长和繁殖，直至达到菌体的临界浓度。
• 青霉素合成阶段：这个阶段主要合成青霉素， 青霉素的生产速率达到最大，并一直维持到青 霉素合成能力衰退。在这个阶段，菌体重量有 所增加，但产生菌的呼吸强度一般无显著变化 。
药理学
内服易被胃酸和消化酶破坏。肌注或皮下注射后吸收较快， 15～30min达血药峰浓度。青霉素在体内半衰期较短，主要以原 形从尿中排出。
青霉素药理作用是干扰细菌细胞壁的合成。青霉素的结构与 细胞壁的成分粘肽结构中的D-丙氨酰-D-丙氨酸近似，可与后者 竞争转肽酶，阻碍粘肽的形成，造成细胞壁的缺损，使细菌失 去细胞壁的渗透屏障，对细菌起到杀灭作用。
• 由于现在还有一些工厂采用铁罐发酵，在 发酵过程中铁离子便逐渐进入发酵液。发 酵时间愈长，则铁离子愈多。铁离子过多 会影响青霉素的合成。采用铁络合剂以抑 制铁离子的影响，但实际对青霉素产量并 无改进。所以青霉素的发酵罐采用不锈钢 制造为宜。
• 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。