青霉素生产工艺

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。
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。
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。
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。
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:
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。
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
脱色脱水液 无菌过滤结晶液 醋酸钾乙醇溶液 青霉素钾湿结晶体
10--20度
洗涤 洗涤后湿晶体 过筛，制粒过筛颗粒
丁醇，醋酸乙酯
真空干燥 90-95度，20mmHg,8-10h
干燥粉末 凉粉
40度左右
青霉素钾成品
2.青霉素钠盐制备（共沸蒸馏结晶）
过滤，一次丁酯萃取，缓冲液萃取，二次丁酯萃取
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。
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。
10%硫酸，1/（3体一积次醋丁酸酯丁萃酯取，）0.1%PPB
一次丁酯萃取液
（缓冲液萃取） 1.6%碳酸氢钠
PH1.8-2.2，10度以下
PH6.8-7.4，10度以下
缓冲液萃取液 二次丁酯萃取，硫酸，丁二酯 次丁酯萃取液
脱色脱水过滤 活性炭
PH1.8-2.2，10度以下
结晶，过滤
-10度以下
2）影响青霉素提取的主要因素
青霉素提取效果除了已选定适当的有机溶媒， 破乳化剂和离心分离设备外，还与下列主要因 素有关:
pH值 一般从滤液萃取到醋酸丁酯时，pH选择 2.0～2.5，而从丁酯反萃取到水相时，pH选择 6.8～7.2之间。
温度 要求提取在低温(10℃以下)条件下进行较 为有利。在设备上要考虑用冷盐水进行冷却， 以降低温度，特别是酸化岗位，温度要求更低 些。
大米茄子瓶
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
25℃,13～15h,1:1.5(v/v/min)
26℃,6～7 天,1:1.0(v/v/min)
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Fra Baidu bibliotek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。
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
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
时间 酸化时速度应快些。碱化时速度可放慢 些，因青霉素在中性下半衰期要长些，破 坏要缓和些，故以能分离得清为原则。
萃取方式和浓缩比
萃取剂和萃取方式选择
目前生产上采用二级逆流萃取方式。浓缩比 的选择也很重要，因为丁酯的用量与收率 和质量都有关系。丁酯用量为滤液体积的 25～30% 时，色素相对含量低，浓缩比为 1.5～2.5倍。
3）精制
脱色脱水：活性碳脱色；冰冻脱水法，用 冷盐水降温至-18--- -20度，水结冰析出。
青霉素钾盐结晶：青霉素丁酯二次提取液 中，加入醋酸钾乙醇溶液，青霉素钾盐结 晶析出。
青霉素钠盐：A、从二次丁酯萃取液中直接 结晶，加入醋酸钠乙醇溶液。
B、共沸蒸馏结晶：0.5mol/L浓度的NaOH 溶液、在PH6.4-6.8下萃取，得到青霉素钠 的水萃取液，浓度为15*104--25*104U/ml。 然后加入2.5倍体积的丁醇，在16-26度、510mmHg下蒸馏，当浓缩到原来水萃取液 体积时，停止蒸馏，有钠盐析出。
6）泡沫与消沫 用化学合成消沫剂——“泡 敌”等
4、提炼工艺流程
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工业钾盐生产工艺流程
1.工业钾盐生产工艺流程
（鼓式真空过滤）
发酵液
1/3-1/2发酵液
10度以下
一次滤液和其余发酵液
（板框过滤）
10%硫酸，0.07%PPB,0.7%硅藻土，28%水
二次滤液
PH4.5-5.0，10度以下
发酵液
与制青霉素钾盐相同
二次丁酯萃取液

脱色过滤 活性炭
脱色二次丁酯萃取液
水萃取， 0.5molNaOH溶液，10度以下
共沸蒸馏
青霉素钠盐水萃取液
2.5倍体积丁醇
PH6.4-6.8，16-26度，5-10mmHg
结晶液
过滤
青霉素钠盐湿结晶
洗涤分离 丁醇，乙酸乙酯
洗后湿结晶

真空干燥
干燥粉末 凉粉
青霉素的制备
（A）、理化性质： 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
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。
4）温度控制：青霉菌生长最适温度（27度）高于青霉素 分泌的最适温度（20度）。种子罐培养丝状和球状菌菌 要 求 25℃ ， 发 酵 罐 培 养 丝 状 菌 要 求 26℃-24℃-23℃22℃、球状菌要求26℃--25℃-24℃，前期罐温高于后 期。
5）通气与搅拌 深层培养需通入一定量空 气，并不停地搅拌以保证溶氧的浓度。 试验证明，通气量0.8-1.0v/v*min.中、后 期减慢转速对球状菌的生理生化代谢有 利，它能提高发酵单位，并能节约能源。
发酵液
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。
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。
温度、pH对其稳定性的影响
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4 降 解 反 应
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。
6、过敏反应
可能为青霉噻唑多肽和青霉噻唑蛋白
（B）、制备工艺
1、菌种
最 早 的 原 始 菌 种 是 点 青 霉 菌 (Penicillium notatum)；
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)
青霉素钠盐成品
90-95度，10mmHg,8-10h
40度左右
5、提炼工艺要点
1）发酵液预处理和过滤 放罐后，首先要冷却 目前采用鼓式过滤及板框过滤，加助滤剂。酸 化时pH应控制得高些(pH4～5)，再加些絮凝 剂如十五烷基溴代吡啶(PPB)等, 过滤。 随着高效高速萃取离心机的出现，如德国 Westfalia公司出品的倾析器(decantor) ，可革 去过滤工序，比用板框过滤除去菌丝后再提取 的收率高出2～3%。