青霉素生产工艺
- 格式:doc
- 大小:54.00 KB
- 文档页数:5
青霉素的生产工艺
青霉素的生产工艺主要包括以下步骤:
1. 选用高效的青霉素生产菌株进行发酵。
通常选用产生青霉素的链霉菌属、放线菌属或马铃薯杆菌等菌株。
2. 准备培养基。
培养基不仅需提供菌株生长所需的碳、氮、磷等元素和营养物质,还需添加产生青霉素所需的特定物质,如酚红酸、L-赖氨酸等。
3. 进行大规模的发酵。
将选好的菌株接种到多孔发酵罐中,利用发酵罐内的温度、pH值、曲速等我们需要的条件进行大规模的发酵。
4. 青霉素的提取和提纯。
通过离心、过滤、蒸发等步骤分离出发酵液和青霉素后,利用溶剂萃取、二次结晶等技术进行提纯和纯化。
5. 对纯净的青霉素进行制剂。
将提纯后的青霉素转化为片剂、注射液、口服药水等不同剂型,用于临床使用。
需要注意的是,在整个生产工艺中需要严格控制发酵条件、培养基配比、菌株筛选等步骤,确保青霉素的质量和产量。
同时还要注意生产工艺的卫生、安全等问题,避免细菌污染等不良影响。
青霉素生产工艺刘世双(山东农业大学生命科学学院,生物工程三班)摘要:青霉素发酵属单一纯菌种发酵,青霉素生产菌制备是青霉素发酵过程的关键环节,生产菌种的质量是影响发酵生产水平的重要因素。
在生产过程中既要有优良的菌种,又要有良好的培养条件才能获得高质量的种子。
本文对有关青霉素的发酵工艺进行了介绍。
关键词;青霉素 ;发酵; 生产工艺青霉素类和头孢菌素类等β-内酰胺抗生素系通过干扰细菌细胞壁的合成而产生抗菌作用,所以青霉素是一种高效、低毒、临床应用广泛的重要抗生素。
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。
通过数十年的完善,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。
抗生素的工业生产包括发酵和提取两部分。
工艺流程大致如下:菌种的保藏、孢子制备、种子制备、发酵、提取和精制。
1 青霉素发酵概述青霉素是抗菌素的一种,是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素,是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。
但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。
青霉素是抗生素工业的首要产品。
中国为青霉素(penicillin)生产大国,国内生产的青霉素,已占世界产量的近70%,国内较大规模的生产企业有华药、哈医药、石药、鲁抗,单个发酵罐规模均在100 m3以上,发酵单位在70000 U/ml左右,而世界青霉素工业发酵水平达100000 U/ml以上。
2 青霉素生产原理青霉素的工业生产包括发酵和提取两部分。
工艺流程大致如下:菌种的保藏、孢子制备、种子制备、发酵、提取和精制。
种子和发酵培养基的常用碳源有:葡萄糖、淀粉、蔗糖、油脂、有机酸等,主要为菌体生长代谢提供能源,为合成菌体细胞和目的产物提供碳元素。
青霉素是一种广泛应用于医药领域的抗生素,它的工艺设计对于生产的质量和效率至关重要。
以下是一个年产吨青霉素工厂的完整工艺设计。
一、原材料准备1.糖源:选择代谢产物丰富的废弃物如玉米渣或甜菜渣作为糖源,通过液化、糖化、转化等步骤获得高糖浆。
2.氮源:使用廉价而丰富的天然氮源如废弃物油饼作为氮源,通过进气的方式提供给发酵器中的微生物。
3.矿盐:按照青霉菌生长的需要配置适量的矿物质盐料,如磷酸盐、硫酸盐等。
二、发酵过程1.发酵菌株选择:选择高产青霉素的优良菌株,进行菌株的培养和保存。
2.发酵罐配置:配置一定数量的发酵罐,每个发酵罐容积可根据产量需求调整,良好的搅拌设备用于保持培养液的均匀悬浮。
3.发酵培养基的配制:将糖源、氮源、矿盐等原料按照一定比例混合均匀,经过消毒处理后灌装到发酵罐中。
4.发酵过程控制:控制发酵罐内的温度、pH值、氧气供应等参数,以满足青霉菌生长和产生青霉素的要求。
5.发酵时间控制:根据不同的菌株和发酵条件,控制发酵时间以达到最佳产酸期。
三、青霉素提取和纯化1.发酵液分离:通过过滤等方式将发酵液中的发酵菌株和固体颗粒分离。
2.提取剂的选择:选择适宜的有机溶剂提取发酵液中的青霉素。
3.提取和分离过程:经过分析、萃取、萃取液浓缩、结晶操作等离心过程,最后获得纯度较高的青霉素晶体。
4.青霉素晶体的干燥:将获得的青霉素晶体进行干燥处理,以降低含水量。
四、青霉素的粉碎和包装1.青霉素晶体的粉碎:将青霉素晶体通过粉碎设备进行细磨,使之成为直径适宜的颗粒。
2.粉碎后的干燥:将粉碎后的青霉素放在干燥设备中,降低含水量。
3.青霉素的包装:将青霉素粉碎后进行包装,常用的包装方式有瓶装、胶囊装、纸盒装等。
五、废水处理1.生产过程中产生的废水经过初级沉淀,将悬浮物沉淀下来。
2.经过中性化处理,调整废水的pH值以便进一步处理。
3.废水进一步通过化学处理、生物处理等步骤,使之达到国家排放标准。
通过以上工艺设计,可以建立一个年产吨青霉素的工厂,实现青霉素的高效生产。
青霉素生产工艺过程一、青霉素的发酵工艺过程1、工艺流程(1)丝状菌三级发酵工艺流程冷冻管(25℃,孢子培养,7天)——斜面母瓶(25℃,孢子培养,7天)——大米孢子(26℃,种子培养56h,1:1.5vvm)——一级种子培养液(27℃,种子培养,24h,1:1.5vvm)——二级种子培养液(27~26℃,发酵,7天,1:0.95vvm)——发酵液。
(2)球状菌二级发酵工艺流程冷冻管(25℃,孢子培养,6~8天)——亲米(25℃,孢子培养,8~10天)——生产米(28℃,孢子培养,56~60h,1:1.5vvm)——种子培养液(26~25-24℃,发酵,7天,1:0.8vvm)——发酵液。
2、工艺控制(1)影响发酵产率的因素基质浓度:在分批发酵中,常常因为前期基质量浓度过高,对生物合成酶系产生阻遏(或抑制)或对菌丝生长产生抑制(如葡萄糖和钱的阻遏或抑制,苯乙酸的生长抑制),而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合成,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,即对容易产生阻遏、抑制和限制作用的基质进行缓慢流加以维持一定的最适浓度。
这里必须特别注意的是葡萄糖的流加,因为即使是超出最适浓度范围较小的波动,都将引起严重的阻遏或限制,使生物合成速度减慢或停止。
目前,糖浓度的检测尚难在线进行, 故葡萄糖释放率予以调节。
的流加不是依据糖浓度控制,而是间接根据pH 值、溶氧或C02(2)温度:青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别,但一般认为应在25℃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。
对菌丝生长和青霉素合成来说,最适温度不是一样的, 一般前者略高于后者, 故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度,以缩短生长时间, 到达生产阶段后便适当降低温度,以利于青霉素的合成。
(3)pH值:青霉素发酵的最适pH值一般认为在6.5左右,有时也可以略高或略低一些,但应尽量避免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。
青霉素生产工艺过程一、青霉素的发酵工艺过程1、工艺流程(1)丝状菌三级发酵工艺流程冷冻管(25℃,孢子培养,7天)——斜面母瓶(25℃,孢子培养,7天)——大米孢子(26℃,种子培养56h,1:1.5vvm)——一级种子培养液(27℃,种子培养,24h,1:1.5vvm)——二级种子培养液(27~26℃,发酵,7天,1:0.95vvm)——发酵液。
(2)球状菌二级发酵工艺流程冷冻管(25℃,孢子培养,6~8天)——亲米(25℃,孢子培养,8~10天)——生产米(28℃,孢子培养,56~60h,1:1.5vvm)——种子培养液(26~25-24℃,发酵,7天,1:0.8vvm)——发酵液。
2、工艺控制(1)影响发酵产率的因素基质浓度:在分批发酵中,常常因为前期基质量浓度过高,对生物合成酶系产生阻遏(或抑制)或对菌丝生长产生抑制(如葡萄糖和钱的阻遏或抑制,苯乙酸的生长抑制),而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合成,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,即对容易产生阻遏、抑制和限制作用的基质进行缓慢流加以维持一定的最适浓度。
这里必须特别注意的是葡萄糖的流加,因为即使是超出最适浓度范围较小的波动,都将引起严重的阻遏或限制,使生物合成速度减慢或停止。
目前,糖浓度的检测尚难在线进行, 故葡萄糖释放率予以调节。
的流加不是依据糖浓度控制,而是间接根据pH 值、溶氧或C02(2)温度:青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别,但一般认为应在25℃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。
对菌丝生长和青霉素合成来说,最适温度不是一样的, 一般前者略高于后者, 故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度,以缩短生长时间, 到达生产阶段后便适当降低温度,以利于青霉素的合成。
(3)pH值:青霉素发酵的最适pH值一般认为在6.5左右,有时也可以略高或略低一些,但应尽量避免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。
青霉素生产工艺过程 Document number:PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998青霉素生产工艺过程一、青霉素的发酵工艺过程1、工艺流程(1)丝状菌三级发酵工艺流程冷冻管(25℃,孢子培养,7天)——斜面母瓶(25℃,孢子培养,7天)——大米孢子(26℃,种子培养56h,1:)——一级种子培养液(27℃,种子培养,24h,1:)——二级种子培养液(27~26℃,发酵,7天,1:)——发酵液。
(2)球状菌二级发酵工艺流程冷冻管(25℃,孢子培养,6~8天)——亲米(25℃,孢子培养,8~10天)——生产米(28℃,孢子培养,56~60h,1:)——种子培养液(26~25-24℃,发酵,7天,1:)——发酵液。
2、工艺控制(1)影响发酵产率的因素基质浓度:在分批发酵中,常常因为前期基质量浓度过高,对生物合成酶系产生阻遏(或抑制)或对菌丝生长产生抑制(如葡萄糖和钱的阻遏或抑制,苯乙酸的生长抑制),而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合成,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,即对容易产生阻遏、抑制和限制作用的基质进行缓慢流加以维持一定的最适浓度。
这里必须特别注意的是葡萄糖的流加,因为即使是超出最适浓度范围较小的波动,都将引起严重的阻遏或限制,使生物合成速度减慢或停止。
目前,糖浓度的检测尚难在线进行, 故葡萄糖的流加不是依据糖浓度控制,而是间接根据pH 值、溶氧或C02释放率予以调节。
(2)温度:青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别,但一般认为应在25℃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。
对菌丝生长和青霉素合成来说,最适温度不是一样的, 一般前者略高于后者, 故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度,以缩短生长时间, 到达生产阶段后便适当降低温度,以利于青霉素的合成。
(3)pH值:青霉素发酵的最适pH值一般认为在左右,有时也可以略高或略低一些,但应尽量避免pH值超过, 因为青霉素在碱性条件下不稳定, 容易加速其水解。
青霉素生产工艺计算公式青霉素是一种重要的抗生素,是由青霉菌属(Penicillium)产生的代谢产物。
青霉素的生产工艺是一个复杂的过程,需要精确的计算和控制各个参数。
以下是青霉素生产工艺的计算公式及其详细解释。
1.青霉素生产的关键参数2.青霉素生产的计算公式(1)培养基的配制培养基的配制是青霉素生产过程的第一步。
根据青霉素产菌菌株和生产的规模,可以根据其中一特定的配方计算出所需的培养基的成分和用量。
配方公式如下:培养基配方的总量=生产池的母液体积+静置罐的底液体积+发酵罐的培养基体积(2)发酵过程的微生物转化反应在发酵过程中,青霉菌通过代谢产生的酶催化青霉素的合成。
酶催化反应的速率可以由麦克斯韦-玻尔兹曼分布定律描述:v = Vmax * (S / (Km + S))其中,v 是反应速率,Vmax 是最大反应速率,S 是反应底物的浓度,Km 是底物对该酶的亲和力。
(3)分离纯化过程中的物料平衡分离纯化过程中,需要进行青霉素的提取、提纯和纯化等步骤。
这些过程中的物料平衡可以根据质量守恒原理进行计算。
例如,在提取过程中,可以根据青霉素的溶解度和分配系数来计算溶液中青霉素的浓度,进而计算出所需的溶剂和萃取机的用量。
3.青霉素生产工艺计算的影响因素(1)菌种的选用不同的青霉素产生菌株对于培养基的需求有所差异,因此在计算过程中需要根据实际情况来确定所需的菌株和其参数。
(2)培养基的成分和配比培养基的成分和配比对于青霉素产量和质量有着重要影响。
通过对培养基的成分和配比进行优化,可以提高青霉素的产量和质量。
(3)培养条件培养条件的优化也是关键因素之一、例如,温度、pH值、氧气供应等对于青霉素的合成和分泌都有着重要的影响。
在计算过程中,需要考虑这些因素并进行控制。
(4)发酵时间发酵时间的长短也会对青霉素的产量和质量产生影响。
过短的发酵时间可能导致青霉素的合成不完全,而过长的发酵时间又可能导致青霉素的分解。
以上是青霉素生产工艺计算公式及其详细解释。
青霉素生产工艺过程一、青霉素的发酵工艺过程1、工艺流程(1)丝状菌三级发酵工艺流程冷冻管(25℃,孢子培养,7天)——斜面母瓶(25℃,孢子培养,7天)——大米孢子(26℃,种子培养56h,1:1.5vvm)——一级种子培养液(27℃,种子培养,24h,1:1.5vvm)——二级种子培养液(27~26℃,发酵,7天,1:0.95vvm)——发酵液。
(2)球状菌二级发酵工艺流程冷冻管(25℃,孢子培养,6~8天)——亲米(25℃,孢子培养,8~10天)——生产米(28℃,孢子培养,56~60h,1:1.5vvm)——种子培养液(26~25-24℃,发酵,7天,1:0.8vvm)——发酵液。
2、工艺控制(1)影响发酵产率的因素基质浓度:在分批发酵中,常常因为前期基质量浓度过高,对生物合成酶系产生阻遏(或抑制)或对菌丝生长产生抑制(如葡萄糖和钱的阻遏或抑制,苯乙酸的生长抑制),而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合成,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,即对容易产生阻遏、抑制和限制作用的基质进行缓慢流加以维持一定的最适浓度。
这里必须特别注意的是葡萄糖的流加,因为即使是超出最适浓度范围较小的波动,都将引起严重的阻遏或限制,使生物合成速度减慢或停止。
目前,糖浓度的检测尚难在线进行, 故葡萄糖的流加不是依据糖浓度控制,而是间接根据pH 值、溶氧或C0释放率予以调节。
2(2)温度:青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别,但一般认为应在25℃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。
对菌丝生长和青霉素合成来说,最适温度不是一样的, 一般前者略高于后者, 故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度,以缩短生长时间, 到达生产阶段后便适当降低温度,以利于青霉素的合成。
(3)pH值:青霉素发酵的最适pH值一般认为在6.5左右,有时也可以略高或略低一些,但应尽量避免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。
青霉素(Benzylpenicillin / Penicillin)又被称为青霉素G、peillin G、盘尼西林.以下我要教大家的制作方法是从别的地方找的,由医学专家肯定过的方法。
还是比较行的。
1。
用米磨成的汁水 + 用山芋磨成的汁水作为培养基溶液(用个小碗)2。
将青霉移植进去(青霉就是找一个已经发霉的食物,上面的霉变物质刮下来就是),等1个星期。
培养中3。
拿一个小瓦罐(市场上有的,你买玻璃杯也可以).用塑料薄膜封住顶部(不要用盖子),在薄膜上剪个小孔,拿一个漏斗,在漏斗里放医用棉花,把培养过的培养液体从棉花上倒下去.(有点像过滤)4。
在那个瓦罐里倒适量(培养液的3倍)的菜种油,搅拌吧~~5.搅拌到最后会发现,罐子里的液体有3层(你看不见的,罐子不是透明的。
)6。
这时候,你要用小勺子慢慢地把上层的油和脂弄掉!(相信你还是分的清什么是油什么是水=0=),只留下底部的水7。
将碳粉(自己弄去)加入罐子,搅拌吧~~8。
碳会吸收青霉成分,罐子里的液体会吸干.9。
取出碳,用蒸馏水(不要用其他水,否则就没用了,回污染的)洗涤碳,注意,一点点就好10.用醋加水混合水洗涤碳11。
用海草汁水洗涤12。
重复步骤3的方法(再买一个瓦罐或者玻璃杯)过滤13.将最后得到的液体分成每100CC一小杯。
等上几天(标号哦,1,2,3,。
)14。
最后一步很难哦!在你的嘘嘘中用棉花棒蘸上少许,分别滴在小杯子的中央15.等待.。
.。
16。
过1 WEEK后,如果看到有一个中央没有青霉,只有周围一环有,就制作成了17.用胶头滴管吸取环中的青霉,就是盘尼西林!!!!!!天然青霉素青霉素G生产可分为菌种发酵和提取精制两个步骤。
①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。
青霉素发酵生产工艺介绍引言青霉素是一种广泛应用于医药领域的抗生素药物,具有抗菌作用。
它可有效治疗多种感染,成为临床上不可或缺的抗生素之一。
青霉素的生产主要通过发酵工艺实现,本文将介绍青霉素的发酵生产工艺。
青霉素的发酵生产工艺选材和制种青霉素的生产需要选择合适的发酵菌种。
常见的菌种有青霉菌和链霉菌,它们都能高效地产生青霉素。
制种过程中,首先要选择适宜的基质,如葡萄糖、麦芽糖等,将其加入发酵培养基中,以提供营养物质供菌种生长。
同时,还需要对发酵容器进行无菌处理,确保制种环境的卫生。
发酵过程发酵是青霉素生产的关键步骤。
在制种完成后,将菌种转移到发酵培养基中,以开启青霉素的生产过程。
发酵过程需要控制合适的温度、pH值和通氧速率等条件,以保证产酸和产生青霉素的效果。
一般情况下,发酵温度控制在25-30摄氏度,pH值控制在5.5-6.5范围内。
在发酵过程中,还需要进行补料操作,以补充发酵液中的营养物质。
通常会根据菌种的需要,在合适的时间点添加特定的营养物质,以促进青霉素的产生。
此外,还需要监测发酵液的生物量、酸度和溶解氧含量等指标,以及时调整发酵条件。
青霉素的提取和纯化发酵过程完成后,青霉素被积累在发酵液中。
为了提取和纯化青霉素,通常需要进行一系列的操作。
首先,将发酵液经过过滤或离心,去除细胞渣和固体颗粒。
接下来,利用适当的溶剂和提取剂,将青霉素从发酵液中提取出来。
提取过程中,可采用溶剂萃取、离子交换或凝胶过滤等技术。
提取后,还需要对青霉素进行纯化。
通常会通过吸附、洗脱和结晶等方法,去除杂质和非青霉素成分,使得最终产品纯度达到要求。
在纯化过程中,需要注意避免高温和酸碱环境,以免对青霉素产生不良影响。
青霉素的包装和贮存最后一步是对青霉素进行包装和贮存。
将纯化后的青霉素药物填充到合适的容器中,并进行密封和标识。
包装过程需要保持无菌环境,以防止药物受到污染。
同时,在贮存过程中,需注意避免高温和潮湿环境,以保持青霉素的稳定性和药效。
青霉素的生产工艺青霉素是一种重要的抗生素,广泛应用于治疗各种感染疾病。
下面是青霉素的主要生产工艺。
青霉素的生产主要包括以下几个步骤:步骤一:菌种培养和细菌发酵首先,要获取产生青霉素的青霉菌菌株。
常用的菌株有Penicillium chrysogenum和Penicillium notatum。
菌株接种于培养基中,并经过一系列的培养步骤,包括发酵和发酵液的提取。
在发酵过程中,合理控制温度、pH值、氧气供应和营养物质等因素,以促进菌株生长和生产青霉素。
步骤二:提取和纯化青霉素通过发酵液的提取和纯化过程,将青霉素从菌体中分离出来。
首先,将发酵液经过离心或过滤等操作,除去无菌质和杂菌。
然后,通过酸碱调节,将青霉素盐酸盐溶出,并使用有机溶剂萃取法,将青霉素从溶液中提取出来。
最后,对提取得到的青霉素溶液进行再结晶和过滤,得到纯度较高的青霉素。
步骤三:结晶和干燥通过结晶和干燥过程,将溶液中的青霉素进一步提纯,并将其转化为固体形态。
首先,将青霉素溶液放置在低温环境下,以促使青霉素结晶。
然后,将结晶得到的青霉素通过过滤或离心,除去残余溶液。
最后,将青霉素固体进行干燥,以去除水分,得到最终的干燥青霉素。
步骤四:包装将干燥青霉素进行包装,以确保其质量和稳定性。
通常,青霉素以粉末或片剂的形式包装,并通过密封包装保持其纯度和药效。
以上是青霉素的主要生产工艺。
在生产过程中,需要严格控制各个环节的条件和参数,以确保青霉素的质量和有效成分的含量。
此外,生产工艺还需要符合药品生产的相关标准和规范,确保生产出符合医药行业要求的高质量青霉素产品。
年产800吨青霉素生产工艺设计一、引言青霉素是一种常用的抗生素,广泛用于医疗领域。
本文旨在设计一种年产800吨青霉素的生产工艺,确保生产过程高效、安全、稳定。
二、原材料准备2.1 细菌培养基的配制为了生产青霉素,首先需要准备细菌培养基。
细菌培养基的配制包括以下步骤: 1. 准备蔗糖、玉米粉、磷酸氢二钠等原料; 2. 按照一定比例将原料加入蒸馏水中;3. 进行搅拌并加热至溶解; 4. 过滤除杂质和残留物。
2.2 细菌菌种的选取与培养选取适合生产青霉素的细菌菌株,并进行菌株的培养。
培养过程包括以下步骤: 1. 从冷冻保存的菌株中挑取菌落; 2. 将菌落接种到细菌培养基中; 3. 进行静态培养或搅拌培养,维持适宜的温度和pH值。
三、生产工艺3.1 发酵过程青霉素的生产主要通过发酵过程实现。
发酵过程需要控制以下参数: 1. 温度:维持在适宜的温度范围内,促进细菌的生长和代谢; 2. pH值:控制培养液的酸碱度,有利于菌株生长; 3. 氧气供应:通过气体供应设备不断输入新鲜氧气; 4. 搅拌速度:通过搅拌设备保持培养液的均匀性。
3.2 提取纯化过程发酵结束后,需要对发酵液进行提取纯化,以获得纯度较高的青霉素。
提取纯化过程包括以下步骤: 1. 调整发酵液的pH值,使之适宜用于后续处理; 2. 使用有机溶剂进行液液萃取,将青霉素从发酵液中分离出来; 3. 进行过滤、浓缩、结晶等处理,得到初步的青霉素产物; 4. 使用色谱等技术进行纯化,去除杂质,得到纯净的青霉素。
四、设备选型与工艺流程4.1 设备选型为了满足年产800吨青霉素的需求,需要选用高效、稳定的设备。
设备选型应考虑以下因素: 1. 生产能力:设备的生产能力要满足年产800吨的要求; 2. 自动化程度:设备的自动化程度越高,生产过程越稳定可靠; 3. 安全性:设备应采用安全可靠的设计,确保生产过程安全。
4.2 工艺流程根据上述生产工艺,制定如下工艺流程: 1. 原料准备:根据配方制备细菌培养基;2. 细菌培养:选取合适的细菌菌株进行培养;3. 发酵过程:控制温度、pH值、氧气供应和搅拌速度进行发酵; 4. 发酵液提取纯化:调整pH值进行液液萃取和纯化处理; 5. 青霉素纯化:过滤、浓缩、结晶和色谱等处理,得到纯净的青霉素产物。
青霉素生产制备工艺引言青霉素是一种重要的抗生素,广泛应用于临床医学中,对治疗炎症和感染起到了重要作用。
青霉素的生产制备工艺是一个复杂的过程,涉及到多个步骤和环节。
本文将介绍青霉素的生产制备工艺,包括原料准备、发酵过程、提取纯化和成品制备等内容。
原料准备青霉素生产制备的原料主要包括产生青霉素的青霉菌培养基的配方原料和发酵过程的辅助原料。
青霉菌培养基的配方原料通常包括葡萄糖、纯化的氨、磷酸盐和一些微量元素等。
辅助原料主要用于调节培养基的pH值、增加培养液的抗泡性和增强菌体生长等。
发酵过程发酵是青霉素生产制备的核心环节之一。
发酵过程主要包括感染培养、培养液调节和菌体增殖等步骤。
首先,将青霉菌接种到含有培养基的发酵罐中,培养基中的营养物质满足青霉菌的生长需要。
随后,通过控制发酵罐内的温度、pH值和氧气供应等条件,促进青霉菌的生长和代谢产物的产生。
提取纯化发酵产生的青霉素并不直接可用,需要经过提取纯化过程。
提取纯化的目的是分离出青霉素并降低杂质的含量。
一般情况下,青霉素会与培养液中的其他有机酸一起被提取出来,因此需要采用一些特定的溶剂和提取剂来实现分离。
提取纯化过程还包括酸碱调节、沉淀和过滤等步骤,最终得到纯净的青霉素物质。
成品制备在提取纯化之后,青霉素进一步进行成品制备。
成品制备的主要步骤包括测定纯度、洗涤、干燥和包装等。
测定纯度是为了确保成品的质量符合标准。
洗涤和干燥是为了去除提取纯化过程中残留的溶剂和水分,确保成品的稳定性和安全性。
最后,将干燥的青霉素按照一定的规格进行包装,方便储存和销售。
结论青霉素生产制备是一个复杂的过程,包括原料准备、发酵过程、提取纯化和成品制备等多个环节。
只有严格控制每个步骤的参数和质量,才能保证生产出高效、纯净的青霉素产品。
青霉素的生产制备工艺对青霉素的产量和质量起着至关重要的作用,通过不断的技术革新和工艺优化,将会进一步提高青霉素的生产效率和质量水平。
青霉素生产工艺过程一、青霉素的发酵工艺过程1、工艺流程(1)丝状菌三级发酵工艺流程冷冻管(25℃,孢子培养,7天)——斜面母瓶(25℃,孢子培养,7天)——大米孢子(26℃,种子培养56h,1:1.5vvm)——一级种子培养液(27℃,种子培养,24h,1:1.5vvm)——二级种子培养液(27~26℃,发酵,7天,1:0.95vvm)——发酵液。
(2)球状菌二级发酵工艺流程冷冻管(25℃,孢子培养,6~8天)——亲米(25℃,孢子培养,8~10天)——生产米(28℃,孢子培养,56~60h,1:1.5vvm)——种子培养液(26~25-24℃,发酵,7天,1:0.8vvm)——发酵液。
2、工艺控制(1)影响发酵产率的因素基质浓度:在分批发酵中,常常因为前期基质量浓度过高,对生物合成酶系产生阻遏(或抑制)或对菌丝生长产生抑制(如葡萄糖和钱的阻遏或抑制,苯乙酸的生长抑制),而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合成,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,即对容易产生阻遏、抑制和限制作用的基质进行缓慢流加以维持一定的最适浓度。
这里必须特别注意的是葡萄糖的流加,因为即使是超出最适浓度范围较小的波动,都将引起严重的阻遏或限制,使生物合成速度减慢或停止。
目前,糖浓度的检测尚难在线进行, 故葡萄糖释放率予以调节。
的流加不是依据糖浓度控制,而是间接根据pH 值、溶氧或C02(2)温度:青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别,但一般认为应在25℃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。
对菌丝生长和青霉素合成来说,最适温度不是一样的, 一般前者略高于后者, 故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度,以缩短生长时间, 到达生产阶段后便适当降低温度,以利于青霉素的合成。
(3)pH值:青霉素发酵的最适pH值一般认为在6.5左右,有时也可以略高或略低一些,但应尽量避免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。
青霉素生产工艺摘要:青霉素是人类最早发现的抗生素,其杀伤革兰氏阳性细菌的神奇功效几乎人人都曾领教过。
它的发现对药物学乃至整个人类发展的重要意义可以说是有口皆碑,以致于人们把青霉素的发现使用列入二十一世纪给人类生活带来巨大变化的科技贡献。
本文将对青霉素的生产工艺及其提取进行深入的讲解。
关键词:青霉素生产工艺发酵提取一、前言青霉素又被称为青霉素G、盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。
青霉素是抗菌素的一种,是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素,是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。
1929年英国学者弗莱明首先在抗生素中发现了青霉素,英国谢菲尔德大学病理学家弗洛里实现对青霉素的分离与纯化,并发现其对传染病的疗效,与英国生物化学家钱恩共获1945年诺贝尔奖。
青霉素分为天然的和半合成的,天然的青霉素是通过菌种发酵得到的。
本文在简述青霉素作用的基础上,对发酵法生产青霉素的工艺流程和精制提取青霉素进行详细的讲解。
二、青霉素的生物学特性青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称,由于β-内酰胺类作用于细菌的细胞壁,而人类只有细胞膜无细胞壁,故对人类的毒性较小,除能引起严重的过敏反应外,在一般用量下,其毒性不甚明显,但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。
三、青霉素生长菌青霉素最初是从点青霉素产生,生产能力很低,后来找到适于深层培养的产黄青霉菌,经一系列的诱变、杂交、育种,才得到高产的菌种。
目前国内青霉素的生产菌种按菌丝的形态分为丝状菌和球状菌两种。
丝状菌和球状菌对原材料和培养条件的要求有一定的差别,产生青霉素的能力也有差异。
球状菌的发酵单位虽高,但对原材料和设备要求较高,且提炼收率也低于丝状菌,因此国内青霉菌生产厂大都采用绿色丝状菌。
四、青霉素的发酵青霉素的发酵属于次级代谢产物发酵,发酵过程一般分为菌体生长、产物合成和菌体自溶三个阶段。
在菌体生长阶段,碳源和氮源等被分解代谢,浓度明显下降,菌体进行合成代谢。
随着菌体浓度的不断增加,摄氧率也不断增大,溶氧浓度不断下降。
当菌体生长进入稳定期时,菌体浓度降至最小。
当营养物质降到一定水平时,其中某一参数可能成为菌体生长的限制性因数,使菌体生长速率减慢。
同时,在大量合成菌体期间,积累了相当量的某些代谢中间体,原有酶的活力下降,出现了与次级代谢有关的酶或其酶被解除了控制,导致菌体的生理状况发生改变,发酵就从菌体生长阶段转入产物合成阶段。
这个阶段一般称为菌体生长期或发酵前期。
在产物合成阶段,产物的生成量逐渐增多,直至达到高峰,生产速率也达到最大,直至产物合成能力减退。
在这个阶段,菌体的呼吸强度一般无显著变化,菌体物质的合成仍未停止,菌体的质量有所增加,但此时菌体细胞基本不繁殖。
这个阶段的代谢变化是以碳源和氮源的分解代谢和产物的合成代谢为主,碳、氢等营养物质不断被消耗,产物不断被合成。
外界的环境变化很容易影响这个阶段的代谢。
碳源、氮源和磷酸盐等的浓度必须控制在一定的范围内,发酵条件也要严格控制,才能促使产物不断被合成。
在菌体自溶阶段,菌体开始衰老,细胞开始自溶,培养基中碳、氮含量增加,PH上升,产物合成能力衰退,生产速率下降。
发酵到此必须结束,否则产物不仅受到破坏,还会因菌体自溶而给发酵液的过滤和提取带来困难。
青霉素生产菌不同,发酵工业也有区别。
丝状菌的青霉素发酵工艺流程:沙土管→斜面母瓶(孢子培养,25℃,6~7d)→大米孢子斜面(孢子培养,25℃,6~7d)→种子罐(种子培养,25℃,40~45h)→繁殖罐(种子培养,25℃,13~15h)→发酵罐(发酵,26℃,6~7d)→放罐球状菌的青霉素发酵工艺流程:冷冻管→斜面母瓶(孢子培养,25℃,6~8d)→大米孢子斜面(孢子培养,25℃,8~10d)→种子罐(种子培养,28℃,50~60h)→发酵罐(发酵,26℃,6~7d)→放罐青霉素的分批发酵分为菌丝生长和产物合成两个阶段,进入合成阶段的必要条件是降低菌丝的生长速率。
影响青霉素发酵产率的因素有环境和生理因素两个方面,前者包括温度、PH、培养基种类及浓度、溶解氧饱和度等;后者包括菌体浓度、菌体生长速率、菌丝形态等。
菌体生长和青霉素合成最适温度并不相同,一般前阶段略高于后阶段。
因此,在菌体生长阶段可以采取较高温度,以缩短生长时间,而到达产物合成阶段,应适当降低温度,以利于青霉素的合成。
青霉素发酵的最适PH一般在6.5左右,由于青霉素在碱性条件下不稳定,容易发生水解,因此应尽量避免PH超过7.0。
五、青霉素的提取1、发酵液预处理发酵液预处理是抗生素分离纯化的第一道工序。
发酵结束后,发酵液中抗生素的浓度通常很低,而杂质的含量通常很高,包括有大量的菌体细胞、未用完的培养基、各种蛋白质胶状物以及其他代谢产物等。
发酵液预处理主要去除两大类物质:一类是可溶性物质,包括核酸、杂蛋白质、不溶性多糖等,这些杂质不仅使发酵液粘度提高,影响液固分离速率,而且还会影响提取操作;另一类是某些无机盐,它们不仅影响成品质量,而且在采用离子交换法提取时,由于树脂大量吸附无机离子而减少对抗生素的交换,因此,应将这些无机离子,特别是高价金属离子除去。
发酵液放罐后,首先要冷却,因为青霉素在低温时比较稳定,细菌繁殖也比较慢,可避免青霉素迅速被破坏。
青霉素菌丝教粗,一般过滤较容易,通常采用鼓式过滤及板框过滤;蛋白质的处理方法包括等电点沉淀、变性沉淀、沉淀剂沉淀、凝聚剂沉淀、絮凝剂沉淀;吸附、酶解法去除不溶性多糖等;高价金属离子的去除方法有离子交换法和沉淀法等。
2、青霉素的提取青霉素的提取方法包括离子交换法、吸附法、沉淀法和溶剂萃取法等。
离子交换法利用离子交换树脂作为吸附剂,将青霉素从发酵液中吸着在树脂上,然后在适宜的条件下洗脱下来,达到分离、浓缩、提纯的目的。
由于离子交换法具有成本低、设备简单、不用或少用有机溶剂等优点,已成为提取抗生素的重要方法之一。
随着大网格聚合物吸附剂的合成和发展,吸附法重新为抗生素工业所重视而获得应用。
吸附法具有操作简便、安全、设备简单、不用或少用有机溶剂、生产过程中PH变化小等优点。
但吸附法选择性差,收率不高。
常规吸附剂按其化学结构可分为两大类;一类是有机吸附剂,如活性炭、纤维素、大孔树脂等;另一类是无机吸剂,如氧化铝、硅胶、硅藻土、碳酸钙等。
沉淀法是利用抗生素在一定的PH条件下,与某些金属离子或其他化合物的整个分子结合成难易溶解的盐或复盐沉淀出来,以达到浓缩和提纯的目的。
利用某些抗生素具有两极化合物的性质,使其在等电点时从水溶液中游离而沉淀出来,直接得到成品。
根据抗生素的理化性质、提取工艺条件和所得沉淀物的情况,沉淀法一般可分为间接沉淀法和直接沉淀法两种类型。
溶剂萃取法按操作方式可以分为单级萃取和多级萃取,后者又可以分为错流萃取和逆流萃取。
单级萃取只包括一个混合器和一个分离器。
料液经萃取后的萃取液再用新鲜萃取剂进行萃取称为多级错流萃取。
溶剂萃取法提取青霉素的效果除了已选定已选定适当的有机溶剂、破乳化剂和离心分离设备外,还与PH、温度和萃取方式及浓缩比等因素有关。
青霉素在酸性条件下极易被水解破坏,生成青霉素酸,但根据PK值的要求,又一定要在酸性时才能将青霉素转移到有机溶剂中,因此合适的PH很重要。
在中性PH下青霉素以成盐的形式溶于水中,转移也较完全。
如果碱性过强,则已发生碱性水解,而且杂质也易转到水相中,质量也较差。
在低温条件下提取青霉素较为有利,并且提取过程中停留的时间越短越好。
青霉素在丁酯中于0~15℃放置24h不致损失效价,但在温室下效价损失可达5.32﹪。
萃取方式和浓缩比也有很大影响,根据萃取方式和理论收得率的计算得知,多级逆流萃取较理想,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。
若丁酯用量太多,虽然萃取较完全、收率高,但达不到结晶浓度要求,反而增加溶剂的耗用量;若丁酯用量太少,则萃取不完全,影响收率。
六、抗生素的精制1、浓缩在抗生素提取和精制的过程中,常需要通过蒸发将发酵滤液或提取液进一步浓缩,以利于后序操作。
抗生素生产中有真空浓缩和薄膜蒸发浓缩。
2、干燥干燥的目的是除去抗生素中所含的水分,以提高产品的稳定性,有利于产品的加工、储存和使用。
常用的干燥方法有减压干燥、喷雾干燥、气流干燥、冷冻干燥等。
此外也有使用常压干燥、固定床干燥及红外线干燥等。
3、脱色和去热原提炼往往是注射用抗生素提取中不可缺少的一个单元操作。
这一步操作的好坏,不仅影响下一道工序,更重要的是关系到成品的色极及热原试验等质量指标。
用活性碳可除去各种色素,同时也能出去热原。
4、结晶抗生素的精制过程中常常通过结晶的方法来制得较高纯度的成品。
抗生素的精制方法很多,生产中常用的结晶方法有以下几种:改变温度结晶、利用等电点结晶、加成盐剂结晶、加入不同溶剂结晶、共沸结晶。
另外还有盐析法、中间盐转移法、晶体洗涤法等几种精制方法。
重结晶是进一步提纯精制抗生素的有效方法,通过重结晶方法可获得高纯度抗生素产品。
七、结论发酵罐是现代微生物发酵技术的象征,它是微生物在发酵过程中生长、繁殖和形成产品的外部环境装置,它取代了传统的发酵容器:培养瓶、酱缸和酒窖,它能实现大规模的生产,最大限度地利用原料和设备,获得高产量和高效率。
对青霉素生产的改进得益于来自于生物化学、遗传学、微生物生理学以及生化工程等方面科技人员的共同努力。
迄今为止,人们对青霉素生物合成的了解还十分肤浅,大部分机理仍还无法阐述清楚,然而可以预计,随着对青霉素发酵过程和代谢途径认识的不断深入,人们一定能够找到某种适当的办法来解决青霉素合成中的阻遏因素,从而大幅度提高青霉素的效价和产量。
参考文献1、宇龙江.发酵工程原理与技术应用.2006年9月第一版.2、程殿林.微生物技术工程技术原理.2007年5月第一版.3、黄儒强,李玲.生物发酵技术与设备操作.2006年9月第一版.4、童海宝.生物化工.2001年一月第一版.5、华北制药厂技术情报组. 六十年代以来国外青霉素发酵工艺研究.中国抗生素杂志,1997,(03).6、王耀伟.青霉素发酵的微生物生理学.药学进展,1998,(02).7、苗勇,亓平言,周倜,苏玉山,宁瑞显. 青霉素提纯工艺生产现状和研究进展[J].中国医药工业杂志, 1999,(09) .8、朱光宇,苏昆明.青霉素发酵液过滤工艺及设备的改进,黑龙江医药, 2005,(03).9、俞定安. 对我国目前青霉素生产的一点看法[. 中国抗生素杂志, 1988,(02).10、于乃功,阮晓钢. 青霉素发酵过程优化控制问题及方法研究[J]. 国外医药.抗生素分册, 2004,(03) .。