链霉素工艺流程设计

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。

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。

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。

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。

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。

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。