2015青霉素的生产工艺流程--张兴旺

种子罐培养工艺
一级种子发酵：发芽罐，孢子萌发，形成菌丝。 培养基：葡萄糖，玉米浆，碳酸钙，玉米油 消沫剂等； 接种量:>200亿孢子/t培养基 空气流量: 1：3（m3 / m3 · min）； 搅拌转速:300-350r/min； pH:自然； 温度：25±0.5℃ ； 时间: 68h。
二级种子罐：繁殖罐，大量繁殖。
脱色
1.萃取液中 添加活性炭， 除去色素。 2.过滤，除 去活性炭。
结晶——直接结晶
加醋酸钠－乙醇溶液反应：得到结晶钠 盐。 加醋酸钾－乙醇溶液：得到青霉素钾盐。
薄膜蒸发工艺图
结晶——共沸蒸馏结晶
萃取液，再用0.5 M NaOH萃取pH6.4-6.8 下得到钠盐水浓缩液。加3-4倍体积丁醇， 16-26℃，真空0.67-1.3KPa）下蒸馏。 水和丁醇形成共沸物而蒸出。钠盐 结晶析出。结晶经过洗涤、干燥（60℃ 真空16h），磨粉，装桶，得到青霉素产 品。
作用机制
细胞壁合成中的肽多糖合成的第三阶段 肽多糖的D-丙氨酰-D-丙氨酸二肽类似 物 竞争性与转肽酶结合，使转肽酶不能 催化多肽链之间的交联。 生长中的细胞有效，静止细胞无 效 高效、安全的抗细菌感染药物
临床应用
（1）临床抗感染治疗：大多数革兰氏阳 性菌和某些革兰氏阴性细菌及螺旋体等。 毒性小，但需要皮试。 （2）各种半合成抗生素的原料： 氨苄青霉素，磺苄青霉素，乙氧萘 青霉素，头孢菌素母核。
预处理
青霉素的存在部位：发酵液 浓度较低：10－30Kg/M3 含有大量杂质：菌体细胞、核酸ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ杂蛋白 质、细胞壁多糖等、残留的培养基、色素、 盐离子、代谢产物等 目的：浓缩目的产物，去除大部分杂质， 改变发酵液的流变学特征，利于后续的分 离纯化过程。 预处理:发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白
过滤
鼓式真空过滤机过滤： 一次滤液：pH6.2-7.2，略浑，棕黄或绿色， 蛋白质含量0. 5-2.0%。 板框式过滤机过滤： 硫酸调节pH4.5-5.0，加入0.07%溴代十五烷 吡啶，0.07%硅藻土为助虑剂。 二次滤液：澄清透明，用于提取（收率90％）
1 ：3 300-350
菌丝生长速度与形态、浓度
发酵稳定期，湿菌浓度可达 15%~20%，丝状菌干重约3%，球状 菌干重在5%左右。在发酵中后期一般 每天放一次，每次放掉总发酵液的 10%左右。
消沫
天然油脂：玉米油 前期:主间歇搅拌,少加油
中期:搅拌、加油、稍微降低通气量（必要
时） 策略：少量多次。
溶剂萃取
原理：青霉素游离酸易溶于有机溶剂， 而霉素盐易溶于水。 萃取剂：青霉素分配系数高的有机溶剂。 工业上通常用：醋酸丁酯和醋酸戊酯。 除去蛋白质：加0.05-0.1%乳化剂PPB。 萃取：2－3次。
逆流萃取过程
正相萃取：酸化pH1.8-2.0，滤液：醋酸丁 酯＝1：0.3，碟片式离心机分离（浓缩1.52.1） 反相萃取：pH6.8-7.4（磷酸盐、碳酸盐缓 冲液）。把青霉素从丁酯中提取到缓冲液 中。 反复萃取2－3次，达到结晶要求。 萃取条件：10℃下。萃取罐冷冻盐水冷却。
青霉素的性质
1、稳定性 固体青霉素盐的稳定性与其含水量和 纯度有很大的关系；
2、溶解度 青霉素游离酸在水中溶解度很小，易 溶于有机溶剂如醋酸乙酯、苯、氯仿、丙酮 和乙醚中，而其钾盐、钠盐易溶于水和甲醇， 可溶于乙醇
3、降解反应： 青霉素是很不稳定的化合物， 遇酸碱或加热易分解而失去活性，并发生分 子重排。 4、紫外吸收 5、过敏反应
培养基：葡萄糖、玉米浆，玉米油，消沫剂 等； 接种量：10％； 空气流量：1:1-1.5 （m3 / m3 · min）； 搅拌转速：250-280r/min； pH：自然； 温度：25±1℃； 时间： 180-193h；
生产罐培养工艺
三级罐：生产罐；
培养基： 花生饼粉，葡萄 糖，硫酸铵， 硫代硫 酸钠，苯乙酰胺， CaCO3, 玉米油.
溶氧控制
＜30％饱和度，产率急剧下降； ＜10％，造成不可逆的损害。 临界溶氧浓度：30％。
通气比：1：0.8－1.5 。
适宜的搅拌速度:保证气液混合，提高溶氧
各阶段的供氧比较
一级种 子阶段 二级种 子阶段 1:1-1.5 250-280 发酵 阶段 1：0.8－1.5 150-200
空气流量 （m3 / m3 · min） 搅拌转速 （ r/min ）
生物制药的生产工艺
主讲人：杨紫
团队人员：张鑫、汪洋
包头轻工职业技术学院
知识目标： 掌握ß-内酰胺类抗生素的理化性质 掌握发酵生产青霉素的条件控制，及 青霉素提取与精制的控制点。 能力目标： 通过实训，熟悉工业生产青霉素的工
艺流程并熟悉基本操作
重点:掌握发酵生产青霉素的工艺流程
难点:青霉素提取与精制的控制点
（2）孢子制备
将沙土孢子先在用甘油、葡萄糖、蛋 白胨组成的培养基进行斜面培养，经 传代活化。最适生长温度25~26º C， 培养6~8天，得单菌落，再传斜面，培 养7天，制得斜面孢子。再移植到优质 小米或大米固体培养基上，25º C，相 对湿度45%-50%，生长7天，制得小 米孢子。孢子成熟后进行真空干燥， 低温保存备用。
青霉素生产菌的生物特性： 产黄青霉：Penicilliumchrosogenum 孢子:绿色和黄色 菌落：平坦或皱褶，圆形 青霉穗:分生孢子链状 深层培养菌丝：球状和丝状两种。
青霉素发酵工艺
1.发酵工艺流程
（1）菌种：
（a）最早发现的产生青霉素的 原始菌种是点青霉菌，生产能力 很低，不能满足工业生产要求， 所以被淘汰。现在主要采用的的 产黄青霉菌。 （b）为了提高产黄青霉的青霉素产量 使用的诱变剂如：二环氧丁烷、 甲磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝酸、 X射线等。
后期:尽量少加消沫剂
青霉素的发酵过程控制十分精密，一般2小 时取样一次，测定发酵液的ＰＨ、菌浓、 残糖、青霉素效价等指标，同样取样做无 菌检查，发现染菌立即结束发酵，视情况 过滤提取，因为染菌后ＰＨ波动大，青霉 素在几个小时内就会被全部破坏。
提炼工艺过程
１．青霉素不稳定，遇酸、碱、热 分解失活 ２．水溶液中不稳定，非极性溶剂 中稳定 ３．易溶于有机溶剂，水中溶解度 很小 ４．青霉素盐很稳定；降解产物具 有致敏性 ５．防止降解，条件温和、快速。
青霉素
青霉素 又被称为青霉素G、青 霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、 苄青霉素钾等。青霉素是抗菌素 的一种，能破坏细菌的细胞壁 （革兰氏阳性菌）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。青霉素是β-内酰胺类 抗生素的典型代表。
青霉素结构
ß-内酰胺类抗生素是分子中含有ß-内 酰胺环的一类天然和半合成抗生素的 总称。
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温度控制
适宜菌丝生长温度一般为25º C，分泌青霉素20℃ 20℃青霉素破坏少，周期很长。
变温控制，不同阶段不同温度。
生长阶段:较高温度，缩短生长时间；生产阶段适
当降低温度，以利于青霉素合成。
前期控制25℃左右，后期降温控制22℃
pH控制
合成适宜pH6.4－6.6左右，避免超过7.0 直接加酸或碱：自动控制 流加葡萄糖：恒速；变速，依赖pH变化快慢。 pH下降：补加CaCO3、通氨、尿素或提高通 气量 pH上升：补加糖、生理酸性物质（硫酸铵、油脂） 恒速补糖，用酸或碱控制 方式 根据pH补糖