青霉素课程设计

附图 (8)

【长金设计任务书】

一、设计题目：青霉素生产设计

二、设汁任务

(1)保证青霉素能够高质量高效率的生产

(2)合理设计生产使青霉素取得高经济效益

三、设备型号

设备型式为筛板塔或浮阀塔．

四、设计内容

(1)设计方案的确定及流程说明。

(1)对发酵过程的控制

(2)杂菌的控制与灭菌

(3)空气与蒸汽的控制

(4)成品的鉴定

(3)设计结果概要或设计一览表。

(4)生产工艺流程图

(5)对本设计的评述或有关问题的分析讨论。

五、设计基础数据

(1)进料泵频率、发酵罐温度、罐重、PH值、搅拌器转速、发酵罐压力。

(2)溶解氧含量、泡沫高度、硫铵含量、糖浓度、前体浓度。

(3) BA用量、破乳剂用量、重相液位。

(4) 碳酸氢钠的用量、活性碳的用量、结晶温度、丁醇用量、青霉素钠盐晶体效价。

长金设计方案简述：

一、青霉素【简介】

青霉素是指分子中含有青霉烷，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。青霉素又被称为青霉素G、peillin 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。『结构见图』

【青霉素发展史】

1928年，英国细菌学家弗莱明从在被污染的葡萄球菌培养基中发现了“青霉素”。1939年，英国牛津大学病理学家弗洛里和德国生物化学家钱恩得到了英国和美国的关组织和基金会的支持，经过努力提

纯出青霉素的结晶。

1940年，青霉素时入临床试验阶段，经过对五位受试者的临床观察证明青霉素具的较好的效果。1943年青霉素药物完成了商业化生产并且正式进入临床治疗。进入八十年代，特别是八十年代的后5年，即1985-1990年，世界青霉素产量增长迅猛，市场需求扩大，可以说这一时期是青霉素发展的黄金时期；九十年代初期，世界青霉素虽然遭受了一次重创，但是经过几年的努力，其产量已恢复到了原来的水品，1995年市场已趋稳定。从1995年开始，青霉素市场对其原料药的需求，无论是青霉素G钾，还是青霉素V 钾，都已经达到饱和。青霉素类的抗生素临床实践中得到广泛的应用，挽救了成千上万人的生命。

【特点】

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。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G有钾盐、钠盐之分。

青霉素类抗生素的毒性很小，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.青霉素通过抑制细菌细胞壁四肽则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。

【应用】－见手册

二、青霉素【生产背景】

青霉素是抗生素的一种，是从青霉菌培养液中提制的药物。由于青霉素是一种酸性物质，性质不稳定，通常用碱中和，酸碱中和之后的产物即为盐，所以青霉素通常以青霉素工业盐的形式存在。

青霉素产品链很长，包括原料药、中间体和制剂。青霉素工业盐为最初级产品，可作为原料药直接加工成制剂，这大约消耗国内青霉素工业盐产量的２０％，另有一小部分加工成兽药或饲料添加剂，而７５％左右的青霉素工业盐是制备６－ＡＰＡ、７－ＡＤＣＡ的原料。

６－ＡＰＡ（六－氨基青霉烷酸）是青霉素工业盐、酰基酶在严格的工艺条件下，经过裂解后获得的重要的中间体，是合成氨苄西林、阿莫西林、派拉西林的重要原料。７－ＡＤＣＡ（７－氨基－３－去乙酰氧基头孢烷酸）是一种重要的头孢类抗菌素半合成的中间体，在医药工业上用于合成头孢氨苄、头孢拉啶、头孢克罗、头孢他美酯和头孢羟氨苄等药物，这些药物都是市场用量较大的抗生素。６－ＡＰＡ、７－ＡＤＣＡ都是通过化学合成的方法对青霉素的母核进行改造后的产物，因此以这两中间体为原料合成的下游产品（如阿莫西林、头孢拉啶等）被称为半合成青霉素。

青霉素自问世以来,一直以疗效显著而成为抗生素市场的基石。上世纪９０年代，青霉素市场进入相对饱和状态，经过１９９９年的价格战，青霉素工业盐出口价格从１９９５年的１８美元／１０亿单位狂跌至１９９９年的８美元／１０亿单位，生产厂家也仅剩华药、哈药、石药、鲁抗等“四大家族”。经过一番调整，２０００年第四季度以来，青霉素工业盐价格开始上扬，国内生产企业增加到十几家，产量也节节攀升：２００１年产量达到１．４万吨，比上年增加６５％；２００２年产量达２．２万吨，同比增加５７％。这段时间内青霉素工业盐价格一直稳中有升，出口价格保持在１０．５－１０．８美元／１０亿单位，国内供应价格保持在９５元／１０亿单位以上。

三、青霉素【生产现状】

【青霉素生产现状】：

发酵过程是制药企业和化工企业的重要生产环节,同时也是一个非常复杂的生物化学过程。随着企业生产规模的逐步扩大,对生产过程自动化各项指标的要求也愈来愈高,控制方案也向着更加复杂,更加高级的方向发展,这些都给它的自动化带来了一定的难度,传统的控制方法已经无法满足这种现代大生产的要求。近些年,随着计算机技术和智能控制技术的飞速展,其特点是向计算机网络控制扩展,将过程控制、监督控制和管理调度进一步结合起来,达到高度集成,实现测、控、管一体化。

目前在国内青霉素的生产中，大多数厂家的前期生产工艺发酵罐采用传统的恒定转速搅拌器来搅拌发酵液。这种搅拌器的转速是根据产生菌种特性与参照产生菌在不同生长代谢阶段的摄氧要求的最高转

速设定的，为恒定转速发酵工艺奠定了基础。

四、青霉素【生产原理】

【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。②提取精制：将青霉素发酵液冷却，过滤。滤液在pH2～2.5的条件下，于萃取机内用醋酸丁酯进行多级逆流萃取，得到丁酯萃取液，转入pH7.0～7.2的缓冲液中，然后再转入丁酯中，将此丁酯萃取液经活性炭脱色，加入成盐剂，经共沸蒸馏即可得青霉素G钾盐。青霉素G钠盐是将青霉素G钾

盐通过离子交换树脂（钠型）而制得。

【半合成青霉素】

以6APA为中间体与多种化学合成有机酸进行酰化反应，可制得各种类型的半合成青霉素。6APA 是利用微生物产生的青霉素酰化酶裂解青霉素G或V而得到。酶反应一般在40～50℃、pH8～10的条件下进行；近年来，酶固相化技术已应用于6APA生产，简化了裂解工艺过程。6APA也可从青霉素G用化学法来裂解制得，但成本较高。侧链的引入系将相应的有机酸先用氯化剂制成酰氯，然后根据酰氯的稳定性在水或有机溶剂中，以无机或有机碱为缩合剂，与6APA进行酰化反应。缩合反应也可以在裂解液中直接进行

而不需分离出6APA。

五、青霉素【生产工艺简述】

青霉素的生产分成发酵工艺和提炼工艺过程。

其中，青霉素发酵过程是属于二次微生物代谢的过程,所获得的是下一级代谢的产物,即菌种在一定条件下(培养基、温度、pH、通气搅拌等)进行培养发酵,经过下一级代谢得到生成物青霉素,此环节是在发酵罐中进行的,最终是微生物分泌大量的抗生素。为了保证发酵过程正常进行,需对一些物理、化学、生理参数进行检测和控制。检测的物理参数有罐温、罐压、冷却水流量及进出口温度;化学参数有尾气中O2含量、CO2含量、罐内溶解氧、pH值等;生理参数有菌丝浓度、基液质浓度、代谢产物浓度等,由于传感器及检测元件等原因,目前生理参数还不能直接在线测量,只能采用模型进行在线推算或离线化验分析。另外发酵过程中还存在一些通过可测参数在线计算来得到的重要参数,如氧摄取率、呼吸商、生物热等。罐温、发酵液pH、发酵液中的DO2及罐压等环境参数对菌丝的生长、衰老及青霉素的合成有很大的影响,因此,控

制系统主要就针对这些参数实行自动控制。

总工艺流程：文字和图『见手册』

设计方案

『见手册』

传统的青霉素发酵生产把发酵罐接种量控制在10～15％，种子罐种子液进入发酵罐后，经停滞期、菌丝生长期、菌丝生长到次级代谢的转化期，才进入代谢稳定期，因此停滞期和菌丝生长期长，严重影响了发酵罐的设备利用率和发酵水平的提高。产黄青霉P一8菌种由于是一种具有高摄氧能力的基因工程菌，传统的接种工艺没能充分发挥出该菌种的优良特性，我们通过改进青霉素发酵罐的接种工艺，优化发酵前期工艺，既实现了大幅缩短停滞期和菌丝生长期的目的，又保证了次级代谢阶段的菌丝量和维持时间，从而显著提高了青霉素

的生产水平和经济效益。

一、【菌种】产黄青霉P一8，由山东鲁抗医药公司保存。

二、【培养基】

种子培养基：玉米浆，蔗糖，硫酸铵，碳酸钙，豆油，消沫

剂；pH6．2～6．5。

发酵培养基：玉米浆，磷酸二氢钾，无水硫酸钠。碳酸钙，硫酸锰，硫酸亚铁，消沫剂；pH4．7～4．9。

三、【生产】

1、种罐

2、发酵罐

发酵培养基在5O吨发酵罐内经高温消毒后降温至25℃，分别进行种罐种子液接种，发酵罐前期发酵液接种，混合接种和发

酵前期工艺优化实验，实验过程中主要控制参数：温度25℃，罐压0．090～0．100MPa，搅拌转速130r-min-。，空气流量和补料根据发酵过程中的参数变化进行控制。

3、参数测定和计算方法

【菌浓测定】取发酵液lOml于离心管中，离心(3000 rmin_。)5min，测得沉淀物在培养液中的体积比即为菌浓。

【发酵效价测定】

发酵液经滤纸和微孔滤膜过滤后进行HPLC测定，高效液

相色谱仪为Agilent 1100型；

色谱条件：以HAc-NaAc缓冲液一乙腈(体积比80：20)作

流动相。检测波长为254 nm，流速1．2ml-min-。

进样量20 l，柱温25℃，柱型Diamonsil C18(4．6mm

×250mm)，采用外标法测定样品中的青霉素效价。

【发酵指数计算】发酵指数=发酵效价×发酵液体积／发

酵罐体积×发酵周期

【发酵提炼的生产指数计算】发酵提炼的生产指数：发

酵指数×提炼收率

四、【结果与讨论】

第一次pH 自控时间影响最为明显，然后依次是起始补糖率、前期空气流量和苯乙酸补加时间。最佳工艺条件为A2Bl

ClD3，即起始补糖率为0．5％，苯乙酸补加时间为6h，第一次pH 自控时间为6h，前期空气流量为0．7vvm。按正交实验得到的最佳工艺条件实验5批，与原工艺条件对照，5批的平均生产指数升高了3．6％。表明实验所确定的工艺条件为较优的工艺条件。【结论】混合接入两种种源，其中种罐种子液的接种量为20％，60 h左右的前期发酵液的接种量为10％，总接种量为30％；优化发酵前期工艺，调整起始补糖率为0．5％，苯乙酸起始补加时间为6h，第一次pH 自控时间为6 h，前期空气流量为0．7 vvm。改进后的接种工艺大幅提高了生产指标，其中发酵指数提高了10．8％，提炼收率提高了0．4％，发酵提炼的生产指数提高了II．2％。显著提高了青霉素的生产效益。

五、【青霉素生产菌种的选育】

目的:为了获得比现有青霉素生产菌株985＃更高产的稳定菌株.方法是自然选育与紫外线诱变育种结合使用,经过初筛、复筛等一系列工作,结果筛选得到高产菌株989＃.经考察,989＃菌株是一个比985＃菌株更高产的稳定菌株,可用于青霉素发酵生

产以提高发酵单位.

六、【pH控制】

发酵液中的pH值对微生物的生长及生成物合成影响很大,必须进行有效控制。在发酵过程中,由于生化反应过程的特性,会使pH值逐渐降低,另外(NH4)2SO4也会作为生物质的合成氮源加入

发酵液中。为了维持适宜的值,需加入碱性物质加以调整,而一般是用NH3?H2O来调节发酵液中的pH值,原因是NH?H2O也可作为生物质的氮源物质。同时,由于青霉素菌适宜于稍偏酸性的环境生长,如发酵液中出现偏碱性或中性,不宜于菌体生长和产物合成,菌体衰老也会加快,因此这种pH控制系统中应避免出现超调现象。若产生了超调,即pH值大于设定值时,一般就得靠发酵过程的生化反应机理来自然降低pH值,整个调节速度就比较缓。通常情况下避免超调的办法是采用高比例度的PID调节规律,但这样一来,遇干扰时(若补料时补入(NH4)2SO4,pH值下降),调节过程虽不出现超调现象,但过渡过程时间较长。在研究和设计该控制回路时,最好既保证系统不出现超调,又要有较快的过渡过程。

七、【发酵罐搅拌器的转速与青霉素产生菌生长代谢的关系】

根据青霉素的不同产生菌与不同生长代谢阶段对摄氧量的不同要求及搅拌器转速对溶氧浓度占据的主导地位，对青霉素发酵罐的传统搅拌器进行调速技术改造非常必要。通过改造工程，使青霉素发酵工艺中搅拌器转速、通气量、溶氧浓度和罐压等工艺参数有机结合，促使产生菌的生长代谢条件达到最佳状态。

【搅拌器】

青霉素生产发酵工艺是产生菌在适合的培养性、PH值、温度、通气和搅拌等条件下进行生长与合成青霉素的代谢活动。发酵工艺的持续时间与发酵液内氧的传递能力、营养物质的消耗程

度、有毒性和有抑制性化合物的形成及菌种的物质特性有关。其中通气和搅拌功能是对产生菌提供生长代谢活动的氧源，而搅拌器的功能则是在发酵液通气的条件下，将空气打碎成小气泡，使其均匀分布在发酵液的各个角落，增加气液接触的有效面积，使发酵液随搅拌叶转动形成涡流并提高其湍动程度，减少菌丝因缺氧而产生结团现象，使氧的传递面积增大，延长氧在发酵液中的停留时间，达到增加青霉素产量的目的。

【搅拌器转速对青霉素发酵工艺的影响】发酵罐的罐压维持微正状态虽然可以避免负压时造成的染菌和延长氧在发酵液中的停留时间，但是还应当考虑到，如将罐压从微正状态提高时，既不利于产生菌代谢时废气的排除与氧在发酵液内的传递，又增加了设备的负载，同时提高了有害气体的溶解度。在这种情况下，如果单一考虑增大空气流量来提高供氧浓度，将会加快发酵液水分蒸发，随之也会带走更多的挥发性有机酸等其他的中间产物，对产生菌的代谢十分有利。同时，发酵液的黏度也会上升，还会影响液体的湍动程度和氧从气相传递到发酵液中的液膜阻力，使氧的传递阻力增大。此外，发酵液粘度较大时，泡沫将剧增而稳定，且不易破裂，使气液接触的总面积降低。因此，为了消除过多的泡沫就要耗用大量的消沫剂。但是，消沫剂用量过多时，不但不能消除泡沫，反而引起泡沫调节失控，PH值波动，最终导致异常发酵，造成不可挽回的青霉素生产工艺损失。由于空气在发酵液中滞留的时间有限，对溶氧浓度

的影响也将远小于搅拌器转速的影响。由此可见，在青霉素发酵工艺中，并不提倡一味地增大空气流量，而应当调整搅拌器的转速，以便满足不同产生菌及其在不同生长代谢阶段对溶氧的需求。但是，如果搅拌器的转速过高，不仅溶氧浓度趋向饱和，并且浪费能源，还容易损伤菌体形态和产生过多的泡沫。

设计心得

可以说是很高兴完成这份作业, 因为这对我来说不仅是收获,而是有更多的感触,刚开始做这个作业的时候,我几乎是无从下手的.让人深感烦躁.幸好在老师的指导和自己不断的摸索下找到了一定的方法.这是值得庆幸的.在做这个设计的时候遇

到了很多问题,如。。。

第一次搞这样的课程设计,肯定有好多的不足之处,希望

老师多多指点。

附图

附表（操作规程）及工程图(工艺流程简图、主体设备工艺条

件图)：P8-【附图】

9、操作规程『见手册』

10、参考文献P9-【参考文献】

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°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,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26°C,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°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,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24°C，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 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 °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。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。在缓冲能力较弱的培养基中, pH 值的变化是葡萄糖流加速度高低的反映。过高的流加速率造成酸性中间产物的积累使 pH 值降低；过低的加糖速率不足以中和蛋白质代谢产生的氨或其他生理碱

性物质代谢产生的碱性化合物而引起 pH 值上升。

（4）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。溶氧浓度是氧传递和氧消耗的一个动态平衡点, 而氧消耗与碳能源消耗成正比, 故溶氧浓度也可作为葡萄糖流加控制的一个参考指标。

（5）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。青霉素发酵的临界菌体浓度随菌株的呼吸强度 (取决于维持因数的大小, 维持因数越大,呼吸强度越高) 、发酵通气与搅拌能力及发酵的流变学性质而异。呼吸强度低的菌株降低发酵中氧的消耗速率，而通气与搅拌能力强的发酵罐及黏低的发酵液使发酵中的传氧速率上升, 从而提高临界菌体浓度。

（6）菌丝生长速度用恒化器进行的发酵试验证明，在葡萄糖限制生长的条件下，青霉素比生产速率与产生菌菌丝的比生长速率之间呈一定关系。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, 当比生长速率高于 O. 015h-1时, 比生产速率与比生长速率无关 D 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 。这一比生长速率称为临界比生长速率。对于分批补料发酵的生产阶段来说, 维持0.015h斗的临界比生长速率意味着每 46h 就要使菌丝浓度或发酵液体积加倍, 这在实际工业生产中是很难实现的。事实上 , 青霉素工业发酵生产阶段控制的比生长速率要比这一理论临界值低得多, 却仍然能达到很高的比生产速率。这是由于工业上采用的补料分批发酵过程不断有部分菌丝自溶, 抵消了

一部分生长, 故虽然表观比生长速率低, 但真比生长速率却要

高一些。

（7）菌丝形态在长期的菌株改良中 , 青霉素产生菌在沉没培

养中分化为主要呈丝状生长和结球生长两种形态。前者由于所有菌丝体都能充分和发酵液中的基质及氧接触, 故一般比生产速

率较高；后者则由于发酵液黏度显著降低, 使气-液两相间氧的传递速率大大提高, 从而允许更多的菌丝生长 (即临界菌体浓

度较高), 发酵罐体积产率甚至高于前者。

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。这种形态的控制与糖和氮源的流加状况及速率、搅拌的剪切强度及比生长速率密切相关。

3、工艺控制要点

（1）种子质量的控制丝状菌的生产种子是由保藏在低温的冷冻安瓿管经甘油、葡萄糖、蛋白胨斜面移植到小米固体上，25 °C 培养 7 天, 真空干燥并以这种形式保存备用。生产时它按一定

的接种量移种到含有葡萄糖、玉米浆、尿素为主的种子罐

内,26 °C 培养 56h 左右, 菌丝浓度达6%-8%, 菌丝形态正常, 按 10%-15%的接种量移人含有花生饼粉、葡萄糖为主的二级种子

罐内,27°C 培养 24h, 菌丝体积 10%-12%, 形态正常, 效价在700D/ml左右便可作为发酵种子。

球状菌的生产种子是由冷冻管子孢子经混有O. 5% -1. 0 %玉米浆的三角瓶培养原始亲米孢子, 然后再移人罗氏瓶培养生产

大米抱子 (又称生产米), 亲米和生产米均为25 °C静置培养, 需经常观察生长发育情况在培养到 3-4 天, 大米表面长出明显

小集落时要振摇均匀, 使菌丝在大米表面能均匀生长, 待10 天左右形成绿色孢子即可收获。亲米成熟接人生产米后也要经过激烈振荡才可放置恒温培养, 生产米的孢子量要求每粒米300万

只以上。亲米、生产米子孢子都需保存在5 °C冰箱内。

工艺要求将新鲜的生产米 (指收获后的孢瓶在10天以内使用)

接人含有花生饼粉、玉米胚芽粉、葡萄糖、饴糖为主的种子罐内,28 °C 培养 50-60h当pH 值由6. 0-6. 5 下降至 5.5-5. 0, 菌丝呈菊花团状,平均直径在 100- 130μm, 每毫升的球数为 6

万 -8万只, 沉降率在 85% 以上, 即可根据发酵罐球数控制在8000-11000只/ml 范围的要求, 计算移种体积, 然后接入发酵罐, 多余的种子液弃去。球状菌以新鲜孢子为佳, 其生产水平优于真空干燥的孢子，能使青霉素发酵单位的罐批差异减少。（2）培养基成分的控制

a. 碳源产黄青霉菌可利用的碳源有乳糖、蕉糖、葡萄糖等。目前生产上普遍采用的是淀粉水解糖、糖化液 (DE 值 50% 以上) 进行流加。

b. 氮源氮源常选用玉米浆、精制棉籽饼粉、麸皮，并补加无机氮源（硫酸氨、氨水或尿素）。

c. 前体生物合成含有苄基基团的青霉素 G, 需在发酵液中加

人前体。前体可用苯乙酸、苯乙酰胺, 一次加入量不大于0.1%, 并采用多次加入, 以防止前体对青霉素的毒害。

d. 无机盐加人的无机盐包括硫、磷、钙、镁、钾等, 且用量要

适度。另外, 由于铁离子对青霉菌有毒害作用, 必须严格控制铁离子的浓度, 一般控制在30 μg/ml 。

（3）发酵培养的控制

a. 加糖控制加糖量的控制是根据残糖量及发酵过程中的 pH

值确定 , 最好是根据排气中CO2 量及 O2 量来控制, 一般在残糖降至 0.6% 左右, pH 值上升时开始加糖。

b. 补氮及加前体补氮是指加硫酸铵、氨水或尿素, 使发酵液氨氮控制在 O. 01%-0.05%,补前体以使发酵液中残存苯乙酰胺浓

度为 0.05%-0.08% 。-

c. pH 值控制对pH 值的要求视不同菌种而异, 一般为 pH

6.4-6.8, 可以补加葡萄糖来控制。目前一般采用加酸或加碱控制pH值。 d. 温度控制前期 2 5- 2 6 °C, 后期23 °C, 以减少后期发酵液中青霉素的降解破坏。e. 溶解氧的控制一般要求发酵中溶解氧量不低于饱和溶解氧的30% 。通风比一般为1 : 0. 8L/(L ? min), 搅拌转速在发酵各阶段应根据需要而调整。

f. 泡沫的控制在发酵过程中产生大量泡沫, 可以用天然油脂, 如豆油、玉米油等或用化学合成消泡剂 " 泡敌 " 来消泡, 应当控制其用量并要少量多次加入, 尤其在发酵前期不宜多用, 否

则会影响菌体的呼吸代谢

g. 发酵液质量控制生产上按规定时间从发酵罐中取样 , 用显

微镜观察菌丝形态变化来控制发酵。生产上惯称" 镜检 ",根据" 镜检 "中菌丝形变化和代谢变化的其他指标调节发酵温度, 通

过追加糖或补加前体等各种措施来延长发酵时间, 以获得最多

青霉素。当菌丝中空泡扩大、增多及延伸, 并出现个别自溶细胞, 这表示菌丝趋向衰老, 青霉素分泌逐渐停止, 菌丝形态上即将

进入自溶期, 在此时期由于茵丝自溶, 游离氨释放, pH 值上升, 导致青霉素产量下降, 使色素、溶解和胶状杂质增多, 并使发酵液变蒙古稠, 增加下一步提纯时过滤的困难。因此, 生产上根据" 镜检 "判断, 在自溶期即将来临之际, 迅速停止发酵, 立刻

放罐, 将发酵液迅速送往提炼工段。

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°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,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26°C,

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°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,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24°C，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 °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。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。在缓冲能力较弱的培养基中, pH 值的变化是葡萄糖流加速度高低的反映。过高的流加速率造成酸性中间产物的积累使pH 值降低；过低的加糖速率不足以中和蛋白质代谢产生的氨或其他生理碱性物质代谢产生的碱性化合物而引起pH 值上

升。

（4）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。溶氧浓度是氧传递和氧消耗的一个动态平衡点, 而氧消耗与碳能源消耗成正比, 故溶氧浓度也可作为葡萄糖流加控制的一个参考指标。（5）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。青霉素发酵的临界菌体浓度随菌株的呼吸强度(取决于维持因数的大小, 维持因数越大,呼吸强度越高) 、发酵通气与搅拌能力及发酵的流变学性质而异。呼吸强度低的菌株降低发酵中氧的消耗速率，而通气与搅拌能力强的发酵罐及黏低的发酵液使发酵中的传氧速率上升, 从而提高临界菌体浓

度。

（6）菌丝生长速度用恒化器进行的发酵试验证明，在葡萄糖限制生长的条件下，青霉素比生产速率与产生菌菌丝的比生长速率之间呈一定关系。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, 当比生长速率高于O. 015h-1时, 比生产速率与比生长速率无关D 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 。这一比生长速率称为临界比生长速率。对于分批补料发酵的生产阶段来说, 维持0.015h斗的临界比生长速率意味着每46h 就要使菌丝浓度或发酵液体积加倍, 这在实际工业生产中是很难实现的。事实上, 青霉素工业发酵生产阶段控制的比生长速率要比这一理论临界值低得多, 却仍然能达到很高的比生产速率。这是由于工业上采用的补料分批发酵过程不断有部分菌丝自溶, 抵消了一部分生长, 故虽然表观比生长速率低, 但真比生长速率却要高一些。

（7）菌丝形态在长期的菌株改良中, 青霉素产生菌在沉没培养中分化为主要呈丝状生长和结球生长两种形态。前者由于所有菌丝体都能充分和发酵液中的基质及氧接触, 故一般比生产速率较高；后者则由于发酵液黏度显著降低, 使气-液两相间氧的传递速率大大提高, 从而允许更多的菌丝生长(即临界菌体浓度较

高), 发酵罐体积产率甚至高于前者。

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。这种形态的控制与糖和氮源的流加状况及速率、搅拌的剪切强度及比生长速率密切相关。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°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,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26°C,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°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,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24°C，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 °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。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。在缓冲能力较弱的培养基中, pH 值的变化是葡萄糖流加速度高低的反映。过高的流加速率造成酸性中间产物的积累使pH 值降低；过低的加糖速率不足以中和蛋白质代谢产生的氨或其他生理碱性物质代谢产生的碱性化合物而引起pH 值上升。

（4）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。溶氧浓度是氧传递和氧消耗的一个动态平衡点, 而氧消耗与碳能源消耗成正比, 故溶氧浓度也可作为葡萄糖流加控制的一个参考指标。

（5）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。青霉素发酵的临界菌体浓度

随菌株的呼吸强度(取决于维持因数的大小, 维持因数越大,呼吸强度越高) 、发酵通气与搅拌能力及发酵的流变学性质而异。呼吸强度低的菌株降低发酵中氧的消耗速率，而通气与搅拌能力强的发酵罐及黏低的发酵液使发酵中的传氧速率上升, 从而提高临界菌体浓度。

（6）菌丝生长速度用恒化器进行的发酵试验证明，在葡萄糖限制生长的条件下，青霉素比生产速率与产生菌菌丝的比生长速率之间呈一定关系。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, 当比生长速率高于O. 015h-1时, 比生产速率与比生长速率无关D 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 。这一比生长速率称为临界比生长速率。对于分批补料发酵的生产阶段来说, 维持0.015h斗的临界比生长速率意味着每46h 就要使菌丝浓度或发酵液体积加倍, 这在实际工业生产中是很难实现的。事实上, 青霉素工业发酵生产阶段控制的比生长速率要比这一理论临界值低得多, 却仍然能达到很高的比生产速率。这是由于工业上采用的补料分批发酵过程不断有部分菌丝自溶, 抵消了一部分生长, 故虽然表观比生长速率低, 但真比生长速率却要高一些。

（7）菌丝形态在长期的菌株改良中, 青霉素产生菌在沉没培养中分化为主要呈丝状生长和结球生长两种形态。前者由于所有菌丝体都能充分和发酵液中的基质及氧接触, 故一般比生产速率较高；后者则由于发酵液黏度显著降低, 使气-液两相间氧的传递速率大大提高, 从而允许更多的菌丝生长(即临界菌体浓度

较高), 发酵罐体积产率甚至高于前者。

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。这种形态的控制与糖和氮源的流加状况及速率、搅拌的剪切强度及比生长速率密切相关。

3、工艺控制要点

（1）种子质量的控制丝状菌的生产种子是由保藏在低温的冷冻安瓿管经甘油、葡萄糖、蛋白胨斜面移植到小米固体上，25 °C 培养7 天, 真空干燥并以这种形式保存备用。生产时它按一定的接种量移种到含有葡萄糖、玉米浆、尿素为主的种子罐内,26 °C 培养56h 左右, 菌丝浓度达6%-8%, 菌丝形态正常, 按10%-15%的接种量移人含有花生饼粉、葡萄糖为主的二级种子罐内,27°C 培养24h, 菌丝体积10%-12%, 形态正常, 效价在700D/ml左右便可作为发酵种子。球状菌的生产种子是由冷冻管子孢子经混有O. 5% -1. 0 %玉米浆的三角瓶培养原始亲米孢子, 然后再移人罗氏瓶培养生产大米抱子(又称生产米), 亲米和

生产米均为25 °C静置培养, 需经常观察生长发育情况在培养到3-4 天, 大米

表面长出明显小集落时要振摇均匀, 使菌丝在大米表面能均匀生长, 待10 天左右形成绿色孢子即可收获。亲米成熟接人生产米后也要经过激烈振荡才可放置恒温培养, 生产米的孢子量要求每粒米300万只以上。亲米、生产米子孢子都需保存在 5 °C冰箱内。

工艺要求将新鲜的生产米(指收获后的孢瓶在10天以内使用) 接人含有花生饼粉、玉米胚芽粉、葡萄糖、饴糖为主的种子罐内,28 °C 培养50-60h当pH 值由6. 0-6. 5 下降至 5.5-5. 0, 菌丝呈菊花团状,平均直径在100- 130μm, 每毫

青霉素的生产工艺

青霉素生产工艺 摘要：青霉素是一种重要的抗生素，在目前的制药工业中占有举足轻重的地位，生产规模非常大。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，增强了人类治疗传染性疾病的能力。研究和优化其生产工艺对人类健康有重要意义。 关键词;青霉素；生产工艺 抗生素在目前的制药工业中仍占有举足轻重的地位，尤其是下游半合成抗生素的发展，进一步刺激了上游的工业发酵。一些抗生素的工业生产规模非常大，如β-内酰胺类的青霉素、头孢菌素C，大环内酯类的红霉素、利福霉素，氨基环醇类的链霉素、庆大霉素。其它的一些抗生素，如林可霉素、四环素、金霉素、万古霉素等，单个发酵罐容积越来越大，100 m3的发酵罐被普遍采用，200 m3甚至更大容积的发酵罐经常可见报道。 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。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。有机氮源多用玉米浆、黄豆饼粉、麸质粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉等，硫酸铵、尿素、氨水、硝酸钠、硝酸铵则是常用的无机氮源。另外，培养基中还得添加无机盐、微量元素以及消沫剂，部分抗生素还得加入特殊前体，如青霉素的前体是苯乙酸，大环内酯类抗生素的前体是丙酸盐。发酵过程普遍补加一种碳源、氮源物质，如葡萄糖和硫酸铵。pH值通过流加氨水进行调节，很多抗生素在发酵中后期流加前体，对提高产量非常有益。抗生素发酵绝大多数为好氧培养，必须连续通入大量无菌空气，全过程大功率搅拌。发酵液的预处理，一般加絮凝剂沉淀蛋白，过滤去除菌丝体，发酵滤液的提取常用溶媒萃取法、离子交换树脂法、沉淀法、吸附法等提纯浓缩，然后结晶干燥得纯品。现在来介绍一下青霉素的生产工艺。 一、青霉素概述 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。最初青霉素的生产菌是音符型青霉菌，生产能力只有几十个单位，不能满足工业需要。随后找到了适合于深层培养的橄榄型青霉菌，即产黄青霉（P. chrosogenum），生产能力为100U/ml。经过X、紫外线诱变，生产能力达到1000－1500U/ml。随后经过诱变，得到不产生色素的变种，目前生产能力可达66000－70000U/ml。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。 青霉素应用 临床应用：40多年，主要控制敏感金黄色葡糖球菌、链球菌、肺炎双球菌、淋球菌、脑膜炎双球菌、螺旋体等引起感染，对大多数革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌）和某些革兰氏阴性细菌及螺旋体有抗菌作用。 二、发酵条件下的生长过程

青霉素的发展历史

青霉素的发展历史 青霉素(Penicillin，或音译盘尼西林)又被称为青霉素G、peillin 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， 是由青霉菌中提炼出的抗生素。青霉素属于β-内酰胺类抗生素(β-lactams),β-内酰胺类抗生素包括青霉素、头孢菌素、碳青霉烯类、单环类、头霉素类等。青霉素是很常用的抗菌药品。但每次使用前必须做皮试，以防过敏。 一．青霉素的发现 20世纪40年代以前，人类一直未能掌握一种能高效治疗细菌性感染且副作用小的药物。当时若某人患了肺结核，那么就意味着此人不久就会离开人世。为了改变这种局面， 科研人员进行了长期探索，然而在这方面所取得的突破性进展却源自一个意外发现。亚历 山大·弗莱明由于一次幸运的过失而发现了青霉素。1928年2月13日英国伦敦大学圣玛莉医学院细菌学教授弗莱明在他一间简陋的实验室里研究导致人体发热的葡萄球菌。由于盖 子没有盖好，他发觉培养细菌用的琼脂上附了一层青霉菌。这是从楼上的一位研究青霉菌 的学者的窗口飘落进来的。使弗莱明感到惊讶的是，在青霉菌的近旁，葡萄球菌忽然不见了。这个偶然的发现深深吸引了他，他设法培养这种霉菌进行多次试验，证明青霉素可以 在几小时内将葡萄球菌全部杀死。弗莱明据此发明了葡萄球菌的克星—青霉素。1938年由麻省理工学院的钱恩（Earnest Chain, 1906-1979）、弗洛里（Howard Florey, 1898-1968）及希特利（Norman Heatley, 1911-2004）领导的团队提炼出来。 二．青霉素的药效 1．青霉素的药理 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。 2.青霉素的分类 青霉素G类：如青霉素G钾、青霉素G钠、长效西林等。 青霉素V类：(别名：苯氧甲基青霉素、6-苯氧乙酰胺基青霉烷酸) 如青霉素V钾等（包括有多种剂型）。 耐酶青霉素：如苯唑青霉素(新青Ⅱ号)、氯唑青霉素等。 广谱青霉素：如氨苄青霉素、羟氨苄青霉素等。

青霉素提取

青梅素的提炼工艺过程 青霉素提纯工艺流程简图： 青霉素不稳定，发酵液预处理、提取和精制过程要条件温和、快速，防止降解。 1.预处理 发酵液结束后，目标产物存在于发酵液中，而且浓度较低，如抗生素只有10－30Kg/m3，含有大量杂质，它们影响后续工艺的有效提取，因此必须对其进行的预处理，目的在于浓缩目的产物，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。是进行分离纯化的一个工序。 2.过滤 发酵液在萃取之前需预处理，发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白，然后经真空转鼓过滤或板框过滤，除掉菌丝体及部分蛋白。青霉素易降解，发酵液及滤液应冷至10 ℃以下，过滤收率一般90%左右。 （1）菌丝体粗长10μm，采用鼓式真空过滤机过滤，滤渣形成紧密饼状，容易从滤布上刮下。滤液pH6.27-7.2，蛋白质含量0.05-0.2%。需要进一步除去蛋白质。 （2）改善过滤和除去蛋白质的措施：硫酸调节pH4.5-5.0，加入0.07%溴代十五烷吡啶PPB，0.7%硅藻土为助滤剂。再通过板框式过滤机。滤液澄清透明，进行萃取。 3.萃取 青霉素的提取采用溶媒萃取法。青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而青霉素盐易溶于水。利用这一性质，在酸性条件下青霉素转入有机溶媒中，调节pH，再转入中性水相，反复几次萃取，即可提纯浓缩。选择对

青霉素分配系数高的有机溶剂。工业上通常用醋酸丁酯和戊酯。萃取2－3次。从发酵液萃取到乙酸丁酯时，pH选择1.8-2.0，从乙酸丁酯反萃到水相时，pH选择 6.8-7.4。发酵滤液与乙酸丁酯的体积比为1.5-2.1，即一次浓缩倍数为1.5-2.1。为了避免pH波动，采用硫酸盐、碳酸盐缓冲液进行反萃。发酵液与溶剂比例为3－4。几次萃取后，浓缩10倍，浓度几乎达到结晶要求。萃取总收率在85％左右。 所得滤液多采用二次萃取，用10%硫酸调pH2.0~3.0，加入醋酸丁酯，用量为滤液体积的三分之一，反萃取时常用碳酸氢钠溶液调pH7.0~8.0。在一次丁酯萃取时，由于滤液含有大量蛋白，通常加入破乳剂防止乳化。第一次萃取，存在蛋白质，加0.05-0.1%乳化剂PPB。 萃取条件：为减少青霉素降解，整个萃取过程应在低温下进行（10 ℃以下）。萃取罐冷冻盐水冷却。 4.脱色 萃取液中添加活性炭，除去色素、热源，过滤，除去活性炭。 5.结晶 萃取液一般通过结晶提纯。青霉素钾盐在醋酸丁酯中溶解度很小，在二次丁酯萃取液中加入醋酸钾-乙醇溶液，青霉素钾盐就结晶析出。然后采用重结晶方法，进一步提高纯度，将钾盐溶于KOH溶液，调pH 至中性，加无水丁醇，在真空条件下，共沸蒸馏结晶得纯品。 直接结晶：在2次乙酸丁酯萃取液中加醋酸钠－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。 共沸蒸馏结晶：萃取液，再用0.5 M NaOH萃取，pH6.4-4.8下得到钠盐水浓缩液。加2.5倍体积丁醇，16－26℃，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、干燥后，得到青霉素产品。

药物筛选细胞模型的种类

药物筛选细胞模型的种类 目前用于药物筛选的细胞模型可分为三大类：基于靶点的细胞模型、基于表型的细胞模型和抗病毒药物筛选的细胞模型等。 1. 基于靶点的细胞模型建立基于靶点的细胞模型，要明确药物可能作用的靶点，进而建立靶点过表达的细胞，筛选对靶点有明确作用的药物。基于靶点的细胞模型是目前用于药物筛选的细胞模型的主要类型，可以分为四类。 (1)以受体为靶点的细胞模型：如以维甲酸受体为靶点的药物筛选细胞模型。 (2)以通道为靶点的细胞模型：如囊性纤维化相关的氯离子通道CFTR激活剂／抑制剂筛选细胞模型。 (3)以信号通路为靶点的细胞模型：如NF2κB信号通路的抗阿尔茨海默病药物筛选细胞模型。 (4)以报告基因和其他类型联用为靶点的细胞模型：事实上前三种药物筛选细胞模型通常是和报告基因联用来建立的，这样能够比较快速直观地观察到药物作用后细胞的变化。目前常用的报告基因有绿色荧光蛋白(GFP)和分泌型碱性磷酸酶(SEAP)等。 由人胎盘基因编码的分泌型碱性磷酸酶，能分泌至细胞外，无须裂解细胞就能进行检测，有较强的耐热性，通过热处理就可以排除细胞内源性碱性磷酸酶的干扰。在用碱性磷酸酶做报告基因时，通常是将其与要检测的靶点通过基因重组构建共表达的载体，然后稳定转染到细胞内，在筛选药物时，通过检测SEAP，就可以达到检测药物靶点检测水平的目的。 绿色荧光蛋白的发现，特别是在其基础上通过改造形成的，如黄色荧光蛋白(YFP)、增强型绿色荧光蛋白(EGFP)及其他突变体的产生，极大促进了药物筛选细胞模型的发展。绿色荧光蛋白是一类对离子变化敏感的荧光蛋白分子。将绿色荧光蛋白与目的药靶稳定共转染于细胞模型中，药物作用于药靶后，会引起细胞内环境的变化，从而使荧光强度发生改变。通过荧光测定装置来捕捉用药前后的荧光强度变化，可以快速直观地观察到药物与药靶的作用情况。 2．基于表型的细胞模型基于表型的药物筛选模型通过筛选那些能造成细胞产生期望的生理变化的化合物，将有助于新蛋白、新靶点的发现。如目前在2 型糖尿病药物筛选中应用较多的有胰岛素抵抗细胞模型和葡萄糖消耗运转细胞模型、用于抗 I 型超敏反应药物筛选的肥大细胞模型等。

青霉素的发现及其应用

青霉素的发现及其应用 【摘要】青霉素（Benzylpenicillin / Penicillin）是抗生素的一种，它是从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷的、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，具有极大的药用价值。青霉素的发现曾一时轰动了世界，它是人类文明历史上第一种能够治疗人类疾病的抗生素。本文主要通过对青霉素的发现、分类、制备、药理药效、应用、研究前景等进行了较为详细的概述，这对于人们更充分地了解和认识青霉素的发现过程、充分掌握其药理药效、研究现状和研究前景，具有重要的现实意义和社会意义。 【关键词】青霉素，抗生素，弗莱明，杀菌 前言 青霉素是人类文明历史上第一种能够治疗人类疾病的抗生素，它的发现曾一时轰动了世界。青霉素帮助了无数二战的将军与士兵挽回自己的生命，它是被看作是与原子弹、雷达并列的二战三大发明之一。1944年，青霉素被中国科学家带回中国，译为“盘尼西林”，是有“一两黄金一支”之说的昂贵且珍贵的药品。神奇的青霉素是抗生素的一种，它是从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷的、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。青霉素的应用非常广泛，自从青霉素得到发现和大量生产，世界各地千百万的肺炎、脑膜炎、脓肿、败血症等等当时被认为患上不久就会离开人世的疾病的患者的生命得到了及时的抢救。

1. 青霉素的发现 发现青霉素前 20世纪30年代以前，青霉素尚未被发现，人类一直未能掌握一种可以高效治疗细菌性感染的药物。当时人一旦被检测患了肺结核，毫无疑问的是他不久之后就会离开人世。为了改变这种局面，科研人员进行了长期探索，但很长的一段时间里都未能取得突破性的进展。 弗莱明的意外发现[1][2] 亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）是长期从事抗菌物质研究的临床细菌学家，青霉素是在他转换研究课题时偶然发现的。在1928年夏天，弗莱明外出度假时，忘记了把实验室里在培养皿中正生长着细菌，当他3周后回实验室时，一个与空气意外接触过的金黄色葡萄球菌培养皿中长出了一团青霉菌。凭着敏锐的直觉，细心的弗莱明用放大镜发现这团青霉菌菌落周围的金色葡萄球菌菌落被溶解了。他紧紧地抓住这个细节，一步一步的研究，发现青霉菌能分泌一种物质杀死细菌，他将这种物质命名为“青霉素”，但可惜的是他未能将这种物质提纯用于临床。1929年，弗莱明发表了他对青霉素的研究成果，但这篇论文一直没有受到科学界的重视。 青霉素的再发现[1][2] 1938年，德国化学家恩斯特·伯利斯·柴恩（Sir Ernst Boris Chain）在旧书堆里突然注意到了弗莱明的那篇论文，激起了他对青霉素提纯的兴趣，于是开始做青霉素的提纯实验。由于弗莱明一直未能找到提取高纯度青霉素的方法，于是他将点青霉菌菌株一代代地培养下去，并于1939年将这些菌种提供给准备系统研究青霉素的英国病理学家霍华德·弗洛里（Howard Walter Florey）和生物化学家柴恩。经过一番不懈的努力，亚历山大·弗莱明与恩斯特·伯利斯·柴恩及霍华德·弗洛里三人因对青霉素的研究取得突破而共同获得1945年的诺贝尔生理学或医学奖。 此后，青霉素因其巨大的效用而影响着全世界。

天然药物活性筛选中心筛选模型

天然药物活性筛选中心筛选模型 抗肿瘤（抗炎）药物活性筛选 体外肿瘤细胞毒筛选模型 活细胞线粒体中琥珀酸脱氢酶能够代谢还原MTS，生成蓝紫色产物，颜色与活细胞数目以及细胞活力成正比。该方法是细胞活性检测的经典方法，广泛应用于检测细胞增殖和抑制、化合物或者精制组分的体外肿瘤细胞毒性、化合物对受试细胞的半数生长抑制浓度IC50值的确定、化合物对受试细胞的抑制效应与剂量相关性以及化合物对肿瘤细胞与非肿瘤细胞的选择性毒性测定等。 该模型可用于评价化合物对体外肿瘤细胞生长及增殖的抑制活性，也可用来指导精制组分中的抗肿瘤活性单体的追踪分离，检测结果准确，重复性好，可高通量进行。 体内抗肿瘤药效评价模型（裸鼠移植瘤） 采用移植人肿瘤的免疫缺陷小鼠为模型，对于体外筛选中获得的具有抗肿瘤活性的药物进行体内活性评价。该模型广泛应用于抗肿瘤药物研发，是抗肿瘤药物研发中的重要环节，结果综合反映药物的体内作用效果，为评价化合物的成药性提供重要的数据。 一氧化氮（NO）生成抑制剂筛选 一氧化氮（nitric oxide, NO）具有广泛而重要生物学调控功能，在炎症、肿瘤及心血管系统等均有重要作用。当免疫细胞遭受微生物内毒素、炎症介质等刺激时，会生成大量的诱导型一氧化氮合成酶（induced NO synthase，iNOS），生成NO进行免疫应答，因此抑制NO生成是化合物抗炎活性的直接指标。 NO的含量测定间接反映iNOS的表达水平或酶活性水平，而编码iNOS的基因是NF-κB信号通路的直接靶基因，因此该检测结果也是评价化合物激活NF-κB信号通路活性的重要指标。NF-κB信号通路与肿瘤及其他疾病发生密

产黄青霉生产青霉素的流程及原理

产黄青霉生产青霉素的流程及原理 青霉素的基本结构是6-氨基青霉酸,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。 菌种 青霉素生产菌株一般为产黄青霉，根据深层培养中菌丝体的形态，分为球状菌和丝状菌。在发酵过程中，产黄青霉的生长发育可分为六个阶段。 1. 分生孢子的I期； 2. 菌丝繁殖，原生质嗜碱性很强，有类脂肪小颗粒产生为II期； 3. 原生质嗜碱性仍很强，形成脂肪粒，积累贮藏物为III期； 4. 原生质嗜碱性很弱，脂肪粒减少，形成中、小空泡为IV期； 5. 脂肪粒消失，形成大空泡为V期； 6. 细胞内看不到颗粒，并有个别自溶细胞出现为VI期； 工艺流程 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,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26°C,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°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,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24°C，发酵，7天，1：0.8vvm）——发酵液。 培养基 1. 碳源产黄青霉菌可利用的碳源有乳糖、蕉糖、葡萄糖等。目前生产上普遍采用的是淀粉水解糖、糖化液(DE 值50% 以上) 进行流加。 2. 氮源氮源常选用玉米浆、精制棉籽饼粉、麸皮，并补加无机氮源（硫酸氨、氨水或尿素）。 3. 前体生物合成含有苄基基团的青霉素G, 需在发酵液中加人前体。前体可用苯乙酸、苯乙酰胺, 一次加入量不大于0.1%, 并采用多次加入, 以防止前体对青霉素的毒害。 4. 无机盐加人的无机盐包括硫、磷、钙、镁、钾等, 且用量要适度。另外, 由于铁离子对青霉菌有毒害作用, 必须严格控制铁离子的浓度, 一般控制在30 μg/ml 。 发酵条件的控制 1.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 °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

青霉素生产工艺 (1)

青霉素生产工艺 摘要：青霉素是人类最早发现的一种极其重要的抗生素,其杀伤革兰氏阳性细菌的神奇功效在二战中挽救了众多士兵的生命。它的发现对药物学乃至整个人类发展的重要意义。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、青霉素的生物学特性 青霉素类抗生素是β-内酰胺类中1种,在分类上属于A类，酶的活性位点 上有丝氨酸，又称活性位点丝氨酸酶，其作用机制是水解β-内酰胺类抗生素 的β-内酰胺环，使抗生素失去活性。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。 二、青霉素的发酵 青霉素的发酵生产的一般工艺流程： 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。 三、青霉素发酵过程控制 反复分批式发酵，100m3发酵罐，装料80m3，带放6－10次，间隔24h。带放量10％，发酵时间24h。发酵过程需连续流加补入葡萄糖、硫酸铵以及前体物质苯乙酸盐，补糖率是最关键的控制指标，不同时期分段控制。 在青霉素的生产中，让培养基中的主要营养物只够维持青霉菌在前40h生长，而在40h后，靠低速连续补加葡萄糖和氮源等，使菌半饥饿，延长青霉素的合成期，大大提高了产量。所需营养物限量的补加常用来控制营养缺陷型突变菌种，使代谢产物积累到最大。 （1）培养基 青霉素发酵中采用补料分批操作法，对葡萄糖、铵、苯乙酸进行缓慢流加，维持一定的最适浓度。葡萄糖的流加，波动范围较窄，浓度过低使抗生素合成速度减慢或停止，过高则导致呼吸活性下降，甚至引起自溶，葡萄糖浓度调节是根据pH，溶氧或CO2释放率予以调节。 碳源的选择：生产菌能利用多种碳源，乳糖，蔗糖，葡萄糖，阿拉伯糖，甘露糖，淀粉和天然油脂。经济核算问题，生产成本中碳源占12％以上，对工艺影响很大；糖与6-APA结合形成糖基-6-APA，影响青霉素的产量。葡萄糖、乳糖结合能力强，而且随时间延长而增加。通常采用葡萄糖和乳糖。发酵初期，利用快效的葡萄糖进行菌丝生长。

国家新药筛选中心模型

国家新药筛选中心筛选模型 模型编号模型名称筛选目的化合物需要量送样备注筛选周期 是否接收 免费初筛 抗肿瘤药物筛选 C003白血病细胞株(HL-60)白血病 2 mg;混合物 15 mg初筛细胞株2个月否C004白血病细胞株（K-562）白血病 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C084白血病细胞株(Molt-4)白血病 2 mg;混合物 15 mg初筛细胞株2个月否C005白血病细胞株（Raji）白血病 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C002白血病细胞株（U-937）白血病 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C020大肠癌细胞株(HCT-116)大肠癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C026大肠癌细胞株(HCT-15)大肠癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C023大肠癌细胞株(HT-29)大肠癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C022大肠癌细胞株(LoVo)大肠癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C021大肠癌细胞株(SW-1116)大肠癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C025大肠癌细胞株(WiDr)大肠癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C006肺癌细胞株(A-549)肺癌 2 mg;混合物 15 mg初筛细胞株2个月否C096肺癌细胞株(NCI-H187)肺癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C010肺癌细胞株(NCI-H23)肺癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C030肝癌细胞株(BEL-7402)肝癌 2 mg;混合物 15 mg初筛细胞株2个月否C027肝癌细胞株(BEL-7404)肝癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C097肝癌细胞株(Hep3B)肝癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C028肝癌细胞株(HepG2)肝癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C029肝癌细胞株(SMMC-7721)肝癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C041宫颈癌细胞株(HELA)宫颈癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C042鳞癌细胞株(A-431)鳞癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C039鳞癌细胞株(KB)鳞癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C035卵巢癌细胞株(3AO)卵巢癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C034卵巢癌细胞株(AO)卵巢癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C033卵巢癌细胞株(HO-8910)卵巢癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C088卵巢癌细胞株(OVCAR-3)卵巢癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C098卵巢癌细胞株(SK-OV-3)卵巢癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否 C053内皮细胞增殖试验：采用人皮肤微 血管内皮细胞（HMEC） 血管生成抑制 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否 C092人前列腺癌（PC-3）前列腺癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C044乳腺癌细胞株(MCF-7)乳腺癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C073乳腺癌细胞株（MDA-MB-231）乳腺癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C089乳腺癌细胞株(MDA-MB-435)乳腺癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C074乳腺癌细胞株（MDA-MB-468）乳腺癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C090乳腺癌细胞株(SK-BR-3)乳腺癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C085胃癌细胞株(AGS)胃癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C016胃癌细胞株(MKN-1)胃癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C014胃癌细胞株(MKN-28)胃癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C017胃癌细胞株(MKN-45)胃癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否C015胃癌细胞株(SGC-7901)胃癌 2 mg;混合物 15 mg至少10个样品2个月否 C108酪氨酸激酶活性测定(c-Kit)酪氨酸激酶 2 mg;混合物 15 mg 至少10个样品， 需咨询 1个月否 C109酪氨酸激酶活性测定(c-Src)酪氨酸激酶 2 mg;混合物 15 mg 至少10个样品， 需咨询 1个月否 C051酪氨酸激酶活性测定（表皮生长因 子受体EGFR） 酪氨酸激酶 2 mg;混合物 15 mg 至少10个样品， 需咨询 1个月否

青霉素生产工艺过程

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。在缓冲能力较弱的培养基中, pH值的变化是葡萄糖流加速度高低的反映。过高的流加速率造成酸性中间产物的积累使pH值降低；过低的加糖速率不足以中和蛋白质代谢产生的氨或其他生理碱性物质代谢产生的碱性化合物而引起pH值上升。 （4）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。溶氧浓度是氧传递和氧消耗的一个动态平衡点, 而氧消耗与碳能源消耗成正比, 故溶氧浓度也可作为葡萄糖流加控制的一个参考指标。 （5）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。青霉素发酵的临界菌体浓

青霉素发酵的代谢控制 内容摘要

青霉素发酵的代谢控制内容摘要：内容摘要：在青霉素发酵过程中，通常通过筛选优良菌株种类，调节菌体的代谢发育和生长等生物过程，给予最适PH、温度、以及发酵液中的碳源和氮源，是生物产量达到最大值。这些控制条件以及各种生物、理化和工程环境因素对这些过程的影响很大，因此研究菌体的培养规律，外界控制因素和达到最佳效果等问题就成为发酵工程的重要任务。关键字：关键字：青霉素、菌株、代谢、发酵控制一、概述发酵工艺过程不同于化学反应过程。它既涉及生物细胞的生长、生理和繁殖的生命过程，又涉及微生物细胞分泌的各种酶所催化的生化反应及其影响因素的多酶反应过程，所以发酵是微生物、化学和工程等学科的理论和技术的综合利用，由于发酵过程的复杂性，控制其过程是比较复杂的。尤其是控制青霉素等次级代谢产物的发酵。二、青霉素的用途及主要生产流程青霉素是抗菌素的一种，是从青霉菌培养液中提制的药物，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素作为杀菌药，主要作用于大多数革兰阳性菌、革兰阴性球菌、螺旋体和放线菌。青霉素阻抑粘肽合成，造成细胞壁缺损。由于敏感菌菌体内渗透压高，使水分不断内渗，以致菌体膨胀，促使细菌裂解、死亡。青霉素的杀菌作用特点为：①对革兰阳性菌作用强，对革兰阴性菌作用弱；②对繁殖期细菌有作用对静止期细菌无作用；③因为哺乳类动物和真菌细胞无细胞壁，故青霉素对人毒性小，对真菌无效。生产流程：冷冻干孢子→琼脂斜面→米孢子→种子罐→发酵罐→过滤→醋酸丁酯提取→脱水脱色→结晶→洗涤晶体→工业盐→菌丝体→综合利用在发酵过程中添加碳源、氮源和前体、消泡剂三、

青霉素产生菌的选育1、出发菌株的选择青霉素产生菌主要是产黄青霉51-20 和点青霉。以产黄青霉51-20 的菌株为亲株，经不断诱变，目前已获得产青霉素为30000u/ml 以上的高产菌株。青霉菌在固定培养基上具有一定形态特征。开始生长时，孢子先胀大，长出芽管并急速伸长，形成隔膜，繁殖成菌丝，然后产生复杂的分支，交织成网状而形成菌落。菌落外观有的平坦有的褶皱很多。在营养分布均匀的培养基中，菌落一般都是圆形的，其边缘或整齐或呈锯齿状或呈扇状。在发育过程中跟中从气生菌丝大梗和小梗，于小梗上着生分生孢子，排列成链状，形状似毛笔，称为青霉穗。分生孢子成黄绿色、绿色或蓝色，老了以后变成黄棕色、红棕色和灰色等。分生孢子有椭圆形、圆柱形、圆形，每种菌种的孢子菌具有一定的形态，多次传代后也不变。在沉默培养是一般不产生分生孢子。2、切断支路代谢途径当菌种的初级代谢和次级代谢处于分路途经事，初级代谢产物的营养缺陷型菌株常可使相应的次级代谢产物增产。有人采用了诱变的方式获得了亮氨酸营养缺陷型菌株结果是青霉素的产量提高了四倍。青霉素的生物合成受赖氨酸的反馈抑制，这是由于赖氨酸可使高柠檬酸合成受到抑制或阻遏，因侧悬于赖氨酸缺陷突变菌株，通过在培养基中添加赖氨酸，可使青霉素产量明显提高。3、解除菌体自身的反馈调节选育结构类似物抗性突变株（1）筛选自身耐受性突变株不同活性的菌株，其自身耐受性不同，高产菌株能耐受高浓度的自产抗生素。为此，可以用自产抗生素来选育高产菌株。如有人选遇到能耐100000u/ml 青霉素V 的突变菌株，是青霉素的发酵单位提高到约40000u/ml。这种自身耐

基于报告基因的胰岛素受体蛋白酪氨酸激酶激动剂细胞筛选模型的.

基于报告基因的胰岛素受体蛋白酪氨酸激 酶激动剂细胞筛选模型的建立 周家安 09临床乙班 摘要：目的建立用于大规模筛选胰岛素受体蛋白酪氨酸激酶(IRTK激动剂的细胞模型。方法将含有编码胰岛素受体(IR基因、转录激活因子5B(STAT5B基因和STAT5应答元件调控的荧光素酶基因的质粒瞬时共转染仓鼠卵巢(CHO细胞，人肝癌细胞HepG2和小鼠骨骼肌成肌细胞C2C12，将具有较高的胰岛素诱导表达荧光素酶活性的细胞经G418筛选，获得具有胰岛素诱导表达荧光素酶活性的细胞克隆。RT —PCR 检测外源基因的表达的稳定性。荧光素酶活性分析和MTr 法检测胰岛素处理后荧光素酶诱导表达的量效关系，以及AG1024和AG490处理后胰岛素诱导荧光素酶表达的特异性。并在96孔板上优化荧光素酶的检测条件。结果共转染的cH0细胞较HepG2和C2C12表现出更高胰岛素诱导的荧光素酶活性，经CA18筛选得到一株具有较高诱导表达率的细胞克隆。RT —PCR 表明，该细胞克隆表达外源胰岛素受体和STAT5B 。该细胞中荧光素酶的诱导表达对于胰岛素具有剂量依赖性。IRTK 抑制剂AG1024能阻断胰岛素诱导荧光素酶的表达。而Jak 激酶抑制剂AG490无此作用。在96孔板上的荧光素酶的优化检测条件为：接种量每孔l5×10 个细胞，受试物诱导表达8 h ，Promega 荧光素酶检测试剂按推荐量进行4倍稀释使用。结论在转基因CHO 细胞中，IRTK 的激活能灵敏、特异地诱导荧光素酶的表达。因此，该细胞模型可用于IRTK 激动剂的高通量筛选。 关键词：受体，胰岛素；基因，报告；药物筛选；细胞．培养的 目前，在糖尿病的治疗中，所有胰岛素依赖型糖尿病患者和口服糖尿病药物不能控制血糖水平的非胰岛素依赖型糖尿病患者需要采用胰岛素治疗。但是，由于胰岛素是一个多肽分子，口服会被消化而丧失活性，而依赖注射治疗，且长期使用胰岛素可能导致严重的胰岛素抵抗等不良反应。因此，寻找可以口服的非肽小分子

(完整版)青霉素生产工艺过程

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C0 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。在缓冲能力较弱的培养基中, pH值的变化是葡萄糖流加速度高低的反映。过高的流加速率造成酸性中间产物的积累使pH值降低；过低的加糖速率不足以中和蛋白质代谢产生的氨或其他生理碱性物质代谢产生的碱性化合物而引起pH值上升。 （4）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

青霉素发酵工艺

青霉素的发酵工艺 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°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,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26°C,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°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,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24°C，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 °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。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。在缓冲能力较弱的培养基中, pH 值的变化是葡萄糖流加速度高低的反映。过高的流加速率造成酸性中间产物的积累使 pH 值降低；过低的加糖速率不足以中和蛋白质代谢产生的氨或其他生理碱性物质代谢产生的碱性化合物而引起 pH 值上升。 （4）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

青霉素的发酵教案设计

项目式教学法教案： 青霉素的发酵 一、任务背景 本项目是抗生素类药物的生产，项目引导旨在学生进行抗生素生产前掌握一些必备的基础知识，包括青霉素、 红霉素和链霉素的基本知识。本任务是青霉素 的发酵生产，从青霉素发酵的整个生产工艺流 程来训练学生对发酵工程的掌握，针对的培训 工种为菌种培育工、微生物发酵工、微生物发 酵灭菌工、发酵液提取工、微生物发酵药品精 制工、抗生素酶裂解工。 二、培养目标 1、知识目标 【明确】明确青霉素、结构特点、理化性质及作用机理。 【熟悉】青霉素的定义、分类和命名。 【掌握】青霉素发酵的的工艺特点、要求及一般原理和控制过程。 2、技能目标 【1】能熟练进行微生物的初步分离、纯化、鉴定及保藏。 【2】能熟练进行青霉素的发酵生产。 3、素质目标 【1】基本素质：能根据需要，确定信息渠道，通过阅读、访谈等

方式，收集信息，能用准确的语言表达工作成果。 【2】职业素质：能够按照岗位职责要求，完成各项实训任务，养成良好的职业道德 【3】道德素质：能够遵守生产纪律，爱护仪器，节约能源，认真工作，严格遵守仪器操作规程，爱护公共财产，具有安全意识。三、教学重点与难点 【教学重点】青霉素发酵的工艺流程 【教学难点】青霉素发酵的条件控制 四、教学流程

五、教学容 1、生产前准备 （1）查找资料，了解青霉素生产基本知识 a.什么类的化合物成为青霉素？青霉素的分子结构及其衍生物？ b.青霉素的作用机理及应用? c.青霉素理化性质?

d.青霉素生产菌有哪些生物学特性？ （2）确定生产技术、生产菌种和工艺路线 a. 生产技术：微生物发酵技术 b.菌种：产黄青霉（Penicillium chrosogenum） c.发酵工艺流程图 2、菌种培养 （1）生产孢子的制备 将砂土保藏的孢子用甘油、葡萄糖、蛋白胨组成的培养基进行斜面培养,经传代活化。最适生长温度在25~26℃,培养6~8d,得单 菌落,再转斜面,培养7~9d,得斜面孢子。移植到优质小米(或大米)固体培养基上,25℃生长6~7d,制得小米孢子。 （2）种子罐和发酵罐培养工艺