抗生素发酵生产工艺

1、抗生素发酵消费工艺09级生工一第三组抗生素概述链霉素的发酵消费工艺略青霉素的发酵消费工艺123 抗生素的分类 抗生素的化学构造 抗生素消费的技术需求 抗生素的定义与命名早期定义现代定义抗生素是一种微生物产生的，能抑制或干扰其他微生物生长，甚至杀死它种微生物的一种化学物质。抗生素是微生物、植物和动物产生的或化学合成获得的，可以在低微浓度下有选择地抑制或杀灭它种生物的有机物质。根据化学构造和性质。如，具有四环素构造的一类化学物质为四环素类抗生素。根据来源生物的属名。如，来源于青霉菌的抗生素为青霉素；以一些习惯性俗名、发现的地名等命名。如，正定霉素、井冈霉素、金霉素和土霉素等；命名原那么 抗生素的分

2、类2 抗生素的化学构造3 抗生素消费的技术需求4 抗生素的定义与命名1生物来源作用机理作用对象类 别放线菌：链霉菌抗生素举例真菌：青霉菌细菌：多黏杆菌链霉菌青霉菌多粘菌素抑制细胞壁合成影响细胞膜的功能抑制蛋白质的合成青霉素多烯类抗生素四环素广谱抗菌抗革兰阳性菌抗真菌氨苄青霉素青霉素放线菌酮生物合成途径运用领域消费工艺类 别氨基酸或肽类衍生物抗生素举例糖苷类衍生物乙酸或丙酸衍生物青霉素，环丝氨酸链霉素，红霉素四环素，灰黄霉素人用抗生素农用抗生素食品保藏、物品防腐和霉变头孢霉素，羧苄青霉素井冈霉素，春雷霉素金霉素，放线菌酮微生物发酵生物合成化学全合成半合成青霉素，链霉素氯霉素，磷霉素氨苄青霉素，头

3、孢菌素 抗生素的分类2 抗生素的化学构造3 抗生素消费的技术需求4 抗生素的定义与命名1分为9类，化学构造决议了理化性质、作用机制及其疗效 抗生素的分类2 抗生素的化学构造3 抗生素消费的技术需求4 抗生素的定义与命名1即生物合成途径，目前大多数抗生素品种采用发酵消费工艺，其特点是本钱较低，周期较长构造相对简单的抗生素可采用此途径如氯霉素和磷霉素利用化学方法修饰改良生物合成的抗生素，扩展抗菌谱提高疗效和降低毒副作用等，获得新抗生素，如半合成青霉素、半合成头孢菌素等工业化消费途径微生物发酵化学全合成化学半合成微生物合成抗生素上游：菌种保管、选育、孢子及种子制备发酵适宜的培育基、碳源 、氮源 、无

4、机盐微量元素、前体、消沫剂；流加碳源和氮源、流加氨水调理PH、好氧培育:通入无菌氧气 下游：提取 预处置 过滤 进一步提取萃取、离子交换、沉淀法、吸附法等结晶枯燥纯品抗生素概述链霉素的发酵消费工艺略青霉素的发酵消费工艺1231青霉素的研讨2青霉素消费菌的特性3青霉素发酵工艺过程4青霉菌分别纯化工艺过程主要作用于细胞壁的肽多糖合成的第三阶段。线性肽多糖在转肽酶的催化下进展交联，肽多糖链之间每两条肽链结合时均释放出一个D-丙氨酸。青霉素与肽多糖的D-丙胺酰-D-丙氨酸二肽类似，竞争性与转肽酶结合，是转肽酶不能催化多肽链之间的交联，从而起到抑菌的作用。因此，青霉素对生长中的细胞有效，对静止细胞无效。

5、是发现最早、最杰出的一种-内酰胺类抗生素，其内酰胺环是重要的抗菌活性构造。青霉素是抗生素工业的首要产品，中国为青霉素消费大国，青霉素的产量已占世界产量的近70%。作用机理青霉素青霉素运用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，但需求皮试。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。青霉素可看成是6-氨基青霉烷酸6-aminopenicillanic 6APA苯乙酰衍生物。侧链基团不同，构成不同的青霉素。其中主要是青霉素G。分子构造及其衍生物侧链取代基R化学名称通用名称HO-C6H4-CH2-对羟基苄青霉素青霉素XC6H5-CH

6、2-苄基青霉素青霉素GCH3-CH2-CH=CH-CH-2-戊烯基青霉素青霉素FCH3-(CH2)3-CH2-戊青霉素青霉素FCH3-(CH2)5-CH2-庚青霉素青霉素KCH2=CH-CH2-S-CH2-丙烯巯甲基青霉素青霉素OC6H5O-CH2-苯氧甲基青霉素青霉素V青霉素是有机酸，易溶于醇、酸、醚、酯类。青霉素在水中溶解度很小，而且很快失去活性。青霉素G的pK值为2.76，能与无机或有机碱成盐。青霉素盐极易溶于水，几乎不溶于乙醚、氯仿、乙酸戊酯等，易溶于低级醇，略溶于乙醇、丁醇、乙酸乙酯等，而水的存在会加速溶解。青霉素盐的稳定性与含水量和纯度相关，枯燥纯品很稳定，对热也很稳定，可进展干热

7、灭菌。但在水中很不稳定，随温度和PH影响很大，低温下稳定，而高温下易失活。普通在PH57时较稳定，PH在66.5最稳定。青霉素遇酸、碱和金属离子都很不稳定，发生开环、重排和降解等反响，内酯胺环破坏后，青霉素失去活性。青霉素G类盐的理化性质交表书P172青霉素的理化性质1青霉素的研讨2青霉素消费菌的特性3青霉素发酵工艺过程4青霉菌分别纯化工艺过程青霉素消费菌的特性生物学特性：产黄青霉按孢子形状分为：绿色孢子和黄色孢子深层培育菌丝形状：球状和丝状两种消费上采用绿色丝状菌株菌落：平坦或皱褶，圆形青霉穗:分生孢子，陈列呈链状，似毛笔发酵条件下的生长过程第1期：分生孢子萌生，具有小泡。第2期：菌丝繁衍，

8、嗜碱性，类脂肪小颗粒。第3期：脂肪包涵体，贮藏物，嗜碱性很强。第4期：空泡，嗜碱性减弱，开场产生抗生素。第5期：大空泡，中性染色大颗粒，脂肪体消逝，青霉素产量最高。第6期：个别细胞自溶，胞内无颗粒，释放氨，pH上升。第7期：菌丝完全自溶，仅有空细胞壁。在规定时间取样，显微镜察看7个时期的形状变化，控制发酵。14期为菌丝生长期，3期的菌体为适宜种子。45期为消费期，消费才干最强，经过工艺措施，延伸此期，获得高产。第6期到来之前终了发酵。发酵条件下的生长过程1青霉素的研讨2青霉素消费菌的特性3青霉素发酵工艺过程4青霉菌分别纯化工艺过程琼脂斜面米孢子种子罐发酵罐过滤萃取脱色结晶枯燥冷冻枯燥孢子工业盐

9、废品青霉素消费工艺流程发酵工艺过程1、消费孢子制备斜面孢子：将砂土保藏的孢子用甘油、葡萄糖、蛋白胨组成的斜面固体培育基活化再传斜面进展培育米孢子：接入到优质小米或大米固体培育基上，生长7天25，相对湿度50%留意：每批孢子必需进展严厉摇瓶实验，测定效价及杂菌情况。2、种子罐培育工艺一级种子发酵：发芽罐，孢子萌生，构成菌丝。培育基：葡萄糖，玉米浆，碳酸钙，玉米油，消沫剂等。pH自然，空气流量1：3体积比；300-350r/min；温度271, 40-50h,菌丝浓度达40%以上。二级种子罐：繁衍罐，大量繁衍。培育基：葡萄糖、玉米浆等。pH自然，空气流量：1:1-1.5；250-280r/min；

10、251。14h，菌丝浓度40%以上，残糖1.0%左右，无杂菌，为合格种子。3、消费罐培育工艺三级罐：消费罐；接种量12%-15培育基：花生饼粉高温，麸质粉，玉米浆，葡萄糖，尿素，硝酸铵，硫酸钠，硫代硫酸钠，磷酸二氢钠，苯乙酰胺及消沫剂，CaCO3等参数条件： 通气量：0.7-1.8；150-200r/min； 前60小时:pH5.7-6.3，26； 60小时后:pH6.3-6.6, 24。操作方式：反复分批式发酵发酵罐：100M3，装料80M3.带放: 6-10次，间隔24h，带放量10。发酵时间：204h前40小时：培育基中的主要营养物40小时后：低速延续流加葡萄糖、氮源等，使菌半饥饿，延伸

11、合成期，提高产量。发酵过程控制 碳源的选择碳源占本钱12以上，采用糖化液流加,降低本钱。糖与6APA (6-氨基青霉烷 )结合构成糖基-6APA ，影响青霉素产量。根据残糖、pH、尾气中CO2和O2含量控制糖的流加。葡萄糖的流加，动摇范围较窄，浓度过低使抗生素合成速度减慢或停顿，过高那么导致呼吸活性下降，甚至引起自溶。残糖在0.6左右，pH开场升高时流加糖。一培育基氮源的选择玉米浆: 最好，含有多种氨基酸及其前体苯乙酸和衍生物。补加无机氮源：硫酸铵、氨水、尿素补氮。无机盐无机盐：硫、磷、镁、钾等。铁有毒，控制在30ug/ml以下。添加前体时期：合成阶段种类：苯乙酸及其衍生物，苯乙酰胺、苯乙胺、

12、苯乙酰甘氨酸等毒性：抑制细胞生长和青霉素合成。战略：低浓度流加控制：坚持供应速率略大于生物合成需求。青霉菌生长适宜温度30，合成适宜温度2520，青霉素破坏少，但周期很长变温控制，不同阶段不同温度生长阶段：较高温度，缩短生长时间消费阶段：适当降低温度，以利于青霉素合成前期控制在25-26左右，后期降温控制24二温度合成适宜pH6.46.6左右，防止超越7.0在碱性条件下不稳定，易水解pH下降：流加CaCO3、通氨水调理或提高通气量pH上升：流加糖或天然油脂三PH30饱和氧浓度，产率急剧下降10饱和氧浓度，呵斥不可逆的损害临界溶氧浓度：30通气比：1：0.8VVM适宜的搅拌速度，保证气液混合，提

13、高溶氧根据各阶段的生长和耗氧量不同，调整搅拌转速:四溶解氧临界菌体浓度：溶解氧速率和氧耗费速率到达平衡时的菌体浓度。此浓度，那么供氧缺乏，溶解氧下降，发酵产率下降。发酵稳定期，湿菌浓 15%-20%,菌干重 3%-5%左右五菌体浓度天然油脂：玉米油化学消沫剂：泡敌战略：少量多次留意：前期不宜多参与，影响呼吸代谢。六消沫1青霉素的研讨2青霉素消费菌的特性3青霉素发酵工艺过程4青霉菌分别纯化工艺过程分别纯化工艺过程青霉素不稳定，遇酸、碱、热分解失活水溶液中不稳定，非极性溶剂中稳定易溶于有机溶剂，水中溶解度很小青霉素盐很稳定；降解产物具有致敏性 在发酵液预处置、提取和精制过程条件温暖、快速，防止降解

14、。青霉素分别纯化工艺过程预处置过滤萃取脱色结晶青霉素的存在部位：发酵液浓度较低：仅含百分之几含有大量杂质：菌体细胞、核酸、杂蛋白质、细胞壁多糖等、残留的培育基、色素、金属离子、代谢产物等目的：浓缩青霉素，去除大部分杂质，改动发酵液的流变学特征，便于后续的分别纯化过程预处置:发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白1预处置2过滤鼓式真空过滤机过滤 一次滤液：pH6.2-7.2 蛋白质含量0.05%-0.2%板框式过滤机过滤10%硫酸调理pH4.5-5.0，参与0.07%溴代十五烷吡啶PPB，0.07%硅藻土为助虑剂二次滤液：廓清透明，用于提取收率90原理：青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而青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：23次整个过程在低温下进