抗生素生产工艺

关于抗生素生产工艺第一节抗生素的定义、命名及应用第二节抗生素的分类第三节抗生素剂量表示法第四节青霉素生产工艺第五节红霉素生产工艺第2页,共74页，2024年2月25日，星期天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，100m3的发酵罐被普遍采用，200m3甚至更大容积的发酵罐经常可见报道。第3页,共74页，2024年2月25日，星期天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。第4页,共74页，2024年2月25日，星期天

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。第5页,共74页，2024年2月25日，星期天第一节抗生素的定义、命名及应用抗生素：是微生物在新陈代谢过程中所产生，具有抑制它种微生物生长及活动，甚至杀死它种微生物的一种化学物质。又称抗菌物质。广义抗生素：抗生素的来源不仅限于微生物，植物和动物也能产生。如：蒜素、黄连素、鱼素等一、抗生素的定义第6页,共74页，2024年2月25日，星期天常用抗生素命名依据由动植物或菌类产生的抗生素，其命名是根据动物学、植物学和菌属学的名称而定。如：青霉素、链霉素、蒜素、黄连素、鱼素等。二、抗生素的命名第7页,共74页，2024年2月25日，星期天常用抗生素命名依据由抗生素化学结构和性质明确的族命名。如：四环素、氯霉素、重氮丝氨酸等。第8页,共74页，2024年2月25日，星期天常用抗生素命名依据对一些有重要意义或按抗生素产生菌的出土地方命名及习惯上采用的俗名仍可使用。如：创新霉素、庐山霉素、平阳霉素、金霉素、土霉素等。第9页,共74页，2024年2月25日，星期天抗生素在医疗方面的应用：治疗细菌、真菌感染的疾病。抗生素在农牧业上的应用：主要防止农作物、禽畜、蚕蜂的病害，有利于动植物的生长。抗生素在食品保藏及其它方面的应用：在食品工业上，作防腐剂使用。三、抗生素的应用第10页,共74页，2024年2月25日，星期天在食品保藏方面的应用－金霉素、土霉素、乳酸菌素使用百万分之十金霉素溶液保藏活鱼，保藏期延长一倍以上。保藏肉类以金霉素和土霉素最有效。于屠宰前不久注射金霉素于体内或屠宰后立即注射金霉素（5%）于动脉中，这类肉在25～29℃可保存76h。鲜乳中加入1%的四环素，37℃存放一天不酸败。鲜菜用2.5%的土霉素溶液浸泡15s可保鲜。与抗霉菌抗生素（制霉菌素、匹马霉素）合并使用，可抑制霉菌的生长。与其它化学药物配合使用，产生协调作用，抑菌效果更佳。与低温冷藏结合。第11页,共74页，2024年2月25日，星期天在食品发酵工业中的应用－新动向谷氨酸发酵工业中应用青霉素可提高产酸率。抑制产生菌的细胞壁合成及谷氨酸透出增加有关。在纺织、塑料、油漆、电气、精密仪器、化妆品、文物、艺术制品、图书等保藏方面应用制霉菌素、放线菌酮溶液喷洒后，可防止发霉。含放线菌酮的涂料，涂抹木箱、纸箱可防止老鼠啃咬。第12页,共74页，2024年2月25日，星期天第二节抗生素的分类抗生素的种类繁多，分类如下一、根据产生抗生素的来源可分1、细菌产生的抗生素：活力不高，毒力较大，临床应用不多。2、真菌产生的抗生素：主要的优势群是不完全纲曲菌属、青霉属和头孢菌属。在真菌产生的大量抗生素中，因其对生物本身的毒性太大，绝大多数没有食用价值。第13页,共74页，2024年2月25日，星期天抗生素的种类繁多，分类如下一、根据产生抗生素的来源可分3、放线菌产生的抗生素：产生抗生素的主要类群。目前抗生素一半以上由它们产生。抗菌力强，应用广。4、高等植物产生的抗生素：大多数是被子植物，如蒜、番茄等；裸子植物如银杏、红杉等。还有低等植物及中草药等也能产生抑菌物。第14页,共74页，2024年2月25日，星期天抗生素的种类繁多，分类如下一、根据产生抗生素的来源可分5、动物产生的抗生素：动物的多种组织能产生抗生素，如从红血球中提取的红血球索，从鱼精中提取的鱼素。第15页,共74页，2024年2月25日，星期天抗生素的种类繁多，分类如下二、根据抗生素作用对象来分1、抗革兰氏阳性菌的抗生素：青霉素、杆菌肽、万古霉素、林可霉素（洁霉素）等。2、抗革兰氏阳性菌的抗生素：链霉素、多粘菌素、春雷霉素等。3、广谱抗生素：既抗革兰氏阳性菌又抗革兰氏阴性菌的抗生素。四环素、氯霉素、卡那霉素、红霉素、头孢菌素等。第16页,共74页，2024年2月25日，星期天抗生素的种类繁多，分类如下二、根据抗生素作用对象来分4、抗真菌的抗生素：制霉菌素、灰黄霉素、曲古霉素等。5、抗肿瘤的抗生素：自力霉素（丝裂霉素）、更生霉素（放线菌素Ｄ）、平阳霉素（博莱霉素）、阿霉素等。6、抗病毒及抗原虫杀昆虫的抗生素：鱼素、抗病毒霉素、曲古霉素（杀滴虫霉素）、杀狂犬病毒霉素等。7、抗结核分枝杆菌的抗生素：链霉素、利福霉素、环丝氨酸。第17页,共74页，2024年2月25日，星期天抗生素的种类繁多，分类如下三、根据抗生素的化学结构分类1、β－内酰胺类抗生素：结构中含有一个四元内酰胺环。如：青霉素、头孢菌素及其衍生物。2、四环类抗生素：结构中含有一个四并苯的母核。四环素、金霉素、土霉素及其衍生物等。3、氨基糖苷类抗生素：结构中含有氨基糖苷和氨基环醇，如链霉素、卡那霉素、庆大霉素等。4、大环内酯类抗生素：结构中含有一个大环内酯作配糖体，如红霉素、白霉素、螺旋霉素等。第18页,共74页，2024年2月25日，星期天抗生素的种类繁多，分类如下三、根据抗生素的化学结构分类5、多烯大环类抗生素：结构中含有大环内酯，其内含有共轭双键。如：制霉菌素、曲古霉素等。6、多肽类抗生素：结构中由多种氨基酸，经肽键缩合成线状、环状及带侧链的环状多肽化合物。如多粘菌素、杆菌肽、放线菌素等。7、苯烃基胺类抗生素：氯霉素、乙酰基氯霉素等。8、蒽酮类抗生素：

正定霉素、光辉霉素、阿霉素等。9、其它抗生素：磷霉素、环丝氨酸霉素、硫霉素等。第19页,共74页，2024年2月25日，星期天抗生素的种类繁多，分类如下四、根据抗生素的作用机制分类1、抑制细胞壁合成的抗生素：有青霉素头孢菌素、杆菌肽等。2、影响细胞膜功能的抗生素：多粘菌素、制霉菌素等。3、抑制和干扰细胞蛋白质合成的抗生素：四环类抗生素、氨基糖苷类抗生素、大环内酯类抗生素等。4、抑制细胞核合成的抗生素：利福霉素、色霉素抑制RNA合成；丝裂霉素、博莱霉素、光辉霉素影响DNA功能

等。5、抑制细菌生物能作用的抗生素：抗霉素、短杆菌肽等。第20页,共74页，2024年2月25日，星期天第三节抗生素剂量表示法抗生素剂量表示法－效价单位抗生素是一种生理活性物质，商品中有效成分不可能达到百分之百，因此，其活性常用效价单位来表示。效价单位：每毫升或每毫克中所含某种抗生素的有效成分的多少。第21页,共74页，2024年2月25日，星期天抗生素效价单位表示方法稀释单位：将抗生素配成溶液，逐步稀释，以抑制某一标准菌株生长发育的最高稀释度（最小剂量）作为效价单位。常用U/mL或U/mg来表示。如：青霉素曾以在50mL肉汤培养基中完全抑制金黄色葡萄球菌标准菌株发育所需要的最小剂量作为一个青霉素的效价单位。链霉素曾以在1mL肉汤培养基中完全抑制大肠杆菌标准菌株发育所需最小剂量作为一个效价单位。第22页,共74页，2024年2月25日，星期天抗生素效价单位表示方法重量单位：以抗生素的有效成分（生理活性部分）的重量作为单位，即重量单位。如一个链霉素碱单位的重量为1微克；一个青霉素G钠盐单位的重量为0.6微克等。各种抗生素的效价基准是人们为了生产研究的方便而规定的，链霉素、红霉素、卡那霉素、万古霉素、紫霉素等的游离碱，氯霉素、四环素、金霉素盐酸盐，新生霉素酸、利福霉素Sv等，其效价基准都是以1毫克为1000单位计算。第23页,共74页，2024年2月25日，星期天某些抗生素的效价基准是有特殊规定的，如青霉素G钠盐1毫克定位1667单位，杆菌肽1毫克定为55单位，制霉菌素1毫克定位3700单位。一种抗生素有一个效价基准，同一种抗生素的各种盐类效价可根据其分子量与标准盐类进行换算而得。如1毫克青霉素G钠盐的理论效价为1667单位／毫克，青霉素G钾盐的理论效价U/mg＝青霉素G钠盐的理论效价×青霉素G钠盐的分子量÷青霉素G钾盐的分子量，得到青霉素G钾盐的理论效价为1593u／mg。同样，链霉素碱理论效价为1000U/mg，换算得到链霉素盐的理论效价为798U/mg。第24页,共74页，2024年2月25日，星期天第四节青霉素生产工艺

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100m3以上，发酵单位在70000U/ml左右，而世界青霉素工业发酵水平达100000U/ml以上。第25页,共74页，2024年2月25日，星期天青霉素的作用机理

作用于细胞壁合成中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行交联，肽多糖链之间每两条肽链结合时均释放出一个D－丙氨酸，青霉素中与肽多糖的D－丙胺酰－D－丙氨酸二肽相似，竞争性的与转肽酶结合，使转肽酶不能催化多肽链之间的交联。第26页,共74页，2024年2月25日，星期天青霉素应用

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。优点：毒性小，但由于难以分离除去青霉噻唑酸蛋白（微量可能引起过敏反应），需要皮试。各种半合成抗生素的原料：青霉素的缺点是对酸不稳定，不能口服，排泄快，对阴性菌无效。氨苄青霉素耐酸广谱；对抗绿脓杆菌的磺苄青霉素，耐酸、耐酶、口服的乙氧萘青霉素等。提供头孢菌素母核。第27页,共74页，2024年2月25日，星期天一、青霉素的类型及生产菌种1、青霉素的类型青霉素是一族抗生素的总称，由不同的菌种或不同的培养条件所得到的一类化学物质。已知天然青霉素（发酵）有8种，含6－氨基青霉烷酸（6－APA）。以苄青霉素（青霉素G）疗效最好，应用最广。医疗上应用的青霉素有青霉素G钠盐、钾盐、普鲁卡因盐。第28页,共74页，2024年2月25日，星期天2、青霉素生产菌种原始菌种：点青霉菌（Penicillumnotatum），生产能力低，表面培养只有几个单位。深层培养菌种：产黄青霉（Pen.chrysogenum），经一系列诱变、杂交育种等，新菌种不断出现。第29页,共74页，2024年2月25日，星期天目前生产菌种：根据深层培养的菌丝形态分为丝状菌和球状菌两种。丝状菌：分黄孢子和绿孢子丝状菌。我国生产上大多采用产黄青霉素变种，绿色丝状菌。球状菌：分为绿色孢子和白色孢子球状菌。目前生产上多用白色孢子球状菌。第30页,共74页，2024年2月25日，星期天发酵条件下的生长过程第1期：分生孢子萌发，形成芽管，原生质未分化，具有小泡。第2期：菌丝繁殖，原生质体具有嗜碱性，类脂肪小颗粒。第3期：形成脂肪包涵体，机理贮藏物，没有空泡，嗜碱性很强。第4期：脂肪包涵体形成小滴并减少，中小空泡，原生质体嗜碱性减弱，开始产生抗生素。第5期：形成大空泡，有中性染色大颗粒，菌丝呈桶状，脂肪包涵体消失，青霉素产量最高。第6期：出现个别自溶细胞，细胞内无颗粒，仍然桶状。释放游离氨，pH上升。第7期：菌丝完全自溶，仅有空细胞壁。镜检：规定时间取样，显微镜观察7个时期的形态变化，控制发酵。

1－4期为菌丝生长期，3期的菌体适宜为种子。

4－5期为生产期，生产能力最强，通过工程措施，延长此期，获得高产。在第6期到来之前结束发酵。第31页,共74页，2024年2月25日，星期天二、青霉素的发酵工艺(一)发酵工艺流程第32页,共74页，2024年2月25日，星期天第33页,共74页，2024年2月25日，星期天(一)发酵工艺操作要点1、种子丝状菌种子的制备生产孢子的制备：由沙土管内孢子在拉氏培养基的母颈斜面上，25℃，培养6～7d，制成绿色孢子悬浮液，再接入装有大米的茄子瓶培养6～7d，大米孢子干燥保存。每批孢子必需进行严格摇瓶试验，测定效价及杂菌情况。种子罐种子：种子培养要求产生大量健壮的菌丝体，因此，培养基应加入比较丰富的易利用的碳源和有机氮源。第34页,共74页，2024年2月25日，星期天青霉素采用三级发酵

一级种子发酵：发芽罐.小罐，接入小米孢子后，孢子萌发，形成菌丝。培养基成分：葡萄糖，蔗糖，乳糖，玉米浆，碳酸钙，玉米油，消沫剂等。通无菌空气，空气流量1：3（体积比）；充分搅拌300－350r/min；40～50小时；pH自然，温度27±1℃。二级发酵罐：繁殖罐.大量繁殖。玉米浆、葡萄糖等。1：1－1.5；250－280r/min；pH自然，25±1℃；0－14h。第35页,共74页，2024年2月25日，星期天三级发酵罐：生产罐。花生饼粉（高温），麸质粉、玉米浆、葡萄糖，尿素，硫酸铵，硫酸钠、硫代硫酸钠，磷酸二氢钠，苯乙酰胺及消泡剂，CaCO3等。接种量为12～15%。青霉素的发酵对溶氧要求极高，通气量偏大，通气比控制0.7～1.8；150－200r/min；要求高功率搅拌，100m3的发酵罐搅拌功率在200～300Kw，罐压控制0.04～0.05MPa，于25～26℃下培养，发酵周期在200h左右。前60h，pH5.7～6.3，后6.3～6.6；前60h为26℃，以后24℃。第36页,共74页，2024年2月25日，星期天球状菌生产种子的制备原始亲米孢子：由冻干管内孢子经混有0.5%～1.0%玉米浆的大米三角瓶内，25℃静置培养3～4d，大米表面长出明显小菌落时，要振摇均匀使菌丝在大米表面生长均匀，10d左右长出绿色孢子即为原始亲米孢子。5℃保存10d内。生产大米孢子（生产米）：将亲米孢子接入装有大米的罗氏瓶剧烈正要均匀后，按上述方法培养。生产米的孢子量要求每粒米300万只以上。5℃保存。种子罐种子：新鲜的生产米接入含花生饼粉、玉米胚芽粉、葡萄糖、饴糖为主的种子罐内，28℃培养50～60h，当pH6.0～6.5降至5.5～5.0时，菌丝呈菊花团状平均直径100～130μm，6～8万只/mL。根据发酵罐的菌球数控制在8000～11000只/mL，计算移种体积。第37页,共74页，2024年2月25日，星期天球状菌种子的优点使用的是新鲜孢子，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第38页,共74页，2024年2月25日，星期天2、培养基碳源：葡萄糖母液和工业葡萄糖为主。氮源：花生饼粉、尿素、玉米胚芽粉、麸质粉。前提物：苯乙酸（盐类）、苯乙酰胺，一部结合到青霉素分子中，一部作为养料和能源。使用量在0.1%以内，对青霉素生产菌有毒。无机盐：硫、磷，铁（6μg/mL），钾、钙、镁（比例为

30%，20%，41%）总量在300mg/L青霉素产量最高。第39页,共74页，2024年2月25日，星期天3、培养条件控制产青霉素菌生产过程分3个不同的代谢时期Ⅰ菌丝生长繁殖期：球状菌孢子发芽后，菌丝生长逐步发育成球状，菌丝体浓度迅速增加；丝状菌孢子发芽长出菌丝，分枝旺盛，菌丝浓度增加很快。青霉素分泌量很少。Ⅱ青霉素分泌期：菌丝生长趋势减弱，间隙加入葡萄糖、花生饼粉、尿素、前提物，控制球状菌pH6.6～6.9，丝状菌

pH6.2～6.4，青霉素分泌旺盛。菌体要求：球状菌的球体不可太松或的太紧；丝状菌的菌丝体内的空胞为中、小型至中型，不要出现大型空胞。Ⅲ菌丝自溶期：菌体衰老，青霉素分泌停滞或下跌，pH上升。镜检：球状菌的球体破裂比例迅速增加；丝状菌的大型空胞。第40页,共74页，2024年2月25日，星期天青霉素发酵要求延长分泌期缩短菌丝生长繁殖期控制菌丝期自溶尽晚出现第41页,共74页，2024年2月25日，星期天青霉素发酵工艺控制方法加糖控制：依据残糖量及发酵过程pH定。补料及添加前提物：丝状菌接种发酵8～12h，发酵液浓度40%，加入前提；球状菌发酵10h开始尿素、水和苯乙酸混合料，每3h加一次，由单位生长速率决定加入量。pH控制：青霉素发酵过程主要是通过葡萄糖控制pH值。丝状菌发酵pH6.2～6.4，球状菌pH6.7～7.0。第42页,共74页，2024年2月25日，星期天青霉素发酵工艺控制方法温度控制：青霉素菌生长最适温度高于青霉素分泌的最适温度。丝状菌发酵温度：26－24－23－22℃，生长浓度48%～

54%；球状菌发酵温度：26－25－24℃，发酵浓度50%。通气与搅拌：青霉素的深层发酵需要通入空气搅拌增加溶解氧。溶氧＜30％饱和度，产率急剧下降，低于10％，则造成不可逆的损害。所以不能低于30％饱和溶氧浓度。通气比一般为1：0.8VVM。溶氧过高，菌丝生长不良或加糖率过低，呼吸强度下降，影响生产能力的发挥。适宜的搅拌速度，保证气液混合，提高溶氧，根据各阶段的生长和耗氧量不同，对搅拌转速调整。第43页,共74页，2024年2月25日，星期天（5）菌丝生长速度与形态、浓度对于每个有固定通气和搅拌条件的发酵罐内进行的特定好氧过程，都有一个使氧传递速率（OTR）和氧消耗率（OUR）在某一溶氧水平上达到平衡的临界菌丝浓，超过此浓度，OUR＞OTR，溶氧水平下降，发酵产率下降。在发酵稳定期，湿菌浓可达15~20%，丝状菌干重约3%，球状菌干重在5%左右。另外，因补入物料较多，在发酵中后期一般每天带放一次，每次放掉总发酵液的10%左右。有丝状生长和球状生长两种。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，比生产率高，发酵粘度低，气/液两相中氧的传递率提高，允许更多菌丝生长。球状菌丝形态的控制，与碳、氮源的流加状况，搅拌的剪切强度及稀释度相关。第44页,共74页，2024年2月25日，星期天青霉素发酵工艺控制方法泡沫与消泡：青霉素发酵过程不断产生泡沫。天然消泡剂为豆油、玉米油，化学合成消泡剂－泡敌（聚醚树脂类）部分代替天然油脂。第45页,共74页，2024年2月25日，星期天染菌及早期异常处理发酵罐前期或种子带菌：若发酵罐前期染菌或种子带菌，一般可采用重新消毒并补入适量的糖、氮成分。中后期发生染菌：若是产气细菌则应及时放罐过滤、提炼，事后彻底消毒处理。若遇发酵前期菌丝生长不良：发酵异常时可采取倒出部分发酵液，补入部分新鲜料液和良好的种子。第46页,共74页，2024年2月25日，星期天三、青霉素的提炼工艺(一)提炼工艺流程1、工业钾盐生产工艺流程第47页,共74页，2024年2月25日，星期天2、注射用钾盐生产工艺流程第48页,共74页，2024年2月25日，星期天3、青霉素钠盐结晶第49页,共74页，2024年2月25日，星期天

青霉素不稳定，整个提炼过程应在低温、快速的条件下进行，并严格控制pH值，注意对清洗消毒减少污染，尽量避免或减少青霉素效价的破坏损失。1、发酵液的预处理和过滤发酵液放罐后，首先要冷却。因为青霉素在低温是比较稳定，同时细菌繁殖也比较慢，可避免青霉素迅速破坏，发酵液除冷却外还需进行预处理.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。如果发酵液不经处理而直接过滤，虽然能除去大部分不溶性固体杂质，但滤液中还剩余一部分微小颗粒和易容性蛋白质等物质，滤液外观上是混浊的，假若不除去这部分杂质，会给后步提炼带来很大困难，为了要除去这部分杂质，所以要对发酵液进行预处理。(二)提炼工艺要点第50页,共74页，2024年2月25日，星期天4.2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。第51页,共74页，2024年2月25日，星期天4.3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.～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。第52页,共74页，2024年2月25日，星期天4.4脱色萃取液中添加活性炭，除去色素、热源，过滤，除去活性炭。第53页,共74页，2024年2月25日，星期天3、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0.5MNaOH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。结晶是提纯物质的有效方法。如在第二次丁酯萃取液中，青霉素的纯度只有70%，但结晶后纯度提高至98%以上。青霉素的结晶方法有很多，如碱金属盐和普鲁卡因盐等。第54页,共74页，2024年2月25日，星期天pH值结合青霉素在各种pH下的稳定性和青霉素在醋酸丁脂及水中的分配系数以及青霉素的pK值（25℃时为2.76）一般从滤液萃取到醋酸丁酯时，pH选择在1.8～2.2范围内，而从丁脂反萃取到水相时，pH选择在6.8－7.2之间。℃2、影响青霉素提取的主要因素第55页,共74页，2024年2月25日，星期天温度：青霉素在低温下比较稳定，因此低温（一般要求在10。以下）提取较为有利。在提取设备上要考虑用冷盐水（夹层或蛇管）进行冷却，降低温度，特别是酸化岗位，温度要求更低些。时间：除了严格控制pH和低温条件外，青霉素在提取液中停留的时间越短越好，因此要求操作熟练，设备良好，不发生障碍。酸化提取是速度应快些，数秒钟液体充分混合后应立即分离，使青霉素游离酸尽快地转移到醋酸丁酯中（因为青霉素游离酸在丁酯中比青霉素盐类在水中要稳定得多）。第56页,共74页，2024年2月25日，星期天萃取方式和浓缩比：根据萃取方式及理论收得率得知，多级逆流萃取较理想，目前生产上一般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。如果丁酯用量过多，虽然萃取较完全，收率高，但达不到结晶浓度要求，反而增加溶媒的耗用量；如果丁酯的用量太少，则萃取不完全，影响收率。据国外报道，丁酯用量为滤液的25%～30%，色素相对含量低，青霉素的纯度最高，因此称之为丁酯用量的最佳条件。目前生产上从滤液萃取到丁酯是浓缩比为1.5～2.5倍，从丁酯反萃取到水相时，因分配系数较大，故浓缩倍数可较高些，一般为3－5倍。经过几次反复萃取后共约浓缩10倍左右，浓度已符合晶体要求。第57页,共74页，2024年2月25日，星期天第五节红霉素生产工艺p287一、红霉素的类型及生产菌种1、红霉素的类型红霉素是大环内酯类抗生素，其分子内含有大的内酯环。因结构中的化学基团不同，可分为红霉素A、红霉素B、红霉素C、红霉素D四种。医疗上使用的均是红霉素A。主要抗革兰氏阳性菌及某些革兰氏阴性菌，可用于对青霉素耐药及过敏的病人。第58页,共74页，2024年2月25日，星期天2、红霉素生产菌种产生菌：红色链霉菌（Streptomyceserythreus）。在特定培养条件下产生多组分的红霉素，红霉素A

为有效成分，红霉素B、C为杂质。现用产生菌不合成红霉素B，故红霉素C为国产红霉素的主要杂质。P32-102菌株：60年代使用，生产水平不高，易被噬菌体污染。现代菌种：具有抗噬菌体的特性，合成红霉素A的含量高，红霉素C的含量低。第59页,共74页，2024年2月25日，星期天二、红霉素的发酵工艺第60页,共74页，2024年2月25日，星期天（二）红霉素的发酵工艺要点1、种子母瓶孢子：沙土管保存的孢子接种于母瓶斜面上，37℃培养9d。使用周期1个月。子瓶孢子：接种母瓶孢子后，37℃培养7d。孢子呈深米黄色、色泽鲜艳、均匀、无黑点，孢瓶背面有红色色素，孢子数不低于1亿个/瓶。使用周期2个月。种子罐：接入子瓶孢子，35℃培养65h。繁殖罐：接入种子罐菌种，33℃培养40h。第61页,共74页，2024年2月25日，星期天2、培养基碳源：葡萄糖母液为主，淀粉其次。氮源：黄豆饼粉为主，其次是玉米浆和硫酸铵。中间补料花生饼粉、蛋白胨、酵母粉和氨水。前提物：丙酸或丙醇提供甲基供体有利于红霉素C向红霉素A转化。第62页,共74页，2024年2月25日，星期天3、培养条件控制通气与搅拌：发酵罐的通气量一般为1∶0.8～1.2

（v/v/min）。增加空气流量和加快搅拌转速会提高发酵单位。同时要加强补料的工艺控制，防止菌丝早衰自溶。过低的空气通入量会导致发酵液转稀。第63页,共74页，2024年2月25日，星期天温度控制：红色链霉菌对温度敏感，全程31℃培养（若遇发酵剧烈有转稀趋势时适当降低发酵温度），48h粘度大高峰期，菌体衰老较慢，发酵液转稀时间推迟。pH控制：整个发酵过程维持pH6.6～7.2，菌丝生长良好，不自溶，发酵单位稳定。pH过低红霉素合成完全停止，过高（pH大于7.2）菌丝自溶，导致红霉素C的比例增加，红霉素A含量相应降低。第64页,共74页，2024年2月25日，星期天中间补料补糖：发酵过