青霉素的生产工艺流程教材

包头轻工职业技术学院生物制药生产工艺主讲人：杨紫团体人员：张鑫、汪洋青霉素的生产工艺流程教材第1页知识目标：

掌握ß-内酰胺类抗生素理化性质掌握发酵生产青霉素条件控制，及青霉素提取与精制控制点。能力目标：经过实训，熟悉工业生产青霉素工艺流程并熟悉基本操作重点:掌握发酵生产青霉素工艺流程难点:青霉素提取与精制控制点青霉素的生产工艺流程教材第2页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。青霉素是抗菌素一个，能破坏细菌细胞壁（革兰氏阳性菌）并在细菌细胞繁殖期起杀菌作用一类抗生素，是第一个能够治疗人类疾病抗生素。青霉素是β-内酰胺类抗生素经典代表。青霉素结构青霉素的生产工艺流程教材第3页ß-内酰胺类抗生素是分子中含有ß-内酰胺环一类天然和半合成抗生素总称。青霉素的生产工艺流程教材第4页作用机制细胞壁合成中肽多糖合成第三阶段肽多糖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交联。生长中细胞有效，静止细胞无效高效、安全抗细菌感染药品青霉素的生产工艺流程教材第5页临床应用（1）临床抗感染治疗：大多数革兰氏阳性菌和一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。青霉素的生产工艺流程教材第6页青霉素性质1、稳定性固体青霉素盐稳定性与其含水量和纯度有很大关系；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，可溶于乙醇青霉素的生产工艺流程教材第7页3、降解反应：

青霉素是很不稳定化合物，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、过敏反应青霉素的生产工艺流程教材第8页青霉素生产菌生物特征：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。青霉素的生产工艺流程教材第9页青霉素的生产工艺流程教材第10页青霉素的生产工艺流程教材第11页青霉素的生产工艺流程教材第12页青霉素发酵工艺1.发酵工艺流程青霉素的生产工艺流程教材第13页青霉素的生产工艺流程教材第14页（a）最早发觉产生青霉素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。现在主要采取产黄青霉菌。（b）为了提升产黄青霉青霉素产量使用诱变剂如：二环氧丁烷、甲磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝酸、X射线等。（1）菌种：青霉素的生产工艺流程教材第15页（2）孢子制备将沙土孢子先在用甘油、葡萄糖、蛋白胨组成培养基进行斜面培养，经传代活化。最适生长温度25~26ºC，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，25ºC，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，低温保留备用。青霉素的生产工艺流程教材第16页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。青霉素的生产工艺流程教材第17页二级种子罐：繁殖罐，大量繁殖。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；青霉素的生产工艺流程教材第18页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.青霉素的生产工艺流程教材第19页温度控制适宜菌丝生长温度普通为25ºC，分泌青霉素20℃20℃青霉素破坏少，周期很长。变温控制，不一样阶段不一样温度。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℃青霉素的生产工艺流程教材第20页pH控制合成适宜pH6.4－6.6左右，防止超出7.0直接加酸或碱：自动控制流加葡萄糖：恒速；变速，依赖pH改变快慢。pH下降：补加CaCO3、通氨、尿素或提升通气量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

依据pH补糖青霉素的生产工艺流程教材第21页溶氧控制＜30％饱和度，产率急剧下降；＜10％，造成不可逆损害。临界溶氧浓度：30％。通气比：1：0.8－1.5。适宜搅拌速度:确保气液混合，提升溶氧青霉素的生产工艺流程教材第22页各阶段供氧比较青霉素的生产工艺流程教材第23页菌丝生长速度与形态、浓度发酵稳定时，湿菌浓度可达15%~20%，丝状菌干重约3%，球状菌干重在5%左右。在发酵中后期普通天天放一次，每次放掉总发酵液10%左右。青霉素的生产工艺流程教材第24页消沫天然油脂：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：少许屡次。后期:尽可能少加消沫剂青霉素的生产工艺流程教材第25页青霉素发酵过程控制十分精密，普通2小时取样一次，测定发酵液ＰＨ、菌浓、残糖、青霉素效价等指标，一样取样做无菌检验，发觉染菌马上结束发酵，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。青霉素的生产工艺流程教材第26页提炼工艺过程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；降解产物含有致敏性５．预防降解，条件温和、快速。青霉素的生产工艺流程教材第27页预处理青霉素存在部位：发酵液浓度较低：10－30Kg/M3含有大量杂质：菌体细胞、核酸、杂蛋白质、细胞壁多糖等、残留培养基、色素、盐离子、代谢产物等目标：浓缩目标产物，去除大部分杂质，改变发酵液流变学特征，利于后续分离纯化过程。预处理:发酵液加少许絮凝剂沉淀蛋白青霉素的生产工艺流程教材第28页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：硫酸调整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％）青霉素的生产工艺流程教材第29页溶剂萃取原理：青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而霉素盐易溶于水。萃取剂：青霉素分配系数高有机溶剂。工业上通惯用：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。青霉素的生产工艺流程教材第30页青霉素的生产工艺流程教材第31页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1.5-2.1）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。重复萃取2－3次，到达结晶要求。萃取条件：10℃下。萃取罐冷冻盐水冷却。青霉素的生产工艺流程教材第32页脱色1.萃取液中添加活性炭，除去色素。2.过滤，除去活性炭。青霉素的生产工艺流程教材第33页结晶——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。薄膜蒸发工艺图青霉素的生产工艺流程教材第34页结晶——共沸蒸馏结晶萃取液，再用0.5MNaOH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