生产管理-青霉素生产制备的工艺流程及方法

会计实操文库5/5生产管理-青霉素生产制备的工艺流程及方法一、菌种选育与培养（一）菌种选育原始菌种筛选：从土壤、空气等环境样本中分离出具有产青霉素能力的青霉菌菌株。通过在特定培养基上培养，观察菌落形态、生长特性，并检测其青霉素产量，筛选出产量较高且性能稳定的原始菌株。例如，采用含有淀粉、蛋白胨等营养成分的培养基，模拟青霉菌自然生长环境，促使其生长繁殖。菌种改良：运用物理、化学或生物技术手段对原始菌株进行改良。物理方法如紫外线照射，使菌株基因发生突变，筛选出高产突变株；化学方法利用亚硝基胍等诱变剂处理菌株；生物技术则通过基因工程，将与青霉素合成相关的关键基因进行优化或导入，增强菌株产青霉素能力。（二）种子培养斜面种子培养：将选育好的菌种接种到斜面培养基上，斜面培养基通常含有琼脂、葡萄糖、牛肉膏等成分，为菌种提供适宜生长环境。在25℃左右恒温培养3-5天，使菌种在斜面上形成丰富的孢子，便于后续扩大培养。摇瓶种子培养：将斜面孢子接入摇瓶种子培养基，该培养基营养成分更丰富，包含玉米浆、硫酸铵等。在摇床上以180-220转/分钟的转速振荡培养，使菌种充分接触氧气，快速繁殖。培养2-3天，得到大量活力旺盛的菌丝体，作为发酵罐接种的种子液。二、发酵过程（一）发酵培养基配制营养成分确定：发酵培养基主要由碳源、氮源、无机盐和前体物质组成。碳源常用葡萄糖，为青霉菌生长和青霉素合成提供能量，其浓度一般控制在10%-20%；氮源选用玉米浆、黄豆饼粉等有机氮源，提供氮元素，含量约为2%-5%；无机盐如磷酸二氢钾、硫酸镁等，调节培养基酸碱度和渗透压，维持青霉菌正常生理功能；前体物质苯乙酸或苯乙酰胺，参与青霉素分子合成，添加量为0.5%-1%。培养基灭菌：将配制好的发酵培养基通过高压蒸汽灭菌，在121℃、0.1MPa压力下灭菌20-30分钟，杀灭培养基中的杂菌和芽孢，保证发酵过程纯种培养。（二）发酵条件控制温度控制：发酵前期，为促进菌体生长，温度控制在28-30℃；进入青霉素合成期，适当降低温度至25-27℃，有利于青霉素合成。通过发酵罐夹套或蛇管通循环水调节温度。pH值调节：青霉菌生长和青霉素合成对pH值敏感，发酵过程pH值控制在6.5-7.2。当pH值下降时，添加碳酸钙或氨水调节；pH值上升则加入硫酸或磷酸调节。溶氧控制：采用通气搅拌方式保证发酵液溶氧充足，通气量一般为0.5-1.5vvm（每分钟每单位体积发酵液通入的空气体积），搅拌转速根据发酵罐规模和发酵阶段调整，维持发酵液溶氧浓度在30%-50%饱和度。发酵周期：青霉素发酵周期一般为6-7天，期间定期检测发酵液中青霉素含量、菌体浓度、残糖量等指标，根据指标变化调整发酵条件。三、提取与分离（一）预处理过滤除菌：发酵结束后，首先通过板框压滤机或真空转鼓过滤机过滤发酵液，去除菌体和杂质，得到澄清滤液。为提高过滤效率，可添加助滤剂如硅藻土。酸化处理：向滤液中加入硫酸或磷酸，将pH值调至2.0-2.5，使青霉素以游离酸形式存在，便于后续萃取。（二）萃取溶剂选择：采用与水不互溶且对青霉素溶解度高的有机溶剂，如醋酸丁酯进行萃取。醋酸丁酯与酸化后滤液按1:1-1:2体积比混合。多级逆流萃取：通过多级逆流萃取装置，使滤液与醋酸丁酯多次逆流接触，提高青霉素萃取率。一般进行3-5级萃取，萃取后醋酸丁酯相中青霉素浓度显著提高。（三）反萃取碱液反萃：将含有青霉素的醋酸丁酯相与碳酸氢钠或碳酸钠等碱性水溶液按一定比例混合，在pH值7.0-8.0条件下进行反萃取，使青霉素从醋酸丁酯相转移至水相。二次酸化与萃取：反萃取得到的水相再次酸化至pH值2.0-2.5，然后用醋酸丁酯进行二次萃取，进一步提纯青霉素。四、精制过程（一）结晶溶剂选择与结晶方法：将二次萃取得到的醋酸丁酯相浓缩后，加入适量无水乙醇，降低温度至0-5℃，使青霉素结晶析出。也可采用加入晶种诱导结晶，控制结晶速度和晶体质量。晶体分离与洗涤：通过过滤或离心分离得到青霉素晶体，用少量冷乙醇或丙酮洗涤晶体，去除杂质，提高晶体纯度。（二）干燥真空干燥：将洗涤后的青霉素晶体置于真空干燥箱中，在40-50℃、真空度0.08