单元三抗生素类药物的发酵生产项目二青霉素的发酵生产任务一青

单元三抗生素类药物的发酵生产项目二青霉素的发酵生产

任务一青霉素基本知识

1928年，英国细菌学家Fleming青霉素的发现发现污染在培养葡萄球菌的双碟上的一株霉菌能杀死周围的葡萄球菌。他将此霉菌分离纯化后得到的菌株经鉴定为点青霉，并将这菌所产生的抗生物质命名为青霉素。青霉素的发现抗生素的发现1928年，A.Fleming1940年，英国Florey和Chain进一步研究此菌，并从培养液中制出了干燥的青霉素制品。经实验和临床试验证明，它毒性很小，并对一些革兰氏阳性菌所引起的许多疾病有卓越的疗效。青霉素(Penicillin)又称盘尼西林，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。它的研制成功大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力，带动了抗生素家族的诞生。青霉素是β-内酰胺类抗生素中的一类，是分子中含有青霉烷、能破坏细菌细胞壁并在细菌的生长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。1.天然存在的青霉素当发酵培养基中不加侧链前体时，会产生多种N-酰基取代的青霉素混合物，它们合称为青霉素族抗生素。它们具有共同的母核6-氨基青霉烷酸（简称6-APA），母核由四氢噻唑环和β-内酰胺环稠合而成。R代表侧链，不同类型的青霉素有不同的侧链。R侧链基团不同，形成不同的青霉素G：苄基青霉素，C6H5CH2-，疗效最好，应用最广。青霉素X：对羟苄基青霉素青霉素F：2-戊烯基青霉素双氢青霉素F：戊青霉素青霉素K：庚青霉素青霉素V：苯氧甲基青霉素青霉素的结构通式2.青霉素理化性质一元有机酸（1）稳定性青霉素盐的稳定性与含水量和纯度相关，干燥纯品很稳定，对热也很稳定，可进行干热灭菌。但水溶液很不稳定，受温度和PH影响很大，低温下稳定，而高温下易失活。一般在PH5~7时较稳定，PH在6~6.5最稳定。（2）溶解度青霉素G是一种游离酸，易溶于有机溶剂，如醇、酸、醚、酯类。在水中溶解度很小。青霉素钠盐、钾盐，易溶于水和甲醇，可溶于乙醇，在脂性有机溶剂如丙醇、丁醇、丙酮，醋酸乙酯、吡啶中难溶或不溶。临床上一般用青霉素钠盐、钾盐或普鲁卡因盐，增强水溶性。β–内酰胺环是青霉素中最不稳定的部分，原因：四元环和五元环稠合，环的张力大两个环不在同一平面，易受到亲核性或亲电性试剂的进攻，使β-内酰胺环破裂。（3）降解反应

β-内酰胺环对热、酸、碱、酶不稳定，易开裂、活性降低或消失青霉素主要降解反应过程青霉素水溶液在贮存过程中会形成青霉烯酸，使青霉素发黄变质。

青霉素水溶液中青霉烯酸含量的变化（原始含量0.037%）

青霉素转变为青霉烯酸的反应也可用来测定发酵液中青霉素含量。（4）紫外吸收光谱青霉素G钠盐在252nm、257nm、264nm有弱的吸收峰，这三个吸收峰由苯乙酰基所引起。青霉烯酸在320nm呈吸收峰。青霉噻唑酸的同分异构体青霉胺缩醛酸在280nm呈吸收峰。所以规定青霉素G钾（钠）盐的优级品在280nm和320nm处的消光系数E0.188%1cm不能高于0.05。3.青霉素的抗菌作用和用途青霉素对大多数革兰阳性细菌和部分革兰阴性细菌，各种螺旋体及部分放线菌有较强的抗菌作用。

对革兰阴性杆菌（如大肠杆菌等）、结核杆菌、真菌、病毒、立克次氏体引起的感染无效。4.青霉素生产菌种及菌种保存

（1）青霉素生产菌种

青霉是产生青霉素的重要菌种。广泛分布于空气、土壤和各种作物上，常生长在腐烂的柑桔皮上呈青绿色。目前已发现几百种，最早发现产生青霉素的原始菌种是Fleming分离的点青霉。青霉素生产菌种选育产黄青霉菌NRRL-1951生产能力100U/mL51-20菌株不产色素Q-176菌株生产能力1000-1500U/mLX射线、紫外线诱变一系列诱变黄孢子丝状菌

绿孢子丝状菌----产黄青霉素：

白孢子球状菌绿孢子球状菌丝状菌球状菌生产能力100U/mL,经过不断诱变育种，目前平均生产能力40000-80000U/mL产黄青霉生产菌产黄青霉菌落点青霉菌落

菌落平坦或皱褶，圆形，边缘或整齐、或呈锯齿状、或呈扇形青霉分生孢子扫描电镜照片青霉穗:分生孢子，排列呈链状，似毛笔分生孢子呈黄绿色、绿色或蓝绿色，老了以后变为黄棕色、红棕色以至灰色等。分生孢子有椭圆形、圆柱形和圆形青霉素产生菌的生长过程分生孢子发芽期菌丝繁殖期脂肪粒形成期脂肪粒减少，小空泡大空泡自溶菌丝生长期青霉素分泌期菌丝自溶期沉没培养条件下青霉素产生菌的生长过程第1期：分生孢子萌发，具有小泡。第2期：菌丝繁殖，嗜碱性，类脂肪小颗粒。第3期：脂肪粒形成，原生质嗜碱性很强。第4期：脂肪粒减少，形成中小空泡，原生质嗜碱性减弱。第5期：大空泡，中性染色大颗粒，脂肪体消失，青霉素产量最高。第6期：个别细胞自溶，胞内无颗粒。

1－4期为菌丝生长阶段，

3期的菌体适宜为种子。

4－5期为青霉素合成阶段（生产期）生产能力最强，通过工程措施，延长此期，获得高产。

6期为菌体自溶阶段这个阶段菌体衰老，细胞开始自溶，合成青霉素能力衰退，青霉素生产速